Терморегулятор Советский патент 1980 года по МПК G05D23/02 

(54) ТЕРМОРЕГУЛЯТОР

I

Изобретение относится к устройствах для регулирования теплообмена и может быть использовано в системе термостаб лизации радиоэлектронной аппаратуры.

Известны терморегуляторы, в которых изменение термического сопротивления между термостатируемым и теплоотводящим объектами обеспечивается с помощью соединяющего эти объекты подвижного стержня переменного сечения ij..

Недостатке такого терморегулятора является наличие трущихся элементов, следствием чего является его низкая чувствительность.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является терморэгулятор, содержащий герметичную щелевую камеру, одна из противолежащих стенок которой соединена с термостатируемым, а другая - теплоотводяшигл элементом, сообщающуюся с камерой, часть стенок которой выполнена эластичными, например в виде сильфона И. В полос тях

обеих камер содержится теплопередающая среда. Степень заполнения щелевой камеры теплопередающей средой изменяется в зависимости от ти пературы термостатируемого объекта.

Недостатками этого терморегулятора являются ниа1шя чувствительность .и точность вследствие того, что сильфонная коробка с теплопередаюшей средой находится во внешней среде и подвергается ее воздействию. Кроме того, над щелью находится камера, заполненная инертным газом и парами теплоносителя. Часть жидкости может сконденсироваться на участке этой камеры, примыкающем к теплоотводящему элементу. Количество сконденсировавшейся жидкости нестабильно, так как зависит от внешних изменяющихся факторов, в частности от тихпературы внешней среды и теплоотводяшего элемента. Вспедствие этого нестабильным будет количество жидкости, остающееся в силь1ФОННОЙ коробке и щели, и,следовательно.

работа терморегулятора также будет

нестабильной.

Целью изобретения является повышение точности терморегулятора.

Поставленная цель достигается тем,

что терморегулятор, содерткащий термостатируемый и теплоотводящий элементы и расположенную с образованием кольцевого зазора между ними основную герметичную камеру, заполненную двухфазной средой, часть стенок которой выполнена эластичной, содержит дополнительную герметичную камеру, одна из стенок которой образована эластичными стенками основной герметичной к.а1леры, соединенную с термостатируемым элементом и заполненную двухфазной средой, причем разность давл& НИИ -Б основной и в дополнительной герметичных камерах выбрана из условия Ломаке лн

где дРдлакс и йРдлин разность давлений в основной и дополнительной .герметичной камерах, соответственно при максимальной и минимальной температурах термостатируемого элемента.

На фиг. 1 изображен предлагаемый терморегулятор, продольный разрез; на фиг, 2 - график зависимости давления двухфазных сред в основной и дополнительной 1- ерметичных камерах.

Терморегулятор содержит термостаткруемый 1 и теплоотводящий 2 элементы, основную гермети1ную камеру 3, расположенную с образованием кольцевого зазора 4 между термостатируемым 1 и теплоотводящим 2 элети:ентами. Основная герметичная камера 3 заполнена двухфазной средой 5. Часть стенок 6 ее выполнена эластичной. Дополнительная герметичная камера 7, стенка 8 которой образована эластичными стенками 6 основной герметичной камеры 3, соединена с термостЕтируемым элементом 4 и заполнена двухфазной средой 9, Основная герметичная камера 3 покрыта теплоизоляцией 10, В качестве теплоотводящего элемента 2 может быть использован, например, теплообменник, через внутреннюю полость 11 которого проходит хладагент. Компенсационная пружина 12 служит для разгрузк дополнительной камеры 7,

Количество двухфазной среды в p.onortнительной герметичной камере 7 выбира- ют из условия, чтобы при минимальной температуре теплоотводящего элемента жидкостная фаза этой среды занимала ,1-10% обьетла этой камеры. Количество

двухфазной среды в камерах, основной 3 и дополнительной 7, выбирают из условия

PK..oxU,,.,3, где р и р -соответственно, плотности жидкой и паровой фаз двухфазной среды при максимальной рабочей температуре терморегулятора j w, из соответственно объемы

полости щели на участках с теплоизолированной и контактирующей с термостатируемым элементом стенками;

V - объем камеры с эластичными стенками при максимальной рабочей температура терморегулятора. Толщина зазора должна быть возможно меньше, так какг чем уже зазор, т&л меньше термическое сопротивление терморегулятора, когда зазор полностью заполнен жидкой средой. Кроме того, при тонкой щели потребуется небольшое изменение объема дополнительной герметичной камеры 7, обеспечивающее широкий диапазон регулирования доли объема основной камеры, занятой жидкостью. Благодаря этому дополнительная герметичная камера может быть выполнена небольшой. Величина .зазора находится в пределах 0,1.,, 0,5 мм.

Двухфазную среду в основной герметичной камере выбирают из следующих условий.

Коэффициент теплопроводности ее жидкой фазы должен быть возможно более высоким. Температура замерзания должна быть ниже минимальной температуры термостатического элемента, а критическая температура максимальной температуры эксплуатации терморегулятора. Давление насьщ1енного пара при максимальной температуре эксплуатации должно быть возможно более низким,

Двухфазная среда, заполняющая дополнительную герметичную камеру, должна удовлетворять следующим требованиям. Ее давление насыщения в диапазоне рабочих температур терморегулятора должно бы.ть выше давления двухфазной среды, Разность давлений насыщения среды в дополнительной герметичной камере при максимальной температуре эксплуатации должна быть не выше 2-3 кг/см , В диапазоне тет 1ператур регулирования завис№мость давления насыщенного пара от температуры должна быть более крутой. Еспи, например, терморегулятор служит для стабилизации температуры термостатируемого элемента при измейении температуры теплоотводяшего элемента ДО Тддцц (см. фиг. 2), то чем круче будет зависимость двухфазной среды в допопнительной герметичной камере от давления, тем больше будет разность( ЛРдвиж которая определяет изменение усилия, растягк Бающего эту камеру. Это растягивающее усилие воспринимается эластичными стенками камеры 7. Терморегулятор работает следующим образом. При температурах термостатируемого элемента 1 больше, чем соответствующей максимальной температуре диапазона регулирования, дополнительная гер метичная камера 7 под действием перепада давления между двухфазными средами основной. 3 и дополнительной 7 камер, находится в растянутом состоянии. Благодаря этому двухфазная среда вытесняется из основной камеры 3 в кольцевой зазор 4, и термическое ропротивление переносу тепла от теплоотводящего 2 к термос т тируамому 1 snavieHTaM минимально. При снижении температуры термостатируемого элемента перепад давления между двухфазными средами в основной 3 и дополнительной 7 камерах уменьшается, и усилие создаваемое растянутой дополнительной герметичной камерой 7 и пружиной 12, заставляет эту камеру сжаться. Объем ее уменьшается, и часть жидкости из кольцевого зазора 4 уходит в основную герметичную камеру 3. Термическое сопротивл& ние переносу тепла между термостатпруемым 1 и теплоотводящим 2 элетлентами увеличивается. Технический эффект от использования терморегулятора заключается в том, что благодаря наличию дополнительной герметичной камеры, изолированной от внешней среды, повышается точность терморегулятора. Формула изобретения Терморегулятор, содержащий термостатируемый и теплоотводящий элоугенты и расположенную с образованием кольцевого зазора между ними основную герметичную камеру, заполненную двухфазной средой, часть стенок которой выполнена эластичной, отличающийся тем, что, с делью повьпиения точности терморегулятора, он содержит дополнительную герметичную камеру, одна из стенок которой образована эластичными стенками основной герме тичной камеры, соединенную с термостатируемым элементом и заполненную двухфазной средой, причем разность давлений в основной и в дополнительной герметичных камерах выбрана из условия Д Алакс VVHH где ллин разность давлений в основной и дополнительной гep Ieтичныx каMepeix соответственно при максимальной и минимальной температурах термостатируемого элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3229755, кл, 165-32, опубл. 1967. 2.Патент США № 3391728, Л; 165-32, опубл. 1968.