Термостат Советский патент 1981 года по МПК G05D23/275 

Изобретение огносится к системе регулирования температуры с помощью чувствительных элементов, изменяющих свой объем в зависимости от температуры. Известны термостаты, содержащие систему электроавтоматики, включающую и выключающую питание охладителя термостатируемой камеры в зависимоети от сигнала изменения соотношения количеств жидкой и твердой фазы в да чике температуры 1 . . Недостатком этих термостатов является пониженная надежность, вызываемая наличием цепи электроавтомати ки, а также термоударными нагрузками на охладитель при включении и выключении его. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термостат без элементов электроав.томатики, в котором термостатирование осуществляется путем изменения зазора, служащего тепловым сопротивлением между термостатируемой камерой и основанием тепловыделяющей стороны охладителя, причем регулиро ка зазора происходит за счет деформ ции гибкой стенки, укрепленной на термостатируемом сосуде с двухфазным наполнителем типа лед-вода J2 , Недостатком такого термостата является наличие гибкой стенки, что ограничивает срок службы, понижает надежность и усложняет конструкцию.. Цель изобретения - повышение нгщежности и упрощение термостата. Поставленная цель достигается тем, что термостат, содержащий корпус с установленной в нем теплоизолированной рабочей камерой, связанной с источником тепловой энергии и заполненной двухфазной средой, на одной из стенок которой выполнено отверстие, в котором установлена втулка, полость которой частично заполнена ЖИДКОЙ фазой рабочей камеры. С целью повышении точности тёрмостатироваиия, отверстие в стенке теплоизолированной рабочей камеры выполнено коническим, а во втулке установлена коническая пробка. На фиг. 1 показан предлагаемый термостат, разрезу на фиг. 2 - вариант вьтолнения элементов термостата. Термостат содержит источник 1 тепловой энергии, например термоэлектрическую батарею, охлаждающий теплоизолированную рабочую камеру 2 со стенками из высокотеплопроводного материала. Камера 2 заполнена двухфазной средой 3 и окружена слоем 4 теплоизоляции. В стенке 5 камеры 2 выполнено отверстие 6, в которомустановлена втулка 7, частично заполненная жидкой фазой двухфазной Среды 3.

Слой жидкого наполнителя 3, находящийся в глухой втулке 7 и ограни-ченный ею от растекания, служит подвижным элементом регулятора теплопритока, меняя тепловое сопротивление зазора между теплоизолированной рабочей камерой 2 и стенкой 8 корпуса 9.

Втулка 7 при выполнении ее малотеплопроводной соединена со стенкой 8. При этом втулка 7 гермёт изирует пространство над свободной поверхностью среды 3.

Тепловьаделяющая сторона источника 1 присоединяется К стенке 10 для обеспечения теплообмена с окружающей средой, Отверстие в стенке 5 камеры 2 выполнено коническим 11 (фиг. 2) и в нем с зазором установлена коническая пробка 12.

Термостат работает следующим обра 3 ом.

После включения источника 1 холода в теплоизолированной рабочей камере 2 образуется двухфазная среда, состоящая из твердой и жидкой фаз среды 3, причем часть жидкой фазы наполнителя находится во втулке 7. При понижении температуры окружающей количество твердой фазы среды 3 увеличивается и часть жидкой фазы его выталкивается во втулку 7. Так как теплопроводность жидкости выше, чем газа над ее поверхностью, то теплонриток к верхней части рабочей камеры 2 от с генки 8 увеличивается до достижения теплового равновесия.

При повьашении температуры окружающей среды происходит обратный процес Так как в камере 2 во всех случаяхi сохраняется наличие обеих фаз наполнителя, то достигается высокая точность термостатирования.

Прюстранство над свободной поверхностью среды 3 может быть вакуумировано, что позволяет получить тройную точку вещества наполнителя и приблизить температуру термостатирования к эталонной.

Вьшолнение термостата по фиг. 2 позволяет улучшить точность терадостатирввания за счет устранения выбросов температуры при, резких изменения внешней температуры, так как толщина слоя жидкости в зазоре значительно уменьшена, что сильно уменьшает тепловую инерционность регулировки tf: выбросы температуры, связанные с ней

Если температура окружающей среды ниже, чем температура плавления, то охлаждение камеры 2 специальным истоником 1 холода не требуется. В этом случае от источника 1 холода необходима только его тепловыделяющая сторона, роль которой может исполнять обычный электрический нагреватель, предпочтительно с возможно большим положительным температурным коэффициентом сопротивления.

Термостат наиболее рационально применять в качестве контура точного термостатирования внутри контуров грубого термостатирования простой конструкции, например внутри позисторны термостатов.

По сравнению с известным предлагаемый термостат имеет значительно повышенную надежность, так как в нем исключены г «5кие элементы конструкции, которые крайне трудно получить имеющими достаточную надежность при больших прогибах и малых поперечных размерах и толщине, что практически не позволяет осуществить микроминиатюрную конструкцию термостата по известному (например, для элементов микроэлектроники).

Еще большие преимущества имеет предлагаемый термостат при применении металлических плавящихся наполнителей (например, галлия, висмута и т.д.). Эти наполнители требуют наличия защитных слоев на элементах конструкции. Такие слои сильно увеличивают жесткость гибких элементов в известном, что ухудшает эксплуатационные качества его. В предлагаемом термостате такие защитные слои должны натюситься только на подвижные детгши (например, эмаль на стенки медного сосуда), что не вызывает затруднений и позволяет значительно увеличить точность термостатирования вследствие высокой теплопроводности наполнителя. Формула изобретения

1.Термостат, содержащий корпус с установленной в нем теплоизолированной камерой, связанной с источником тепловой энергии и заполненной двухфазной средой, на одной из стенок которой выполнено отверстие, отличающийся тем, что,

с целью повышения надежности и упрощения термостата, он содержит втулку, установленную в отверстии теплоизолированной рабочей кг1меры, полость Которой частично заполнена жидкой фазой рабочей камеры.

2.уермостат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности термостата, отверстие в стенке теплоизолированной рабочей выполнено коническим, а во втулке установлена коническая пробка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ПрибоЕ ы и техника эксперимента, 1961, 4, с. 181.

2.Авторское свидетельство СССР О 360651, кл. G 05 D 23/275, 1962 (прототип),

Фи1.1