Термокамера Советский патент 1981 года по МПК G05D23/30 

(54) ТЕРМОКАМЕРА

1

Изобретение относится к приборостроению, преимущественно к технологическому оборудованию для испытания датчиков - реле температуры и терморегуляторов, в частности для электротеплового оборудования.

Датчики-реле и терморегуляторы с дистанционными термочувствительными элементами в процессе производства подвергаются настройке на заданные температуры срабатывания, контролю температурных характеристик и испытанию. При настройке, контроле и испытании термодатчик обычно помещают в камеру с заданной температурой. Для повышения точности испытаний в термокамерах используют перемешиваемую жидкую среду, что обеспечивает хорошую теплопередачу, снижает инерционность и время нагревания термодатчика до температуры окружающей среды.

Существуют приборы регулирования температуры, например для электротеплового оборудования, у которых значения температур срабатывания находятся в пределах 300°-500°С. Для таких повышенных температур термокамеры с жидкой средой непригодны из-за отсутствия в природе жидкостей, способных выдерживать высокие температуры без испарения и кипения. Поэтому такие приборы испытывают, настраивают и контролируют в термокамерах с воздущной средой 1.

Недостатками термокамеры с воздушной средой являются нестабильность температуры на различных уровнях слоев по высоте, больщая инерционность, низкая точность поддержания заданных температур и невозможность их использования в условиях серийного и массового производства приборов из-за малой производительности.

Существуют термостаты в виде нагреваемого твердого тела 2.

Однако у таких термостатов температура в различных сечениях нагреваемого цилиндрического тела не одинакова, и если в данном теле имеется канал для размещения испытуемого объекта с отверстием, то нестабильность температуры еще более увеличивается.

Кроме того, трудно создать хороший контакт по всей площади испытуемого объекта с твердым телом, что ухудшает теплообмен и увеличивает время прогрева, а это для условий массового производства терморегуляторов неприемлемо. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для поддержания с высокой степенью точности температуры внутри рабочей камеры, содержащее наружную температурную камеру с кипящей жидкостью и внутреннюю камеру, размещенную в парах кипящей жидкости. За счет регулирования давления паров жидкости во второй камере стабильно поддерживается необходимая температура 3. Недостаток данного устройства заключается в необходимости тщательной герметизации камер, что создает неудобства при помещении в камеру испытуемых объектов и затрудняет связь с этими объектами. Поэтому аналогичные камеры могут применяться в практике лабораторного эксперимента или в процессах с длительным циклом. Применение в условиях серийного производства аналогичных камер невозможно, так как они не позволяют быстро и часто помещать в камеру объекты настройки или проверки, например термобаллоны приборов. Кроме того, с помощью паров жидкости сложно поддерживать высокие температуры, так как при этом давление паров может быть недопустимо большим. Цель изобретения - улучщение теплообмена испытуемого объекта с рабочей средой камеры, т. е. повыщение точности поддержания теплового режима термокамеры. Указанная цель достигается тем, что термокамера, содержащая теплоизоляционный корпус и рабочую камеру с отверстиями для ввода испытуемого объекта, нагреватели, расположенные на рабочей камере, включает электромагнит, сердечник которого установлен в рабочей камере, полость последней заполнена сыпучей ферромагнитной средой выще уровня отверстий для ввода испытуемого объекта, снабженных заслонками, установленными i возможностью вертикального перемещения, причем заслонка рабочей камеры выполнена из ферромагнитного материала, а заслонка теплоизоляционного корпуса связана с замыкающим контактом, установленным в цепи питания катушки электромагнита. Кроме того, рабочая камера заполнена до уровня отверстий для ввода испытуемого объекта сыпучей немагнитной средой. Термокамера содержит теплоизоляционный корпус 1 и рабочую камеру 2 с отверстиями 3 и 4 для ввода испытуемого объекта 5, нагреватели 6, расположенные на рабочей камере 2, в верхней части которой установлен сердечник 7 электромагнита, катущки 8 которого подключены к источнику питания 9 через замыкающий контакт 10 и неподвижный контакт 11. Полость рабочей камеры 2 заполнена сыпучей ферромагнитной средой 12 выше уровня отверстий 3, 4 ДЛЯ ввода испытуемого объекта 5, отверстия 3, 4 закрываются заслонками 13 и 14, которые могут перемещаться вертикально но направляющим в стенках камеры 2 и корпуса 1, причем заслонка 13 рабочей камеры выполнена из ферромагнитного материала, а заслонка 14 теплоизоляционного корпуса 1 связана через толкатель 15 с замыкающим контактом 10. Рабочая камера может быть заполнена одной сыпучей средой или двумя: немагнитной 16 (песок или латунные опилки) до уровня отверстий 3, 4 для ввода испытуемого объекта 5, а сверху (выше уровня отверстий 3, 4) - ферромагнитной сыпучей средой 12 В этом случае испытуемый объект 5 вводится в рабочую камеру 2 на нижний слой, т. е. на немагнитную сыпучую среду 16. На фиг. 1 изображена те рмокамера при закрытых заслонках, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, при открытых заслонках. Термокамера работает следующим образом. При открывании отверстия 4 в теплоизоляционном корпусе 1 перемещением заслонки 14 (фиг. 2) в указанном стрелкой направлении заслонка 14 воздействует на толкатель 15 и включает замыкающий контакт 10 и неподвижный контакт II. При этом ток из источника питания 9 проходит через катушку 8 и намагничивает ферромагнитный сердечник 7. Под воздействием электромагнитного поля верхний слой ферромагнитной среды 12 притягивается к сердечнику 7 и освогбождает пространство, куда свободно можно поместить испытуемый объект 5. Одновременно открывается отверстие 4 в рабочей камере 2, так как заслонка 13, выполненная из ферромагнитного материала, также притягивается к сердечнику 7, В отверстие вводится испытуемый объект. После закрытия отверстия 4 наружной заслонкой 14 в указанном стрелкой направлении (фиг. замыкающий контакт 10 и неподвижный контакт 11 размыкаются и обесточивают катушку 8, в результате чего пропадает электромагнитное поле и верхний слой частиц вновь опускается на слой 16 в случае заполнения рабочей камеры 2 двумя слоями сыпучих сред. Таким образом, обеспечивается хороший контакт испытуемого объекта 5 со средой рабочей камеры 2, а также удобство при введении и выведении его из камеры. Погружение испытуемого объекта 5 непосредственно в порошок затруднительно, поэтому во время погружения ферромагнитная сыпучая среда автоматически убирается, а затем подается испытуемый объект 5. При этом порошок перемешивается и создает равномерное температурное поле.

На границе раздела слоев 12 и 16 всегда поддерживается стабильная температура. Термокамера удобна в эксплуатации и обеспечивает высокую производительность при испытаниях и контроле датчиков-реле температуры в условиях серийного пронзводства.

Технико-экономическая эффективность технического решения заключается в существенном увеличении производительности и повышении качества испытаний и контроля температурных параметров датчиков- реле температуры.

Учитывая массовый характер производства датчиков-реле температуры, можно получить годовую экономию до 90 т. р. при замене воздушных термостатов на термокамеры согласно данному изобретению.

Формула изобретения

сыпучей ферромагнитной средой выше уровня отверстий для ввода испытуемого объекта, снабженных заслонками, установленными с возможностью вертикального перемещения, причем заслонки рабочей камеры

выполнены из ферромагнитного материала, а заслонка теплоизоляционного корпуса связана с замыкающим контактом, установленным в цепи питания катушки электромагнита 2. Термокамера по п 1, отличающаяся тем, что рабочая камера заполнена до уровня отверстий для ввода испытуемого объекта сыпучей немагнитной средой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 05 D 23/30, 1966 (прототип).