Термостат Советский патент 1981 года по МПК G05D23/30 

(5 4) ТЕРМОСТАТ

Изобретение относится к приборост роению и предназначено для длительной прецизионной стабилизации температуры чувствительных систем при-боров. Известны термостаты, содержащие корпус, камеру, термодатчик, электро ную схему управления, обмотку обогре ва и источник питания рД. Однако в этих термостатах в качестве термодатчика используются ртутные термоконтакторы, которые име ют невысокую стабильность температуры контактирования, большую инерционность, повышенную чувсфвительность к вибрациям и наклонам. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является те мостат, содержащий вамеру, представляницую собой тепловую трубу, выполненную в форме стакана с двойными стенками и двойным дном, термодатчик, электронную схему управления, обмотку обогрева и источник питания. Внутри тепловой трубы размещена герметичная полость с газом, а чувствительным элементом двухпозиционной схемы регулирования тока нагрева слу жит манометрический,контактный датчик разности давлений в тепловой трубе и полости с газом 2. Известные термостаты имеют невысокую точность вследствие применения электроконтактных датчиков перемещений . Для повышения точности следует заменить эги датчики бесконтактными, обладающими более высокой стабильностью, а также повысить давление пара в тепловой трубе, так как с ростом давления пара изотермичность парового объема внутри трубы улучшается. Однако при большом увеличении давления внутри тепловой трубы значительно усложняется регулировка температуры статирования и устройства датчика разности давления из-за необходимости введения ограничителей деформации упругого элес нта. Цель изобретения - повышение точи ности термостата и упрощение его конструкции. Указанная цель достигается тем, что термостат,; содержавши, выполненную в форме стакана с двойными стенками и ДВОЙНЫМ днищем тепловую трубу нагреватель, подключенный к ре-г гулятору тока, в нем наружная и внутренняя стенки стакана и днища тепловой трубы выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения, а между днищами установлен закрепленный на них эластичный элемент,, образующий камеру, в которой установлены жестко связанные с днищами контактные элементы, включенные во входную цепь регулято) ра тока.

На чертеже представлена схема предлагаемого термостата.

Термостат содержит тепловую тру бУ|выполненную в форме стакана с двойными стенками - наружными 1 и внутренними 2. Стенки 1 и 2 и днища 3 и 4 стакана имеют различные коэффициенты теплового расширения (КТР) . При этом верхние торцы стаканов соединены фланцем. Из внутренней полости 5 удален воздух, а ее стенки покрыты слоем вещества с капиллярными свойствами, пропитанного низкокипящей жидкостью, например фреоном. Эластичный элемент 6, закрепленный на днище 3 и на втулке 7, закрепленной на дншце 4, образует камеру 8, в которой установлены контактные элементы 9 и 10, жестко связанные соответственно с днищами 3 и 4. Эластичный элемент б изолирует зти контактные элементы от воздействия рабочего вещества тепловой трубы. Контактные элементы 9 и 10 включены в цепь регулятора тока (на чертеже не показан), который управляет нагревателем.

Устройство работает следующим образом.

При изменении температуры вследствие различного теплового расширения стенок 1 и 2 элементы 9 и 10 смещаются на различные расстояния от места соединения этих стенок, т.е. от фланца. Изменение расстояния между контактными элементами 9 и 10 преобразуется в электрический сигнал, управляющий нагревом термостата (мостовая электрическая схема преобразования и схема управления током нагрева на чертеже не показаны).

В предлагаемом термостате сочетают тепловую трубу и дилатометрический термодатчйк. В результате этого обеспечивается высокая изотермичность конструкции, а следовательно, повышается стабильность и точность работы устройства.

При изменении температуры длины стенки трубы L и внутренней стенки LQ изменяют на величины АЬ- fSil oUL., ЛТ; Д L -Д Ц (Л L,I I л тi i..

- оЦ-о т,

где oL-, и d/; - коэффициенты теплового расширения наружной и внутренней труб ,

лт - изменение температу-х

ры.

Таким образом, при изменении температуры расстояние между свободными концс1ми труб также изменяется. Величина д 1д преобразуется в элект.рический сигнал, соответственно регулирующий нагрев термостата.

Например, если наружную трубу изготовить из инвара (L-,0,9. ICr i/град а внутреннюю из меди (,5.1(Г LQ 1/град1; Ц 250 мм, L 230 мм, то

- 3,6 мкм/град. .

Если чувствительность устройства порядка 0,OOlc,To при этом необходимо регистрировать перемещение преобразователя с точностью около 3,6 мкм

Предлагаемый термостат обладает не только упрощённой конструкцией по сравнению с известным, но и позволяет увеличить изотермичность всего рабочего объема за счет применения

в нем в качестве рабочего вещесттва более высокотемпературных жидкостей, что в результате дает возможность повысить точность статирования. .

Формула изобретения

Термостат, содержащий выполненную

в форме стакана с двойными стенкгцли и двойным днищем тепловую трубу, нагреватель, подключенный к регулятору тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и

упрощения конструкции термостата, в нем наружная и внутренняя стенки стакана и днища тепловой трубы выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения, а

между днищами установлен закрепленный на них эластичный элемент, образующий камеру, в которой установлены жестко связанные с днищами контактные элементы, включенные во входную

цепь регулятора тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1971, с.74-77.

кл. G 05 D 23/30, 1978 (прототип).

X

к;| у...

-

:

:.,,К1.„,,

sJS5