Термостат Советский патент 1982 года по МПК G05D23/30 

(54) ТЕРМОСТАТ

1

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам термостатирования, и может быть использовано, например, при исследовании и производстве пьезокварцевых генераторов.

Известен термостат, содержащий каме- 5 ру тепла, нагреватель и систему управления мощностью подогрева, в котором для защиты от воздействия температуры окружающей среды использованы различные теплоизоляционные материалы (фетр, пенопласт) ю окружающие камеру теплаСП.

Однако такой термостат имеет большие тепловые потери, повыщенную мощность потребления и малую точность поддержания температуры, в Связи с сравнительно высокой теплопроводностью теплоизоляционных ма- 15 териалов.

Наиболее близким техническим решением является термостат, использующий вакуумную теплоизоляцию (сосуд Дьюара), в которой расположены камера тепла с нагре- 20 вателем и первым блоком управления, теплоизоляционную пробку с нагревателем и вторым блоком управления 2.

Однако в этом термостате поддержание постоянной температуры в камере тепла

осуществляется изменением мощности первого и второго нагревателей. Высокие теплоизоляционные свойства сосуда Дьюара приводят к тому, что мощность, рассеиваемая в термостатируемом объекте, расположенном в камере тепла, вызывает перегрев последней, вследствие чего в установившемся режиме, температура термостатирования выще температуры окружающей среды на 10-20°С независимо от температуры термостатирования. Это обстоятельство снижает предельное значение окружающей температуры, при которой возможно поддержание заданной температуры термостатирования (на величину перегрева) и увеличивает потребляемую мощность. Кроме того, после включения термостата наблюдается переходный процесс установления температуры в камере тепла, продолжительность которого определяется не только теплоемкостью системы, но и теплоизоляционными свойствами сосуда Дьюара (чем выще качество теплоизоляции, тем продолжительнее переходный процесс).

Целью изобретения является расширение диапазона температур термостатирования, уменьшение мощности, потребляемой сиетемой термостатирования, и сокращение времени переходного процесса установления температуры внутри термостата. Указанная цель достигается тем, что термостат содержит сосуд Дьюара с теплоизоляционной пробкой и. вакуумированной полостЕ)Ю, с расположенной в ней рабочей камерой с первым нагревателем, связанным с первым блоком управления, и второй блок управления, в вакуумированной полости установлен регулируемый генератор водорода, подключенный к выходу второго блока управления, установленного в рабочей камере, кроме того, регулируемый генератор водорода выполнен в виде полого цилиндра из пористого титана, активированного водородом, с расположенным в нем вторым нагревателем. На чертеже приведен предлагаемый термостат. Термгостат имеет сосуд Дыоара 1, в который помещены рабочая камера 2, первый нагреватель 3 и первый -блок управления 4, теплоизоляционную пробку 5, закрываюпдую сосуд Дьюара. В вакуумированную полость 6 сосуда Дьюара 1 помещен регулируемый генератор водорода 7, представлярощий собой цилиндр из пористого титана, активированный водородом, внутри которого находится второй нагреватель 8, связанный через выводы с вторым блоком управления и датчико.м температуры (на чертеже условно обозначены вместе) 9, расположенные в рабочей камере 2. После вк.лючения термостата температура в камере 2 повышается за счет монцюсти, рассеиваемой нагревателем 3. При достижении заданного значенця температуры, контролируемого датчиком 9, с выхода второго блока управления 9 на нагреватель 8 подается определенное электрическое напряжение, благодаря чему активный элемент генератора 7 (пбристый. цилиндр из прессованного титана) разогревается и из него выделяется водород, который был внедрен в цилиндр за счет специальной технологической операции. При этом вакуумированпая полость между стенками сосуда Дьюара 1 заполняется водородом, который, обладая высокой теплопроводностью (раз в 7 выше теплопроводности возду.ха), изменяет теплопроводность сосуда Дьюара 1 и тем самым изменяет тепловую связь между окружающей средой и рабочей сре.чой 2. В результате STOio температура на наружной поверхности сосуда Дьюара 1 достигает стационарного значения (во столько раз быстрее, во сколько раз изменилась теплопровод ность сосуда Дьюара 1) и переходный процесс прекращается. После выключения Нагревателя 8, выделивщийся водород снова поглощается цилиндром генератора 7 и теплопроводность сосуда Дьюара 1 уменьшается до первоначальной величины. При повыщении температуры окружающей среды мощность, вылтеляемая в нагревателе 3, с помощью блока управления 4 уменьшается и при заданном значении температуры окружающей среды становится равной нулю. При дальнейшем повышепии температуры окружающей среды, регулирование температуры в рабочей камере 2 осуществляется только за счет увеличения еплопроводпости сосуда Дьюара 1 посредством изменения тока через нагреватель 8 генератора 7. Таким образо.м, наличие управляемого генератора 7 в вакуумировапном пространстве сосуда Zlьюapa 1 позволяет осуществлять регулирование темпсратуры не только за счет подвода тепла в термостатируемый объем, по i за счет -го отвода ь окружаюпдую , что дает ипзмо л;1ость снижать темг(ератур - термостетирозания. снижая тем самы.м п(требляемую .vion.uiocTii (в сравнении с прототипом), при п;измен 1ом диапазоне температур на 5---20 /о. Кроме того, изменение теплопроводности сосуда Дьюара позволяет сократшъ время переходного процесса уста1-;ов;1ения темг1ературЬ в гермо-стате (з 5--К) раз по сравнению с известным). В предлагаемом термостаге имеется возможность быстрого уменошения температуры в термостатируемом обьеме. что 11озволяет использовать данный термостат в режиме перемеппой темпсратл )ы терм оста т и рова вин. Стат. содсржап,ии .Дьюара япио11ной иообкой и пакуумироостью, с располо;- се -п ой в ней мерой с первым нагревателем, с первым блоком Т равления, и прав,лепик. отличающийся тек, ijacmnpjHjisi диспазспа температур :Срм(х 1ат1фг к;;1; я, термостат содержт устапоиле;п ый п паку -мированной полости рег 1пруемый генератор золорода, подк,:1ючеппый к выхи;г у второго блока yt;равлспия. /стаиовленного в рабочей камере. 2. Термостат по п, 1, отличающийся тем, что регулируемый генератор водорода выполнен н з.1де полого цилиндра из пористого титана, активирован-гого водородом, с расположенным в вторым Ног евятелем. Ис1 оч11ики ипформаиии, принятые во апиманис npi; кслс ртизе Апторское свидетельство СССР кл. G 03 D 23/30. 1976 (поото