Термостат Советский патент 1982 года по МПК G05D23/30 

1

Изобретение относится к теплотехнике, точнее к устройствам для термостатирования различных объектов и основано на воздействии эпектринеского поля на дисперсную среду.

Известно устройство, в которс л на параллельные горизонтальные пластины подается высокое напряжение, а в межэлектродное пространство вводится электропроводный порошок. Под действием электрического поля частицы порошка приходят в автоколебательное движение между пластинами. Регулирование теплопередачи между пластинами осуществляется изменением частоты колебаний частиц между пластинами, которая является функш1ей приложенного напряжения tl 1.

К недостаткам этого технического решения относится невысокая надежность и узкая область применения, поскольку Устройство весьма чувствительно к ориенташ1и в поле силы тяжести. .

Наиболее близким решением к изобретению являефся устройство, содержащее

(54) ТЕРМОСТАТ

диэлектрический корпус, в котором размешены ппоскопараллепьные электроды, а межэлектродное пространство .частично заполнено электропроводным порошком, электроды подключены к источнику питания, соединенному с блоком управления, связанному с датчиком температуры и электростатическим уравнемером блоки- руюшего сигнала .

К недостаткам этогх технического ре10шения следует отнести чувствительность к ориентации и необходимость системы стабилизации по горизонтали, что весьма ограничивает область применения.

Цепь изобретения - повышение стабильISности работы терлостата при изменении ориентации термостата в гравитационнотл поле и повышение эконтдичности.

Поставленная цель достигается тем, что термостат, содержаший тери юстатируемый объект, два электрода, образующих полость, частично заполненную электропроводным порошком, и подключенных и последовательно соединенным блоку управления, блоку питания и термодатчику, в нем один электрод выпопиен в виде сферы, в которой расположен второй электрод, выполненный в виде котором размещен термостатируемый объект; тем что полость между шаром и сферой вакуумирована. ПоПость между шаром и сферой может быть заполнена парами низкокипящей жидкости. Выполнение корпуса и электрода в виде коаксиальных сфер обеспечивает работоспособность термостата при изменении ориентации в попе силы тяжести. Вакуумирование или заполнение полости между корпусом и электродом парами жидкостей с низкой температурой кипения и высокой пробивной напряженностью обеспечивает низкое энергопотребление термостата. На чертеже приведена схема предлагаемого термостата. Он состоит из электрода, выполненного в виде сферы 1, в которй на изолирующих распорках 2 установлен второй электрод, выполненный в виде шара 3, выполненного из материала с большим коэффициентом теплопроводности, например меди или алюминия. В электрсаде 3 установлен термостатируемый объект 4, например кристалл генератора второй гар моники. Торцы кристалла изолируются от полости и окружающей среды соответствующими оптическим окнами 5, На шаре 3 размещены нагреватель 6 и термодатчик 7, соединенный с блоком 8 управпения, подключенные к блоку 9 питания. Полость между сферой 1 и шаре 3 частично заполнена электропровсданым порошком 1О и вакуумирована или заполнена парами жидкости с низкой температурой кипения и высокой пробивной напря женностью (например, или давлении 0,025-0,22 ат. Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подаче напряжения между сферой 1 и шаром 3 частицы порошка 10 приходят в автоколебательное движение, причем при Столкновении с корпусом и электродЬм частицы соответственно охйаждаются или нагреваются, обеспечивая таким образом, перенос тепла от шара 3 к сфе ре 1. Поскольку частота втолкновений является функцией приложенного напряжения, переносимый тепловой поток также функ оионапьяо зависит от напряжения. 95 14 Блок 9 питания, управляемый блсжом 8 регулирования температуры, меняет напряжение между сферой 1 и шаром 3 таким образом, чтобы температура шара 3 поддерживалась постоянной. Поскольку силы электрического поля в данной конструкции имеют только радиальные составляющие, то частицы порошка 10, находящиеся не на вертикальной оси термостата, действуют скатывающие силы, концентрирующие частицы в нижнем участке полости. Таким образом, теплоперенос через сферический зазор происходит, в основном, в нижней части v устройства. При изменении ориентации термостата в поле силы тяжести область теплопереноса перемещается по поверхности шара 3. Однако, в силу сферической симметрии, условия т«плопереноса при этом сохраняются. Достигаемая точность термостатирования определяется перепадом температур между термостатируемым .объектом 4 и сферой 1, а также условиями теплоотдачи с поверхности сферы 1. При наличии в термостатируемом объекте собственного тепловьщеления его можно использовать как нагреватель. При отсутствии собственного тепловьщеления, а также для быстрого вхождения в режим, шар 3 снабжается дополнительным нагревателем 6. Управление тепловьиеления в этом нагревателе при помощи блока 8 регулирозаания температуры позволяет дополнительно улучшить точность и надежность термостатирования. Чтобы обеспечить требуемое автоколе- бательное ды1жение частиц электропроводного порошка в электрическом поле в условиях пониженного давления требуется весьма высокий вакуум, создание которюго сопряжено с определенными техническими трудностями. Избежать их можно, заполнив объем сферической полости парами специально подобранных низкокипяших жидкостей или их смесями. Формула изобретения 1. Термостат, содержащий термостати- 1:уемь1Й объект, два электрода, образук щих полость, частично заполненную электропрсжодным порошком, и подключенных к последовательно соединенным блоку питания, блоку управления и тераюдатчику, отличающийся тем, что, с целью повьпиения стабильности работы термостата при изменении его ориентации в гравитационИом поле, в нем один элек