Термостат

Э 1 Я) С 05 0 23 30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ валенко,оной,жинскийрукторско-техного приборовидетельство СССРВ 23/30, 1964.идетельство СССРР 23/30, 1976 ГОСУДАРСТВЕН АЛЫЙ НОНИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЧОРСНОМУ СВИД=ТЕЛЬСТВ(71) Специальное конснологическое бюро наустроения(54) (57) ТЕРМОСТАТ, содержащий теплоизолированную камеру с рубашкой,заполненной термостатирующей средойи датчик температуры, подключенныйчерез .блок регулирования к термобатрее, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности термостата, в нем датчик температурырасположен в термостатирующей средеи закреплен на одной из стенок теплоизолированной камеры.1097978 4Изобретение относится к системамрегулирования неэлектрических величин, а именно к регулированию температуры с помощью термочувствительныхэлементов,Известен термостат, содержащий камеру и термостатирующую камеру, заполненную двухфазной средой, датчиктемпературы и термобатарею 13.Однако вследствие большой инерционности механических и тепловых связей системы регулирования точностьподдержания температуры в этом устройстве недостаточна,Наиболее близким к предлагаемому 15по технической сущности и достигаемому результату является термостат,содержащий теплоизолированную камерус.рубашкой, заполненной рабочей средой, сильфон, неподвижное дно которо го закреплено на камере, а подвижноедно соединено со штоком, датчики температуры, размещенные на наружной поверхности теплоизолированной камерыи подключенные через блок регулирования к термобатарее, а также стабилизированный источник тепла, установленный на штоке между датчиками температуры 23.При изменении температуры в облас- З 0ти фазового перехода рабочая среда(вода) резко изменяет свой объем, вРезультате чего перемещается подвижное дно сильфона, а вместе с ним ижестко связанный шток со стабилизированным источником тепла в ту или иную35сторону. При этом датчики температурыгенерируют сигнал, пропорциональныйизменению объема рабочей среды прифазовом переходе, который и используется для изменения напряжения питаниятермобатареи.Указанное устройство обладает более высокой точностью регулированиятемпературы, что является следствиембольшой чувствительности датчиковтемпературы и уменьшенной постояннойвремени системы регулирования питания термобатареи. 50Однако реализация известным устройством способа регулирования температуры, основанного на изменении объема рабочей среды при фазовом переходе, приводит к усложнению механических узйов и увеличению габаритов устрой 55 ства, а также к снижению точности регулирования за счет наличия конечной разности температур между датчиками 2температуры и поверхностью теплоизолированной камеры.Кроме того, термостаты, основанные на использовании явления расширения рабочей среды (воды) при фазовомпереходе (замерзании), имеют систематическую погрешность регулированиятемпературы, связанную с тем, что вреальных условиях температуры двухфазной среды вода-лед всегда нижеО С из-эа переохлаждения воды призамерзании, вызванного дополнительны-ми затратами энергии на образованиеграниц раздела в начальный моментобразования льда.Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры приупрощении процесса термостатирования.Поставленная цель достигается тем,что в термостате, содержащем теплоизолированную камеру с рубашкой, заполненной термостатирующей средой,и датчик температуры, подключенныйчерез блок регулирования к термобатарее, датчик температуры расположенв термостатирующей среде и закрепленнепосредственно на одной из стеноктеплоизолированной камеры,Теоретически температура кристаллизации определяется как температура,при которой свободные энергии твердой и жидкой фаз равны. Однако известно, что превращение некоторогоколичества жидкости в твердую фазуначинается при более низкой температуре, чем температура кристаллизации,т.е, жидкость находится в переохлаж;денном состоянии, Это объясняетсятем, что превращению в системе водалед предшествует процесс возникновения флуктуации новой фазы в старой,зарождение и рост новой фазы. При переходе через точку превращения постепенно исчезают флуктуации старой фазы и понижается концентрация активированных молекул в новой фазе. В результате период Фазового перехода и,соответственно, выделение скрытойтеплоты перехода распространяютсяна широкий температурный интервал,включая и температуру равенства свободных энергий твердой и жидкой фаз(вода-лед), т.е. О С.В предлагаемом устройстве измерение датчиком скрытой теплоты фазового перехода, пропорциональной степеони превращения фаз при О С, генерирование соответствующего сигнала иЗаказ 4206/39 Тираж 842 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная. 4 3 10979 передача его для управления работой термобатареи позволяет повысить точность регулирования за счет поддержа" ния температуры строго равной 0 С.Измерение датчиком температуры скрытой теплоты фазового перехода5 стало возможным благодаря установке датчика температуры в непосредственном тепловом контакте со стенкой ра- . бочей камеры и с рабочей (термостатирующей) средой.На чертеже дана структурная схема предложенного термостата.Устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, теплоизолированную камеРУ 3 с рубашкой 4, заполненной термостатирующей (рабочей) средой, например водой. Внутри камеры установлены капсулы 5 для размещения термостатируемого объекта. Датчик температуры 6 выполнен, например, в виде термобатареи-тепломера и установлен в непосредственном тепловом контакте с одной стороны с внутренней поверхностью теплоизолированной камеРы 3, а с дру гой стороны - с рабочей средой, заполняющей рубашку 4. Через блок регулирования 7 датчик 6 подключен к термобатарее 8, расположенной на наружной поверхности камеры 3.ЗОУстройство работает следующим образом.С блока регулирования 7 на термобатарею.8 поступает питание, которое обеспечивает ее работу в режиме ох-. лаждения. При достижении температуры, З 5 близкой к температуре кристаллизации 78 4воды, в термобатарее возникают флуктуации новой фазы (льда), что сопровождается выделением скрытой теплоты фазового перехода; Последняя регист" рируется датчиком температуры 6 и соответствует разности температур между внутренней поверхностью камеры 3 и водой. При .этом датчик температуры 6 генерирует сигнал, пропорциональный степени завершенности фазового перехода, т.е. соотношению льда и воды. Затем этот сигнал подается на блок регулирования 7, где сравнивается с опорным напряжением, равным заданной термо-ЭДС датчика при 0 С, усиливается, после чего подается на термобатарею 8.При отрицательной температуре окружающей среды термобатарея 8 работает на нагрев. В этом случае сигнал с датчика температуры б генерируется при плавлении льда и имеет другую по" лярность. Предложенное устройство позволяет с высокой точностью устанавливать и поддерживать температуру термостатируемого объекта при 0 С. Исключениеомеханических связей значительно упрощает конструкцию устройства, что увеличивает надежность и срок службы прибора, снижает трудоемкость его изготовления, настройку при эксплуатации, габариты и энергопотребление и, кроме того, дает возможность использования предлагаемого устройства в условиях производственных вибраций.