Устройство для термостатирования

Изобретение относится к техникетермостатирования, в частности кустройствам термостатирования небольших объектов, и может быть использовано в различных облаФгях науки и техники при необходимости поддерживания постоянной температурыотдельных элементов или схем.Цель изобретения - уменьшение времени выхода на рабочий режим и уменьшение градиента температур по тепловой камере,На чертеже представлена схема устройства для "термостатирования. 15Устройство для термостатированиясодержит нагревательный .элемент 1 изпьезокерамики, например ТБКилиЦТС, образующий тепловую камеру,тепловой демпфер 2, обраэуюций рабо"чую камеру, он изготовлен, например,из меди в Форме стакана, причем толщина его стенок должна быть подобра.На такой, чтобы обеспечить минимальный градиент температур по сечению 25камеры. Дно 3 и крышка 4 тепловогодемпфера 2 имеют толщину, в 2-3 разапревышаюцую толщину его стенок. Внутренняя поверхность теплового демпфера 2, образуюцего рабочую камеру,покрыта теплостойким черным матовымлаком со степенью черноты не хуже0,92. Нагреваемьп элемент 1 - тепловая камера, помещена в теплоизоляционный кожух 5, например, из материала ППУ-З, обеспечиваюций уменьшениеэнергопотребления и демпфированиекратковременных изменений температуры окружаюцей среды. Крышка 4 теплового демпфера 2 - рабочей камеры, 40также покрыта теплоизоляцией 6, С целью защиты от механических повреждений устройство помещено в металлический кожух (не показан). Электроды7 и 8 на внешней и внутренней поверхности нагревательного элемента 1тепловой камеры, подключены к выходуусилителя 9 моцности, выполненному подвухтактной схеме с трансформаторнымВыхОДОм. ЗхОД Усилителя 9 мОЩнОстисоединен с выходом генератора 10 переменного тока, содержащего в частотно-задаюцей цепи термочувствительныйэлемент 11; например пьезоэлектричес-кий элемент или сегнетоэлектрический55конденсатор с отрицательным знакомтемпературного коэфФициента частоты -ТКЧ (частота генератора 10 уменьшается с ростом температуры), Для предотврацения располяризации пьезокерамического нагревательного элемента 1 -резонатора, при работе вблизи точкиКюрина его электроды 7 и 8 подаетсяпостбянное смещающее напряжение отблока питания (не показан) через развязываюций дроссель, препятствуюцийзакорачиванию по переменному току выхода усилителя 9 мощности,Работа устройства для термостатирования основана на явлении внутренней автотермостабилизации, при этомтермочувствительный источник тепла -нагревательный элемент 1, служит тепловой камерой, а регулирование моцности нагрева происходит автоматически при изменении условий тепловогобаланса между тепловой энергией, выделяемой в нагревательном элементе 1тепловой камере, и энергией, отдаваемой во внешнюю среду., Вследствие непрерывного изменения мощности нагревав зависимости от внешних условийпринцип действия этого устройстваблизок к системе с пропорциональнымрегулированием,Частота генератора 10 переменноготока выбирается равной частоте рабочей точки, расположенной на склонерезонансной характеристики нагревательного элемента 1 из пьезокерамики,т. е. тепловой камеры, причем частотасобственного резонанса должна бытьнемного выше частоты возбуждения.Температура нагревательного элемента 1 - тепловой камеры, повышается до установления теплового равновесия, тогда подводимая моцность переменного тока сравнивается с теплом,рассеиваемым в окружаюцую среду. Припонижении температуры окружаюцейсреды резонансная частота нагревательного элемента 1 - тепловой камеры, приближается к частоте возбуждающего напряжения вследствие положительного знака ТКЧ, т.е. рабочая точка смещается вверх но резонанснойхарактеристике. Так как рассеиваемаяв нагревательном элементе 1 - тепловой камере, электрическая мощностьзависит от частоты возбуждения упругих колебаний резонансно, то она возрастает, повышая при этом температурутепловой камеры. Аналогично повышениетемпературы окружаюцей среды приводит к уменьшению рассеиваемой в нагревательном элементе 1 - тепловой камере, электрической моцности и пони"Формула изобретения Устройство для термостатнрования, содержащее теплоизоляционный кожух, внутри которого расположен образующий тепловую камеру нагревательный элемент из льезокерамики с точкой Кюри вблизи рабочей температуры, на внешней и внутренней поверхностях которого расположены электроды, подключенные к выходу усилителя мощности, соединенного с генератором переменного тока, температурный коэффициент частоты которого противоположен по знаку температурному коэффициенту частоты пьезокерамического материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью, уменьшения времени выхода на рабочий режим и уменьшения градиента температур по тепловой камере, устройство снабжено расположенным внутри нагревательного элемента тепловым демпфером, образующим рабочую камеру и изготовленным из материала, коэффициент теплопроводности которого не менее 150 Вт/м град, причем боковые поверхности нагревательного элемента и теплового демпфера выполнены не- разъемными. Составитель Н.Мирная Техред М.Ходанич Редактор А.Огар Корректор М.Максимишинец Заказ 1159 Тираж 655 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 5 156460 жению ее температуры. Внутри, рабочей. камеры, образованной тейловым демпфером 2, температура изменяется во много раз меньше изменения температуры окружаИВей среды, При этом коэффициент стабилизации определяется крутизной резонансной .характеристики нагревательного элемента 1 - тепловой к амеры, 10При включении в частотно-задающей цепи генератора 10 переменного тока термочувствительного элемента 11 происходит дополнительная стабилизация температуры в рабочей камере 2, что обусловлено знаком ТКЧ генератора 10 переменного тока, противоположным температурному возмущению.В предлагаемом устройстве нагревательный элемент 1 из пьезокерамики, 20 образующий тепловую камеру, разогревается за счет диссилации энергии упругих колебаний в пьезокерамике, упругие колебания передаются и в тепловой демпфер 2, вызывая его разогрев 25 за счет потерь механической энергии на внутреннее трение в каждом элементарном объеме материала теплового демпфера 2, т.е. имеет место одновременный разогрев всего тела теплового 30 демпфера 2. Явление теплопроводности дополнительно усредняет тепловое поле во времени и в объеме тела теплового демпфера 2.Таким образом, поскольку время выхода на режим определяется временем установления определенной величины температуры изотермического поля на внутренней поверхности рабочей ка 0 6меры - теплового демпфера, то в случае его разогрева диссипацией механической энергии при прочих равныхусловиях укаэанная величина температуры изотермического поля устанавливается раньше, чем это имело бы местов.случае нагрева только за счет теплопроводности.