Термостат

(23) Приоритет С 05 0 23/30 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В. Н. Стадниченко и И.И. Науменко-Бондаренко Институт физики Земли имени Ц.Ю.Шмидта Академии наук СССР(54) ТЕРМОСТАТ Изобретение относится к области :приборостроения, предназначено для длительной стабилизации температуры чувствительных систем прецизионных приборов, например, гравиметров, резонаторов и т.п.Известны термостаты, содержащие стакан из материала с высокой теп.лопроводностью, укрепленный на стакане ртутный контактный термометр, обмотку обогрева, теплоиэоляционный корпус, источник питания и электрическую схему, реалиэующую релейный закон регулирования тока в обмотке обогрева (1(.Известные термостаты не позволяют получить высокую точность термостатирования иэ-эа большой информационности ртутных контактных термометров, существенного гистерезиса (разности температур замыкания и разьыкания контакта), недостаточной стабильности температуры контактирования мениска ртути с неподвижным контактом, а также иэза неоднородности температурного поля в термостатируемом объеме.Известны также термостаты (криостаты), представляющие собой стакан с двойныки стенками и двойным днищем, во внутренней полости которогонаходится двухфазная система жидкость - твердое тело, устройство дляего нагрева (охлаждения), датчикфизической величины,-слцественноизменяющейсяпри изменении фазовогосостояния вещества, например, датчикобъема"йлй"йрбэрачности вещества,и электронную схему управления подводом (отводом) тепла.К ннм относится, например, крибстат с двухфазной системой (дистиллированная вода- лед) с датчикомобъема в виде сильфона, на днище которого укреплен подвижный контакт цепи управления (2 .Поскольку ожимаемость воды пренебрежимо мала по сравнению с сжимаемостью сильфона, то последний служит датчиком объема, его упругие качества практически не оказывают влияния на точность работы прибора.Недостатком подобных криостатов (термостатов) является то, что они работают лишь при одном значении температуры - при температуре фазового перехода (в приведенном приКроме того, в этих приборах отсутствует эффективное уравниваниетемпературы по поверхности термостатируемого объема, поэтому высокая точность статирования достигается лишь при малой величине термо-статируемого объема,Наиболее близким решением потехнической сущности и достигаемому результату к изобретению является термостат, содержащий выполненную в форме стакана с двойнымистенками и двойным днищем тепловую трубу с размещенной на ней обмоткой обогрева, подключенной к регулятору тока 31 .Исследования показали, что замена медногостакана тепловой трубкой указанной формы улучшает работу термостата, но не позволяет резко увеличить точность стабилизации температуры из-за недостатковртутных контактных термометров(большая инерционность, значительный гистерезис характеристики, низкая стабильность температуры контактирования), .25Целью изобретения являются повы"шение точности термостата и расширение области применения.Поставленная цель достигаетсятем, что на внутренней поверхностинаружного днища тепловой трубкиустановлен. заполненный газом силь-.Фон, во внутренней, полости которогоразмещен снабженный вентилем патру"бок ввода газа, причем на дйищесильфона и патрубке ввода газа установлены замыкающие контакты, включенные во входную цепь регулятора тока.На чертеже изображен предлагаемый термостат. 40Термостат состоит из верхнейкрышки 1, верхнего уплотнительногокольца 2, внутренней стенки тепловой трубы 3, фитильной ткани 4,наружной стенки тепловой трубы 5, 4днища б, нижнего уплотнительногокольца 7,нижней крышки 8,патрубка 9,ввода газа, втулки 10, отростка 11,гайки 12, втулки 13, сильфона 14,замыкающихся контактов 15-16, обмотки 17 обогрева, отверстия 18, вентиля, установленного на патрубкеввода газа, и регулятора тока (начертеже не показан), наружного днища тепловой трубы 19.Тепловая труба выполнена в видестакана с двойными стенками, которыеобразованы медными трубами 3 и 5.Труба 5 изнутри покрыта слоем пропитанной эфиром фитильной ткани 4,Ь снаружи на ней имеется обмотка 17 60обогрева. Верхняя крышка 1 с отверстием 18 для метастатического термометра и нижняя крышка 8 также изготовлены иэ меди и служат для уравнивания температур на торцах отака- у на. Стакан помещен в теплоизоляционный корпус (на чертеже не показан).На наружное днище стакана изнутринапаян сильфон 14, Через днище проходит патрубок ввода газа в видетрубки 9, имеющей в верхней частиотверстие и изолированной от днищавтулками 13, Для герметизации внутренней полости сильфона втулки 13поджимаются гайкой 12, длина заходящей внутрь сильфона части трубки9 такова, что при недеформированномсильфоне расстояние между замыкающими контактами 15 и 1 б очень мало(порядка 0,1 мм), Отросток 11 служитдля откачки воздуха из сосуда ипоследующей заливки эфира, послечего он запаивается. При комнатныхтемпературах давление паров эфирамного меньше атмосферного давления,поэтому если трубка 9 при этом открыта, то сильфон растянут до упора, образованного днищем б.Работает термостат следующимобразом.Трубка 9 резиновым шлангом сообщается с сосудом, в котором создают давление, равное давлению па-ров эфира при заданной температуре статирования. После этого включают нагрев термостата. Давлениепаров эфира возрастает и сильфон,начинает сжиматься. Когда контактызамкнутся, регулятор отключаетнагрев термостата. При этом ведетсяконтроль за температурой статирования, которую корректируют, несколько изменяя давление в задающем сосуде, После того, как установитсязаданное значение температуры статирования, шланг, соединяющийтрубку 9 с задающим сосудом, пережимают, а сам сосуд отсоединяют.Таким путем можно устанавливатьразличные температуры статированияв широком диапазоне значений,Зазор между замыкающими контактами юстируется так, чтобы при отсутствии перепада давления на манометрическом чувствительном элементерасстояние между ними было предельно мало, при этом замыкание -размыкание контактов происходитпри очень малом перепаде давлений,т.е. при очень малой деформации чувствительного элемента,Постоянство температуры термостата при равенстве давления газаи противодавления насыщенного пара,т,е. при наличии компенсации, обеспечивается лишь при условии равенства температур газа и пара, чтодостигается размещением полости сгазом внутри тепловой трубы.Формула изобретенияТермостат, содержащий выполненную в Форме стакана с двойными стен746466 1 О ираж 95 одписное ул Проектная ками и двойным днищем тепловуютрубу с размещенной на ней обмоткойобогрева, подключенной к регуляторутока, о т л и. ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности ирасширения области применения, в немна внутренней поверхности наружногоднища тепловой трубы установлен заполненный газом сильфон, во внутренней полости которого размещенснабженный вентилем патрубок вводагаза,причем на днище сильфона ипатрубка ввода газа установлены ЦНИИПИ Заказ 3942/3 иал ППП фПатентф, г. У замыкающие контакты, включенные вавходную цепь регулятора тока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Веселов К.Е., Сагитов М.У.Гравиметрическая разведка "Недрами,1968 к с. 100-106.2, Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы, 1967, Л-д,с. 85.3. Авторское свидетельство СССРУ 318022,кл. 6 05 О 23/30, 19.12.69