Термостат

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 1512.78 (21)2696939/18-24 Р 1)М К 3 с присоединением заявки Йо С 05 0 23/275 Государствеииый комитет СССР во делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А. Н. Воронин и И. В. Зорин Специальное конструкторское бюро Ордена Ленинафизико-техничеокого института им. А. ф. Иоффе АН СССР(54) ТЕРИОСТАТ Изобретение относится к системерегулирования температуры с помощьючувствительных элементов, изменяющихсвой объем в зависимости от температуры,Известны термостаты, содержащиесистему электроавтоматики, включающую и выключающую питание охладителятермостатируемой камеры в зависимос- тОти от сигнала изменения соотношенияколичеств жидкой и твердой фазы в датчике температуры 1 .ю. Недостатком этих термостатов является пониженная надежносгь, визы 15ваемая наличием цепи электроавтоматики, а также термоударными нагрузкамина охладитель при включении и выклю"чении его,Наиболее близким по технической 20сущности к предлагаемому являетоятермастат без элементов электроав,томатики, в котором термостатирование осуществляется путем изменениязазора, служащего тепловым сопротивлением между термостатируемой камерой и основанием тепловыделяющейстороны охладителя, причем регулиров"ка зазора происходит за счет деформации гибкой стенки, укрепленной на ЗО термостатируемом сосуде с двухфазнымнаполнителем типа лед-вода 121.Недосатком такого термостата является наличие гибкой стенки, чтоограничивает. срок службы, понижаетнадежность и усложняет конструкциюЦель изобретения - повьхаение надежности и упрощение термостата.Поставленная цель достигаетсятем, что термостат, содержащий корпус с установленной в нем теплоиэолированной рабочей камерой, связаннойс источником тепловой энергии и заполненной двухфазной средой, на од"ной из стенок которой выполнено отверстие, в котором установлена втулка,полость которой частично заполненажидкьй фазой рабочей камеры,С целью повышении точности термостатирования, отверстие в стенкетеплоизолированной рабочей камерывыполнено коническим, а во втулкеустановлена коническая пробка.На фиг. 1 показан предлагаеьыйтермостат, разрез) на фиг. 2 - вариант выполнения элементов термостата.Термсстат содержит источник 1 тепловой энергии, например термоэлектрическую батарею, охлаждающий теплоизо"лированную рабочую камеру 2 со стенка 798760ми из высокотеплопроводного материала. Камера 2 заполнена двухфазнойсредой 3 и окружена слоем 4 теплоизоляции. В стенке 5 камеры 2 выполнено отверстие 6, в котором установлена втулка 7, частично заполненная жидкой фазой двухфазной среды 3.Слой жидкого наполнителя 3, находящийся в глухой втулке Ч и ограниченный ею от растекания, служит подвижным элементом регулятора теплопри"тока, меняя тепловое сопротивление зазора между теплоизолированной рабочей камерой 2 и стенкой 8 корпуса 9,Втулка 7 при выполнении ее малотеплопроводной соединена со стенкой8. При этом втулка 7 герметизируетпространство над свободной поверхностью среды 3.Тепловыделяющая сторона источника 1 присоединяется к стенке 10 дляобеспечения теплообмена с окружающей средой, Отверстие в стенке 5 камеры 2 выполнено коническим 11(Фиг. 2) и в нем с зазором установлена коническая пробка 12.Термостат работает следующим образом,После включения источника 1 холода в теплоизолированной рабочей камере 2 образуется двухфазная среда,состоящая из твердой и жидкой Фазсреды 3, причем часть жидкой Фазынаполнителя находится во втулке 7. При поиижении температуры окружающей среды количество твердой фазы среды3 увеличивается и часть жидкой Фазыего выталкивается во втулку 7. Таккак теплопроводность жидкости выше,35 чем газа над ее поверхностью, то теплоприток к верхней части рабочей камеры 2 от сгенки 8 увеличивается додостижения теплового равновесия. При повышении температуры окружающей среды происходит обратный процесс. Так как в камере 2 во всех случаях 1сохраняется наличие обеих Фаз наполнителя, то достигается высокая точность термостатирования. Пространство над свободной поверхностью среды 3 может быть вакуумировано, что позволяет получить тройную точку вещества наполнителя и приблизить температуру термостатирования к эталонной.Выполнение термостата по Фиг. 2 позволяет улучшить точность термостатнрования за счет устранения выбросов температуры при, резких измененияхвнешней температуры, так как толщина слоя жидкости в зазоре значительно уменьшена, что сильно уменьшает тепловую инерционность регулировки в выбросы температуры, связанные с ней, Я Ясли температура окружающей средыниже, чем температура плавления, то охлаждение камеры 2 специальным источником 1 холода не требуется. В этомслучае от источника 1 холода необ ходима только его тепловыделяющаясторона, роль которой может исполнятьобычный электрический нагреватель,предпочтительно с возможно большимположительным температурным коэффи"циентом сопротивления.Термостат наиболее рациональноприменять в качестве контура точноготермостатирования внутри контуровгрубого термостатирования простой конструкции, например внутри поэисторныхтермостатов.По сравнению с известным предлагаемый термостат имеет значительно повышенную надежность, так как в нем исключены гибкие элементы конструкции,которые крайне трудно получить имеющими достаточную надежность прибольших прогибах и малых поперечныхразмерах н толщине, что практическине позволяет осуществить микромиииатюрную конструкцию термостата по известному (например, для элементовмикроэлектроники) .Еще большие преимущества имеетпредлагаемый термостат при примененииметаллических плавящихся наполнителей.(например, галлия, висмута и т.д.) .Эти наполнители требуют наличия защитных слоев на элементах конструкции, Такие слои сильно увеличиваютжесткость гибких элементов в из"вестном, что ухудшает эксплуатационные качества его. В предлагаемом термостате такие защитные слои должны наноситься только на подвижные детали( например, эмаль на стенки медного сосуда), что не вызывает затруднений ипозволяет значительно увеличить точность термостатирования вследствие высокой теплопроводности наполнителя.Формула изобретения1. Термостат, содержащий корпусс установленной в нем теплоизолированной камерой, связанной с источником тепловой энергии и заполненнойдвухфазной средой, на одной изстенок которой выполнено отверстие,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности и упрощения термостата, он содержит втулку, установленную в отверстии теплоизолированной рабочей камеры, полость которой частично заполнена жидкой Фазой рабочей камеры.2. ермостат по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности термостата, отверстие в стенке теплоизолированнойрабочей камеры выполнено коническим, а во втулке установлена коническая пробка.Источники информации,принятие во внимание при экспертизе1. Приборы и техника экспериментаф, 1961, 9 4, с, 181,2. Авторское свидетельство СССРВ 360651, кл. С 05 Р 23/275, 1962798760Составитель Н. Мирная Редактор Л. Кеви Техред С.Мигунова . Корректор,М. Шароши Закаэ 10029/63 Тираж 951 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4