Устройство пассивного регулирования температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 5 0 23 02 ЕЛЬСТВ 4264308/2404.05.8723.09.89,Томский ини систем уп Вюп. Р 3 ут автоматизи ления и радио В.П. Апексеев) и др. Тепловьия и термостат1979, с, 100тельство СССР5 0 23/02,6 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИ(21) (22) (46) (71) ванн трони (72) (53) (56) труб ваниА Р 14 киВ,Г, Козлов и 621,555(088.8 Алексеев В.А.для охлажден я РЭА. Энергия вторское свиде 9548, кл, С 0(54) УСТРОЙСТВО ПАССИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к техникерегулирования температуры тепловыделяющих электрорадиоэлементов, Цельизобретения - улучшение эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повышение надежности в работе. Устройство содержит цилиндрические корпус 1 и кожух 6 из теплоизолирующего материала, установленныесоосно с возможностью поворота и име1509844ющие вентиляционные окна 2 и 7. На оси цилиндров установлены выполненные в виде цилиндрических пружин термочувствительный элемент 9 из матери ала с памятью формы и возвратный элемент 10 из высокоэластичного материала - никелидатитана .При увеличении температуры окружающей среды больше заданной упругость пружины термочув ствительного элемента 9 превосходит упругость пружины возвратного элемента 10. Корпус 1 поворачивается относительно кожуха б, вентиляционныеокна 2 и 7 частично или полностьюсовмещаются - происходит регулирование температуры., Площадь вентиляционных окон 7 кожуха 6 может быть изменена установкой в них сменных диафрагм 12 с отверстиями различной площади и конфигурации, что позволит получить требуемый закон регулирования.4 з.п. Ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к технике регулирования температуры тепловыделяющих пли теплопоглощающих устройств, например.электрорадиоэлементов (ЭРЭ), 20 работающих в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды (ТОС), и может быть использовано также для термостатирования или для тепловой защиты ЭРЭ в экстремальных ус-. ловиях.Целью изобретения является улучшение эхсплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повышение надежности работы, 30На фиг,представлена конструкция устройства; на Фиг, 2 - конструк-тивные схемы выполнения теплоизолирующего кожуха при введении подстроечных элементов. 35Устройство пассивного регулирования температуры соцержит цилиндрический корпус 1 из теплоизолирующегоматериала, в стенке которого выполнены вентиляционные окна 2. Корпус 1 40снабжен кольцеобразпыми крышками 3,имеющими узкие перемычки 4, проходящие через центр. В центре каждой перемычки 4 по осц цилиндра корпуса 1укреплены полуоси 5, на которых установлен цплиндрический кожух 6 изтеплоизолирующего материала, имеюшийна стенке вентиляционные окна 7, наторцах цилиндрического кожуха б установлены крышки 8.50На одной из полуосей 5 расположентермочувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины9 из материала с памятью формы. Одиниз концов пружины 9 укреплен в прорези полуоси 5 и таким образом связанс корпусом 1, а второй конец пружины9 укреплен на крышке 8, т.е, связанс кожухом 6. На другой полуоси 5 установленвозвратный элемент в виде цилиндрической пружины 1 О, выполненной из высокозластичного материала, напримериэ никелида титана. Фиксация и связьпружины 10 идентична пружине 9.На полуоси 5 установлен шток 11 состопорным узлом. В вентиляционных окнах 7 кожуха 6 могут быть установленысменные диафрагмы 12 из теплоизолирующего материала либо подстроечныеэлементы 13 (фиг. 2), также выполненные из теплоизолирующего материала,в виде стержней (Фиг. 2 а) или полос(Фиг. 2 б),В корпусе 1 устанавливаются электрорадиоэлементы (ЭРЭ) 14, смонтированные на радиаторах 15, расположенных на стойках 16, укрепляемых на одной из крышек 8.Устройство работает следующим образом.ЭРЭ, выделяющие тепловую мощностьР за счет того, что их КПД всегдаменьше единицы, разогревают свою поверхность, корпус 1, термочувствительный и возвратный элементы. Упругости пружин 10 и 9 возвратного и термочувствительного элементов равны вовсем диапазоне ТОС, в котором происходит регулирование температуры ЭРЭ,с точностью до приращения упругости,необходимого для преодоления силытрения, возникающей при вращении корпуса 1 относительно теплоизолирующего кожуха 6, и отличаются друг отдруга на большую величину только запределами этого диапазона, При тем 1,пературе (г ) меньшей или равной температуре начала регулирования (г. 6 п),упругость пружины 10 возвратного элемента значительно превышает упругостьпружины 9 термочувствительного эле 5 1509мента. Это обусловлено тем, что у материалов с памятью формы упругостьпри низких температурах мала и возрастает лишь с ростом температуры,Корпус 1 занимает относительно теп 5лоизолирующего кожуха 6 положение,1при котором пружина 10 возвратногоэлемента закручена, а пружина 9 тер -мочувствительного элемента 4 раскручена.При ТОС больше или равной верхнейтемпературе регулирования (сС)упругость пружины 9 термочувствительного элемента, "запомнившей" формузакрученного состояния, значительнопревышает упругость пружины 10 возвратного элемента, Корпус 1 занимаетФположение, при котором пружина 9 термочувствительного элемента закручена, 20а возвратного элемента - раскручена.Перемычка 4 крышки 8 корпуса 1 упирается в стойки 16 для крепления ЭРЭ.Тем самым фиксируется ориентация корпуса 1 относительно кожуха 6 приЕ . СКак только приближенное равенство, упругостей пружин 9 и 10 при изменении ТОС нарушается, происходит вращение корпуса 1 внутри неподвижноготеплоизолирующего кожуха 6, одна изпружин раскручивается, другая закручивается .и приближенное равенство упругостей восстанавливается.Таким образом, упругости пружин вустройстве выбираются приблизительно35.равными и минимальная величина этихупругостей определяется упругостью,необходимой для преодоления силы трения, Применение возвратного элементаиз сверхэластичного материала обеспечивает лучшую работу устройства посравнению с пружинами из обычных материалов, поскольку свойства материалов пружин сверхэластичности и эффекта памяти обусловлены одной физической природой - термоупругим мартенситным превращением и имеет идентичную зависимость механических напряжений от температуры,50Сверхэластич ные материалы об еспечивают большую деформацию при малых механических напряжениях и их использование для изготовления возвратного элемента дает возможность регулировать перегрев ЭРЭ при низких температурах, когда механические напряжения, создаваемые термочувствительным элементом, малы. Это позволяет 844 6расширить диапазоны применения устройств в сторону низких ТОС по срав - нению с устройствами, использующими пруины из обычных упругих материалов. Кроме того, увеличение чувствительности дополнительно приводит к увеличению быстродействия устройства, что повышает эффективность его использования для тепловой защиты ЭРЭ при работе их в экстремальных условиях.Для исключения. заклинивания корпуса 1 внутри кожуха 6 при изменении ТОС допуски на внешний диаметр корпуса 1 и внутренний диаметр кожуха 6 должны выбираться с учетом теплового зазора. Для уменьшения теплового зазора следует выбирать материалы корпуса. 1 и кожуха 6 такими, чтобы температурный коэффициент линейного расширения у них не сильно различался.Эффект регулирования температуры ЭРЭ достигается. за счет того, что вращение корпуса 1 устройства при изменении ТОС приводит к изменению площади перекрытия Б вентиляциониных окон 2 и 7 на корпусе 1 и кожухе 6 или на сменных диафрагмах 12 тепло- изоляционного кожуха 6. Перегрев ЭРЭ относительно ТОС зависит от площади перекрытия, Изменяя конфигурацию вентиляционных отверстий на диафрагмах 12, можно достичь такой закон изменения площади Б от ТОС, который обеспечит требуемую зависимость температуры элементов от ТОС.Конструктивные схемы выполнения теплоизоляционного кожуха 6 при введении в устройство подстроечных элементов 13, укрепленных на кожухе 6 с частичным перекрьтием вентиляционных окон 7, приведены на фиг, 2.Предлагаемое устройство обеспечивает в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды регулирования температуры ЭРЭ по заданному закону.Формула изобретения1, Устройство пассивного регулирования температуры, содержащее корпус, окруженный теплоизолирующим кожухом, термочувствительный элемент в виде, цилиндрической пружины из материала с памятью формы и возвратный элемент в виде цилиндрической пружины из высокоэластичного материала, о т л и509844 7 Составитель Л. Терехинактор Л. Шандор Техред Л.Кравчук Корректор Э. Лончаков 810 44 Подписное тениям и открытиям ская наб., д, 4/5 Тираж ак ГКНТ СССР аета по изоб а, Ж, Ра ВНИИШ осударственного коми113035, Мос 11 11 производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул, Гагарина, 101ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, упрощения конструкции и повышения надежности работы, корпус выполнен из теплоизолирующего материала, при этом кожух и корпус выполнены в виде соответственно внешнего и внутреннего соосно установленных цилиндров с возможностью поворота одно" 10 го из цилиндров относительно другого и снабженных вентиляционными .окнами, а цилиндрические пружины расположены по оси цилиндров и закреплены одним концом на одном цилиндре, а другим концом - на другом цилиндре.2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в качестве высокоэластичного материала цилиндрической пружины возвратного эпемента использован никелид титана,3, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вентиляционные окна внешнего цилиндра выполнены с возможностью изменения их площадей.4. Устройство по п. 3, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что в вентиляционных окнах внешнего цилиндра установлены сменные диафрагмы с отверстиями, выполненные из теплоизоляционного материала.5. Устройство по п 3, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что в вентиляционных окнах внешнего цилиндра ус-. тановлен набор подстроечных элементов из теплоизоляционного материала.