Теплоизоляционный кожух

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ ЕСПУБЛ)5 Н 05 ЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ренней 2 оболочках излу энергии, выполненные ферритовыми сердечни изолированные от обол ские выводы 6 соответс среду и во внутреннюю бретения достигается т внешняя 1 и внутрення ют полые вакуумирова внешней полости на внешней оболочки 1 и н внешней стенке внутре положены приемно-пе ли энергии в виде с каждая из которых сод тушку, посаженную на в отверстии которого ч металлическое кольцо няя катушка с феррито зп.ф лы,3 ил,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ(21) 4874963/21 (22) 16.10.90 (46) 23.07.93, Бюл. ЬЬ 27 (72) А.П,Ковель, С,Н,рлакарук, В.Н.Христофоров, С,К.Ефимов и В.Г.Пушкарев (56) Авторское свидетельство СССР (ч. 723813, кл. Н 05 К 7/20, 1980.Авторское свидетельство СССР М 1793569, кл. Н 05 К 7/20, 1990. (54) теплоизоляционный кожух (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение теплоизоляционных свойств и уменьшение потерь. при вводе энергии во внутреннюю полость и выводе из нее во внешнюю полость. Сущность изобретения: заключается в том, что между внутренней и внешней вакуумированными герметичными металлическими оболочками 1, 2 расположены друг над другом и закрепленные на внешней 1 и внутЮ 16 чатели и приемники в виде катушек 4 с ками 3, имеющими очек 1, 2 электричетвенно во внешнюю полость. Цель изоакже еще и тем, что я 2 оболочки образу- нные полости и во внутренней стенке а противостоящей нней оболочки 2 расредающие излучатеоставных катушек, ержит внешнюю каферритовое кольцо, ерез экранирующее вставлена внутрен вым сердечником, 2Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в термостатах.Цель изобретения - повышение надежности путем улучи ения теплоизоляционных 5свойств за счет уменьшения потерь при вводе энергии во внутреннюю полость и выводеиз нее во внешнюю полость теплоизоляционного кожуха.На фиг,1 и 2 представлена конструкция 10теплоизоляционного кожуха по пункту 1; нафиг.З - конструкция теплоиэоляционнагокожуха по пункту 2 формулы изобретения.Теплоизоляционный кожух (фиг,1 и 2). содержит внешнюю металлическую оболочку 1, внутреннюю металлическую оболочку2, приемники энергии 3, излучатели энергии4, теплоизоляционные держатели 5, электрические выводы 6,Конструкция излучателей и приемников (см. фиг.2) содержит намоточный провод 7, ферритовый сердечник 8; каркаскатушки 9,Теплоизоляционный кожух (фиг,3) содержит внешнюю металлическую оболочку 251, внутреннюю металлическую оболочку 2,приемно-передающие излучатели 3,электрические выводы 4, теплоизоляционные держатели 5. Конструкция приемнопередающих излучателей 3 (фиг,З) содержит 30каркас катушки приемного излучателя 6,ферритовое кольцо приемного излучателя 7,металлическое кольцо-экран 8, каркас катушки передающего излучателя 9, ферритовый сердечник 10, намоточный провод З 5катушек 11.Теплоизоляционный кожух первой конструкции (см. фиг.1) конструктивно представляет собой внешнюю металлическуюоболочку 1, внутри которой с помощью теплоизоляционных держателей крепитсявнутренняя металлическая оболочка 2, внутри которой размещается схема кварцевогогенератора с блоком питания. Ввод энергиипитания к схеме кварцевого генератора осуществляется с помощью приемников энергии 3, представляющих собой каркаскатушки 9, внутри которой располокеныферритовый сердечник 8 и намотка из проводника 7 определенной толщины. Приемник энергии состоит из двух одинаковыхэлементов 3, имеющих электрические выводы 6 во внешнюю среду и во внутреннююполость, Электрические выводы 6 представляют собой электрические проводника из 55металла с малой теплопроводностью, кото-рые изолированы от металлических оболочек 1 и 2 с помощью теплоизоляционногоматериала, Для передачи энергии во внутреннюю полость используется ток с частотой около 200 кГц, а следовательно, и соответствующие марки феррита 3000 НМ, 200 НМ, 1500 НМ 1 и др, Излучатели энергии 4 конструктивно выполнены так же, как и приемники энергии 3, отличие состоит в количестве витков катушек, толщине провода и марке применяемого феррита, который выбирается, исходя из частоты работы кварцевого генератора, Так при работе до 50 МГц можно выбирать ферриты марок 50 ВЧ 2, 55 НН, до 70 МГц - 20 ВЧ,Теплоизоляционный кожух (фиг.З) второй конструкции представляет собой внешнюю металлическую оболочку 1, внутри которой установлена с помощью теплоизоляционных держателей 5 внутренняя металлическая оболочка 2, Между внешней и внутренней оболочками расположены приемно-передающие излучатели 3, каждый из которых содержит каркас катушки приемного излучателя 6 и ферритовое кольцо 7 приемного излучателя. Далее между ферритовым кольцом 7 и каркасом катушки 9 передающего излучателя расположено металлическое кольцо-экран 8. Внутри каркаса катушки 9 вмонтирован ферритовый сердечник 10 На каркасах катушек приемного излучателя 6 и передающего излучателя 9 располагаются обмотки из провода определенной толщины и длины. Выводы обмоток соединены с электрическими выводами 4. изготовленными иэ металла с малой теплопроводностью, которые расположены диаметрально противоположно и изолированы от металлических сосудов 1 и 2 с помощью изоляционного материала.Рассмотрим работу предлагаемых теплоизоляционных кожухов,Повышение теплоизоляционных свойств и уменьшение потерь при вводе и выводе энергии достигается за счет применения двух независимых обьемов и образованной между ними кольцевой вакуумной полостью. Таким образом, внутренний обьем, а следовательно, ирабочая камера полностью изолированы ог Юаней среды, т.к, даже питание рабочего объекта осуществляется с помощью разнесенных приемников энергии эа счет магнитного поля, создаваемого током с частотой 200 кГц; Вывод энергии от рабочего обьекта осуществляется с помощью раэнесеййых передатчиков энергии за счет магнитного доля, создаваемого током с частотой генерирования колебаний кварцевого генератора, Потери за счет приема и передачи энергии магнитным полем ничтожно малы и ими можно пренебречь, Это достигается подбором зазора между смежными приемниками и передатчиками энергии, выбором величины магнитного по 1829129тока пересекающего витки смежных катушек, который определяется параметрами катушек и феррита. В рабочей камере постоянную температуру рабочего объекта поддерживает его термостатирующее устройство, Изменения температуры рабочей камеры при изменении температуры окружающей среды происходить не будут, т.к. внешняя и внутренняя металлические оболочки соприкасаются только через тепло- изоляционные держатели. Онивыполняются такими, чтобы поверхностьсоприкосновения их была минимальной. Теплоизоляционные держатели выполняются иэ материала с малым коэффициентом теплопроводности (например, серый пенопласт или др,). В местах соприкосновения свнутренними и внешними оболочками поверхность теплоизоляционных держателей имеет конусный рельеф,При подключении источника переменного напряжения с частотой 200 кгц к обмотке катушки приемника энергии вокругнее создается магнитное поле. Благодаря наличию ферритового сердечника оно возрастает . Магнитные силовые линии от верхней катушки пересекают витки нижней катушки приемника энергии. Под действием наведенного магнитного потока в нижней катушке приемника энергии, согласнозакону индукции, возникает ЭДС взаимоиндукции, под действием которой во второйкатушке протекает электрический ток. Этотток протекает через нагрузку блока питания, находящегося в рабочей камере и таким образом осуществляется прием энергии от внешнего источника к кварцевому генератору, находящемуся в рабочей камере, Аналогичным образомосуществляется вывод энергии из генераторов, находящейся в рабочей камере, к потребителю. отличие состоит в частоте тока, используемого в излучателях энергии.Аналогично работает и теплоизоляционный кожух по п,2, Отличие состоит вконструктивном выполнении приемно-передающих излучателей, которые совмещены, и в наличии между катушками экранирующего металлического кольца, служащего для уменьшения влияния магнитных полей, созданных орной и другой катушкой с ферритовыми сердечниками.Произведем оценку потерь тепла в металлических оболочках; образующих внешнюю и внутреннюю вакуумные полости.Потери тепла сосуда Дьюара (прототип) состоят из: потерь тепла от излучения между стенками сосудов01 Епр 5,673 31 НТкГ 100) - (Тс 100) )5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 где ьр= 1 ГО + (ЯгГ 51) (1 Гег - 1)1:Епр - приведенная степень черноты;я 1, ;) - степень черноты поверхностивнутреннего и внешнего сосудов;Я 1, Яг, Тк, Тс - площади поверхностей иабсолютные температуры (К) внутреннего ивнешнего сосудов;потерь тепла из-за теплопроводностиостаточных газовОг=1,2 10РЯ 1 Тк Тс)где Р - давление газа, мм рт,стпотерь из-за переноса тепловой энергии через теплоизоляционную пробкулООз = )лр -;д - (Тк - Тс),4 пргде Япр - коэффициент теплопроводноститеплоизоляционного материала пробки,дпр - толщина пробки,01 - диаметр пробки,потерь тепла из-за переноса его повнутренней стенке сосуда04 = 4 т гг (01 + дст) дст (Тк - Тс)Г дпргде 4 т - коэффициент теплопроводностисосуда,дст - толщина стенки.Общие потери тепла сосудом Дьюараравны05 = 01+ Ог+ Оз+ ОаИз особенностей конструкции предлагаемого теплоизоляционного кожуха видно,что потери тепла от излучателя между стенками сосуда и потери тепла из-за теплопроводности остаточных газов в обоих сосудахбудут одинаковы и их отношения друг к другу будут равны;О 1 о Ого01 о Огогде 01 о - потери тепла предлагаемого устройства;Оо - потери тепла сосуда Дьюара,Потери тепла из-за переноса тепловойэнергии через теплоизоляционную пробкуотсутствуют, т.к. отсутствует пробка, т.е.Озо=ОПотери тепла из-за переноса его повнутренней стенке сосуда также отсутствуют, т,к, внутренний и внешний объемы изолированы друг от друга. Значит;Оао= ОТаким образом, общие потери предлагаемого кварцевого генератора равныОо = 01+ ОгСледовательно, потери тепла в предлагаемом теплоизоляционном кожухе меньше, чем у прототипа, на величину тепловыхпотерь Оз и Оа, что повышает теплоизоляционные свойства и уменьшает потери привводе и выводе энергии.,4-Д Авторами не оговариваются конкретные размеры металлических сосудов, т.к. они будут определяться требованиями заказчика к теплоизоляционному кожуху.Таким образом, предлагаемое устройство при совокупности отличительных признаков обеспечивает повышение теплоизоляционных свойств и уменьшение потерь при вводе и выводе энергии, По сравнению с прототипом теплоизоляционный кожух имеет следующие преимущества; в 10-15 раз повысились теплоизоляционные свойства, а следовательно, в 5 раз уменьшились потери по вводу и выводу энергии,Таким образом, цель предлагаемого изобретения достигнута в результате построения оригинальной, эффективной конструкции теплоизоляционного кожуха, позволяющего более чем на порядок повысить его теплоизоляционные свойства и уменьшить потери при вводе и выводе энергии. Формула изобретения 1. Теплоизоляционный кожух, содержащий внутреннюю и внешнюю герметичные вакуумированные оболочки из металла, раз.деленные одна относительно другой по периметрам вакуумированной герметичной полостью, теплоизоляционные держатели, размещенные в вакуумированной герметич, ной полости между внутренней и внешней герметичными оболочками, излучатели и приемники энергии с электрическими выводами, размещенные в вакуумированной по лости между внешней и внутреннейгерметичными оболочками одни напротив других на внутренней поверхности внешней герметичной оболочки и внешней поверхности внутренней герметичной оболочки соответственно, которые изолированы относительно указанных оболочек, а своими электрическими выводами направлены во внешнюю сторону относительно внешней герметичной оболочки и во внутреннюю сторону относительно внутренней герметичной оболочки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения теплоизоляционных свойств за счет уменьшения потерь энергии при вводе энергии во внутреннюю герметичную полость и выводе энергии из нее во внешнюю герметичную полость, излучатели и приемники энергии выполнены в виде катушек с обмотками и с ферритовыми сердечниками,2, Кожухпоп 1,отличающийся тем, что катушки с обмотками и ферритовыми сердечниками излучателей и приемников энергии внутренней и внешней герметичных вакуумированных оболочек соответственно. выполнены составными в виде пар коаксиально размещенных одни в других катушек, обмотки которых разделены между собой зкранирующими кольцами из металла, при этом ферритовые сердечники внешних катушек выполнены в виде колец, которые установлены на экранирующих кольцах,3. Кожух по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что катушки с обмотками и ферритовыми сердечниками излучателей и приемников энергии соответственно снабжены зкранирующими кольцами из металла и выполнены составными в виде пар коаксиально размещенных одни в других катушек, обмотки которых разделены между собой экранирующими кольцами, коаксиально установленными на обмотки внутренних катушек,. при этом ферритовые сердечники внешних катушек выполнены в виде колец, которые расположены на экранирующих кольцах коаксиально относительно них,18291.29 ставитель А. Поповахред М,Моргентал Корректор И. Ш Редактор С. Кулаков 2480 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035. Москва, Ж, Рауаская наб;, 4/5 каз Производственно;издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, Ю