Термостат для объектов с неравномерным тепловыделением

 

I. ТЕРМОСТАТ ДЛЯ О,БЪЕКТОВ С НЕРАВНОМЕРНЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ , содержащий корпус с равномерно распрёделеййым на нем датчиком температуры , связанным с блоком управления, подключенным к входу источника питания, первый нагреватель с неравномерным шагом намотки по длнйе объекта, размещенный на датчике температуры, отличающийся тем. , 1. / /// / 2. J / что. с целью повышения точности термостата , он содержит регулируемый резистор и второй нагреватель с неравномерным шагом намотки, расположенный концечтрично первому нагревателю, причем шаг намотки второго нагревателя направлен противоположно шагу намотки первого нагревателя, вывод одного из нагревателей со стороны большего шага соединен с выводом другого нагрева-. теля со стороны меньшего шага и подключен к одному выводу источника питания, а другой вывод каждого из нагревателей подключен к одному из выводов регулируемого резистора, подвижный контакт которого соединен с другим выводом источника питания . 2. Термостат по п. I. отличающийся тем. что корпус выпонен из чередующихся элементов , выполненных из металла и тепло (Л изолятора

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК

3Qi9 05 23 30

-"- М Ю ! „:, л1;; г,фф,,„,, -,,ф

3" ! .л °

1 1

F с

, !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ!

:21) 3398484/!8-24 . (22) 16.02.82 (46) 23.12.83. Бюл. № 47 . 72) B. И. Мудриков и А. Н. Шербань (7l ) Ийститут технической теплофизики

АН УССР (53) 62l.555(088;8)

56) 1. Авторское свидетельство СССР

583412, кл. G 05 D 23/30, l975.

2. «Приборостроение», 1978, № 6, с. !8—

120 (прототип). (54) (57).1. ТЕРМОСТАТ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ

С НЕРАВНОМЕРНЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ, содержаший корпус с равномерно распределеййым йа яем датчиком температу .ры, связайяым с блоком управления, под«лючеййым к входу источника питания, первый нагреватель с неравяомерным шагом намотки по длине объекта, размешенный йа датчике температуры, отличающийся тем, „.Я!.),» 10 2 67 А что, с целью повышения точности термостата, он содержит регулируемый резистор и второй йагреватель с йеравномерным шагом намотки, расположенный концемтрично первому нагревателю, причем шаг намотки второго нагревателя направлен противоположно шагу намотки первого нагревателя, вывод одяого из нагревателей со стороны большего шага соедияен с выводом другого нагрева-. теля со стороны меньшего шага и подключен к одному выводу источника питайия, а другой вывод каждого из нагревателей подключен к одному из выводов регулируемого резистора, подвижный контакт которого соединен с другим выводом источника питания.

2. Термостат по п. 1, отличающийся тем, что корпус выпойей из чередуюшихся зле- Q ментов, выполненных из металла и теплоизолятора.!

О62667

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в лазерной технике для стабилизации температуры объектов с неравномерным тепловыделением, например оптических преобразователей частоты. Известен термостат, содержащий теплоизолированный корпус, внутри которого

25 размещены рабочая камера, охватывающая термостатируемый объект с неподвижно установленным на ней датчиком температуры, и тепловой экран с нагревателем с возможностью перемещения вдоль камеры и относительно датчика (1).

Температурное поле устройства изменяется вдоль камеры в зависимости от расположения- нагревателя и датчика температуры, что позволяет получить необходимое распределение температур на некотором участке термостатируемого объекта (согласно изобретению 0,25 — 0,3 длины рабочей камеры).

Поэтому такое устройство не может обеспечить распределение температур с требуемой точностью по всей длине объекта, в особенности для объектов, у которых имеются внутренние тепловыделения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термостат для электрооптических элементов, который содержит корпус, частично или полностью охватывающий объект термостатирования (кристалл) .

В корпусе располагается нагреватель с неоднородной плотностью намотки по продольной оси кристалла, датчик температуры и блок управления.

В устройстве из-за неравномерной плотности намотки нагревателя вдоль кристалла создается неравномерное температурное поле. Тогда температурное лоле, возникающее под влиянием саморазогрева кристалла,при наложении на вышеуказанное поле, компенсируется и вдоль оси кристалла наблюдается равномерное распределение температур .(2), Однако и это устройство не позволяет достичь требуемой точности термостатирования (+ 0,05 С), так как трудно выполнить намотку нагревателя так, чтобы полностью учесть влияние тепловыделений термостати .руемого объекта, кроме того, замена объекта термостатирования влечет за собой обязательное изменеяие шага намотки нагревателя.

Целью изобретения является повышение точности термостатирования путем обеспечения компенсации неравномерности температурного поля, существующего внутри термостатируемого объекта.

Поставленная цель достигается тем, что термостат для объектов с. неравномерным тепловыделением, содержащий корпус с равномерйо распределенным на нем датчиком температуры, связанным с блоком управления, подключенным к входу источника пита30

4С

55 ния, первый-нагреватель с неравномерным шагом намотки по длине объекта, размещенный на датчике температуры, содержит регулируемый резистор и второй нагреватель с неравномерным шагом намотки, расположенный концентрично первому нагревателю, причем шаг намотки второго нагреватея направлен противоположно шагу намотки .первого нагревателя, вывод одного иэ на- . гревателей со стороны большего шага соединен с выводом другого нагревателя со стороны меньшего шага и подключен к одному выводу источника питания, а другой вывод каждого из нагревателей подключен к одному из выводов регулируемого резистора, подвижный контакт которого соединен с другим выводом источника питания.

Корпус выполнен из чередующихся элементов, выполненных из металла и теплоизолятора.

На фиг. 1 представлен термостат для . объектов с неравномерным тепловыделением, разрез; на фиг. 2 — функциональная схема термостата; на фиг. 3 — график изменения температур вдоль корпуса.

Термостат для объектов с неравномерным тепловыделением содержит корпус 1, охватывающий термостатируемый объект 2, которым может быть оптический кристалл.

Для уменьшения продольного выравнивания температурного поля эа счет теплопроводности корпус 1 выполнен в виде тела вращения с проточками для витков нагревателей и датчика, причем он выполнен иэ чередуюш,ихся элементов 3, 4 теплопроводного материала (например, металла) и теплоизолятора.

На корпусе 1 расположен датчик 5 температуры. Нагреватели 6 и 7 расположены концентрично и электрически изолированы друг от друга и от датчика 5 посредством прокладок 8, выполненных из теплопроводного материала. Нагреватели 6, 7 выполнены с неравномерным шагом намотки. Для защиты от влияний внешней среды термостат помещен в теплоизолирующий кожух 9.

Термостат снабжен блоком 10 управления и источником 1! питания, с которым электрически связаны датчик 5 температуры и нагреватели б и 7. Датчик 5 является одним из плеч измерительного моста блока 10 управления, во второе плечо моста (не показано) включен задатчик температуры фазо-. вого синхронизма кристалла.

Нагреватели б и 7 одними выводами соединены с выводом источника ll питания непосредственно, а другими выводами с выводами регулируемого резистора 12, который своим подвижным контактом связай с другим выводом источника 11 питания.

Термостат работает следующим образом.

С помощью задатчика температуры (не показан) устанавливают оптимальную температуру термостатирования для конкретно1062667

crt с

1,0

7 О,ни

Фиг.3

Фиг. 2

Составитель Н.Мирная

Редактор Т. Кугрышева Техред И. Верес Корректор М, Шароши

Заказ l02I7/48 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

I I3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 го оптического кристалла, которая равна температуре фазового сиихронизма при генерации второй гармоники.

При этом датчик 5 температуры фиксирует среднюю температуру, установившуюся иа поверхности термостатируемого объекта 2.

Следовательно, в оптимальных температурных усовиях находится только некоторая зона по длине кристалла. Во время прохождения оптического излучения тепловыделения под влиянием саморазогрева вдоль оси кристалла распределяются по закону, имеющему вид 1, = 1,1, где 1 — мощность первичного излучения, г — координата, направленная по длине кристалла, б = - 0,04 см для кристалла СДА. Для создания равномерного температурного поля вдоль оси кристалла необходимо эти тепловыделения компенсировать. Для этого передвигаем подвижный контакт резистора 12 в положение, соответствующее максимальному значению мощности вторичного излучения.

Достижение максимальной величины мощности вторичного излучения позволяет сделать вывод о том, что с помощью нагревателей 6 и 7 установлен закон тепловыделений вдоль оси кристалла, имеющии вид

1., =1(1 — е ) (фиг. 3), который компенсирует тепловыделения саморазогрева

I0 обеспечивая равномерное температурное пое в кристалле.

Использование изобретения позволит получить требуемую точность термостатирования путем обеспечения компенсации неравномерности теплового поля, а ожидаемый экономический эффект при внедрении составит 30,3 тыс. руб.