Устройство для термостатирования

 

Изобретение относится к технике термостатирования, в частности к устройствам термостатирования небольших объектов. Целью изобретения является уменьшение времени выхода на рабочий режим и уменьшение градиента температур по тепловой камере. Устройство для термостатирования содержит теплоизоляционный кожух 5, внутри которого расположен нагревательный элемент 1 из пьезоэлектрического материала с точкой Кюри вблизи рабочей температуры. Электроды элемента 1 расположены на его внешней и внутренней поверхностях и подключены к выходу усилителя 9 мощности, соединенного с генератором 10 переменного тока, температурный коэффициент частоты которого противоположен по знаку температурному коэффициенту частоты пьезокерамического материала. В устройство введен тепловой темпфер 2 из материала со значением коэффициента теплопроводности не менее 150 Вт/м<SP POS="POST">.</SP>град, образующий с нагревательным элементом 1 (тепловой камерой) неразъемное соединение. 1 ил.

СООЗ СОВЕЧ СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1564600 (51) 5 G 05 D 23/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4424282/24-24 (22) 11.04.88 (46) 15.05,90. Бюл, № 18 (71) Одесский политехнический институт (72) Р.Г,Джагупов, И,Г.Белокур и И.Н.Черненко (53) 621.55.5(088.3) (56) Авторское свидетельство СССР № 455332, кл. С 05 D 23/30, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕР11ОСТАТИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к технике термостатирования, в частности к устройствам термостатирования небольших объектов. Целью изобретения является уменьшение времени выхода на рабочий режим и уменьшение градиента температур по тепловой камере. Устройство для термостатирования содержит тепло2 изоляционный кожух 5, внутри которого расположен нагревательный элемент I из пьезокерамического материала с точкой Кюри вблизи рабочей температуры. Электроды элемента 1 расположены на его Внешней и внутренней по— верхностях и подключены к выходу усилителя 9 мощности, соединенного с генератором 10 переменного така, температурньш коэффициент частоты которого противоположен по знаку температурно:,у коэффициенту частоты пьезокерамического материала. В устройство введен тепловой демпфер " из материала со значением коэффициента теплопроводности не менее 150 Зт/и град, образующий с нагревательным элементом

1 (тепловой камерой) неразъемное соединение. 1 ил.

1564600

Изобретение относится к технике термостатирования, в частности к устройствам термостатирования небольших объектов, и может быть использовано в различных облаа гях науки и техники при необходимости поддерживания постоянной температуры отдельных элементов или схем.

Цель изобретения - уменьшение вре- 1g мени выхода на рабочий режим и уменьшение градиента температур по тепловой камере, На чертеже представлена схема устройства для "термостатирования. 15

Устройство для термостатирования содержит нагревательный .элемент 1 из пьезокерамики, например ТБК-3 или

ЦТС-19, образующий тепловую камеру, тепловой демпфер 2, обраэуюций рабо" чую камеру, он изготовлен, например, из меди в форме стакана, причем толщина его стенок должна быть подобра.на такой, чтобы обеспечить минимальный градиент температур по сечению 25 . камеры. Дно 3 и крышка 4 теплового демпфера 2 имеют толщину, в 2-3 раза превышаюцую толщину его стенок. Внутренняя поверхность теплового демпфера 2, образуюцего рабочую камеру, покрыта теплостойким черным матовым лаком со степенью черноты не хуже

0,92. Нагреваемьп элемент 1 — тепловая камера, помещена в теплоизоляционный кожух 5, например, из материала ППУ-З, обеспечиваюций уменьшение энергопотребления и демпфирование кратковременных изменений температуры окружаюцей среды. Крышка 4 теплового демпфера 2 — рабочей камеры, 40 также покрыта теплоизоляцией 6, С целью защиты от механических повреждений устройство помещено в металлический кожух (не показан). Электроды

7 и 8 на внешней и внутренней поверх- 45 ности нагревательного элемента 1 тепловой камеры, подключены к выходу усилителя 9 моцности, выполненному по двухтактной схеме с трансформаторным

BblxopoM, Вход усилителя 9 мощности соединен с выходом генератора 10 переменного тока, содержащего в частот-. но-задаюцей цепи термочувствительный элемент 11; например пьезоэлектрический элемент или сегнетоэлектрический

55 конденсатор с отрицательным знаком температурного коэффициента частоты—

ТКЧ (частота генератора 10 уменьшается с ростом температуры). Для предотврацения располяризации пьезокерамического нагревательного элемента 1— резонатора, при работе вблизи точки

Кюри на его электроды 7 и 8 подается постбянное смещающее напряжение от блока питания (не показан) через развязываюций дроссель, препятствуюций закорачиванию по переменному току выхода усилителя 9 мощности, Работа устройства для термостатирования основана на явлении внутренней автотермостабилизации, при этом термочувствительный источник тепла— нагревательный элемент 1, служит тепловой камерой, а регулирование моцности нагрева происходит автоматически при изменении условий теплового баланса между тепловой энергией, выделяемой в нагревательном элементе 1 тепловой камере, и энергией, отдаваемой во внешнюю среду., Вследствие непрерывного изменения мощности нагрева в зависимости от внешних условий принцип действия этого устройства близок к системе с пропорциональным регулированием, Частота генератора 10 переменного тока выбирается равной частоте рабочей точки, расположенной на склоне резонансной характеристики нагревательного элемента 1 из пьезокерамики, т. е. тепловой камеры, причем частота собственного резонанса должна быть немного выше частоты возбуждения.

Температура нагревательного элемента 1 — тепловой камеры, повышается до установления теплового равновесия, тогда подводимая моцность переменного тока сравнивается с теплом, рассеиваемым в окружаюцую среду. При понижении температуры окружаюцей среды резонансная частота нагревательного элемента 1 — тепловой камеры, приближается к частоте возбуждающего напряжения вследствие положительного знака ТКЧ, т.е. рабочая точка смещается вверх но резонансной характеристике. Так как рассеиваемая в нагревательном элементе 1 — тепловой камере, электрическая мощность зависит от частоты возбуждения упругих колебаний резонансно, то она возрастает, повышая при этом температуру тепловой камеры. Аналогично повышение температуры окружаюцей среды приводит к уменьшению рассеиваемой в нагревательном элементе 1 — тепловой камере, электрической моцности и пони"

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для термостатнрования, содержащее теплоизоляционный кожух, внутри которого расположен образующий тепловую камеру нагревательный элемент из льезокерамики с точкой

Кюри вблизи рабочей температуры, на внешней и внутренней поверхностях которого расположены электроды, подключенные к выходу усилителя мощности, соединенного с генератором переменного тока, температурный коэффициент частоты которого противоположен по знаку температурному коэффициенту частоты пьезокерамического материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью .уменьшения времени выхода на рабочий режим и уменьшения градиента температур по тепловой камере, устройство снабжено расположенным внутри нагревательного элемента тепловым демпфером, образующим рабочую камеру и изготовленным из материала, коэффициент теплопроводности которого не менее 150 Вт/м град, причем боковые поверхности нагревательного элемента и теплового демпфера выполнены неразъемными.

Составитель Н.Мирная

Техред М.Ходанич

Редактор А.Огар

Корректор М.Максимишинец

Заказ 1159

Тираж 655

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

5 156460 жению ее температуры. Внутри .рабочей. камеры, образованной тейловым демпфером 2, температура изменяется во много раз меньше изменения температуры окружайфей среды, При этом коэффициент стабилизации определяется кру-.изной резонансной .характеристики нагревательного элемента 1 — тепловой к амеры, 10

При включении в частотно-задающей цепи генератора 10 переменного тока термочувствительного элемента 11 происходит дополнительная стабилизация температуры в рабочей камере 2, что обусловлено знаком ТКЧ генератора 10 переменного тока, противоположным температурному возмущению.

В предлагаемом устройстве нагревательный элемент 1 из пьезокерамики, 20 образующий тепловую камеру, разогревается за счет диссилации энергии упругих колебаний в пьезокерамике, упругие колебания передаются и в тепловой демпфер 2, вызывая его разогрев 25 за счет потерь механической энергии на внутреннее трение в каждом элементарном объеме материала теплового демпфера 2, т.е. имеет место одновременный разогрев всего тела теплового 30 демпфера 2. Явление теплопроводности дополнительно усредняет тепловое поле во времени и в объеме тела теплового демпфера 2.

Таким образом, поскольку время выхода на режим определяется временем установления определенной величины температуры изотермического поля на внутренней поверхности рабочей ка0 6 меры — теплового демпфера, то в случае его разогрева диссипацией механической энергии при прочих равных условиях укаэанная величина температуры изотермического поля устанавливается раньше, чем э o имело бы место в случае нагрева только за счет теплопроводности.