Теплоизоляционный кожух
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 в и. - ренней 2 оболочках излучатели и приемники энергии, выполненные в виде катушек 4 с ферритовыми сердечниками 3, имеющими изолированные от оболочек 1, 2 электрические выводы 6 соответственно во внешнюю среду и во внутреннюю полость. Цель изобретения достигается также еще и тем, что внешняя 1 и внутренняя 2 оболочки образуют полые вакуумированные полости и во внешней полости на внутренней стенке внешней оболочки 1 и на противостоящей внешней стенке внутренней оболочки 2 расположены приемно-передающие излучатели энергии в виде составных катушек, каждая из которых содержит внешнюю катушку , посаженную на ферритовое кольцо, в отверстии которого через экранирующее металлическое кольцо вставлена внутренняя катушка с ферритовым сердечником. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С со кэ ю го SQ Фие.1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 К 7/20
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874963/21 (22) 16.10.90 (46) 23.07.93. Бюл. ЬЬ 27 (72) А.П.Ковель, С.Н,Макарук, В.Н.Христофоров, С,К.Ефимов и В.Г.Пушкарев (56) Авторское свидетельство СССР
N. 723813, кл. Н 05 К 7/20, 1980.
Авторское свидетельство СССР
N. 1793569, кл. Н 05 К 7/20, 1990. (54) TEAll0030flHI4MOHHbIA KO)KYX (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 внут8-8
„„ „„1829129 А1 ренней 2 оболочках излучатели и приемники энергии, выполненные в виде катушек 4 с ферритовыми сердечниками 3, имеющими изолированные от оболочек 1, 2 электрические выводы 6 соответственно во внешнюю среду и во внутреннюю полость. Цель изобретения достигается также еще и тем, что внешняя 1 и внутренняя 2 оболочки образуют полые вакуумированные полости и во внешней полости на внутренней стенке внешней оболочки 1 и на противостоящей внешней стенке внутренней оболочки 2 расположены приемно-передающие излучатели энергии в виде составных катушек, каждая из которых содержит внешнюю катушку, посаженную на ферритовое кольцо, в отверстии которого через экранирующее металлическое кольцо вставлена внутренняя катушка с ферритовым сердечником. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
3 ф /
1829129
Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в термостатах.
Цель изобретения — повышение надежности путем улучи ния теплоизоляционных 5 свойств за счет уменьшения потерь при вводе энергии во внутреннюю полость и выводе из нее во внешнюю полость теплоизоляционного кожуха.
На фиг.1 и 2 представлена конструкция теплоиэоляционного кожуха по пункту 1; на фиг.3 — конструкция теплоиэоляционнаго кожуха по пункту 2 формулы изобретения.
Теплоизоляционный кожух (фиг.1 и 2) . содержит внешнюю металлическую оболоч- 15 ку 1, внутреннюю металлическую оболочку
2, приемники энергии 3, излучатели энергии
4, теплоизоляционные держатели 5, электрические выводы 6.
Конструкция излучателей и приемни- 20 ков (см. фиг.2) содержит намоточный провод 7, ферритовый сердечник 8; каркас катушки 9, Теплоизоляционный кожух (фиг,З) содержит внешнюю металлическую оболочку 25
1, внутреннюю металлическую оболочку 2, приемно-передающие излучатели 3, электрические выводы 4, теплоизоляционные держатели 5. Конструкция приемнопередающих излучателей 3 (фиг.3) содержит ЗО каркас катушки приемного излучателя 6, ферритовое кольцо приемного излучателя 7, металлическое кольцо-экран 8, каркас катушки передающего излучателя 9, ферритовый сердечник 10, намоточный провод катушек 11.
Теплоизоляционный кожух первой конструкции- (см. фиг.1) конструктивно представляет собой внешнюю металлическую оболочку 1, внутри которой с помощью теп- 40 лоизоляционных держателей крепится внутренняя металлическая оболочка 2, внутри которой размещается схема кварцевого генератора с блоком питания. Ввод энергии питания к схеме кварцевого генератора осу- 45 ществляется с помощью приемников энергии 3, представляющих собой каркас катушки 9, внутри которой располо>кены ферритовый сердечник 8 и намотка из про водника 7 определенной толщины. Прием- 50 ник энергии состоит из двух одинаковых элементов 3, имеющих электрические выводы 6 во внешнюю среду и во внутреннюю полость. Электрические выводы 6 представляют собой электрические проводника из 55 металла с малой теплопроводностью, кото- рые изолированы от металлических оболочек 1 и 2 с помощью теплоизоляционного материала, Для передачи энергии во внутреннюю полость используется ток с частотой около 200 кГц, а следовательно, и соответствующие марки феррита 3000 НМ, 200
НМ, 1500 НМ1 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
ВЧ2, 55 НН, до 70 МГц — 20 ВЧ, Теплоизоляционный кожух (фиг.3) 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 из 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, и.:рабочая камера полностью изолированы о!г @шней 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 объекта осуществляется с помощью раэнесеййых передатчиков энергии за счет магнитного поля, 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 по1829129 тока 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 окру>кающей среды происходить не будут, т.к. внешняя и внутренняя металлические оболочки соприкасаются только через теплоизоляционные держатели. Они выполняются такими, чтобы поверхность соприкосновения их была минимальной.
Теплоизоляционные держатели выполняются иэ материала с малым коэффициентом теплопроводности (например, серый пенопласт или др,). В местах соприкосновения с внутренними и внешними оболочками поверхность теплоизоляционных держателей имеет конусный рельеф, При подключении источника переменного напряжения с частотой 200 кГц к обмотке катушки приемника энергии вокруг нее 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, согласно закону индукции, возникает ЭДС взаимоиндукции, под действием которой во второй катушке протекает электрический ток. Этот ток 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 образом осуществляется 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 в конструктивном выполнении приемно-передающих излучателей, которые совмещены, и в наличии между катушками экранирующего металлического кольца, служащего для уменьшения влияния магнитных полей, созданных одной 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 сосудов
Q1- Епр 5.673 S1 ((Тк/100) — (Тс/100) ) 5
15
35
55 где En p= (1/О + (S2/S 1) (1/Ег — 1)) "
Fop — приведенная степень черноты;
F1, — степень черноты поверхности внутреннего и внешнего сосудов;
S1, S2. Тк, Тс — плоЩаДи повеРхностей и абсолютные температуры (К) внутреннего и внешнего сосудов; потерь тепла из-за теплопроводности остаточных газов
Q2= 1,2 10 Р S1(Тк Тс), где P — давление газа, мм рт,ст„ потерь из-за переноса тепловой энергии через теплоизоляционную пробку л Df сг = 4, (т.— т.), 4 где Ялр — коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала пробки, дпр — толщина пробки, D1 — диаметр пробки, потерь тепла из-за переноса его по внутренней стенке сосуда
Оа = 4т zr (D1 + дст) дст (Тк — Тс)/ длр где 4т — коэффициент теплопроводности сосуда, дс — толщина стенки.
Общие потери тепла сосудом Дьюара равны
Gs = О1+ Q2+ Оз+ Оа
Из особенностей конструкции предлагаемого.теплоизоляционного кожуха видно, что потери тепла от излучателя между стенками сосуда и потери тепла иэ-за теплопроводности остаточных газов в обоих сосудах будут одинаковы и их отношения друг к другу будут равны:
О1о „Ого
Ою Qzo где Q1o — потери тепла предлагаемого устройства;
Ор — потери тепла сосуда Дьюара, Потери тепла из-за переноса тепловой энергии через теплоизоляционную пробку отсутствуют, т.к. отсутствует пробка, т.е.
Озо= 0
Потери тепла из-за переноса его по внутренней стенке сосуда также отсутствуют, т.к. внутренний и внешний объемы изолированы друг от друга. Значит:
Q4o=0
Таким образом, общие потери предлагаемого кварцевого генератора равны
Qo = Q1+ Ог
Следовательно, потери тепла в предлагаемом теплоизоляционном кожухе меньше, чем у прототипа, на величину тепловых потерь Оз и Q4, что повышает теплоизоляционные свойства и уменьшает потери при вводе и выводе энергии.
1829129 8
4-д
Авторами не оговариваются конкретные размеры металлических сосудов, т.к. они будут определяться требованиями заказчика к теплоизоляционному кожуху.
Таким образом, предлагаемое устройст- 5 во при совокупности отличительных признаков обеспечивает повышение теплоизоляционных свойств и уменьшение потерь при вводе и выводе энергии, Па сравнению с прототипом теплоизаляцион- 10 ный кожух имеет следующие преимущества: в 10-15 раз повысились теплоизоляционные свойст ва, а следовательно, в 5 раз уменьшились потери по вводу и выводу энергии. 15
Таким образом, цель предлагаемого изобретения достигнута в результате построения оригинальной, эффективной конструкции теплоизоляционнаго кожуха, позволяющего более чем на порядок павы- 20 сить его теплоизоляционные свойства и уменьшить потери при вводе и выводе энергии.
Формула изобретения 25
1. Теплоизоляционный кожух, содержащий внутреннюю и внешнюю герметичные вакуумированные оболочки из металла, разделенные одна относительно другой по периметрам вакуумированной герметичной 30 полостью, теплоизоляционные держатели, размещенные в вакуумированной герметич, ной полости между внутренней и внешней герметичными оболочками, излучатели и приемники энергии с электрическими выва- 35 дами, размещенные в вакуумированной по лости между внешней и внутренней герметичными оболочками одни напротив других на внутренней поверхности внешней герметичной оболочки и внешней поверхно- 40 сти 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, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения теплоизоляционных свойств за счет уменьшения потерь энергии при вводе энергии so 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, Кожух по п1, о тл и ч а ю шийся 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 па п.1, отличающийся 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 коаксиальна относительно них, 18291.29
Составитель А. Попова
Техред М,Моргентал Корректор И. Шмакова
Редактор С. Кулакова
Производственно;издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 2480 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж 35, Рауяская наб;, 4/5
