Устройство для термостабилизации нескольких объектов на разных температурных уровнях

 

Изобретение относится к области термоэлектрического приборостроения и может использоваться для одновременной стабилизации температуры нескольких объектов, имеющих разные оптимальные рабочие температуры. Технический результат - повышение точности термостатирования объектов. Результат достигается за счет применения кожуха, заполненного термостабилизирующим веществом, точка фазового перехода которого совпадает с температурой термостабилизации горячих спаев основных термобатарей. Устройство содержит основные термобатареи, дополнительную термобатарею, упомянутый кожух, теплоотвод, источник питания, датчик температуры и регулятор тока. Основные термобатареи последовательно соединены с источником питания, а дополнительная термобатарея подключена к источнику питания через регулятор тока. 2 ил.

Изобретение относится к области термоэлектрического приборостроения и может использоваться для одновременной стабилизации температуры нескольких объектов, имеющих разные оптимальные рабочие температуры.

Целью изобретения является повышение точности термостатирования объектов.

Прототипом предлагаемого прибора является устройство, описанное в [1], содержащее теплоизолированную камеру, размещенные в ней первую термобатарею, подключенную к источнику питания, вторую термобатарею и датчик температуры, при этом вторая термобатарея установлена на первом тепловыравнивающем элементе, закрепленном на горячих спаях первой термобатареи, на холодных спаях которой установлен второй тепловыравнивающий элемент, на котором размещен датчик температуры, включенный в цепь второй термобатареи.

Недостатком устройства является невысокая точность термостабилизации дополнительной батареи горячих спаев основных батарей и связанная с этим малая точность термостабилизации всего устройства в целом.

Для устранения этого недостатка предлагается устройство, конструкция которого показана на фиг.1, а функциональная блок-схема - на фиг.2.

Устройство состоит из основных термобатарей 1, обеспечивающих при заданных тепловых нагрузках требуемые рабочие температуры объектов охлаждения 2, которые установлены на их холодных спаях. Своими горячими спаями основные термобатареи 1 приведены в тепловой контакт с кожухом 3, заполненным термостабилизирующим веществом 4, точка фазового перехода которого совпадает с температурой термостабилизации горячих спаев основных термобатарей 1, здесь же установлен датчик температуры 5, соединенный с входом регулятора тока 6. Кожух 3 с термостабилизирующим веществом 4 размещен на холодных спаях дополнительной термобатареи 7. Горячие спаи дополнительной термобатареи находятся в тепловом контакте с теплоотводом 8.

Теплозащитный экран 9, размещенный на холодных спаях дополнительной термобатареи 7, позволяет снизить до минимума влияние колебаний температуры окружающей среды.

Термобатареи запитаны от источника питания 10. Причем основные термобатареи 1 подключены непосредственно к источнику питания 10, а дополнительная термобатарея подключена к источнику питания через регулятор тока 6.

Суть работы устройства состоит в следующем. Известно, что фазовый переход кристаллических веществ происходит при строго определенном значении температуры. Это значение у некоторых кристаллических материалов находится в диапазоне 30-50^oС (например, у галлия ≈30^oС). Если поместить в непосредственный тепловой контакт с таким материалом, находящимся в состоянии фазового перехода, тепловыделяющий элемент, то можно осуществить его термостабилизацию с очень высокой точностью. При этом возникает проблема отвода тепла, выделяемого элементом, от термостабилизирующего вещества, находящегося в состоянии фазового перехода. В предлагаемом решении такой отвод избытка тепловыделений осуществляется посредством дополнительной термобатареи.

Устройство работает следующим образом.

При изменении температуры окружающей среды и связанным с этим отклонением температуры горячих спаев основных термобатарей 1 от заданной изменяется сигнал на выходе датчика 5, поступающий на вход регулятора тока 6. Регулятор тока 6 в зависимости от этого сигнала меняет величину и полярность тока, протекающего через дополнительную термобатарею 7.

Введение в устройство кожуха с термостабилизирующим веществом позволяет в значительной степени повысить точность термостабилизации горячих спаев основных термобатарей и всего устройства в целом.

Литература 1. Авторское свидетельство СССР 1001036, кл. G 05 D 23/30, 1983.

Формула изобретения

Устройство для термостабилизации нескольких объектов на разных температурных уровнях, содержащее основные термобатареи, на холодные спаи которых устанавливаются охлаждаемые объекты, дополнительную термобатарею, теплозащитный экран, теплоотвод, источник питания, датчик температуры и регулятор тока, отличающееся тем, что своими горячими спаями основные термобатареи, запитанные от источника питания, приведены в тепловой контакт с кожухом, заполненным термостабилизирующим веществом, точка фазового перехода которого совпадает с температурой термостабилизации горячих спаев основных термобатарей, и размещенным на холодных спаях дополнительной термобатареи, на кожухе с термостабилизирующим веществом со стороны его контакта с горячими спаями основных термобатарей установлен датчик температуры, соединенный с регулятором тока, меняющим величину и полярность тока, протекающего через дополнительную термобатарею, при этом теплозащитный экран размещен на холодных спаях дополнительной термобатареи, а ее горячие спаи находятся в тепловом контакте с теплоотводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2