Способ регулирования температуры в термостате

 

ОП КСАН И-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.01 78 (21) 2567280/18-24

Саюэ Советскик

Соцнапистическик

Респубпмк

744503

-«е(51) М, Кл с присоединением заявки №вЂ” б 05 D 23/24

Государственный квмитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень ¹24 (53) УДК 621.555.,6 (088.8) 00 делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 05.07.80 (72) Автор изобретения

Л. Л. Зейгман (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

В ТЕРМОСТАТЕ

Способ относится к автоматике, предназначен для поддержания температуры и может быть использован в тех областях науки и техники, где требуется прецизионное термостатированне объектов.

Известны способы поддержания температуры, основанные на постоянстве температуры в точках фазового перехода. В этик устройствах испольуется изменение объема при переходе веществ из одного агрегатногф состояния в другое илн изменение магнитных свойств ряда материалов вблизи точки

Кюри (1J и (21.

Недостатки указанных способов заключаются в том, что значения поддерживаемых температур ограничены веществами, обладающими точкой Кюри, а также большими погрешностями, вызванными достаточно плавным изменением магнитной проницаемости вблизи точки Кюри.

Наиболее близким по технической сущ ности к предлагаемому является способ автоматического регулирования температуры рабочего тела термостата, основанный на том, что измеряют изменение прозрачности рабочего тела термостата при переходе ego из одного фазового состояния в другое н

2 воздействуют на рабочее тело основным теп. ловым потоком (3J.

Недостатки этого способа заключаются в том, что поддерживаемая температура определяется веществом рабочего тела, которое меняет. свою прозрачность прн фазовом переходе.. Подобных веществ мало, что ограничивает йоменклатуру значений температуры, которые поддерживаются в термостатах. Кроме того, способ имеет достаточно, большую. погрешность поддержания темпе1о ратуры, вызванную тем, что прозрачность вещества на интересующем участке в очень большой степени определяется образованием зародыша твердой фазы, положение которого в объеме случайно. Это приводит к случайному перегреву либо перехлаждению в термостате.

Цель изобретения — повышение точности регулирования температуры и расширения области применения.

Поставленная цель достигается тем, что на рабочее тело воздействуют дополнительным реверсивным тепловым потоком, в моменты реверса которого измеряют отклонения температуры рабочего тела от температуры статирования, алгебраически суммиру744503 ва тепла в рабочем теле не приводит к изменению температуры до конца плато (точка Il ), где заканчивается фазовый переход из твердого состояния в жидкое.

В дальнейшей увеличение количества теп5 ла прйводит к увеличению температуры до момента времени t ». В этот момент времени вновь происходит реверсирование дополнительного реверсивного теплового потока

q». Из графиков видно, что процесс изменения количества тепла центрирован относительно плато, вследствие этого отклонения температуры в большую сторону равны отклонениям в меньшую сторону относитель но температуры фазового перехода.

Если процесс изменения количества тепла смещен относительно центра плато на

AQ, например,в меньшую сторону (фиг. 3), то отклонение температуры в меньшую сторону происходит по величине больше, чем в большую, а при некотором значении смещения ЬЯ отклонение температуры в большую сторону вообще отсутствует. Таким образом, появление больших отклонений температуры в меньшую сторону свидетельствует о том, что в вещество необхо. димо ввести дополнительное количество тепла, равного AQ. Для этого включают нагреватель 4, и основной тепловой поток q центрирует процесс изменения количества тепла, Если процесс изменения количества тепла смещен на hg в большую сторону (фиг. 4), то отклонения температуры происходят толь1е ко в большую сторону. Это свидетельствуе1 о том, что в веществе присутствует избыточное количество тепла и необходимо подвести охлаждающий основной тепловой поток q, При точном центрировании процесса изменения количества тепла отклонения температуры в большую сторону равны отклонениям в меньшую сторону, а следовательно среднее значение температуры за период изменения количества тепла остается постоянйым и равным температуре фазового перехода рабочего тела. Правильный выбор теплоемкости термостатируемого объекта практически полностью исключает кратковременное изменение температуры при переходе рабочего тела из одного фазового состояния в другое.

Таким образом, в качестве рабочего тела используются любые вещества, имеющие . фазовый переход. Следовательно, номенклатура значений температуры статирования очень велика. Отклонения температуры, по е которым определяется правильность поддерживаемой температуры, кратковременны, лег. ко поддаются сгла жива нию и поэтому точность поддерживаемой температуры полностью определяется свойствами фазового перехода вещества.

Формула изобретения ют их и формируют управляющее воздействие на изменение основного теплового потока, пропорциональное данной сумме отклонений.

На фиг. l приведена схема использования предлагаемого способа; ча фиг. 2а, За, 4а — зависимость дополнительного реверсивного теплового потока от времени; нг фиг. 26, 36, 46 — процесс изменения количества тепла в рабочем теле при изменениях дополнительного реверсивного теплового потока во времени; на фиг. 2в, Зв, 4в — график зависимости температуры рабочего те.ла от количества тепла и от смещения среднего значения изменения количества тепла от центральной точки плато с»,,g. °

Термостат состоит из рабочего тела 1, имеющего температуру фазового перехода, равную темпепатуре статирования, регулятора 2, соединенного с датчиком 3 и с нагревателем или охладителем 4, вырабатываю щим основной тепловой поток q g, термостатируемого объекта 5 и реверсивной термобатареи 6, вырабатывающей дополнительный реверсивный тепловой поток q».

Сущность способа заключается в том, что с помощью реверсивной термобатареи 6 создают дополнительный реверсивный тепловой поток q », который периодически нагревает нли охлаждает рабочее тело l. Вследствие реверсивного теплового потока q» количество тепла (,у в рабочем теле увеличивается или уменьшается (см. фиг. 26, Зб, 46). Лмплитуда изменения количества тепла выбирается несколько большей, чем требуется для перевода всей массы рабочего тела из одного фазового состояния в другое. Затем измеряют температуру рабочего тела 1 датчиком 3 температуры и основным тепловым. потокОм q5 от нагревателя либо от охладителя 4 добиваются того, чтобы отклонения температуры в положительную и отрицательную стороны относительно температуры фазового перехода рабочего тела были равны друг другу.

Наиболее полно сущность метода поясняется графически. В начальный момент времени t o (фиг. 2) количество тейла в рабочем теле таково, что рабочее тело на. ходится посередине плато фазового перехода (точка 3), а дополнительный реверсивный тепловой поток ц» от термобатареи 6 охлаждает термостат. Это приводит к тому, что количество тепла в рабочем теле уменьшается. Однако температура его остается. постоянной до тех пор, пока вся масса рабочего тела не перейдет в твердую фазу.

При завершении фазового перехода кончается плато (точка с() . Дальнейшее уменьшение количества телла приводит к уменьшению температуры до момента времени t >. В момент времени t» происходит реверсирование дополнительного теплового потока ц. и количество тепла начинает увеличиваться.

Увеличение количества тепла приводит к увеличению температуры, которое продолжается до тех пор, пока не нечнется плато (точка «). Дальнейшее увеличение количест-

Способ регулирования температуры в термостате путем воздействия на рабочее тело, 744503

5 имеющее температуру фазового перехода, равную температуре статирования, основным тепловым потоком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регули. рования и расширения области применения, на рабоее тело воздействуют дополнительным реверсивным тепловым потоком, в моменты реверса которого измеряют отклонения температуры рабочего тела от температуры статнрования, алгебраически суммируют их и формируют управляющее воздей. ствие на изменение основного теплового по6 тока, пропорциональное данной сумме отклонений.

Источники информации, принятые.во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3054044, кл.323 — 48, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 149955, кл. G 05 В 5/Ol, опублик. 1954.

3. Авторское свидетельство СССР № 136577, кл, О 05 D 23/30, опублик. 1950 (прототип).

744503

4 4

%us Ф

Составитель А. Зарубин

Редактор В. Романенко Техрел К. Шуфрнч Корректор В. F>óòÿãã

Заказ 3793/Е 2 Тираж 956 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР яо делам наобретеинй я открытий

i l 3035, Москва, Ж вЂ” 35„Рву шская иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4