Термостат

 

Союз Соввтскмн

Социапистичесимн

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ - СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« ii 92268.5. (81) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.07.80 (21) 2998776/18-24

1 с присоединением заявки.пе(51)М. Кл.

G 05 0 23/30

Гоеударетааивй камитат

СИР ао делам изебратеинй н открытий (23)ПриоритетОпубликовано 23.04.82. Бюллетень М 15 (53) УДК 621.555. . 6 (088. 8) Дата опубликования описания 23.04.82 (72) Авторы изобретения

П.Г.Бонев и В.П.Скатьков (71) Заявитель (54) ТЕРМОСТАТЕ

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для термостатирования устройств с высокой чувствительностью к окружающей температуре.

Известен саморегулирующий термостат для стабилизации электронных ,устройств, s котором камера термостатирования выполнена из керамического материала, например титаната бария, меняющего свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры К.

Это свойство используется для автоматического регулирования мощности,, а следовательно, и температуры камеры термостатирования при изменении температуры окружающей среды. Однако он медленно нагревается.

Наиболее близким по технической сущности является термостат, содержащий теплоизоляционный кожух с крышкой, камеру термостатирования, термодатчики-нагреватели и нагреватели, соединенные последовательно и установленные на камере термостатирования (21.

Недостатком этого саморегулируюшегося термостата является медленный нагрев в динамическом режиме и большие потери электрической энергии в динамическом и статическом режимах работы.

Медленный нагрев в динамическом режиме и большие потери электрической энергии в динамическом и статичес" ком режимах работы обусловливаются неравномерным нагревом камеры термостатирования и крышки камеры тер" мостатирования (например разница в температурах камеры и крышки может достигать десятков градусов, что приводит к замедлению процесса нагрева и перерасходу электроэнергии) .

Цель изобретения — сокращение времени разогрева.

92268

Поставленная цель достигается тем, что термоотат, содержащий первую цепь, состоящую из последовательно соединенных нагревателя, размещенного в нижней части термоста" тируемой камеры ;. и термодатчика-нагревателя, размещенного на крышке термостатируемой камеры, содержит вторую цепь, состоящую из последовательно соединенных нагревателя, !О размещенного в верхней части термостатируеиой камеры, и датчика-нагре-, вателя, размещенного на дне термостатируемой камеры, причем вторая цепь включена параллельно датчику- 1S нагревателю первой цепи, На фиг. 1 представлена конструкция термостата, на фиг. 2 - электрическая схема термостата, на фиг. 3 эквивалентная схема термостата в мо- 20 мент включения напряжения питания; ! на фиг. 4 - эквивалентная схема термостата в стационарном тепловом режиме.

Термостат содержит теплоизоляцион-23 ный кожух 1, крышку 2, термостатируемую камеру 3, первый термодатчикнагреватель 4, первый нагреватель 5, второй термодатчик-нагреватель 6, второй нагреватель,7, первый размыка. зз тель 8, второй размыкатель 9, третий размыкатель 10 дополнительную пластинчатую пружину 11, объект термостатирования 12, крышку 13 термостагируемой камеры.

Объект термост ат ирования 12 устанавливают в термостатируемую камеру 3 и закрывают крышкой 13, теплоизоляционный кожух 1 закрывают крышкой 2, после чего размыкатели 8, 9 и 10. замыкают и напряжение питающей сети подводят к электрической схеме термостата.

В динамическом режиме нагрева соблюдают условие скi а к G. i R

I K

ni „C, . к - g <„

49

Например, для термодатчиков-нагревателей типа СТб-56 при стопроцентном использовании их в крупносерийном производстве п = 3. Получено это число при сортировке термодатчиковнагревателей по признаку возрастания омического сопротивления от 3, 4,... У до 19, 20 Ом, объединением в группы, где первая группа - это 3, ® до 10, 11 Ом и вторая группа - это

12, 13,..., до 19, 20 Ом, причем в каждой группе термодатчики-нагреватели соединяются параллельно "на: именьшей" с "наибольшей " = = 1,Чол — =75ом > !

2+20 Ом 1 и

К уд

l следовательно h- Г - = ) Оптимальное решение этого выраже ния получают при равенстве скоростей нагрева камеры 3 и крышки 13 при одинаковом материале, например креманка и камера выполнены из алюI миния. Я + ф„„ кр. Оф, и,„= > C

5 4 где п, - масса камеры 3; пж, - масса крышки 13, а1к, - разность между конечной и начальной температурами камеры 3;

ЙК - разность между конечной и начальной температурами крышки 13, C«" теплоемкость материала камеры 3;

С „- теплоемкость материала крышки 13;

Rq>.@„, - мощность, выделяемая на камере 3 нагревателем 5, нагревателем 7 и термодатчиком-нагревателем 4, R%(- мощность, выделяемая на крышке 13 термодатчиком-нагревателем 6.

Решением эквивалентной схемы (фиг. 3) находят О к -" О "

qE 0 i-a R<) . д„@ U <щР

К1 р ъ отношение плеч резистивного . делителя, составленного из первого 5 и второго 7 нагревателей R1 и R2 соответственыо, отношение омических сопротивлений первого 4 и второго 6 термодатчиков-нагревателей R3 и К4 соответственно.

45

5 92268

Таким образом, при n = 3, P = 1, R1 = 82 = R3 = 3 Ом, среднее значение R = 3 Ом получают иэ выражения (1), необходимое и достаточное отношение массы камеры 3 к массе . 5 крышки 13, равное т3С1

3ъ к2. 1

=Ъ5 °

8 статическом режиме при нагретой камере 3 и крышке 13 соблюдается условие

qF at< О „

Оптимальное решение этого выражения получают при условии равенства

it À = 4. °

rq,e4 = 4 W „ +А,g > и 1-1=++Z."-

r iL уд О к2. t И. Ic

1 "4 где Г - площадь камеры 3, 2О

F, - площадь крышки 13 д1 - разность между температурой камеры 3 и температурой корпуса 1, h g — разность между темпе р ат у- 25 рой крышки 13 и крышки 2; коэффициент теплопередачи, коэффициент т еплопереда ми теплопроводност ью, !.е - коэффициент теплопередачи излучением, !. - коэффициент теплопередачи конвекцией;

Q ig — мощность выделяемая на как к

Э мере 3 нагревателем 5, нагревателем 7 и термодатчиком-нагревателем 4, r!1

- мощность, выделяемая на крышке 13 термодатчикомнагревателем 6.

Решением эквивалент ной схемы (фиг. 3) находят ф -U<, ã..g,, „;.; -, Щp+ 3 8, ка, 9 Ь A ° 4 !

k - кратность изменения омических сопротивлений ß4 и R3 в рабочем диапазоне температур (например, для СТ6-5Б это интервал от + 70 С до

+100 С) °

Например, для термодатчиков-нагревателей типа СТ6-5Б при стопроцентном и спол ь зова нии в кру пнос ври йном производстве n =.3, k = 5 - минимальное значение кратности изменения омического сопротивления и P = 1.

Необходимое и достаточное отношение площадей камеры 3 и крышки 13 составляет — = 3,8, что соответ ка ствует отношению масс камеры 3 и крышки 13.

Изменением отнсшения омических сопротивлений резистивного делителей R! = R2 подбирают оптимальные режимы нагрева камеры 3 и крышки 13 для любых емкостей с любой конфигурацией.

Предлагаемый термостат отличается тем, что изменением отношения омических сопротивлений резистивного моста, составленного из нагревателей, подбирают оптимальные режимы нагрева камеры термостатирования и крышки камеры для любых объектов с любой конфигурацией, можно при этом допустить зазор между термостатируемой камерой и крышкой, что значительно сокращает расходы при изготовлении термостата, наличие пластинчатых пру" жин позволяет устанавливать в камеру объект.с различными диаметрами.

Термостат может быть использован в бытовых электронагревательных приборах для приготовления или повторного разогрева ранее приготовленной пищи, минеральной воды, кофе или чая (например, при поездках на автомобиле и подключении к сети питания агрегатов автомобиля с напряжением 12 В) . где С! =

Формула изобретения к

Ф р» Р.ъ

14 и

R отношение плеч резистивного делителя, составленного иэ сопроти влений Rl и R2 первого 5 и второго 7 нагревателей, отношение омических сопротив лений первого 4 и второго 6 термодатчиков-нагревателей R4 и К3, Термостат, содержащий первую цепь, состоящую из последовательно соединенных нагревателя, размещенного в нижней части термостатируемой камеры, и термодатчика-нагревателя, размещен55 ного на крышке термостатируемой камеры, отличающийся тем, что,с целью сокращения времени ра-, зогрева, он содержит вторую цепь, состоящую из последовательно соеди.

922685 ненных нагревателя, раэмещенного в верхней части термостатируемой камеры, и датчика-нагревателя, размещенного на дне термостатируемой камеры, причем вторая цепь включена параллельно датчику-нагревателю первой цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

Патент США Н 3878357, кл. 219/203, опублик. 1975 °

2. Авторское свидетельство СССР

N 591842, кл. 6 05 0,23/30, 1976 (прототип) .

Составитель А.Зарубин

Редактор А. Козориз Техред М. Тепер Корректор C Щекмар

Заказ 2578/61 Тираж 908 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент",г.Ужгород, ул.Проектная, 4