Устройство пассивного регулирования температуры

 

Изобретение относится к технике регулирования температуры тепловыделяющих электрорадиоэлементов. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повышение надежности в работе. Устройство содержит цилиндрические корпус 1 и кожух 6 из теплоизолирующего материала, установленные соосно с возможностью поворота и имеющие вентиляционные окна 2 и 7. На оси цилиндров установлены выполненные в виде цилиндрических пружин термочувствительный элемент 9 из материала с памятью формы и возвратный элемент 10 из высокоэластичного материала - никелида титана. При увеличении температуры окружающей среды больше заданной упругость пружины термочувствительного элемента 9 превосходит упругость пружины возвратного элемента 10. Корпус 1 поворачивается относительно кожуха 6, вентиляционные окна 2 и 7 частично или полностью совмещаются - происходит регулирование температуры. Площадь вентиляционных окон 7 кожуха 6 может быть изменена установкой в них сменных диафрагм 12 с отверстиями различной площади и конфигурации, что позволит получить требуемый закон регулирования. 4 з.п. ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (д1) 4 С 05 D 23/02

1б

7ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4264308/24-24 (22) 04.05.87 (46) 23.09.89. Вюл. N - 35 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.Г. Козлов и В.П. Апексеев (53) 621. 555 (088. 8) (56) Алексеев В.А. и др. Тепловые трубы для охлаждения и термостатирования РЭА. Энергия, 19 79, с. 100.

Авторское свидетельство СССР

Р 1439548, кл. G 05 D 23/02.

2 (54) УСТРОЙСТВО ПАССИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике регулирования температуры тепловыделяющих электрорадиоэлементов. Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повышение надежности в работе. Устройство содержит цилиндрические корпус 1 и кожух 6 из теплоизолирующего материала, установленные соосно с возможностью поворота и име1509844 ющие вентиляционные окна 2 и 7. На оси цилиндров установлены выполненные в виде цилиндрических пружин термочувствительный элемент 9 из матери- 5 ала с памятью формы и возвратный элемент t0 из высокоэластичного материала — никелида титана .При увеличении температуры окружающей среды больше заданной упругость пружины термочув- 10 ствительного элемента 9 превосходит упругость пружины возвратного элемента 10. Корпус 1 поворачивается относительно кожуха б, вентиляционные окна 2 и 7 частично или полностью совмещаются — происходит регулирование температуры.. Площадь вентиляционных окон 7 кожуха 6 может быть изменена установкой в лих cMeHFlbix диафрагм 12 с отверстиями различной площади и конфигурации, что позволит получить требуемый закон регулирования.

4 з.п. ф-лы, 2 ил.

На другой полуоси 5 установлен возвратный элемент в виде цилиндрической пружины 10, выполненной из высокозластичного материала, например иэ никелида титана. Фиксация и связь пружины 10 идентична пружине 9.

На полуоси 5 установлен шток 11 со стопорным узлом. В вентиляционных окнах 7 кожуха 6 могут быть установлены сменные диафрагмы 12 из теплоизолирующего материала либо подстроечные элементы 13 (фиг. 2), также выполненные из теплоизолирующего материала, в виде стержней (фиг. 2а) или полос (фиг. 2б).

В корпусе 1 устанавливаются электрорадиоэлементы (ЭРЭ) 14, смонтированные на радиаторах 15, расположенных на стойках 16, укрепляемых на од ной из крышек 8.

Устройство работает следующим образом.

ЭРЭ, выделяющие тепловую мощность

P за счет того, что их КПД всегда меньше единицы, разогревают свою по- . верхность, корпус 1, термочувствительный и возвратный элементы. Упругости пружин 10 и 9 возвратного и термочувствительного элементов равны во всем диапазоне ТОС, в котором происходит регулирование температуры ЭРЭ, с точностью до приращения упругости, необходимого для преодоления силы трения, возникающей при вращении корпуса 1 относительно теплоизолирующего кожуха 6, и отличаются друг от друга на большую величину только за пределами этого диапазона, При тем1,пературе (г., ) меньшей или равной температуре начала регулирования (Сп ), упругость пружины 10 возвратного элемента значительно превышает упругость пружины 9 термочувствительного элеИзобретение относится к технике регулирования температуры тепловыделяющих пли теплопоглощающих устройств, например. электрорадиоэлементов (ЭРЭ), 20 работающих в ш<роком диапазоне изменения температуры окружающей среды (ТОС), и может быть использовано также для термостатирования или для тепловой защиты ЭРЭ в экстремальных ус-. ловиях, Целью изобретения является улучшение эхсплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повышение надежности работы, 30

На фиг. представлена конструкция устройства; на фиг. 2 — конструк(тивные схемы выполнения теплоизолирующего кожуха при введении подстроечных элементов. 35

Устройство пассивного регулирова.ния температуры соцержит цилиндрический корпус 1 из теплоизолирующего материала, в стенке которого выполнены вентиляционные окна 2. Корпус 1 40 снабжен кольцеобразпыми крышками 3, имеющими узкие перемычки 4, проходящие через центр. В центре каждой перемычки 4 по оси цилиндра корпуса 1 укреплены полуоси 5, на которых ус- 45 тановлен цплиндрический кожух 6 из теплоизолирующего материала, имеюший на стенке вентиляционные окна 7, на торцах цилиндрического кожуха б установлены крышки 8.

На одной из полуосей 5 расположен термочувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины

9 из материала с памятью формы. Один из концов пружины 9 укреплен D I! pope зи полуоси 5 и таким образом связан с корпусом 1, а второй конец пружины

9 укреплен на крышке 8, т.е. связан с кожухом 6.

5 1509 мента. Это обусловлено тем, что у ма териалов с памятью формы упругость при низких температурах мала и возрастает лишь с ростом температуры.

Корпус 1 занимает относительно теп5 лоизолирующего кожуха 6 положение, 1 при котором пружина 10 возвратного элемента закручена, а пружина 9 тер— мочувствительного элемента 4 раскручена.

При ТОС больше или равной верхней температуре регулирования (tc — te) упругость пружины 9 термочувствительного элемента, "запомнившей" форму закрученного состояния, значительно превышает-упругость пружины 10 возвратного элемента, Корпус l занимает положение, при котором пружина 9 термочувствительного элемента закручена, 2р а возвратного элемента — раскручена.

Перемычка 4 крышки 8 корпуса 1 упирается в стойки 16 для крепления ЭРЭ.

Тем самым фиксируется ориентация корпуса 1 относительно кожуха 6 при

t . С

Как только приближенное равенство, упругостей пружин 9 и 10 при изменении ТОС нарушается, происходит вращение корпуса 1 внутри неподвижного теплоизолирующего кожуха 6, одна из пружин раскручивается, другая закручивается .и приближенное равенство уп. ругостей восстанавливается.

Таким образом, упругости пружин в устройстве выбираются приблизительно

35 .равными и минимальная величина этих упругостей определяется упругостью, необходимой для преодоления силы трения. Применение возвратного элемента . из сверхэластичного материала обеспечивает лучшую работу устройства по сравнению с пружинами из обычных материалов, поскольку свойства материалов пружин сверхэластичности и эффекта памяти обусловлены одной физической природой — термоупругим мартенситным превращением и имеет идентичную зависимость механических напряжений от температуры.

Сверхэластич ные материалы об еспечивают большую деформацию при малых механических напряжениях и их использование для изготовления возвратного элемента дает возможность регулировать перегрев ЭРЭ при низких температурах, когда механические напряжения, создаваемые термочувствительным элементом, молы. 3То позволяет

844 6 расширить диапазоны применения устройств в сторону низких ТОС по срав— нению с устройствами, использующими пружины из обычных упругих MRтери l лов. Кроме того, увеличение чувствительности дополнительно приводит к увеличению быстродействия устройства, что повышает эффективность его использования для тепловой защиты ЭРЭ при работе их в экстремальных условиях.

Для исключения. заклинивания корпуса 1 внутри кожуха 6 при изменении

ТОС допуски на внешний диаметр корпуса 1 и внутренний диаметр кожуха 6 должны выбираться с учетом теплового зазора. Для уменьшения теплового зазора следует выбирать материалы корпуса. 1 и кожуха 6 такими, чтобы температурный коэффициент линейного расширения у них не сильно различался.

Эффект регулирования температуры

ЭРЭ достигается, за счет того, что вращение корпуса 1 устройства при изменении ТОС приводит к изменению площади перекрытия S вентиляционч ных окон 2 и .7 на корпусе 1 и кожухе

6 или на сменных диафрагмах 12 теплоизоляционного кожуха 6. Перегрев ЭРЭ относительно ТОС зависит от площади перекрытия. Изменяя конфигурацию вентиляционных отверстий на диафрагмах

12, можно достичь такой закон изменения площади Sп от ТОС, который обеспечит требуемую зависимость температуры элементов от ТОС.

Конструктивные схемы выполнения теплоизоляционного кожуха 6 при введении в устройство подстроечных элементов 13, укрепленных на кожухе 6 с частичным перекрытием вентиляционных окон 7, приведены на фиг. 2.

Предлагаемое устройство обеспечивает в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды регулирования температуры ЭРЭ по sàäàííoìó закону.

Формул а изобретения

1. Устройство пассивного регулирования температуры, содержащее корпус, окруженный теплоизолирующим кожухом, термочувствительный элемент в виде. цилиндрической пружины из материала с памятью формы и возвратный элемент в виде цилиндрической пружины из высокоэластичного материола, о т л и

1509844

Составитель A. Терехин

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Э. Лончакова

Редактор A. Шандор

Заказ 5810/44 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

II 11

Произ водственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, упрощения конструкции и повышения надежности работы, корпус выполнен из теплоизолирующего материала, при этом кожух и корпус выполнены в виде соответственно внешнего и внутреннего соосно установленных цилиндров с возможностью поворота одно- 1ð го из цилиндров относительно другого и снабженных вентиляционными .окнами, а цилиндрические пружины расположены по оси цилиндров и закреплены одним концом на одном цилиндре, а другим концом — на другом цилиндре.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в качестве вы" сокоэластичного материала цилиндрической пружины возвратного эпемента использован никелид титана.

3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вентиляционные окна внешнего цилиндра выполнены с возможностью изменения их площадей.

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в вентиляционных окнах внешнего цилиндра установлены сменные диафрагмы с отверстиями, выполненные из теплоизоляционнorо материала.

5. Устройство по п..3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в вентиляционных окнах внешнего цилиндра ус-. тановлен набор подстроечных элементов из теплоизоляционного материала.