Термостатирующее устройство

 

Изобретение относится к области термоэлектрического приборостроения и может быть использовано при создании различных охлаждающе-нагревающих устройств, а конкретно для термостабилизации имитаторов абсолютно черного тела (АЧТ), служащих для калибровки по мощности источников излучения, например лазеров. Цель изобретения - автоматизация и расширение диапазона термостатирования. Для этого устройство содержит два постоянных обращенных друг к другу разноименными полюсами магнита, один из которых размещен на объекте термостатирования, а другой - на подвижном теплообменнике, а также нагреватель, пружины растяжения и переключатель. Нагреватель установлен на поверхности объекта термостатирования, пружины - на штангах, а переключатель - на кожухе со стороны подвижного теплообменника. При нагревании АЧТ с помощью термобатареи при переходе точки Кюри происходит размагничивание магнитов. Термобатарея с теплообменником под действием пружин перемещается в опорах по штангам, и теплообменник, воздействуя на переключатель, отключает термобатарею и включает нагреватель. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Ai Кс :S

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4291281/23 — 06 (22) 28.07.87 (46) 30,09.89, Бюл. 1(- 36 (71) Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (72) Ъ.И.Шейтельман, В.А.Рыбин и Б.А.Голубев (53) 621.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 512346, кл. F ?5 В 21/02, 1974. (54) ТЕРМОСТАТИРУИЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области термоэлектрического приборостроения,и м,б, использовано при создании различных охлаждающе-нагревающих устройств, а конкретно для термостабилизации имитаторов абсолютно черного тела (АЧТ), служащих для калибровки по мощности источников излучения, на- пример лазеров. Цель изобретения

Изобретение относится к термоэлектрическому приборостроению и может быть использовано при создании различных охлаждающе-нагревающих устройств,: а именно для термостабилизации имитаторов абсолютно черного тела (АЧТ), служащих для калибровки по мощности источников излучения, например лазеров.

Целью изобретения является автоматизация и расширение диапазона термостатирования.

На чертеже изображено предлагаемое термостатирующЕе устройство, разрез. (БВ 4 Р 25 В 21/02, Н 01 L 35/28

2 автоматизация и расширение диапазона термостатирования. Для этого устройство содержит два постоянных обращенных друг к другу разноименными полюсами магнита, один из которых размещен на объекте термостатирования, а другой — на подвижном теплообменнике, а также нагреватель, пружины растяжения и переключатель. Нагрева" тель установлен на поверхности объекта термостатирования, пружины — на штангах, а переключатель - на кожухе со стороны подвижного теплообменника.

При нагревании АЧТ с помощью термобатареи при переходе точки Кюри происходит размагничивание магнитов. . Термобатарея с теплообменником под действием пружин перемещается в опорах по штангам, и теплообменник, воздействуя на переключатель, отключает термобатарею и включает нагреватель. 1 ил.

Термостатирующее устройство содержит объект 1 термостатирования, а именно абсолютно черное тело (АЧТ) в виде диска с рабочей поверхностью, служащей для приема светового излучения, например лазерных устройств, теплоизоляцию 2 с наружным кожухом 3.

АЧТ 1 на поверхности, противоположной рабочей, имеет нагреватель 4.

К этой же поверхности прилегает многокаскадная термобатарея 5 с верхним каскадом 6, а нижним каскадом 7 она прилегает к теплообменнику 8, Тер.мобатарея 5 с теплообменником 8 мо3 1511548 жет перемещаться в опорах 9 по штангам 10 при помощи пружин 11 растяжения. На поверхности АЧТ 1, прилегающей к верхнему каскаду 6 термобата5 реи 5, жестко закреплен кольцевой магнит 12 с магнитными полюсами на торцах. Такой же магнит 13 жестко закреплен. на поверхности теплообменника 8, к которой примыкает нижний кас- 10 кад 7 термобатареи 5. Оба магнита расположены друг к другу разноименными полюсами. Между теплообмеником

8 и кожухом 3 установлен микровыключатель 14.

Термостатирующее устройство работает следующим образом.

АЧТ статируется в широком интерва-20 ле температур от — 30 до 300 С.

Теплоизоляция 2 с наружным кожухом 3 предохраняет от непосредственного теплообмена с внешней средой АЧТ.

Статирование в диапазоне от-30 до о

100 С АЧТ осуществляется при помощи термобатареи 5, причем до температур ниже окружающей среды термобатарея

5 охлаждает АЧТ 1, а выше температуры окружающей среды термобатарея ра- 30 ботает в форсажном режиме (меняется полярность). Целесообразность работы термобатареи 5 в режиме нагрева не выше 100 С обусловлена технологией изготовления (температура припоя для коммутации ветвей термоэлементов), а также увеличением энергозатрат по сравнению с джоулевым нагревателем (например, высокоомный проволочный нагреватель). При работе в темпера- 40 турном диапазоне 100 — 300 С следует кинематически отделить тепловую связь термобатареи 5 с теплообменником 8 и объекта статирования — АЧТ 1, в противном случае выключенные батареи 45 будут паразитной массой, которую следует нагревать, увеличивая постоянную времени выхода в режим, а также будут тепловым мостом, увеличивающим теплопотери в окружающую среду.

Кинематическое разобщение тепловой связи осуществляется следующим образом. При нагревании АЧТ 1 с помощью термобатареи 5 до 70-100 С происхо6 дит размагничивание магнитов 12 и 13, 55 выполненных из материала с точкой

Кюри, находящейся в температурном интервале 70 — 100 С. Сплавы с содер жанием 707 Fe + 307 Ni имеют точку Кюри около 70 С. В зависимости от примесей можно заранее точно установить точку Кюри для установленных магнитов. Выше этой точки магниты теряют свои магнитные, свойства, и под действием пружин 11 растяжения термобатарея 5 с теплообменником 8 перемещается в опорах 9 по штангам 10.

При увеличении воздушного зазора теплопередача между АЧТ и термобатареей 5 sa счет изменения вида теплопередачи (с теплопроводностью на конвективный теплообмен) падает примерно в 100-150 раз. При перемещении теплообменник 8 замыкает микровыключатель 14, который через блок управления (не показан) отключает термобатарею 5 и включает нагреватель 4. При переходе на режим статирования с высоких температур на низкие отключается нагреватель 4. При остывании АЧТ 1 до температуры несколько ниже точки Кюри магнитам 12 и 13 возвращаются их первоначальные магнитные свойства и они, преодолевая сопротивление пружин 11, прилегают к поверхности АЧТ 1. При этом мукровыключатель 14 размыкает цепь питания термобатареи 5, а в момент начала движения термобатареи 5 с теплообменником 8 по штангам 10 через блок управления включает термобатарею 5 на охлаждение. Как видно из работы устройства, его не нужно снабжать дополнительным датчиком температуры, дающим команды на включение и выключение нагревателя 4 и термобатареи 5.

Формула изобретения

Термостатирующее устройство, содержащее теплоизолированный кожух и размещенные в нем объект термостатирования, термобатарею, контактирующую одними спаями с объектом термостатирования и имеющую на других спаях установленный на штангах подвижный теплообменник, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью автоматизации и расширения диапазона термостатирования, устройство дополнительно содержит два постоянных об- ращенных друг к другу разноименными полюсами магнита, один из которых размещен на объекте термостатирования, а другой — на подвижном теплообменнике, нагреватель, пружины растяжеСоставитель Е.Виноградов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Колб

Редактор H.Циткина

Тираж 462

Заказ 5887/42

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101

5 1511548

6 ния и переключатель, причем нагрева- штангах, а переключатель — на кожух тель установлен на поверхности объек- со стороны подвижного теплообменнита термостатирования, пружины — на ка.