УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА БАРОКАМЕРЫ
APPARATUS FOR STABILISING AIR TEMPERATURE OF ALTITUDE TEST CHAMBER

Изобретение относится к области испытаний и выходного контроля терморегуляторов с чувствительными манометрическими элементами, включающими термочувствительный элемент и сильфон, заполненные парожидкостной смесью пропана, пружинными задающими устройствами и исполнительными устройствами в виде контактных групп, предназначено для оценки функционирования терморегуляторов при массовом их производстве и может быть использована для оценки функционирования терморегуляторов указанного типа в различные моменты времени в нормальных условиях контроля.
Известно изобретение «Устройство настройки датчиков-реле температуры с парожидкостным наполнителем», RU 17222 U1, опубл. 20.03.2001 г., содержащее блок управления, связанный электрическими линиями с механическими отвертками, с контактами настраиваемого датчика-реле температуры и с термоэлементом холодильной ванны, имеющей фиксированную температуру, отличающееся тем, что устройство имеет герметичную крышку, в которой размещены механические отвертки и к которой подведены с электроклапанами пневматические линии подачи и сброса воздуха и электроманометр, связанные электрическими линиями с блоком управления.
Недостатком устройства является отсутствие контроля температуры воздуха в самой барокамере, что необходимо для качественной настройки терморегулятора с целью уменьшения погрешности настройки, которая может быть вызвана отклонением температуры воздуха в барокамере от нормальной температуры.
Наиболее близким является «Устройство проверки выходных параметров датчиков-реле температуры с парожидкостным наполнителем», RU 63063 U1, опубл. 10.05.2007 г., содержащее барокамеру, состоящую из холодильной ванны с фиксированной температурой, которую контролирует термоэлемент, и герметичной крышки. Внутри барокамеры для подключения датчиков-реле температуры расположены контактные устройства, пневматические линии подачи и сброса давления воздуха, контролируемого преобразователем давления, связанные электрическими линиями с блоком управлении, к которому подключен персональный компьютер. Давление в барокамере изменяют по определенному закону, момент срабатывания терморегуляторов фиксируют, в соответствии с зависимостью Т(p) получают температуру срабатывания терморегуляторов и делают вывод об их пригодности.
Недостатком этого устройства также является отсутствие контроля температуры в самой барокамере. Контроль температуры в барокамере необходим, т.к. ее значение должно быть всегда выше температуры холодильной ванны. Это является необходимым условием присутствия жидкой фазы пропана в термочувствительном элементе терморегулятора. В противном случае, при температуре воздуха в барокамере ниже температуры холодильной ванны, под воздействием избыточного давления в барокамере может произойти недопустимая деформация сильфона терморегулятора, которая может вызвать изменение его механических характеристик (Вайнштейн В.Д. Низкотемпературные холодильные установки / [Текст] Вайнштейн В.Д., Канторович В.И. - М.: "Изд-во Пищевая промышленность", 1972. - 342 с., стр.199). При этом отклонение температуры в барокамере от принятого нормального значения (20°С) вызывает дополнительную погрешность срабатывания контактных групп контролируемого терморегулятора из-за температурной зависимости линейных размеров и механических свойств элементов задающего и исполнительного устройства.
Причиной нестабильности температуры в барокамере являются высокие скорости изменения давления. Они вызывают дополнительное изменение температуры воздуха в барокамере: нагрев связан с затраченной внешней работой на сжатие воздуха при его нагнетании в барокамеру, охлаждение - с работой расширения при сбросе воздуха из барокамеры.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в стабилизации температуры в барокамере при проведении контроля терморегуляторов для уменьшения дополнительной погрешности срабатывания терморегуляторов и исключения недопустимой деформации сильфона терморегуляторов.
Поставленная задача достигается тем, что устройство стабилизации температуры воздуха в барокамере, содержащее барокамеру, состоящую из холодильной ванны с фиксированной температурой, которую контролирует датчик температуры, и герметичной крышки, внутри которых для подключения датчиков-реле температуры расположено контактное устройство, пневматические линии подачи и сброса давления воздуха, контролируемого датчиком давления, и управляемого электроклапанами, связанными электрическими линиями с блоком регулирования давления, к которому подключен персональный компьютер, дополнительно снабжено датчиком температуры воздушной среды барокамеры, двумя термоэлектрическими устройствами, каждое из которых состоит из двух теплообменников в виде воздушных радиаторов и термоэлектрического модуля, при этом одно термоэлектрическое устройство размещено в воздушной среде барокамеры, второе - в холодильной ванне, один из радиаторов каждого термоэлектрического устройства остается в открытой внешней атмосфере, а к каждому термоэлектрическому модулю термоэлектрических устройств подведен цифроаналоговый преобразователь с токовым выходом, подключенный к персональному компьютеру.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено предлагаемое устройство.
Устройство для стабилизации температуры в барокамере содержит последовательно соединенные термоэлектрические модули 16-17 и радиаторы теплообменников 18-21, цифроаналоговые преобразователи с токовым выходом 11-12, датчик температуры 10 и датчик давления 9.
Для простоты описания на фиг.1 представлен один терморегулятор.
Устройство работает следующим образом.
Контролируемый терморегулятор 1 помещают в воздушную среду 2 барокамеры 3, а его чувствительный элемент опускают в холодильную ванну 4. Давление воздуха в барокамере изменяют по определенному закону в соответствии с модификацией терморегулятора через блок регулирования давлением 5, соединенный электрическими линиями с электроклапанами 6 и дросселями 7, подключенными к пневматическим линиям подачи и сброса воздуха. В момент замыкания контактной группы терморегулятора 1 программа, находящаяся в компьютере 8, определяет соответствующую температуру срабатывания терморегулятора и делает вывод о его пригодности.
Программа управления, находящаяся в компьютере 8, отслеживает температуру и давление в барокамере с помощью датчика температуры 10, датчика давления 9 и аналого-цифровых преобразователей 11, 12 через блок сопряжения 13.
Программа управления, находящаяся в компьютере 8, связана с цифроаналоговыми преобразователями 14, 15 с токовыми выходами, и для стабилизации температуры воздушной среды и температуры холодильной ванны изменяет значение тока, протекающего через термоэлектрические модули 16, 17. В зависимости от величины и направления тока происходит нагрев или охлаждение теплообменников 18, 19, при этом теплообменники 20, 21 помещаются во внешнюю среду. Вентиляторы 22 и 23 предназначены для усиления теплообмена.
Предлагаемое устройство исключает колебания температуры воздуха в герметичной камере благодаря использованию термоэлектрических модулей.
Преимущество от применения термоэлектрических модулей в качестве управляемого источника тепловой энергии в предлагаемом устройстве, по сравнению с остальными, заключается в возможности плавного и точного регулирования температурного режима за счет изменения величины постоянного электрического тока, протекающего через модуль. При этом легко осуществляется переход из режима нагрева в режим охлаждения за счет изменения направления электрического тока.
Данное изобретение позволяет за счет использования термоэлектрических модулей для стабилизации температуры воздуха в барокамере достичь высокого качества настройки и контроля терморегуляторов, т.к. все механические элементы терморегуляторов не подвергаются воздействию колебания температуры.