ТЕРМОСТАТ-СЕЙФ

Полезная модель относится к области высокозащищенного от взлома оборудования, предназначенного для хранения при постоянной температуре материальных ценностей, требующих особых температурных условий хранения, например, наркотических средств и психотропных веществ.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству относится термостат-сейф, содержащий взломостойкий корпус с отделением для хранения материальных ценностей, наружнюю дверь, оснащенную механизмом запирания, размещенную в корпусе теплоизолированную рабочую камеру для размещения при хранении материальных ценностей, требующих особых температурных условий хранения, преимущественно наркотических средств и психотропных веществ, внутреннюю дверь с теплоизоляцией, систему охлаждения с тепловыделяющим блоком, размещенном вне отделения и теплоотводящим блоком, вентилятор, создающий замкнутый контур принудительной циркуляции воздуха, проходящий через тракт в теплоотводящем блоке в объем рабочей камеры.(См. патент на полезную модель №87197 «Сейф»).
Недостатки известного устройства, принятого за прототип, состоят в низкой точности поддержания заданного режима термостатирования.
Указанный недостаток обусловлен тем, что в известном устройстве не сформулирован механизм обеспечения заданных точностных показателей режима термостатирования путем обеспечения одновременного и независимого регулирования температур как тепловыделяющего блока, так и воздуха в рабочей камере.
Задачей полезной модели является повышение точности термостатирования.
Указанный технический результат достигается тем, что термостат-сейф содержит взломостойкий корпус с отделением для хранения материальных ценностей, наружнюю дверь, оснащенную механизмом запирания первого типа, размещенную в отделении теплоизолированную рабочую камеру, внутреннюю дверь с теплоизоляцией, систему охлаждения с тепловыделяющим блоком, размещенном вне отделения корпуса, и теплоотводящим блоком, вентилятор, создающий циркуляционный поток воздуха в рабочей камере, проходящий через тракт в теплоотводящем блоке. При этом в состав устройства введен механизм запирания второго типа, терморегулятор первого типа, задатчик температуры первого типа, датчик температуры первого типа, терморегулятор второго типа, датчик температуры второго типа, задатчик температуры второго типа, при этом теплоотводящий блок размещен в отделении корпуса, между рабочей камерой и теплоотводящим блоком размещен слой теплоизоляции, коммутирующие контакты терморегулятора первого типа введены в цепь электропитания системы охлаждения, выходы датчика температуры первого типа и задатчика температуры первого типа подключены к управляющим входам терморегулятора первого типа, датчик температуры первого типа размещен в теплоотводящем блоке, датчик температуры второго типа и задатчик температуры второго типа подключены к управляющим входам терморегулятора второго типа, коммутирующие контакты терморегулятора второго типа введены в цепь электропитания вентилятора, а датчик температуры второго типа размещен на выходе из тракта теплоотводящего блока потока воздуха, создаваемого вентилятором.
ст
к
ст
ст
к
ср
ст
к
к
ст
ст
к
ст
ст
к
ср
ст
Задатчик температуры первого типа может быть выполнен с возможностью обеспечения средней температуры теплоотводящего блока на уровне, ниже заданной температуры статирования t объема рабочей камеры, задатчик температуры второго типа может быть выполнен с возможностью обеспечения замкнутого состояния коммутирующих контактов терморегулятора второго типа при снижении температуры потока воздуха после прохождения через тракт в теплоотводящем блоке от t≥t+δt до t=t-δt и разомкнутого состояния при повышении температуры потока воздуха после прохождения через тракт в теплоотводящем блоке от t=t≥t-δt до t=t+δt Во внутреннюю дверь встроен механизм запирания второго типа. Здесь t - температура воздуха в рабочей камере; t - заданный режим термостатирования; δt - заданная точность термостатирования.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг.1 представлен односекционный термостат-сейф, на фиг.2 - электрическая блок-схема термостата-сейфа, на фиг.3 - схема размещения в отделении корпуса камеры и теплоотводящего блока системы охлаждения; на фиг.4 - графики изменения температур теплоотводящего блока и воздуха в рабочей камере на выходе потока воздуха из теплоотводящего блока, а также циклограмма подключения системы охлаждения к электропитанию, на фиг.5 - график изменения температуры воздуха в рабочей камере и циклограмма подключения вентилятора к электропитанию.
Предложенный термостат-сейф содержит (фиг.1 и 3) взломостойкий корпус 1 с наружной дверью 2, оснащенную механизмом запирания 3 первого типа, отделение 4, предназначенное для хранения материальных ценностей, размещенную в отделении 4 рабочую камеру 5, окруженную теплоизолирующим ограждением 6, внутреннюю дверь 7 с механизмом запирания 8 второго типа, установленные в камере 5 полки 9 для размещения упаковок (на черт. не показаны) с термолабильными материальными ценностями, например, со специальными лекарственными средствами, требующими заданных температурных условий хранения, в частности, с наркотическими средствами и психотропными веществами.
В варианте конструктивного исполнения предложенного термостата-сейфа с холодильной системой на основе компрессионного холодильного агрегата, в состав термостата-сейфа входят размещенные вне отделения 4 корпуса 1 компрессор 10, конденсатор 11, выполняющий функции тепловыделяющего блока, установленный в отделении 4 корпуса 1 испаритель, выполняющий функции теплоотводящего блока 12, отделенный от рабочей камеры слоем теплоизоляции 13.
В слое теплоизоляции 13 выполнен входной воздуховод 14, сообщающийся с трактом 15, проходящим через теплоотводящий блок 12, и выходной воздуховод 16, также сообщающийся с трактом 15 и содержащий вентилятор 17, создающий замкнутый контур циркуляции воздуха в рабочей камере 5.
На приборной панели 18 термостата размещено табло 19 регулятора температуры, на котором в цифровом виде отображаются значения температур в теплоотводящем блоке 12 и в воздухе рабочей камеры 5.
В состав электрической схемы термостата-сейфа (фиг.2) входит терморегулятор первого типа 20, коммутирующие контакты которого введены в цепь электропитания системы охлаждения, а конкретно, компрессора 10 холодильного агрегата. С управляющими входами терморегулятора первого типа 20 соединены выходы задатчика температуры 21 первого типа и датчика температуры 22 первого типа, размещенного на теплоотводящем блоке(испарителе) 12.
В состав электрической схемы термостата-сейфа (фиг.2) входит также терморегулятор второго типа 23, с управляющими входами которого соединены выходы задатчика температуры второго типа 24, датчика температуры 25 второго типа. Датчик температуры 25 второго типа установлен в выходном воздуховоде 16 на выходе потока воздуха, создаваемого вентилятором 17, из тракта 15 теплоотводящего блока 12. Коммутирующие контакты терморегулятора второго типа 23 введены в цепь электропитания вентилятора 17.
Предложенный термостат-сейф работает следующим образом.
Предварительно на полках 9 рабочей камеры 5 размещают упаковки (на черт. не показаны) с термолабильным материалом. Закрывают внутреннюю дверь 7, используя механизм запирания второго типа 8, выполненный в виде ригельного замка. Применение металлических внутренних дверей 7 с ригельными замками позволяет повысить общий класс взломостойкости термостата-сейфа. Закрывают наружную дверь 2 корпуса 1, используя трехсторонний механизм запирания 3 первого типа.
cp
cт
cp
cp
Предварительно также посредством задатчика температуры первого типа 21 задают такой алгоритм работы компрессора 10, при котором обеспечивается поддержание средней температуры t испарителя 12, определяемой по сигналам размещенного на нем датчика температуры первого типа 22, на уровне, ниже заданного режима термостатирования в рабочей камере t, с дифференциалом ±Δt, существенно превышаемом значение требуемой точности термостатирования ±δΔt.Следует иметь ввиду, что посредством использования только компрессионного холодильного агрегата невозможно обеспечить задаваемую нормативными документами точность поддержания режима термостатирования при хранении термолабильных материалов.
к
ст
ст
к
ср
ст
к
ст
ст
к
ст
ст
Посредством задатчика температуры второго типа 24 задают такой алгоритм работы вентилятора 17, установленного в выходном воздуховоде 16, при котором обеспечивается его включенное состояние при снижении температуры воздуха в рабочей камере 5, определяемой по показаниям датчика температуры второго типа 24, размещенного в выходном воздуховоде 16, от t≥t+δt до t=t-δt и отключенное состояние при повышении температуры воздуха в рабочей камере 5 от t=t-δt до t=t+δt.
Подключают термостат-сейф к сети электропитания. При этом включаются система охлаждения (компрессор 10) и терморегуляторы первого и второго типа. На табло 19 начинают отображаться значения температур в теплоотводящем блоке 12 (в испарителе) и в воздухе рабочей камеры 5, а также значения температурных уставок, задаваемых задатчиками температуры первого и второго типа.
Компрессор 10 сжимает пары хладагента и подает их в конденсатор 11 при высоких значениях температуры и давления, где осуществляется отвод тепла от паров хладагента во внешнюю среду и их конденсация, т.е. изобарический переход из парообразного в жидкое агрегатное состояние. Жидкий хладагент поступает при высоком давлении в дроссельное устройство (на черт. не показано), а выходит при низком давлении, при котором кипит в испарителе 12 (теплоотводящем блоке), обеспечивая отвод тепла и понижение температуры как самого испарителя 12, так и потока воздуха, прокачиваемого вентиляторами 17 через тракт 15.
cp
cp
cp
cp
cp
cp
Когда температура испарителя достигает значения t-Δt, коммутирующие контакты терморегулятора первого типа 20 переходят в разомкнутое состояние, что обуславливает отключение компрессора 10 от электропитания (фиг.4). Вследствие теплового потока извне через теплоизолирующее ограждение 6 в объем рабочей камеры 5 температура испарителя 12 начинает повышаться и при достижении температуры t+Δt, коммутирующие контакты терморегулятора первого типа вновь переходят в замкнутое состояние, подключая компрессор 10 к электропитанию. Температура испарителя 12 вновь начинает снижаться и при температуре t-Δt, вновь происходит отключение компрессора от электропитания.
сp
В дальнейшем описанные выше циклы работы системы охлаждения периодически повторяются, при этом обеспечивается поддержание средней температуры теплоотводящего блока на уровне, ниже заданной температуры статирования термолабильных объектов в рабочей камере. При этом грубое поддержание средней температуры t испарителя осуществляется по заданному посредством терморегулятора первого типа 20 алгоритму, не зависящему от температуры воздуха в рабочей камере 5.
cт
Так как при включении термостата-сейфа температура воздуха в рабочей камере превышает t, то коммутирующие контакты терморегулятора второго типа 23 находятся в замкнутом состоянии, обуславливая подключение к электропитанию вентилятора 17 (фиг.5).
cт
cт
cт
cт
Поток охлажденного воздуха, создаваемого вентилятором 17, поступает в объем рабочей камеры 5, обеспечивая охлаждение как конструкционных элементов самой камеры, так и находящихся в ней при хранении упаковок с термолабильными материалами. При достижении в рабочей камере температуры потока воздуха в воздуховоде, равной t-δt, коммутирующие контакты терморегулятора второго типа 23 переходят в разомкнутое состояние, обуславливая отключение от электропитания вентилятора 17 (фиг.5). Температура датчика температуры второго типа 25 в воздуховоде 16 начинает повышаться и при достижении температуры t+δt коммутирующие контакты терморегулятора второго типа 23 переходят в замкнутое состояние, обеспечивая включение вентилятора 17 и возникновение потока воздуха, охлажденного при прохождении через тракт 15 в теплоотводящем блоке 12.
cт
cт
Температура датчика 25 вновь начинает снижаться и при температуре t-δt вентилятор 17 вновь отключается от электропитания.
cт
cт
В дальнейшем описанные выше процессы периодически повторяются, что обуславливает регулируемую подачу холодного воздуха в объем рабочей камеры 5 и позволяет обеспечивать поддержание температуры воздуха в секциях рабочей камеры на заданном уровне t с требуемой точностью δt.
Для предотвращения нерегулируемого холодового воздействия на объем рабочей камеры 5 со стороны теплоотводящего блока 12, размещенного вместе с камерой 5 в отделении 4 корпуса 1 и имеющего более низкую температуру, чем температура воздуха в рабочей камере 5, между тепловыделяющим блоком 12 и рабочей камерой 5 установлен слой теплоизоляции 13.
В предложенном термостате-сейфе управление работой вентиляторов с целью дозирования поступления в рабочую камеру охлажденного воздуха может осуществляться не только в позиционном режиме, но и в пропорциональном режиме, по ПИД-закону и др.
Предложенный термостат-сейф может найти применение при хранении наркотических средств и психотропных веществ.