НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ТЕРМОСТАТ
LOW-TEMPERATURE THERMOSTAT

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для испытания на прочность металлических образцов.
Известен низкотемпературный термостат, содержащий блок регулирования температуры, погруженный в ванну и зафиксированный винтами с входными и выходными патрубками, холодильную машину, крышку термостата, теплоноситель, решетку для размещения образцов, датчик температуры, кабель, соединяющий блок регулирования и холодильную машину, переливной патрубок, сливной шланг (рекламный проспект ООО «Термэкс», прототип).
Недостатками данной конструкции являются большие габариты, сложность конструкции и высокая стоимость.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является простота и надежность работы низкотемпературного термостата, предназначенного для поддержания температуры и обеспечения равномерного температурного поля.
Данный технический результат достигается с помощью конструкции низкотемпературного термостата. Низкотемпературный термостат содержит блок регулирования температуры, рабочую ванну-термос, наполненную теплоносителем, решетку для размещения образцов, датчик температуры. Поддержание заданной температуры и однородность температурного поля осуществляют с помощью дозировано подаваемого жидкого азота из резервуара-термоса в рабочую ванну-термос, наполненную теплоносителем через электроклапан, управляемый блоком регулирования температуры. Затем жидкий азот попадает на экран-рассекатель и стекает в теплоноситель. Все равномерно перемешивают контуром-форсункой посредством подачи сжатого газообразного вещества. Тем самым обеспечивают дополнительную циркуляцию теплоносителя.
На чертеже изображено устройство и функциональная схема низкотемпературного термостата.
Конструкция низкотемпературного термостата состоит из блока регулирования температуры 1, резервуара-термоса жидкого азота 2, крышки резервуара 3, выходной трубки 4, верхней съемной панели 5, экрана-рассекателя 6, рабочей ванны-термоса 7, компенсационных проводов 8, датчика температуры 9, блока питания 10, соединительных проводов 11, вентиля подачи сжатого газообразного вещества (например, сжатого воздуха) 12, манометра 13, соединительного шланга 14, электроклапана подачи жидкого азота 15, люка верхней панели 16, ручек для снятия верхней панели 17, входного патрубка для нагнетания сжатого газообразного вещества (например, сжатого воздуха) 18, контура-форсунки с отверстиями 19, решетки для размещения образцов 20, теплоносителя 21.
2
Работа низкотемпературного термостата заключается в поддержании температуры от -80°C до -10°C циркулирующего теплоносителя 21 (например, спирта этилового) и обеспечении равномерного температурного поля в рабочей ванне-термосе 7. Циркуляцию теплоносителя 21 обеспечивают сжатым газообразным веществом (например, сжатым воздухом), поступающим из воздушной магистрали через вентиль 12, под давлением P=0,2-0,3 см, контролируемым манометром 13. Далее через соединительный шланг 14, входной патрубок 18 и контур-форсунку 19 с отверстиями ⌀ 1,5 мм по всему периметру рабочей ванны-термоса 7.
Поддержание в диапазоне температур от -80°C до -10°C теплоносителя 21 посредством охлаждения жидким азотом осуществляют блоком регулирования температуры 1. Температуру теплоносителя 21 в рабочей ванне-термосе 7 измеряют датчиком 9, представляющим собой платиновый термометр сопротивления. В зависимости от установленного задания (значения уставки температуры и скорости ее изменения) и действительной температуры теплоносителя, электронная схема блока регулирования формирует команды управления на электроклапан подачи жидкого азота 15 через блок питания 10. В электроклапан 15 жидкий азот поступает под атмосферным давлением из резервуара-термоса 2 и далее через экран-рассекатель 6 стекает в теплоноситель 21 рабочей ванны-термоса 7, где дополнительно осуществляют их перемешивание контуром-форсункой. Технологическая изолирующая решетка 20 предназначена для размещения на ней образцов для испытания. Люк верхней панели 16 снабжен прорезью для крепления самоцентрирующих щипцов (не показано). Ручки 17 по бокам верхней панели 5 служат для ее отделения от корпуса рабочей ванны-термоса 7.
В течение двух лет данный низкотемпературный термостат применяется в комплексе с маятниковым копром типа 2130 КМ-0,3 для испытаний на прочность металлических образцов с надрезом «NIST» по методу «Шарпи» для низкой LL и высокой НН видов энергий. Статус соответствия дважды подтвержден Американским национальным институтом стандартов и технологий по обеспечению надежности материалов (Боулдер, штат Колорадо 80305-3328).