эндотермический генератор

Формула изобретения

Эндотермический генератор, состоящий из наружного цилиндрического корпуса с расположенным внутри термостатируемым телом, отличающийся тем, что в нем дополнительно расположен внутренний цилиндрический корпус так, что оси симметрии корпусов перпендикулярны, пространство между термостатируемым телом и стенкой внутреннего корпуса, а также пространство между внутренним корпусом и стенкой наружного корпуса заполнены веществом с температурой фазового перехода, равной температуре стабилизации, представляющим собой гидрогель, диспергированный в материале, образующем термически устойчивую пространственную сетку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к термостатированию и может быть применено в научных и технических экспериментах с приборами и чувствительными элементами, требующими их точной термостабилизации, в космической и авиационной технике.

Известен термостат [авторское свидетельство СССР № 842747, кл. G05D 23/30, 1979], содержащий корпус с расположенным в нем термостатируемым телом, на поверхности которого размещен теплоотводящий кожух, выполненный в виде подпружиненных кольцевых сегментов из вещества с температурой плавления, соответствующей температуре стабилизации.

Этот термостат не обеспечивает достаточный тепловой эффект при большой мощности окружающего теплового излучения. Недостатками этого устройства являются неполный охват сегментами поверхности наружного корпуса, а также необходимость применения аналогичных сегментов со стороны верхней и нижней поверхностей, что также не обеспечит герметичность термостабилизирующего экрана и может привести к снижению надежности работы устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для охлаждения тепловыделяющего объекта [авторское свидетельство СССР № 1361520, кл. G05D 23/30, 1987], содержащее корпус с размещенным в нем вокруг тепловыделяющего объекта кольцевыми сегментами, выполненными из вещества с температурой плавления, соответствующей температуре стабилизации объекта. С целью увеличения времени работы устройства в нем на внешней поверхности кольцевых сегментов размещены фитили, пропитанные веществом, температура кипения которого меньше температуры плавления вещества кольцевых сегментов, причем фитили подпружинены к соответствующим кольцевым сегментам.

Этот термостат имеет следующие недостатки: при его эксплуатации возможно испарение легкокипящей жидкости, пропитывающей фитили, что может привести к снижению ресурса термостата, к дополнительным расходам на эксплуатацию, к снижению термостатируемого эффекта. Этот термостат не пригоден к эксплуатации в условиях возникновения кратковременных значительных перегрузок, так как в конструкции применены подвижные детали.

Следствием указанных недостатков является снижение надежности работы термостатов в целом, недостаточный временной интервал термостабилизации защищаемых тел из-за низкого термического сопротивления устройства.

Техническим результатом является увеличение термического сопротивления.

Технический результат достигается тем, что эндотермический генератор, состоит из наружного цилиндрического корпуса с расположенным внутри термостатируемым телом. В нем дополнительно расположен внутренний цилиндрический корпус так, что оси симметрии корпусов перпендикулярны, пространство между термостатируемым телом и стенкой внутреннего корпуса, а также пространство между внутренним корпусом и стенкой наружного корпуса заполнены веществом с температурой фазового перехода, равной температуре стабилизации термостатируемого тела, представляющий собой гидрогель, диспергированный в материале, образующем термически устойчивую пространственную сетку.

Предлагаемый эндотермический генератор состоит из двух вложенных друг в друга цилиндрических корпусов.

Расположение внутреннего корпуса в наружном таким образом, что их оси симметрии пересекаются под прямым углом позволяет дополнительно увеличить термическое сопротивление конструкции эндотермического генератора.

Полости наружного и внутреннего корпусов эндотермического генератора заполнены веществом с температурой фазового перехода, равной температуре стабилизации, представляющем собой гидрогель, диспергированный в материале, образующем термически устойчивую пространственную сетку. Тепловой фронт распространяется не только под влиянием теплопроводности, так как происходит поглощение тепла за счет фазового перехода, протекающего при нагреве термостабилизирующей смеси, тем самым увеличивается термическое сопротивление заявляемого эндотермического генератора.

Таким образом, совокупность существенных признаков изобретения, изложенных в формуле изобретения, способствует достижению желаемого результата.

На фиг.1 изображена схема эндотермического генератора.

На фиг.2 эндотермический генератор изображен в трех проекциях.

Эндотермический генератор представляет собой внешний цилиндрический корпус 1, внутри которого перпендикулярно расположен цилиндрический корпус 2. Термостабилизируемое тело 3 расположено внутри эндотермического генератора. Внутренние полости внешнего 4 и внутреннего 5 корпусов заполнены термостабилизирующим материалом с температурой фазового перехода, равной температуре стабилизации. В качестве термостабилизирующего материала может быть применен гидрогель, диспергированный в материал, образующий термически устойчивую пространственную сетку.

Работает эндотермический генератор следующим образом. При нагреве эндотермического генератора температура слоя термостабилизирующего материала 4, контактирующего с наружным корпусом 1, растет до значения температуры фазового перехода. Во время эффекта фазового перехода температура слоя не меняется. При срабатывании слоя граница зоны фазового перехода перемещается вглубь эндотермического генератора, в сторону внутреннего корпуса 2 со скоростью, характеризующейся временем фазового перехода термостабилизирующего материала. Внутренний корпус 2 расположен перпендикулярно во внешнем корпусе 1 для увеличения термического сопротивления. С нагревом внутреннего корпуса 2 происходит срабатывание его термостабилизирующего материала. Граница зоны фазового перехода перемещается вглубь внутреннего корпуса 2, в сторону термостабилизируемого тела 3 со скоростью, характеризующейся временем фазового перехода термостабилизирующего материала. Время термостабилизации зависит от пространственного расположения внутреннего корпуса, состава и массы термостабилизирующего материала, геометрических размеров эндотермического генератора.

Пример. Экспериментальный эндотермический генератор диаметром внешнего корпуса 116 мм, высотой 120 мм, толщиной стенки 5 мм; диаметром внутреннего корпуса 57 мм, длиной 57 мм, толщиной стенки 4 мм, расположенного во внешнем корпусе перпендикулярно, свободное пространство корпусов которого заполнено термостабилизирующим материалом на основе гидрогеля, диспергированного в материал, образующий термически устойчивую пространственную сетку, обеспечил время стабилизации температуры тела 150°С (по отношению к температуре окружающей среды 260°С) 18 часов 30 минут, что составило 119,4% времени термостабилизации тела устройством с одним наружным корпусом и 108,8% времени термостабилизации устройством, у которого внутренний корпус расположен соосно наружному. Термическое сопротивление цилиндрической поверхности внутреннего корпуса составило 106,6% сопротивления его плоских поверхностей.