ТЕРМОСТАТ-СЕЙФ

Изобретение 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, наружную 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, вентиляторы, создающие замкнутые контуры принудительной циркуляции воздуха, проходящие через тракт в теплоотводящем блоке в объем рабочей камеры.

Недостатки известного устройства, принятого за прототип, состоят в низкой точности поддержания заданного режима термостатирования и низкой степенью изотермичности по объему рабочих камер больших размеров.

Указанные недостатки обусловлены 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.

Кроме того, достижение высокой степени объемной изотермичности в рабочих камерах больших размеров требует реализации процесса политермостатирования посредством нескольких вентиляторов и многоканальных терморегуляторов, а не процесса термостатирования только лишь посредством одного вентилятора по сигналам от одного датчика.

Задачей изобретения является повышение точности термостатирования и степени объемной изотермичности.

Указанный технический результат достигается тем, что термостат-сейф содержит взломостойкий корпус с отделением для хранения материальных ценностей, наружную 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, многоканальный терморегулятор второго типа, датчики 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, количество каналов терморегулятора второго типа и количество датчиков температуры второго типа равно количеству вентиляторов, датчики температуры второго типа и задатчик температуры второго типа подключены к управляющим входам терморегулятора второго типа, коммутирующие контакты каждого канала терморегулятора второго типа введены в цепь электропитания одного из вентиляторов, а каждый датчик температуры второго типа размещен на выходе из тракта теплоотводящего блока потока воздуха, создаваемого одним из вентиляторов.

Задатчик температуры первого типа может быть выполнен с возможностью обеспечения средней температуры теплоотводящего блока на уровне, ниже заданной температуры статирования t_ст 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_к≥t_ст+δt_ст до t_к=t_ст-δt_ст и разомкнутого состояния при повышении температуры потока воздуха после прохождения через тракт в теплоотводящем блоке от t_к=t_к≥t_ст-δt_ст до t_к=t_ст+δt_ст. Во внутреннюю дверь встроен механизм запирания второго типа. Здесь t_к - температура воздуха в рабочей камере; t_ст - заданный режим термостатирования; δt_ст - заданная точность термостатирования.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг.1 представлен односекционный термостат-сейф, на фиг.2 - четырехсекционный термостат-сейф, на фиг.3 - электрическая блок-схема термостата-сейфа, на фиг.4 - схема размещения в отделении корпуса камеры и теплоотводящего блока системы охлаждения; на фиг.5 - 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.6 - график изменения температуры воздуха в рабочей камере и циклограмма подключения вентиляторов к электропитанию.

Предложенный термостат-сейф содержит (фиг.1, 2 и 4) 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, одну или несколько внутренних дверей 7 с механизмами 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, выполняющий функции тепловыделяющего блока 11, 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 один или несколько выходных воздуховодов 16, также сообщающихся с трактом 15 и содержащих каждый вентиляторы 17, создающих либо один замкнутый контур циркуляции воздуха в рабочей камере 5, либо несколько контуров циркуляции воздуха в случае реализации процесса независимого термостатирования в каждой секции (фиг.2) рабочей камеры 5.

На приборной панели 18 термостата-сейфа размещено табло 19 регулятора температуры, на котором в цифровом виде отображаются значения температур в теплоотводящем блоке 12 и в воздухе рабочей камеры 5 или в ее секциях.

В состав электрической схемы термостата-сейфа (фиг.3) 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.3) входит также многоканальный терморегулятор второго типа 23, с управляющими входами которого соединены выходы задатчика температуры второго типа 24, датчиков температуры 25 второго типа, количество которых равно количеству каналов терморегулятора второго типа 23 и количеству вентиляторов 17. Каждый датчик температуры 25 второго типа установлен в выходном воздуховоде 16 на выходе потока воздуха, создаваемого одним из вентиляторов 17, из тракта 15 теплоотводящего блока 12. Каждая пара коммутирующих контактов терморегулятора второго типа 23 введена в цепь электропитания одного из вентиляторов 17.

Предложенный термостат-сейф работает следующим образом.

Предварительно на полках 9 рабочей камеры 5 размещают упаковки (на черт. не показаны) с термолабильным материалом. Закрывают одну или несколько внутренних дверей 7, используя механизм запирания второго типа 8, выполненный в виде ригельного замка. Применение металлических внутренних дверей 9 с ригельными замками позволяет повысить общий класс взломостойкости термостата. Закрывают наружную дверь 2 корпуса 1, используя трехсторонний механизм запирания 3 первого типа.

Предварительно также посредством задатчика температуры первого типа 21 задают такой алгоритм работы компрессора 10, при котором обеспечивается поддержание средней температуры t_ср испарителя 12, определяемой по сигналам размещенного на нем датчика температуры первого типа 22, на уровне, ниже заданного режима термостатирования в рабочей камере t_ср с дифференциалом ±Δt_cp, существенно превышаемом значение требуемой точности термостатирования ±δΔt_cp. Следует иметь ввиду, что посредством использования только компрессионного холодильного агрегата невозможно обеспечить задаваемую нормативными документами точность поддержания режима термостатирования при хранении термолабильных материалов.

Посредством задатчика температуры второго типа 24 задают такой алгоритм работы вентиляторов 17, каждый из которых установлен в одном из выходных воздуховодов 16, при котором обеспечивается их включенное состояние при снижении температуры воздуха в рабочей камере 5, определяемой по показаниям датчиков температуры второго типа 24, каждый из которых размещен в одном из выходных каналов 16, от t_к≥t_ст+δt_ст до t_к=t_ст-δt_ст и отключенное состояние при повышении температуры воздуха в рабочей камере 5 от t_к=t_ст-δt_ст до t_к=t_ст+δt_ст.

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 1) 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 (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.

Когда температура испарителя достигает значения t_ср-Δt_ср, коммутирующие контакты терморегулятора первого типа 20 переходят в разомкнутое состояние, что обуславливает отключение компрессора 10 от электропитания (фиг.5). Вследствие теплового потока извне через теплоизолирующее ограждение 6 в объем рабочей камеры 5 температура испарителя 12 начинает повышаться и при достижении температуры t_ср+Δt_ср, 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_ср-Δt_ср, вновь происходит отключение компрессора от электропитания.

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_ср испарителя осуществляется по заданному посредством терморегулятора первого типа 20 алгоритму, не зависящему от температуры воздуха в рабочей камере 5.

Так как при включении термостата-сейфа температура воздуха в рабочей камере превышает t_ст, то коммутирующие контакты многоканального терморегулятора второго типа 23 находятся в замкнутом состоянии, обуславливая подключение к электропитанию одного или нескольких вентиляторов 17 (фиг.6).

Один или несколько потоков охлажденного воздуха, создаваемых вентиляторами 17, поступают в объем рабочей камеры 5, или в объемы ее секций, 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 одном из воздуховодов, равной t_ст-δt_ст, коммутирующие контакты соответствующего канала многоканального терморегулятора второго типа 23 переходят в разомкнутое состояние, обуславливая отключение от электропитания соответствующего вентилятора 17 (фиг.6). Температура датчика температуры второго типа 25 в соответствующем воздуховоде 16 начинает повышаться и при достижении температуры t_ст+δt_ст коммутирующие контакты соответствующего канала терморегулятора второго типа 23 переходят в замкнутое состояние, обеспечивая включение соответствующего вентилятора 17 и возникновение потока воздуха, охлажденного при прохождении через тракт 15 в теплоотводящем блоке 12. Температура датчика 25 вновь начинает снижаться и при температуре t_ст-δt_ст вентилятор 17 вновь отключается от электропитания.

В дальнейшем описанные выше процессы периодически повторяются, что обуславливает регулируемую подачу холодного воздуха в объемы секций рабочей камеры 5 и позволяет обеспечивать поддержание температуры воздуха в секциях рабочей камеры на заданном уровне t_ст с требуемой точностью δt_ст.

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.