CN100541163C - 防爆高低温试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测汽车零部件性能的防爆高低温试验箱，包括样品防爆箱和电气防爆箱；所述样品防爆箱外设有氮气充气回路，用于往样品防爆箱内充入氮气，使其氧含量大体上为2%，以及氧含量抽气与检测回路，用于检测箱内的氧气含量和可燃气体的含量；所述电气防爆箱为样品防爆箱供电并进行控制，还包括向电气防爆箱提供洁净空气的新鲜空气供气回路，为所述试验箱供电的防爆供电电路。本发明可满足加载燃料进行试验的要求，安全防爆符合国家标准，而且结构简单，价格低。

Description

防爆高低温试验箱

技术领域

本发明涉及一种用于检测汽车零部件性能的防爆高低温试验箱。

背景技术

在汽车零部件的研发和生产过程中，需要模拟使用或存储环境做各种试验，以确定零部件的实际性能与缺陷。

在进行试验时，有时需要进行带燃油的高低温温度循环试验，以真实的模拟汽车零部件的各种功能。试验所用的介质为：各种汽油、煤油、柴油。试验介质通过管路进入试验样品。试验样品放在温度箱的腔体内，进行试验的试验样品不防爆，但试验样品为可燃性物质无正常释放，有限制的异常释放(GB3836.5)(即正常情况下，可燃性物质不会释放出来，异常情况下即使有释放，释放量也是很有限的)。众所周知，试验介质属易燃、易爆品，为了保证试验的安全，要求试验箱具有安全防爆功能。

目前国内的高低温环境试验箱都不具有防爆能力，致使用户无法加载燃料试验。而国际上能生产防爆高低温试验箱的厂家很少而且都为非标定做。

现有的防爆高低温试验箱可以分为两类，一类为正压充氮防爆，代表厂商为德国韦思公司，其特点为原理简单，大量采用非防爆器件，产品价格较低，其防爆措施是融入厂房的整体防爆措施中，单机无法取得国家认可的防爆认证，控制软件复杂，日常使用费用较高；另一类为隔爆方式，代表厂商为美国环测公司，主要器件均采用防爆器件，价格昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于检测汽车零部件性能的防爆高低温试验箱，它可满足加载燃料进行试验的要求，安全防爆符合国家标准，而且结构简单，价格低。

为解决上述技术问题，本发明的防爆高低温试验箱，包括样品防爆箱和电气防爆箱；所述样品防爆箱内设有具有点燃能力的电加热器，制冷蒸发器，在该电加热器的上方安装有风扇；

所述样品防爆箱外设有氮气充气回路，向样品防爆箱内充入氮气，使其氧含量为2％，以及氧含量抽气与检测回路，用于检测箱内的氧气含量和可燃气体含量；

所述电气防爆箱为样品防爆箱供电并进行控制，还包括向电气防爆箱提供洁净空气的新鲜空气供气回路，为试验箱供电的防爆供电电路。

所述电气防爆箱由自上而下依次设置的电器柜、压缩机仓、充气采样仓组成。

采用本发明的防爆高低温试验箱，可以达到的性能指标是，温度范围为：-75℃至+150℃；温度精度：+/-2℃；降温速度：5℃/min(-40℃至+120℃)；容积：约600L；试验样品中有汽油等可燃介质。本发明能够达到国家防爆标准GB3836.5-2004(爆炸性气体环境用电气设备第5部分：正压外壳型“P”)，通过防爆认证，而费用在具有同样功能的情况下，仅约合进口产品的一半。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明中的样品防爆箱示意图；

图2是本发明中的电气防爆箱示意图；

图3是本发明中的氮气充气回路原理图；

图4是本发明中的氧含量抽气与检测回路原理图；

图5是本发明中的新鲜空气供气回路原理图。

具体实施方式

燃烧需具备三个条件：即具有可燃物质、助燃物和点火源，这三个条件中缺少任何一个条件都不会产生燃烧。由于在本发明中具有的可燃物质主要为汽油(闪点：-58～10℃之间；点火能量：0.2～0.25毫焦耳；自燃点：390～530℃；汽油爆炸上限：7.6％；汽油爆炸下限：1.0％；膨胀系数：0.1％)。而汽油助燃物在空气中为氧气，汽油燃烧所需最低氧含量为11.7％～14.4％，如果能将试验箱内的氧含量控制在2％以内，则能确保安全，有效防爆。另外，也有必要对点火源进行控制，依据GB3836.1-2000汽油、柴油、煤油的爆炸性气体混合物分组组别为T3(引燃温度：200℃＜T≤300℃；电气产品表面最高温度：135℃≤Ti＜200℃)。本发明将电器表面最高温度在氧含量大于2时控制在小于135℃，表面最高温度在氧含量≤2时控制在小于250℃。

如图1、2所示，本发明的防爆高低温试验箱，包括样品防爆箱和电气防爆箱。样品防爆箱用于放置试验样品，进行高低温试验。电气防爆箱为样品防爆箱提供电源并进行控制。

试验样品箱的防爆类型为正压型(外壳内压力高于环境压力)。箱内可燃性物质为汽油或柴油等液体，外部区域类别为2区(危险区域划分，不同的区具有不同的危险等级)，依据GB3836.5-2004确定防爆型式为ExpzIIT3型，充入氮气防爆。

所述样品防爆箱内设有具有点燃能力的电加热器3用以加热，制冷蒸发器4(制冷机组为复叠式两级压缩机)用以制冷。在电加热器3的上方安装有风扇2用以循环空气。箱内的温度小于150℃。位于样品防爆箱的底部设有氮气充气回路的入口5。位于样品防爆箱的底部还设有集油器6，用于收集泄漏的汽油或柴油等液体，并利用液位传感器对泄漏的汽油或柴油等液体进行检测和报警。

所述样品防爆箱外设有氮气充气回路，用于往样品防爆箱内充入氮气。初始充氮量约15m³/h，持续充氮量约2m³/h(600L箱体)，使箱内氧含量大体上为2％。由于试验箱温度变化范围较大，速度较快，加之需要抽气采样，本发明采用动态控制氧含量方法，即持续不断充氮气。

氮气充气回路如图3所示，氮气经过减压阀V1将压力调至1～3bar，经三路并联的调节支路进入所述的试验箱。

第一路调节支路由顺序串接的第一电磁阀Y2、第一手动阀Y5、第一流量计(型号LZB-4Z)L1组成，第一手动阀Y5将流量调节至3L/min；第一路调节支路在所述试验箱通电后常开。

第二路调节支路由顺序串接的第二电磁阀Y3、第二手动阀Y6、第二流量计L2(型号LZB-15Z)组成，第二手动阀Y6将流量调节至10m³/h；第二路调节支路在箱体内氧含量小于2％时关闭，大于2％时再打开。

第三路调节支路不带流量计，由顺序串接的第三电磁阀Y4、第三手动阀Y7组成，只在开机通电时使用，目的是加快开机充气速度，可根据实际需要通过第三手动阀Y7调节。

如图4所示，所述样品防爆箱外还设有氧含量抽气与检测回路。位于样品防爆箱的顶端设有氧含量抽气与检测回路的连接端口1。

由于试验箱运行在高低温状态，而氧含量传感器(测量氧含量)与可燃气体传感器(测量可燃气体浓度)工作在常温状态，有必要将试验箱内气体引出并热交换为常温。

试验箱内气体通过8mm铜管弯成的散热盘管H1散热后变为常温气体，经过5u过滤器E1过滤，通过第四手动阀Y8进入4L真空泵P1(型号VM6004)，真空泵P1出口连接可调流量的第三流量计L3(防腐型转子流量计，型号LZB-4F)，将流量调至1L/min。第三流量计L3上加装红外线光电开关(图中未示)，无流量时该红外线光电开关会发出报警信号。采样气体通过第三流量计L3后进入第一氧含量传感器B2、第二氧含量传感器B3(冗余，比对)和可燃气体传感器B1(可测出汽油，柴油，煤油等在空气中的含量)后排出。第一氧含量传感器B2、第二氧含量传感器B3中任何一个检测出氧气超标时，都将使系统停机。可燃气体超标时，也将使系统停机。

在第四手动阀Y8与真空泵P1的节点上还连接一用于标定标准气体的第五手动阀Y9支路。第四手动阀Y8、第五手动阀Y9可以切换工作气体或标定标准气体(使用5％标准氧气来标定氧含量测量系统)。

所述电气防爆箱包括并列设置的电器柜7(放置控制电器器件)、压缩机仓8(放置用于对样品防爆箱进行制冷的制冷机组，制冷部件)、充气采样仓9(放置向样品防爆箱充氮气的氮气充气回路，以及氧含量抽气与检测回路)，新鲜空气充气次序依次为电器柜，压缩机仓，充气采样仓。电气防爆箱内可燃性物质为汽油或柴油气体，外部区域类别为2区，箱内含有点燃能力的电器，依据GB3836.5-2004确定防爆型式为ExpxIIT3型，充入洁净空气(按标准充入洁净空气即可，也可充入氮气，不太经济)。

电气防爆箱外设有向箱内提供洁净空气的新鲜空气供气回路(参见图5)，位于该电气防爆箱的顶部设有洁净空气的管道入口11，箱的底部设有排气口10。

向电气防爆箱提供新鲜空气，通常有两种方法。一是风扇吹风，一是压缩气进气。由于设备放在防爆间，风扇供气不便。而压缩空气耗气量太大。本发明采用空气放大器A1供气。

空气放大器A1使用压缩空气驱动，将新鲜空气从一端大量吸入，在另一端排出。输入输出比大于25。可大量减少压缩空气的使用量。

新鲜空气供气回路中压缩空气通过防爆电磁阀V2进入手动调压阀Y10，手动调压阀Y10使电器柜7的新鲜空气与环境气压压差大于50pa(由压差计P2测出，其型号为huba604)。调压后的压缩空气进入空气放大器A1，该空气放大器A1同时吸入大量新鲜空气排至电气防爆箱内。

本发明的防爆高低温试验箱还包括防爆供电电路。

由于防爆高低温试验箱必须在确保安全的情况下供电，本发明特别设计了防爆供电电路，用于给防爆高低温试验箱供电，只有防爆高低温试验箱内绝对安全符合供电条件时(具有正压新鲜空气，无可燃气体)防爆供电电路才给防爆高低温试验箱供电。该防爆供电电路安装在独立的放置于所述的防爆高低温试验箱外的防爆动力配电箱内(型号BDG58，防爆标志ExdeIIBT4)。打开总电源开关时系统并无供电，当向电气防爆箱内提供洁净空气的供气回路中的防爆电磁阀V2上电打开压缩空气，向电气防爆箱提供正压新鲜空气，所述压差计P2通过隔离安全栅上电后监测到电气防爆箱内新鲜空气与环境空气压差正常，电气防爆箱内安全时，经5分钟延时后，才由电器柜向样品防爆箱提供电源并进行控制。防爆高低温试验箱在运行过程中，如果压差计P2检测出压差异常(小于50pa)，则报警并切断系统供电。

Claims (7)

1、一种防爆高低温试验箱，其特征在于：包括样品防爆箱和为样品防爆箱供电并进行控制的电气防爆箱；所述样品防爆箱内设有具有点燃能力的电加热器，制冷蒸发器，在所述电加热器的上方安装有风扇；

所述样品防爆箱外设有向其箱内充入氮气的氮气充气回路，以及检测箱内的氧气含量和可燃气体含量的氧含量抽气与检测回路，箱内氧含量为2％，当检测出箱内氧含量或可燃气体超标时系统停机；

还包括向电气防爆箱提供洁净空气的新鲜空气供气回路，为所述试验箱供电的防爆供电电路。

2、根据权利要求1所述的防爆高低温试验箱，其特征在于：所述电气防爆箱由电器柜、压缩机仓、充气采样仓组成；

所述电器柜放置控制电器器件，所述压缩机仓内放置用于对样品防爆箱进行制冷的制冷机组、制冷部件，所述充气采样仓内放置所述的氮气充气回路，以及氧含量抽气与检测回路。

3、根据权利要求1或2所述的防爆高低温试验箱，其特征在于：所述氮气充气回路包括一减压阀V1)及三路并联的调节支路，氮气经过所述减压阀(V1)将压力调至1～3bar，经三路调节支路进入所述试验箱内；

第一路调节支路在所述试验箱通电后常开，其由顺序串接的第一电磁阀(Y2)、第一手动阀(Y5)、第一流量计(L1)组成，第一手动阀(Y5)将流量调节至3L/min；

第二路调节支路在箱体内氧含量小于2％时关闭，大于2％时再打开，其由顺序串接的第二电磁阀(Y3)、第二手动阀(Y6)、第二流量计(L2)组成，第二手动阀(Y6)将流量调节至10m³/h；

第三路调节支路只在开机通电时使用，其由顺序串接的第三电磁阀(Y4)、第三手动阀(Y7)组成。

4、根据权利要求1或2所述的防爆高低温试验箱，其特征在于：所述氧含量抽气与检测回路，包括顺序通过管路连接的散热盘管(H1)、过滤器(E1)、第四手动阀(Y8)、真空泵(P1)、第三流量计(L3)、第一氧含量传感器(B2)、第二氧含量传感器(B3)、可燃气体传感器(B1)；

在第四手动阀(Y8)与真空泵(P1)的节点上还连接一用于标定标准气体的第五手动阀(Y9)支路；第四手动阀(Y8)将气体流量调至1L/min，所述第三流量计(L3)上加装红外线光电开关，无流量时该红外线光电开关发出报警信号。

5、根据权利要求1所述的防爆高低温试验箱，其特征在于：所述的新鲜空气供气回路包括空气放大器(A1)，防爆电磁阀(V2)和手动调压阀(Y10)串接后组成的提供压缩空气驱动该空气放大器(A1)的支路，所述空气放大器(A1)从一端吸入新鲜空气，在另一端排出，输入输出比大于25；还包括设置在所述空气放大器(A1)的输出端，检测电气防爆箱内新鲜空气与环境空气压差的压差计P2。

6、根据权利要求1或5所述的防爆高低温试验箱，其特征在于：所述防爆供电电路安装在独立的放置于所述的防爆高低温试验箱外的防爆动力配电箱内，打开总电源开关时系统并无供电，当所述的新鲜空气供气回路中的防爆电磁阀(V2)上电打开压缩空气，向电气防爆箱提供正压新鲜空气，压差计P2通过隔离安全栅上电后监测到电气防爆箱内新鲜空气与环境空气压差正常，电气防爆箱内安全时，经5分钟延时后，由电气防爆箱向样品防爆箱提供电源。

7、根据权利要求6所述的防爆高低温试验箱，其特征在于：所述试验箱在运行过程中，如果所述压差计P2检测出压差异常将报警并切断系统供电。

Images