CN101788394B - 一种三箱法温度、气压冲击试验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三箱法温度、气压冲击试验箱，包括主箱，所述主箱的前部为试验箱，后部为真空机组箱，所述试验箱的中部平行的设有左插板阀和右插板阀，左插板阀和右插板阀将试验箱分隔成平行排布的左箱、过渡箱、右箱；左箱、过渡箱、右箱底部均设有驱动装置，左箱、右箱与过渡箱之间均设有箱连通管，在所述左箱或右箱至少一个箱体中设置有加热器。本发明能够在特定空间内模拟温度、气压在3～5分钟的短时间内同时变化，提供一种特殊变化的环境装置，从而为某些特殊零部件(如航空、航天器中的零部件)提供考核或筛选的环境试验装置。
Description
技术领域 本发明涉及试验装置，特别涉及一种用于对于空间设备发射及回收过程的特殊环境试验的三箱法温度、气压冲击试验箱。
背景技术 空间设备升空过程中，要在几分钟时间内，经历地面常压→较低气压(低真空)→更低气压(中真空、高真空)的大气压力冲击，同时又要经历地面常温→低温(对流层、平流层、电离层)→高温(电离层、外大气层)的大气温度冲击。空间设备回收时要经历相反的过程。空间设备经过大气层时的摩擦使其经历的温度环境更加复杂化。
用于空间设备的环境试验装置通常有低气压试验箱、热真空试验箱、高低温试验箱、真空高低温试验箱。但这些设备都不能模拟空间设备在3～5分钟内同时经历温度、气压冲击的特殊环境过程，这是一个难题。
发明内容 本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种可以模拟空间设备同时经历温度、气压冲击过程的试验装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三箱法温度、气压冲击试验箱，包括主箱，所述主箱的前部为试验箱，后部为真空机组箱，真空机组箱内设有真空机组和低温机组，真空机组的抽真空管与前部的试验箱连接，抽真空管上设有控制阀，低温机组与试验箱内的蒸发系统连接，试验箱设有试品取放口，在试验箱后部设有加热器和蒸发器，其特征是：所述试验箱的中部平行的设有左插板阀和右插板阀，左插板阀和右插板阀将试验箱分隔成平行排布的左箱、过渡箱、右箱；所述左箱的底部设置有内置独立的左箱驱动装置，过渡箱的底部设置有独立的过渡箱驱动装置，右箱的底部设置有内置独立的右箱驱动装置，所述独立的左箱驱动装置、过渡箱驱动装置和右箱驱动装置前后衔接设置，以达到使试品平稳的在左箱、过渡箱、右箱之间传递又使其各箱分别密闭的目的；左箱与过渡箱之间设有左中箱连通管，左中箱连通管上设有左中箱控制阀，过渡箱与右箱之间设有右中箱连通管，右中箱连通管上设有右中箱控制阀；在所述左箱或右箱至少一个箱体中设置有加热器。高温环境通过加热器实现。左箱、中箱及右箱在结构上表现为一个整体，在功能上既可表现为相互独立又可实现相互统一。左箱、中箱及右箱之间通过插板阀有机地结合在一起，结构紧凑、功能齐全。
在本发明中，由2个插板阀隔开的左、右真空箱和中间的1个过渡箱，为直线排列结构，左右箱体尺寸相同，结构对称。过渡箱一般小于左右真空箱。试品在3个真空箱中只能进行(正、反方向的)直线运动。当左真空箱与过渡箱真空度(气压)相等时，试品可在这2箱之间迅速传输。同理可实现试品在右真空箱与过渡箱之间迅速传输。左右真空箱可实现不同的温度与真空度(气压)。这就是三箱法温度、气压冲击试验箱的核心原理。
真空箱真空度(气压)及其变化可以采用抽真空系统、插板阀、气体管路和控制阀及控制系统来实现。
优选的，所述低温机组包括左箱低温机组、右箱低温机组；所述蒸发系统包括左箱蒸发系统和右箱蒸发系统，所述左箱蒸发系统由左箱蒸发器、左箱蒸发盘管、左箱热沉构成，左箱热沉设在左箱的左壁处，左箱的左壁与左箱热沉之间固定有左箱蒸发盘管，左箱蒸发器设在左箱的后部；所述右箱蒸发系统由右箱蒸发器、右箱蒸发盘管、右箱热沉构成，右箱热沉设在右箱的左壁处，右箱的左壁与右箱热沉之间固定有右箱蒸发盘管，右箱蒸发器设在右箱的后部。蒸发器、盘管及热沉同为箱内降温之用，所不同的是，根据箱内气压的不同选择不同的降温方式，从而达到科学合理降温的目的。
通过蒸发器、蒸发盘管及热沉实现低温环境，蒸发器及加热器分别置于左右箱的风道内。
优选的，真空机组包括左前级泵、左后级泵、右前级泵和右后级泵；所述左前级泵与左箱之间通过左前级泵抽真空管连通，左前级泵抽真空管上设置有左前级泵抽真空管控制阀；所述右前级泵与右箱之间通过右前级泵抽真空管连通，右前级泵抽真空管上设置有右前级泵抽真空管控制阀；所述左后级泵与左箱之间通过左后级泵抽真空管连通，左后级泵抽真空管上设置有左后级泵抽真空管控制阀；所述右后级泵与右箱之间通过右后级泵抽真空管连通，右后级泵抽真空管上设置有右后级泵抽真空管控制阀；所述左前级泵与左后级泵之间通过左连通管连通，右前级泵与右后级泵之间通过右连通管连通。通过前级泵、后级泵及各真空管路控制阀的不同组合，可实现箱内不同的真空度环境，从而拓宽了试验箱的试验范围。
优选的，所述左箱内设置有左加热器，右箱内设置有右加热器。
优选的，所述左后级泵与过渡箱之间通过左后级泵过渡箱真空管连通，左后级泵过渡箱真空管上设有左后级泵过渡箱真空管控制阀；所述右后级泵与过渡箱之间通过右后级泵过渡箱真空管连通，右后级泵过渡箱真空管上设有右后级泵过渡箱真空管控制阀。通过开启左后级泵过渡箱真空管控制阀或右后级泵过渡箱真空管控制阀可轻松实现过渡箱的压力环境与左箱或右箱相同。
优选的，所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述过渡箱的尺寸小于所述左箱以及右箱的尺寸。只有过渡箱容积小于左箱及右箱的容积时，才能实现温度及压力的快速同时变化，所述的三箱法才有意义。
优选的，所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述左插板阀和所述右插板阀位于过渡箱内有效的部分呈矩形。插板阀多为圆形，根据使用须要，可做成矩形以有效减小插板阀面积以及过渡箱容积，利于试验的完成。
优选的，所述左箱驱动装置为设在左箱内部的滚筒式传动机构，左箱驱动装置设有左箱电机，左箱电机的输出轴通过传动轮与左箱传输带连接；所述右箱驱动装置为设在右箱内部的滚筒式传动机构，右箱驱动装置设有右箱电机，右箱电机的输出轴通过传动轮与右箱传输带连接；所述过渡箱驱动装置为滚筒式传动机构，过渡箱驱动装置设有过渡箱电机，过渡箱电机设置在所述过渡箱的外部，过渡箱电机的输出轴穿过渡箱通过传动轮与过渡箱传输带连接，过渡箱与过渡箱电机的输出轴之间采用磁流体密封；所述左箱左壁的上侧(或内侧)设有左接近开关；所述过渡箱的上侧(或内侧)设有过渡箱接近开关；所述右箱左壁的上侧(或内侧)设有右接近开关右。根据须要，也可将过渡箱电机设置在过渡箱内。所述的电机及传动机构可实现试品在左箱、过渡箱以及右箱之间传输，采用滚轴式传输机构便于插板阀实现左箱、过渡箱以及右箱之间的密封。
优选的，所述左箱中设有左箱隔板，左加热器和左蒸发器置于左箱隔板的后面，左箱隔板的后面还设有左风机，左箱隔板上设有左加热器排风口和左蒸发器排风口；所述右箱设有中设有右箱隔板，右加热器和右蒸发器置于右箱隔板的后面，右箱隔板的后面还设有右风机，右箱隔板上设有右加热器排风口和右蒸发器排风口。通过内置风机实现温度均匀。左、右隔板在箱内隔出专用风道，通过风机实现能量的强制对流循环，可加速箱内环境的生成。加热器及蒸发器置于同一风道内有利于箱内温度的均匀。
优选的，所述左箱与所述右箱尺寸相同，结构对称。这样将更有利于模拟试品在同一环境下的性能特征。
优选的，所述试品取放口包括所述左箱前面设置的左大门和所述右箱前面设置的右大门；所述左大门上设置有左门锁紧装置；所述右大门上设置有右门锁紧装置。
优选的，所述左大门上设置有左观察窗；所述右大门上设置有右观察窗；所述过渡箱的前面设置有过渡观察窗；所述左箱内设置有左低压照明灯；所述过渡箱内设置有过渡箱低压照明灯；所述右箱中设置有右低压照明灯。
由2个插板阀隔开的左、右真空箱和中间的1个过渡箱，为直线排列结构，左右箱体尺寸相同，结构对称。过渡箱一般小于左右真空箱。试品在3个真空箱中只能进行(正、反方向的)直线运动。当左真空箱与过渡箱真空度(气压)相等时，试品可在这2箱之间迅速传输。左右真空箱可实现不同的温度与真空度(气压)。这就是三箱法温度、气压冲击试验箱的核心原理。
真空箱真空度(气压)及其变化是由抽真空系统、插板阀、气体管路、控制阀及控制系统来实现的。
本发明一种三箱法温度、气压冲击试验箱的有益效果是，能够在特定空间内模拟温度、气压在3～5分钟的短时间内同时变化，提供一种特殊变化的环境装置，从而为某些特殊零部件(如航空、航天器中的零部件)提供考核或筛选的环境试验装置。
附图说明 图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A-A剖视结构示意图；
图3是图2中B-B剖视结构示意图；
图4是图3中C-C剖视结构示意图；
图5是图3中D-D剖视结构示意图。
具体实施方式 下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施范围之中。
参见图1、图2、图3，一种三箱法温度、气压冲击试验箱，包括主箱，所述主箱的前部为试验箱，后部为真空机组箱5，真空机组箱5内设有真空机组和低温机组，真空机组的抽真空管与前部的试验箱连接，抽真空管上设有控制阀，低温机组与试验箱内的蒸发系统连接，试验箱设有试品取放口，在试验箱后部设有加热器和蒸发器，其特征是：所述试验箱的中部平行的设有左插板阀4和右插板阀4A，左插板阀4和右插板阀4A将试验箱分隔成平行排布的左箱6、过渡箱7、右箱8；所述左箱6的底部设置有内置独立的左箱驱动装置16，过渡箱7的底部设置有内置独立的过渡箱驱动装置18，右箱8的底部设置有内置独立的右箱驱动装置16A；左箱6与过渡箱7之间设有左中箱连通管51，左中箱连通管51上设有左中箱控制阀29，过渡箱7与右箱8之间设有右中箱连通管51A，右中箱连通管51A上设有右中箱控制阀29A；在所述左箱6或右箱8至少一个箱体中设置有加热器。
参见图2、图3，所述低温机组包括左箱低温机组28、右箱低温机组28A；所述蒸发系统包括左箱蒸发系统和右箱蒸发系统，所述左箱蒸发系统由左箱蒸发器22、左箱蒸发盘管10、左箱热沉14构成，左箱热沉14设在左箱6的左壁处，左箱6的左壁与左箱热沉14之间固定有左箱蒸发盘管10，左箱蒸发器22设在左箱6的后部；所述右箱蒸发系统由右箱蒸发器22A、右箱蒸发盘管10A、右箱热沉14A构成，右箱热沉14A设在右箱6的左壁处，右箱6的左壁与右箱热沉14A之间固定有右箱蒸发盘管10A，右箱蒸发器22A设在右箱6的后部。
参见图2，真空机组包括左前级泵23、左后级泵24、右前级泵23A和右后级泵24A；所述左前级泵23与左箱6之间通过左前级泵抽真空管231连通，左前级泵抽真空管231上设置有左前级泵抽真空管控制阀25；所述右前级泵23A与右箱8之间通过右前级泵抽真空管231A连通，右前级泵抽真空管231A上设置有右前级泵抽真空管控制阀25A；所述左后级泵24与左箱6之间通过左后级泵抽真空管241连通，左后级泵抽真空管241上设置有左后级泵抽真空管控制阀26；所述右后级泵24A与右箱8之间通过右后级泵抽真空管241A连通，右后级泵抽真空管241A上设置有右后级泵抽真空管控制阀25A；所述左前级泵23与左后级泵24之间通过左连通管52连通，右前级泵23A与右后级泵24A之间通过右连通管52A连通。
参见图2、图4、图5，所述左箱6内设置有左加热器21，右箱8内设置有右加热器21A。
参见图1，所述左后级泵24与过渡箱7之间通过左后级泵过渡箱真空管53连通，左后级泵过渡箱真空管53上设有左后级泵过渡箱真空管控制阀27；所述右后级泵24A与过渡箱7之间通过右后级泵过渡箱真空管53A连通，右后级泵过渡箱真空管53A上设有右后级泵过渡箱真空管控制阀27A。
参见图1、图2，所述过渡箱7的尺寸小于所述左箱6以及右箱8的尺寸。
参见图1、图2、图3，所述左插板阀4和所述右插板阀4A位于过渡箱7内有效的部分呈矩形。
参见图2、图3，所述左箱驱动装置16为设在左箱6内部的滚筒式传动机构，左箱驱动装置16设有左箱电机9，左箱电机9的输出轴通过传动轮与左箱传输带91连接；所述右箱驱动装置16A为设在右箱8内部的滚筒式传动机构，右箱驱动装置16A设有右箱电机9A，右箱电机9A的输出轴通过传动轮与右箱传输带91A连接；所述过渡箱驱动装置18为滚筒式传动机构，过渡箱驱动装置18设有过渡箱电机17，过渡箱电机17设置在所述过渡箱7的外部，过渡箱电机17的输出轴穿过渡箱7通过传动轮与过渡箱传输带181连接，过渡箱7与过渡箱电机17的输出轴之间采用磁流体密封；所述左箱6左壁的上侧(或内侧)设有左接近开关15；所述过渡箱7的上侧(或内侧)设有过渡箱接近开关12；所述右箱8左壁的上侧(或内侧)设有右接近开关右15A。
参见图4、图5，所述左箱6中设有左箱隔板61，左加热器21和左蒸发器22置于左箱隔板61的后面，左箱隔板61的后面还设有左风机20，左箱隔板61上设有左加热器排风口611和左蒸发器排风口612；所述右箱8设有中设有右箱隔板81，右加热器21A和右蒸发器22A置于右箱隔板81的后面，右箱隔板81的后面还设有右风机20，右箱隔板81上设有右加热器排风口811和右蒸发器排风口812。
参见图1、图2、图3，所述左箱6与所述右箱8尺寸相同，结构对称。
参见图1，所述试品取放口包括所述左箱6前面设置的左大门1和所述右箱8前面设置的右大门1A；所述左大门1上设置有左门锁紧装置3；所述右大门1A上设置有右门锁紧装置3A。
参见图1、图3，所述左大门1上设置有左观察窗2；所述右大门1A上设置有右观察窗2A；所述过渡箱7的前面设置有过渡观察窗71；所述左箱6内设置有左低压照明灯11；所述过渡箱7内设置有过渡箱低压照明灯13；所述右箱8中设置有右低压照明灯11A。
工作原理
典型的2个温度、气压冲击试验过程：
1)、高温、低真空(如+120℃，30KPa)→低温、高真空(如-50℃，0.01Pa)；
2)、低温、高真空(如-50℃，0.01Pa)→高温、低真空(如+120℃，30KPa)；
以上述第1个过程为例：
温度、气压冲击试验第1步：
启动左真空箱6的真空泵组的前级泵23及加热器21，同时打开控制阀25，使其达到设定的高温、低气压(如+120℃、30KPa)。试品19置于左真空试验箱6内。启动右真空箱8的真空泵组23A、24A及制冷系统28A，同时打开控制阀26A，使其达到设定的低温高真空(如-50℃、0.01Pa)。左插板阀4和右插板阀4A均关闭。控制阀29开启，使过渡箱7的真空度与左箱6相同(如30KPa)，渡箱7的真空度与左箱6相同时，插板阀4打开。
温度、气压冲击试验第2步：
左插板阀4开启，启动左箱传动装置9、16和过渡箱传动装置17、18，试品由左箱6传送到过渡箱7。之后立即关闭左插板阀4。
温度、气压冲击试验第3步：
控制阀29、25关闭，27打开，同时启动真空泵组23、24，真空泵组将过渡箱7的真空度抽到与右箱8的真空度相同(如0.01Pa)。
温度、气压冲击试验第4步：
控制阀29A开启，之后开启右插板阀4A，启动右箱传动装置9A、16A和过渡箱传动装置17、18，试品由过渡箱7传送到右箱8，之后立即关闭右插板阀4A和真空泵组23、24。试品在右箱温度条件(如-50℃、0.01Pa)下运行。
温度、气压冲击试验第5步：
左真空箱6和右真空箱8具有相同的加热、制冷和抽真空功能，与过渡箱也有相关的气路连接机构和功能。3个箱的传动装置具有正、反转向传动功能。因此，(1)～(4)的温度、气压冲击试验过程可以从右真空箱8→左真空箱6的反方向进行。运动方向、温度、真空度变化方向的选择有8种组合方式，温度、气压值则可在量程内任意选择。
Claims (12)
1.一种三箱法温度、气压冲击试验箱，包括主箱，所述主箱的前部为试验箱，后部为真空机组箱(5)，真空机组箱(5)内设有真空机组和低温机组，真空机组的抽真空管与前部的试验箱连接，抽真空管上设有控制阀，低温机组与试验箱内的蒸发系统连接，试验箱设有试品取放口，在试验箱后部设有加热器和蒸发器，其特征是：所述试验箱的中部平行的设有左插板阀(4)和右插板阀(4A)，左插板阀(4)和右插板阀(4A)将试验箱分隔成平行排布的左箱(6)、过渡箱(7)、右箱(8)；所述左箱(6)的底部设置有左箱驱动装置(16)，过渡箱(7)的底部设置有过渡箱驱动装置(18)，右箱(8)的底部设置有右箱驱动装置(16A)；左箱(6)与过渡箱(7)之间设有左中箱连通管(51)，左中箱连通管(51)上设有左中箱控制阀(29)，过渡箱(7)与右箱(8)之间设有右中箱连通管(51A)，右中箱连通管(51A)上设有右中箱控制阀(29A)；在所述左箱(6)或右箱(8)至少一个箱体中设置有加热器。
2.如权利要求1所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述低温机组包括左箱低温机组(28)、右箱低温机组(28A)；所述蒸发系统包括左箱蒸发系统和右箱蒸发系统，所述左箱蒸发系统由左箱蒸发器(22)、左箱蒸发盘管(10)、左箱热沉(14)构成，左箱热沉(14)设在左箱(6)的左壁处，左箱(6)的左壁与左箱热沉(14)之间固定有左箱蒸发盘管(10)，左箱蒸发器(22)设在左箱(6)的后部；所述右箱蒸发系统由右箱蒸发器(22A)、右箱蒸发盘管(10A)、右箱热沉(14A)构成，右箱热沉(14A)设在右箱(6)的左壁处，右箱(6)的左壁与右箱热沉(14A)之间固定有右箱蒸发盘管(10A)， 右箱蒸发器(22A)设在右箱(6)的后部。
3.如权利要求1所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：真空机组包括左前级泵(23)、左后级泵(24)、右前级泵(23A)和右后级泵(24A)；所述左前级泵(23)与左箱(6)之间通过左前级泵抽真空管(231)连通，左前级泵抽真空管(231)上设置有左前级泵抽真空管控制阀(25)；所述右前级泵(23A)与右箱(8)之间通过右前级泵抽真空管(231A)连通，右前级泵抽真空管(231A)上设置有右前级泵抽真空管控制阀(25A)；所述左后级泵(24)与左箱(6)之间通过左后级泵抽真空管(241)连通，左后级泵抽真空管(241)上设置有左后级泵抽真空管控制阀(26)；所述右后级泵(24A)与右箱(8)之间通过右后级泵抽真空管(241A)连通，右后级泵抽真空管(241A)上设置有右后级泵抽真空管控制阀(25A)；所述左前级泵(23)与左后级泵(24)之间通过左连通管(52)连通，右前级泵(23A)与右后级泵(24A)之间通过右连通管(52A)连通。
4.如权利要求2所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述左箱(6)内设置有左加热器(21)，右箱(8)内设置有右加热器(21A)。
5.如权利要求3所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述左后级泵(24)与过渡箱(7)之间通过左后级泵过渡箱真空管(53)连通，左后级泵过渡箱真空管(53)上设有左后级泵过渡箱真空管控制阀(27)；所述右后级泵(24A)与过渡箱(7)之间通过右后级泵过渡箱真空管(53A)连通，右后级泵过渡箱真空管(53A)上设有右后级泵过渡箱真空管控制阀(27A)。
6.如权利要求1、2、3或4任意一项权利要求所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述过渡箱(7)的尺寸小于所述左箱(6)以及右箱(8)的尺寸。
7.如权利要求1、2、3或4任意一项权利要求所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述左插板阀(4)和所述右插板阀(4A)位于过渡箱(7)内的部分呈矩形。
8.如权利要求1、2、3或4任意一项权利要求所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述左箱驱动装置(16)为设在左箱(6)内部的滚筒式传动机构，左箱驱动装置(16)设有左箱电机(9)，左箱电机(9)的输出轴通过传动轮与左箱传输带(91)连接；所述右箱驱动装置(16A)为设在右箱(8)内部的滚筒式传动机构，右箱驱动装置(16A)设有右箱电机(9A)，右箱电机(9A)的输出轴通过传动轮与右箱传输带(91A)连接；所述过渡箱驱动装置(18)为滚筒式传动机构，过渡箱驱动装置(18)设有过渡箱电机(17)，过渡箱电机(17)设置在所述过渡箱(7)的外部，过渡箱电机(17)的输出轴穿过渡箱(7)通过传动轮与过渡箱传输带(181)连接，过渡箱(7)与过渡箱电机(17)的输出轴之间采用磁流体密封；所述左箱(6)左壁的上侧设有左接近开关(15)；所述过渡箱(7)的上侧设有过渡箱接近开关(12)；所述右箱(8)左壁的上侧设有右接近开关(15A)。
9.如权利要求4所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述左箱(6)中设有左箱隔板(61)，左加热器(21)和左箱蒸发器(22)置于左箱 隔板(61)的后面，左箱隔板(61)的后面还设有左风机(20)，左箱隔板(61)上设有左加热器排风口(611)和左蒸发器排风口(612)；所述右箱(8)设有中设有右箱隔板(81)，右加热器(21A)和右箱蒸发器(22A)置于右箱隔板(81)的后面，右箱隔板(81)的后面还设有右风机(20)，右箱隔板(81)上设有右加热器排风口(811)和右蒸发器排风口(812)。
10.如权利要求1、2、3或4任意一项权利要求所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述左箱(6)与所述右箱(8)尺寸相同，结构对称。
11.如权利要求1所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述试品取放口包括所述左箱(6)前面设置的左大门(1)和所述右箱(8)前面设置的右大门(1A)；所述左大门(1)上设置有左门锁紧装置(3)；所述右大门(1A)上设置有右门锁紧装置(3A)。
12.如权利要求11所述的三箱法温度、气压冲击试验箱，其特征是：所述左大门(1)上设置有左观察窗(2)；所述右大门(1A)上设置有右观察窗(2A)；所述过渡箱(7)的前面设置有过渡观察窗(71)；所述左箱(6)内设置有左低压照明灯(11)；所述过渡箱(7)内设置有过渡箱低压照明灯(13)；所述右箱(8)中设置有右低压照明灯(11A)。
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