CN103699154B - 用于空间环境模拟试验系统的法兰控温装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及温度检测及控制技术领域，提供了一种用于空间环境模拟试验系统的法兰控温装置，包括法兰，在所述法兰上设有环形加热带，在法兰上还设置温度传感器，法兰控温装置还包括控温模块和执行模块，温度传感器与控温模块连接，执行模块与环形加热带连接，控温模块与执行模块连接，温度传感器将法兰的温度传送至控温模块，控温模块将法兰的温度与预设的目标温度进行对比，当法兰的温度小于目标温度时，控温模块控制执行模块使环形加热带对法兰进行加热。本发明用环形加热带作为加热元件，通过测温模块实现闭环控制，实现法兰盘或待加热管路均匀加热，恒温控制，能够较好的避免冷热冲击对法兰接口造成的疲劳损伤，确保法兰密封完好。

Description

用于空间环境模拟试验系统的法兰控温装置
技术领域
本发明涉及温度检测及控制技术领域，具体地，涉及一种用于空间环境模拟试验系统的法兰控温装置。
背景技术
在空间环模试验系统中大量使用液氮作为制冷剂，且试验过程为达到温度调节目的，试验管路中经常会有液氮（-173℃）与加热氮气（+50℃）交替传输，管路长时间受到冷热冲击，导致管路法兰连接处出现密封条加速老化失效，导致泄露。为保证法兰连接处密封，有必要在法兰处通过外部温控措施，保证管路法兰连接处温度稳定，不受到冷热冲击。
但是，目前市面上并没有专用的法兰控温装置，相关解决方案一般采用在管理粘贴加热片进行简单温控措施，无论是控温精度，还是加热均匀性、可靠性均较差，且在多个法兰同时控温时，导致温控装置复杂、监控困难。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于空间环境模拟试验系统的法兰控温装置，通过在法兰上安装加热带并使用模块化温度控制，使法兰保持一个恒定的工作温度。
根据本发明的一个方面，提供一种用于空间环境模拟试验系统的法兰控温装置，包括法兰，其特征是，在所述法兰上设有环形加热带，在所述法兰上还设置温度传感器，所述法兰控温装置还包括控温模块和执行模块，所述温度传感器与所述控温模块连接，所述执行模块与所述环形加热带连接，所述控温模块与所述执行模块连接，所述温度传感器将所述法兰的温度传送至所述控温模块，所述控温模块将所述法兰的温度与预设的目标温度进行对比，当所述法兰的温度小于所述目标温度时，所述控温模块控制所述执行模块使所述环形加热带对所述法兰进行加热。
优选地，所述法兰控温装置还包括通讯接口和远端计算机，所述通讯接口与所述控温模块相连，所述通讯接口与所述远端计算机无线通讯连接，所述控温模块将接收到的所述法兰的温度通过所述通讯接口传送至所述远端计算机。
优选地，所述温度传感器为多个，分别设置在所述法兰上的不同位置。
优选地，所述控温模块的预设目标温度由所述远端计算机设定并通过所述通讯接口传送至所述控温模块。
优选地，所述执行模块为多个，所述多个执行模块连接至所述环形加热带的多个加热元件，所述控温模块控制所述多个执行模块实现对所述法兰进行温度控制。
优选地，其特征在于，所述法兰控温装置还包括机箱，所述控温模块、执行模块和通讯接口设置在所述机箱内。
优选地，在所述机箱的面板上设置若干温控表，所述温控表与所述控温模块相连，所述温控表用于显示法兰的温度和设置所述目标温度。
优选地，其特征在于，所述执行模块采用固态继电器，所述控温模块采用PID控制算法进行温度控制。
优选地，其特征在于，所述环形加热带上设有温度显示仪表。
优选地，所述机箱的长宽高分别小于550mm、450mm和250mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）控温装置采用一体化设计方案，将各模块集成在机箱内，结构简单，操作方便；
（2）多路法兰通过一个控温模块实现温度控制；
（3）环形加热带作为加热元件，通过测温模块实现闭环控制，实现法兰盘或待加热管路均匀加热，恒温控制，能够较好的避免冷热冲击对法兰接口造成的疲劳损伤，确保法兰密封完好。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的模块化结构原理图；
图2为本发明的安装示意图；
图3为本发明中机箱前面板及内部的结构示意图。
图中：1为法兰，2为环形加热带，3为温度传感器，4为机箱，5为控温模块，6为执行模块，7为通讯接口，8为远端计算机，9为液氮管，10为温度显示仪表，11为面板，12为温控表。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参见附图1，空间环境模拟试验系统中，在法兰1上设置环形加热带2和温度传感器3，温度传感器3设置在法兰1上靠近环形加热带2的附近，温度传感器3的数量可以多个，法兰控温装置的控制部件均安装在一个机箱4内，包含控温模块5和执行模块6等，温度传感器3与控温模块5连接，温度传感器3将法兰1的实时温度信息发送至控温模块5，执行模块6与环形加热带2连接，执行模块6能够驱动环形加热带2对法兰1进行加热，控温模块5与执行模块6连接，温度传感器3将法兰1的温度传送至控温模块5后，控温模块5将法兰1的温度与预设的目标温度进行对比，当法兰1的温度小于目标温度时，控温模块5控制执行模块6使环形加热带2对法兰1进行加热。控温模块5采用PID控制算法，执行模块6采用固态继电器，以实现负载温度控制，确保环形加热带2的温度符合技术要求。
在控温模块5上连接一个通讯接口7，通讯接口7也安装在机箱4上，通讯接口7与远端计算机8无线通讯，控温模块5将接收到的法兰1的温度通过通讯接口7传送至远端计算机8，远端计算机8通过其监控程序对控温模块5进行远程监控。远端计算机8根据试验系统的工作条件通过通讯接口7对控温模块5的目标温度进行修改设置。
参见附图2，法兰1接在两个液氮管9之间对其进行连接，在法兰1的密封圈的两侧，包覆环形加热带2，环形加热带2自身带有温度显示仪表10，可实现当前温度监测，温度传感器3设置在环形加热带2内侧。环形加热带2内可设置多个加热元件，多个加热元件由多个执行模块6控制。
另外，在对多个法兰1进行控温操作时，可通过一个控温模块5实现，控温模块5的多路控制信号对多个执行模块6进行控制，并将多路信号通过通讯接口7传送至远端计算机8。
参见附图3，机箱4为的尺寸不大于550mm×450mm×250mm，以减少占用空间。在机箱4的面板11上设置多个温控表12，温控表12与控温模块5相连，温控表12可以用于显示法兰1的温度和设置目标温度。机箱4可以对系统装置中的接线端子13、控制开关14、排线等相关杂项都进行集成，使整个装置紧凑而美观。
使用本发明进行法兰控温的过程为：首先，将温度传感器粘贴于法兰或待加热管路上，并将环形加热带安置在粘贴有温度传感器的法兰或待加热管路上，将温度传感器与环形加热带分别连接到相应的接线端子上，开启控制开关，并在温控表中设置目标温度值，控温表通过内置PID程序控制环形加热带输出，直至法兰或待加热管路达到目标温度；加热过程中，可通过R232通讯接口将温度数据传输到远端计算机中，对目标温度进行实时监测。
本发明采用一体化设计方案，将各模块集成在机箱内，结构简单，操作方便，能够满足多路法兰控温的要求。并且，本发明采用环形加热带作为加热元件，通过测温模块实现闭环控制，实现法兰盘或待加热管路均匀加热，恒温控制，能够较好的避免冷热冲击对法兰接口造成的疲劳损伤，确保法兰密封完好。因此，与现有技术相比，本发明具有结构简单、集成度高、监控方便，且实现了多路输出控制等有益效果。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (1)

1.一种用于空间环境模拟试验系统的法兰控温装置，包括法兰，其特征在于，在所述法兰上设有环形加热带，在所述法兰上还设置温度传感器，所述法兰控温装置还包括控温模块和执行模块，所述温度传感器与所述控温模块连接，所述执行模块与所述环形加热带连接，所述控温模块与所述执行模块连接，所述温度传感器将所述法兰的温度传送至所述控温模块，所述控温模块将所述法兰的温度与预设的目标温度进行对比，当所述法兰的温度小于所述目标温度时，所述控温模块控制所述执行模块使所述环形加热带对所述法兰进行加热；
所述法兰控温装置还包括通讯接口和远端计算机，所述通讯接口与所述控温模块相连，所述通讯接口与所述远端计算机无线通讯连接，所述控温模块将接收到的所述法兰的温度通过所述通讯接口传送至所述远端计算机；
所述温度传感器为多个，分别设置在所述法兰上的不同位置；
所述控温模块的预设目标温度由所述远端计算机设定并通过所述通讯接口传送至所述控温模块；
所述执行模块为多个，所述多个执行模块连接至所述环形加热带的多个加热元件，所述控温模块控制所述多个执行模块实现对所述法兰进行温度控制；
所述法兰控温装置还包括机箱，所述控温模块、执行模块和通讯接口设置在所述机箱内；
在所述机箱的面板上设置若干温控表，所述温控表与所述控温模块相连，所述温控表用于显示法兰的温度和设置所述目标温度；
所述执行模块采用固态继电器，所述控温模块采用PID控制算法进行温度控制；
所述环形加热带上设有温度显示仪表；
所述机箱的长宽高分别小于550mm、450mm和250mm。
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