CN104111266B - 高精度自然通风热老化试验箱 - Google Patents

高精度自然通风热老化试验箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度自然通风热老化试验箱，包括底盘架，所述底盘架上设有箱体支架，所述箱体支架上设有主壳体；所述主壳体内设有气流分配挡板、加热器和老化试验腔；所述主壳体底部设有进气孔；所述气流分配挡板平置于进气孔上方，所述气流分配挡板上均布有通气孔；所述老化试验腔设有带通气孔的风道底板、风道侧板；所述主壳体顶部设有换气帽，所述老化试验腔设有贯通至换气帽的排气通道；所述主壳体还设有箱门；所述老化试验腔内设有热电偶，所述热电偶连接有用于控制加热器工作的温度控制器。本发明热老化试验箱，温度均匀度好，温度波动度小，加热器使用寿命长，零部件返修率低，试验数据精确，换气次数稳定，保温性能好。

Description

高精度自然通风热老化试验箱
技术领域
本发明涉及高精度自然通风热老化试验箱。
背景技术
热老化试验箱学名“换气式老化试验箱”，适用于电气绝缘材料的耐热性试验，电子零配件、塑化产品之换气老化试验，考核和判断其在高温环境条件下贮存和使用的适应性，试样在模拟高温和大气压力下的空气中老化后测定其性能并与未老化样的性能予以比较。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度自然通风热老化试验箱，其温度均匀度好，温度波动度小，加热器使用寿命长，零部件返修率低，试验数据精确，换气次数稳定，保温性能好。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种高精度自然通风热老化试验箱，包括底盘架，所述底盘架上设有箱体支架，所述箱体支架上设有内置保温层的主壳体；所述主壳体内由下至上依次设有气流分配挡板、加热器和老化试验腔；
所述主壳体底部设有孔径为50mm的进气孔；所述气流分配挡板平置于进气孔上方，所述气流分配挡板上均布有八个孔径为12mm的通气孔；
所述老化试验腔设有带通气孔的风道底板、风道侧板，所述老化试验腔通过风道底板、风道侧板而与主壳体内腔贯通；所述主壳体顶部设有五个换气帽，所述老化试验腔设有贯通至换气帽的排气通道；
所述换气帽包括：由圆形顶壁和圆柱形侧壁构成的内壳体，以及包裹内壳体并可沿内壳体圆柱形侧壁周向旋转的外壳体；所述圆柱形侧壁的直径为75mm，高度为25mm；所述圆形顶壁周向均布有三个孔径为45mm的沉孔，所述圆形顶壁中心还设有一个孔径为13mm的顶壁通孔；所述圆柱形侧壁周向均布有六个孔径为8mm的侧壁通孔；所述外壳体在各沉孔、顶壁通孔、侧壁通孔的对应处都设有配合孔；与沉孔对应的配合孔，其孔径不小于对应的沉孔；与侧壁通孔对应的配合孔，其孔径不小于对应的侧壁通孔；与顶壁通孔对应的配合孔，其孔径为8mm；
所述主壳体还设有用于开闭老化试验腔的箱门，所述箱门内置有保温层，所述箱门与主壳体的闭合部位设有硅橡胶门封条；
所述老化试验腔内设有热电偶，所述热电偶连接有用于控制加热器工作的温度控制器，所述温度控制器设于电气控制箱内，所述电气控制箱固定于主壳体外壁。
优选的，所述保温层材料为硅酸铝毯，该材料最高耐温可达1200℃，保温性能好，保温层尺寸稳定，制作过程中劳动强度相对较低。
优选的，所述加热器包括耐热绝缘壳体和镍铬合金加热丝，所述耐热绝缘壳体采用高纯氧化铝，具有良好的耐热性能、绝缘性能以及很高机械强度，再配上镍铬合金加热丝，保证在高温情况下加热器能稳定可靠工作。
优选的，所述主壳体的外壁采用经过磷化喷塑的冷轧板，所述主壳体的内壁采用不锈钢板。
优选的，所述内壳体的圆柱形侧壁还设有定位螺丝孔，所述外壳体在定位螺丝孔处配合设有调节定位孔，有定位螺丝贯穿调节定位孔并锁入定位螺丝孔。
优选的，所述温度控制器还配有定时器，用于在设定时间内控制加热器工作，使老化试验腔保持设定温度。所述定时器的时间设定范围为0.1-999.9H。
优选的，所述温度控制器还配有累时器，所述累时器的时间设定范围为0-9999.9H。
优选的，所述电气控制箱内还设有主令开关、漏电保护开关和控制面板。
本发明高精度自然通风热老化试验箱的工作原理：新鲜空气由底部进气孔进入主壳体内腔，通过主壳体内腔下部的气流分配挡板均匀进入加热空间内，空气流经加热器后受热，通过风道底板及风道侧板进入老化试验腔内，流过试样表面，达到对试样加热老化的目的，热空气最后由顶部五个换气帽排出。加热温度由智能温度控制器控制，该控制器安装在试验箱右侧的电气控制箱上。温度控制器通过热电偶监测老化试验腔内温度，并控制加热器工作。
热老化试验箱性能的优劣主要体现在温度波动度、温度均匀度以及换气量/换气次数的各项指标上。
其中对温度波动度影响最大的是加热器灵敏度、传感器灵敏度及温度控制器的特性。
为了保证热老化试验箱内的试样老化程度的一致性，试样均匀受热至关重要，箱内温度均匀度由气流分配挡板，风道底板，风道侧板和加热器的布置有关。
换气量/换气次数主要由进气孔大小、气流分配挡板开孔大小和数量、换气帽上的排气孔(沉孔、通孔)大小和数量决定。经反复试验测试后得出：进气孔孔径φ50mm；气流分配挡板开孔数量为8个，孔径φ12mm，均匀分布在气流分配挡板上；换气帽顶壁周向均布三个的沉孔(孔径φ45mm)，顶壁中心布置一个通孔(孔径φ13mm)，侧壁周向均布六个通孔(孔径φ8mm)；当换气帽侧孔开启在1/2位置时，换气次数为13次/h左右；换气次数过大，试验环境越严苛，试验物件与氧气接触时间越长更容易使物件老化，影响试验数据；换气次数过小，则接触时间短，影响试验最终数据。
本发明高精度自然通风热老化试验箱，主要应用于配电及通信用电缆和光缆(包括船舶及近海用电缆和光缆)的聚合物绝缘和护套材料的热老化试验，也适用于普通类型的绝缘和护套材料的热老化试验。
本发明高精度自然通风热老化试验箱具有如下特点：
1、温度均匀度好；
2、温度波动度小；
3、加热器使用寿命长；
4、零部件返修率低；
5、试验数据精确；
6、换气次数稳定；
7、保温性能好；
8、满足GB/T2951.12-2008、IEC60811-1-2：1985等标准的相关条款；
附图说明
图1是本发明高精度自然通风热老化试验箱的正视示意图；
图2是本发明高精度自然通风热老化试验箱的侧视示意图；
图3是本发明高精度自然通风热老化试验箱的俯视示意图；
图4是换气帽内壳体的正视示意图；
图5是换气帽内壳体的侧视示意图；
图6是换气帽外壳体的正视示意图；
图7是换气帽外壳体的侧视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
如图1所示，一种高精度自然通风热老化试验箱，包括底盘架1，所述底盘架1上设有箱体支架2，所述箱体支架2上设有内置保温层3的主壳体4；所述主壳体4内由下至上依次设有气流分配挡板5、加热器6和老化试验腔7；
所述主壳体4底部设有孔径为50mm的进气孔8；所述气流分配挡板5平置于进气孔8上方，所述气流分配挡板5上均布有八个孔径为12mm的通气孔；
所述老化试验腔7设有带通气孔的风道底板9、风道侧板10，所述老化试验腔7通过风道底板9、风道侧板10而与主壳体4内腔贯通；所述主壳体4顶部设有五个换气帽11，所述老化试验腔7设有贯通至换气帽11的排气通道12；
所述换气帽11包括：由圆形顶壁和圆柱形侧壁构成的内壳体13，以及包裹内壳体13并可沿内壳体13圆柱形侧壁周向旋转的外壳体14；所述圆柱形侧壁的直径为75mm，高度为25mm；所述圆形顶壁周向均布有三个孔径为45mm的沉孔15，所述圆形顶壁中心还设有一个孔径为13mm的顶壁通孔16；所述圆柱形侧壁周向均布有六个孔径为8mm的侧壁通孔17；所述外壳体在各沉孔15、顶壁通孔16、侧壁通孔17的对应处都设有配合孔；与沉孔对应的配合孔，其孔径不小于对应的沉孔；与侧壁通孔17对应的配合孔，其孔径不小于对应的侧壁通孔17；与顶壁通孔16对应的配合孔28，其孔径为8mm；
所述主壳体4还设有用于开闭老化试验腔7的箱门18，所述箱门18内置有保温层3，所述箱门18与主壳体4的闭合部位设有硅橡胶门封条19；
所述老化试验腔7内设有美国OMEGA的K型热电偶20，所述热电偶20连接有用于控制加热器6工作的日本岛电智能温度控制器21，所述温度控制器21设于电气控制箱22内，所述电气控制箱22固定于主壳体4外壁。
所述保温层3材料为硅酸铝毯，该材料最高耐温可达1200℃，保温性能好，保温层3尺寸稳定，制作过程中劳动强度相对较低。
所述加热器6包括耐热绝缘壳体和镍铬合金加热丝，所述耐热绝缘壳体采用高纯氧化铝，具有良好的耐热性能、绝缘性能以及很高机械强度，再配上镍铬合金加热丝，保证在高温情况下加热器6能稳定可靠工作。
所述主壳体4的外壁采用经过磷化喷塑的冷轧板，所述主壳体4的内壁采用不锈钢板。
所述内壳体13的圆柱形侧壁还设有定位螺丝孔23，所述外壳体14在定位螺丝孔23处配合设有调节定位孔24，有定位螺丝贯穿调节定位孔24并锁入定位螺丝孔23。
所述温度控制器21还配有定时器，用于在设定时间内控制加热器6工作，使老化试验腔7保持设定温度。所述定时器的时间设定范围为0.1-999.9H。
所述温度控制器21还配有累时器，所述累时器的时间设定范围为0-9999.9H。
所述电气控制箱22内还设有主令开关25、漏电保护开关26和控制面板27。
本发明高精度自然通风热老化试验箱的工作原理：新鲜空气由底部进气孔8进入主壳体4内腔，通过主壳体4内腔下部的气流分配挡板5均匀进入加热空间内，空气流经加热器6后受热，通过风道底板9及风道侧板10进入老化试验腔7内，流过试样表面，达到对试样加热老化的目的，热空气最后由顶部五个换气帽11排出。加热温度由智能温度控制器21控制，该控制器安装在试验箱右侧的电气控制箱22上。温度控制器21通过热电偶20监测老化试验腔7内温度，并控制加热器6工作，具有响应时间短，反应灵敏的特点，使老化试验腔7内的温度能快速准确地显示和控制，清晰直观的反映老化试验腔7内的温度；日本岛电智能温度控制器21，该控制器精度等级为0.3级，带PID自整定功能，四位超大LED显示，带手动、输出限幅，独立的两路事件输出。最重要的是该仪表采用了岛电在热处理应用方面享有盛名的专家PID算法。仪表按时间比例的方式输出控制信号，驱动固态继电器作为电子开关，控制加热器6的发热量，达到了精确控制的目的。
热老化试验箱性能的优劣主要体现在温度波动度、温度均匀度以及换气量/换气次数的各项指标上。
其中对温度波动度影响最大的是加热器6灵敏度、传感器灵敏度及温度控制器21的特性。
为了保证热老化试验箱内的试样老化程度的一致性，试样均匀受热至关重要，箱内温度均匀度由气流分配挡板5，风道底板9，风道侧板10和加热器6的布置有关。
换气量/换气次数主要由进气孔8大小、气流分配挡板5开孔大小和数量、换气帽11上的排气孔(沉孔15、通孔)大小和数量决定。经反复试验测试后得出：进气孔8孔径φ50mm；气流分配挡板5开孔数量为8个，孔径φ12mm，均匀分布在气流分配挡板5上；换气帽11顶壁周向均布三个的沉孔15(孔径φ45mm)，顶壁中心布置一个通孔(孔径φ13mm)，侧壁周向均布六个通孔(孔径φ8mm)；当换气帽11侧孔开启在1/2位置时，换气次数为13次/h左右；换气次数过大，试验环境越严苛，试验物件与氧气接触时间越长更容易使物件老化，影响试验数据；换气次数过小，则接触时间短，影响试验最终数据。
本发明高精度自然通风热老化试验箱换气次数N按下式计算
N＝3590(P2-P1)/V*d(t2-t1)
其中：V＝测试箱体体积
d＝测试期间的室温空气密度
p1＝不换气密闭试验箱平均功瓦率
p2＝换气期间试验箱平均功瓦率
t1＝测试时室温
t2＝测试箱体温度
从公式中可得出，在同一环境、试验物件测试条件下，以上因素只有p2是变量，直接受换气帽11风门位置闭合程度影响。
本发明高精度自然通风热老化试验箱，主要应用于配电及通信用电缆和光缆(包括船舶及近海用电缆和光缆)的聚合物绝缘和护套材料的热老化试验，也适用于普通类型的绝缘和护套材料的热老化试验。
本发明高精度自然通风热老化试验箱的主要技术参数如下：
温度范围：+60℃......+300℃
换气次数：8......20次/H
温度波动度：＜±0.5℃
温度均匀度：＜4℃(＜200℃时)
温度偏差：＜±1.5℃
电源功率：220V/2KW
外型尺寸：895(宽)×700(深)×1215(高)mm
内箱体尺寸：450(宽)×450(深)×500(高)mm
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.高精度自然通风热老化试验箱，其特征在于，包括底盘架，所述底盘架上设有箱体支架，所述箱体支架上设有内置保温层的主壳体；所述主壳体内由下至上依次设有气流分配挡板、加热器和老化试验腔；
所述主壳体底部设有孔径为50mm的进气孔；所述气流分配挡板平置于进气孔上方，所述气流分配挡板上均布有八个孔径为12mm的通气孔；
所述老化试验腔设有带通气孔的风道底板、风道侧板，所述老化试验腔通过风道底板、风道侧板而与主壳体内腔贯通；所述主壳体顶部设有五个换气帽，所述老化试验腔设有贯通至换气帽的排气通道；
所述换气帽包括：由圆形顶壁和圆柱形侧壁构成的内壳体，以及包裹内壳体并可沿内壳体圆柱形侧壁周向旋转的外壳体；所述圆柱形侧壁的直径为75mm，高度为25mm；所述圆形顶壁周向均布有三个孔径为45mm的沉孔，所述圆形顶壁中心还设有一个孔径为13mm的顶壁通孔；所述圆柱形侧壁周向均布有六个孔径为8mm的侧壁通孔；所述外壳体在各沉孔、顶壁通孔、侧壁通孔的对应处都设有配合孔；与沉孔对应的配合孔，其孔径不小于对应的沉孔；与侧壁通孔对应的配合孔，其孔径不小于对应的侧壁通孔；与顶壁通孔对应的配合孔，其孔径为8mm；
所述主壳体还设有用于开闭老化试验腔的箱门，所述箱门内置有保温层，所述箱门与主壳体的闭合部位设有硅橡胶门封条；
所述老化试验腔内设有热电偶，所述热电偶连接有用于控制加热器工作的温度控制器，所述温度控制器设于电气控制箱内，所述电气控制箱固定于主壳体外壁；
所述保温层材料为硅酸铝毯；
所述加热器包括耐热绝缘壳体和镍铬合金加热丝，所述耐热绝缘壳体采用高纯氧化铝；
所述主壳体的外壁采用经过磷化喷塑的冷轧板，所述主壳体的内壁采用不锈钢板；
所述内壳体的圆柱形侧壁还设有定位螺丝孔，所述外壳体在定位螺丝孔处配合设有调节定位孔，有定位螺丝贯穿调节定位孔并锁入定位螺丝孔；
所述温度控制器还配有定时器，用于在设定时间内控制加热器工作，使老化试验腔保持设定温度；
所述温度控制器还配有累时器；
所述电气控制箱内还设有主令开关、漏电保护开关和控制面板。
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