CN104133186A - 空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱 - Google Patents

Abstract

一种空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，它包括空气恒温箱箱体以及连接在空气恒温箱箱体内壁上的保温棉层，其结构是，它还包括位于空气恒温箱箱体内的空气恒温装置以及为空气恒温装置提供恒温气体的液体恒温装置，所述液体恒温装置与空气恒温装置之间通过金属连接管相连，所述金属连接管上设有为恒温空气循环提供动力的风机。所述风机的外周为保温棉层。本发明由于采用了液体恒温槽中的液体对空气进行加热恒温的方法，所得到的空气恒温箱的技术性能，与液体恒温槽的技术性能相同。在5℃～50℃温度范围内，温度的稳定性和均匀性，分别达到了±0.01℃和0.02℃的水平，能够满足空气型标准电阻器的检定或校准需求。

Description

空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱

技术领域

本发明涉及一种属于计量领域的空气恒温箱，尤其涉及一种空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱。

背景技术

所谓空气型标准电阻器，是指不能放置在液体中使用，只能放置在空气环境中使用的标准电阻器。由此，当空气型标准电阻器检定或校准时，只能放置在以空气为介质的恒温箱中检定或校准，不能放置在以液体为介质的恒温槽中检定或校准。按照JJG166直流电阻器检定规程的规定，那么空气型标准电阻器需要在一个温度的稳定性和均匀性至少分别小于±0.05℃和0.05℃的空气恒温箱中校准。

目前，最好的用于空气型标准电阻器检定或校准的空气恒温箱，其空气温度的稳定性和均匀性，在空气型标准电阻器检定或校准时要求的10℃～30℃温度范围内，分别只能达到了±0.06℃和0.4℃，显然不能满足JJG166直流电阻器检定规程的要求。而最好的液体恒温槽的稳定性和均匀性，分别达到了±0.0008℃和0.002℃。以空气为介质的空气恒温箱，其温度的稳定性和均匀性与以液体为介质的恒温槽相比，相差几个数量级以上。究其原因，主要是由空气的性质和加热方式造成的。导热性差和热容量小是空气的固有特性。

如图2所示，这是目前最好的空气恒温箱的设计结构，空气恒温箱箱体1内设保温层2，它在一个工作空间的后部设置由风道隔板6和空气恒温箱箱体1侧壁构成的风道8，风道8内安装加热元件7、制冷器9。空气在风道8内经加热元件7、制冷器9的直接加热和冷却，风道8上部安装的风机5在风机驱动电机4的带动下强制将空气循环，由风向调节板3进入工作空间，空气再经工作空间底部回流到风道8内形成循环。这种设计方案的主要缺点可归纳为：(1)加热元件7的加热面积较小，空气与加热面的热交换不充分；(2)对加热元件7的控制，是一种间断式的通电控制，即加热元件7不是一个温度稳定的热源。由于空气导热性差的固有特性，这就导致了空气温度的稳定性和均匀性不能达到较高的水平。而与空气的性质相反，导热性好和热容量大是液体的固有特性。使用加热元件7、制冷器9直接对液体加热和冷却，通过搅拌使液体在测试腔内流动，这样得到的液体恒温槽温度的稳定性和均匀性，可高出空气恒温箱几个数量级。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，它使空气恒温箱在5℃～50℃温度范围内，其温度的稳定性和均匀性分别能够达到±0.01℃和0.02℃的水平，能够满足空气型标准电阻器的检定或校准需求。

本发明针对目前空气恒温箱采用加热元件、制冷器直接对空气加热和冷却，不能获得良好的稳定性和均匀性的问题而提出的创新设计，本发明采取的技术方案是：

(1)使用液体恒温槽中温度稳定的液体对空气进行加热和恒温，解决加热元件和制冷器直接对空气加热和冷却不能获得更好的温度稳定性和均匀性问题；

(2)使用金属的热交换管,空气通过热交换管的内外表面与液体进行热交换,解决使用液体对空气进行加热和恒温问题；

(3)使用风机驱动空气循环的方法，使空气在空气恒温箱的工作空间和金属热交换管内循环流动；

(4)风机由保温棉保温，减小空气经过风机时的热损失；

(5)工作空间上下部安装微孔金属材料，利用微孔金属材料对金属热交换管的气流进行导流，使金属热交换管内的气流均匀分布在工作空间内；

把一条导热性好、足够长、绕成螺旋状的金属热交换管浸没在液体恒温槽中，热交换管一端与恒温箱工作空间上部连接，另一端与风机的出气口连接。恒温箱工作空间下部通过一条金属管与风机的入气口连接。风机驱动空气在金属热交换管和工作空间内流动，从而获得一种使用液体对空气进行加热和恒温的空气恒温箱。

本发明是这样来实现的，它包括空气恒温箱箱体以及填充在空气恒温箱箱体内壁上的保温棉层，其结构是，它还包括位于空气恒温箱箱体内的空气恒温装置以及为空气恒温装置提供恒温气体的液体恒温装置，所述液体恒温装置与空气恒温装置之间通过金属连接管相连，所述金属连接管上设有为恒温空气循环提供动力的风机。所述风机的外周为保温棉层。

所述空气恒温装置包括工作腔、第二排气金属连接管、下微孔金属材料填充物、上微孔金属材料填充物以及分别连接在工作腔两端部的进气金属连接管和第一排气金属连接管，所述工作腔的上部为漏斗状结构，工作腔的下部为倒立的漏斗状结构，下微孔金属材料填充物和上微孔金属材料填充物分别填充在工作腔上部和下部的喇叭状结构内；所述进气金属连接管的一端与工作腔的上端相连，另一端位于液体恒温装置内；

所述第一排气金属连接管的一端与工作腔的下端相连，另一端连接于风机的入风口，第一排气金属连接管的外周为保温棉层；所述风机的出风口与第二排气金属连接管的一端相连，第二排气金属连接管的另一端位于液体恒温装置内，风机与位于气恒温箱箱体外的第二驱动电机传动连接。

所述第二排气金属连接管和进气金属连接管位于空气恒温装置的部分的外周均为保温棉层，此结构利于第二排气金属连接管和进气金属连接管内的空气温度恒定；第二排气金属连接管和进气金属连接管位于液体恒温装置内的部分均为喇叭口结构。

所述第二排气金属连接管位于空气恒温装置和液体恒温装置结合处的部分设有排气密封焊接点，所述进气金属连接管位于空气恒温装置和液体恒温装置结合处的部分设有进气密封焊接点。这些密封焊接点能够很好地保证了金属连接管在穿过结合处时的密封性能，避免了管道内的气体泄漏。

所述液体恒温装置包括制冷管、加热片、导热板、液体恒温槽以及位于液体恒温槽内的热交换管、液体恒温槽搅拌器、金属固定板和固定角架128，所述金属的热交换管通过若干个焊接连接位点呈螺旋状地固定连接在金属固定板上，所述金属固定板通过固定螺栓与固定角架固定连接，固定角架固定在液体恒温槽的侧壁上；这样，热交换管被绕城螺旋状结构便于固定在液体恒温槽中，并被液体完全浸没，也利增加与液体恒温槽内恒温液体的热交换面积，利于均匀受热。

所述液体恒温槽搅拌器位于热交换管螺旋状结构的中轴线上，液体恒温槽搅拌器与位于空气恒温箱箱体外的第一驱动电机105传动连接；

所述液体恒温槽的上部一侧设有液体恒温槽溢流孔，一个具有L字形结构的导热板构成液体恒温槽的底部以及远离空气恒温装置的侧部，所述导热板和与其紧靠的保温棉层之间依次设有加热片和制冷管。

所述热交换管的上端是圆头结构且具有外螺纹的热交换管出气端，所述热交换管的下端是圆头结构且具有外螺纹的热交换管进气端。所述热交换管出气端与进气金属连接管具有喇叭口结构的一端通过第一紧固螺母固定连接，所述热交换管进气端与第二排气金属连接管具有喇叭口结构的一端通过第二紧固螺母固定连接。

本发明的有益效果为：本发明设计的空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，由于采用了液体恒温槽中的液体对空气进行加热恒温的方法，所得到的空气恒温箱的技术性能，与液体恒温槽的技术性能相同。在5℃～50℃温度范围内，温度的稳定性和均匀性，分别达到了±0.01℃和0.02℃的水平，能够满足空气型标准电阻器的检定或校准需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为目前空气恒温箱的结构示意图。

在图中，1、空气恒温箱箱体  2、保温层  3、风向调节板  4、风机驱动电机  5、风机  6、风道隔板  7、加热元件  8、风道  9、制冷器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，本发明是这样来实现的，它包括空气恒温箱箱体101以及填充在空气恒温箱箱体101内壁上的保温棉层102，其结构是，它还包括位于空气恒温箱箱体101内的空气恒温装置以及为空气恒温装置提供恒温气体的液体恒温装置，所述液体恒温装置与空气恒温装置之间通过金属连接管相连，所述金属连接管上设有为恒温空气循环提供动力的风机124，其中风机124的风压只要能够达到驱动空气循环所需的压力即可。所述风机124的外周为保温棉层102。

所述空气恒温装置包括工作腔126、第二排气金属连接管121、下微孔金属材料填充物125、上微孔金属材料填充物127以及分别连接在工作腔126两端部的进气金属连接管103和第一排气金属连接管122，所述工作腔126的上部为漏斗状结构，工作腔126的下部为倒立的漏斗状结构，下微孔金属材料填充物125和上微孔金属材料填充物127分别填充在工作腔126上部和下部的喇叭状结构内；微孔金属材料填充物是非常常见的工程材料，其金属内部弥散分布着大量的有方向性的或随机的孔洞，这些孔洞的直径约2um～3mm之间，微孔金属材料填充物具有通气性好的优点，它还具有吸振、吸音性能好和浸透性好等优点，这保证了气体在进入工作腔126时均匀稳定性。

所述进气金属连接管103的一端与工作腔126的上端相连，另一端位于液体恒温装置内；

所述第一排气金属连接管122的一端与工作腔126的下端相连，另一端连接于风机124的入风口，第一排气金属连接管122的外周为保温棉层102；所述风机124的出风口与第二排气金属连接管121的一端相连，第二排气金属连接管121的另一端位于液体恒温装置内，风机与位于空气恒温箱箱体101外的第二驱动电机123传动连接，所述风机采用高压风机。

所述第二排气金属连接管121和进气金属连接管103位于空气恒温装置的部分的外周均为保温棉层102，此结构利于第二排气金属连接管121和进气金属连接管103内的空气温度恒定；第二排气金属连接管121和进气金属连接管103位于液体恒温装置内的部分均为喇叭口结构。

所述第二排气金属连接管121位于空气恒温装置和液体恒温装置结合处的部分设有排气密封焊接点120，所述进气金属连接管103位于空气恒温装置和液体恒温装置结合处的部分设有进气密封焊接点104。这些密封焊接点能够很好地保证了金属连接管在穿过结合处时的密封性能，避免了管道内的气体泄漏。

所述液体恒温装置包括制冷管117、加热片116、导热板113、液体恒温槽115以及位于液体恒温槽115内的热交换管110、液体恒温槽搅拌器108、金属固定板111和固定角架128，所述金属的热交换管110通过若干个焊接连接位点114呈螺旋状地固定连接在金属固定板111上，所述金属固定板111通过固定螺栓112与固定角架128固定连接，固定角架128固定在液体恒温槽115的侧壁上；这样，热交换管110被绕城螺旋状结构便于固定在液体恒温槽115中，并被液体完全浸没，也利增加与液体恒温槽115内恒温液体的热交换面积，利于均匀受热。

所述液体恒温槽搅拌器108位于热交换管110螺旋状结构的中轴线上，液体恒温槽搅拌器108与位于空气恒温箱箱体101外的第一驱动电机105传动连接；由第一驱动电机105带动恒温槽搅拌器108搅拌恒温槽搅拌器108内的液体，便于恒温槽搅拌器108内的液体温度均匀。

所述液体恒温槽115的上部一侧设有液体恒温槽溢流孔109，一个具有L字形结构的导热板113构成液体恒温槽115的底部以及远离空气恒温装置的侧部，所述导热板113和与其紧靠的保温棉层102之间依次设有加热片116和制冷管117。

所述热交换管110的上端是圆头结构且具有外螺纹的热交换管出气端107，所述热交换管110的下端是圆头结构且具有外螺纹的热交换管进气端118。所述热交换管出气端107与进气金属连接管103具有喇叭口结构的一端通过第一紧固螺母106固定连接，所述热交换管进气端118与第二排气金属连接管121具有喇叭口结构的一端通过第二紧固螺母119固定连接。

本发明具体实施过程和工作原理是这样的。

金属热交换管110的一端，被加工成具有圆头和外螺纹结构的热交换管出气端107，与其相连的进气金属连接管103的一端被加工成喇叭口结构，并通过套在所述喇叭口结构上的第一紧固螺母106与热交换管出气端107紧固连接，

金属热交换管110的另一端同样被加工成具有圆头和外螺纹结构的热交换管进气端118。与其相连的第二排气金属连接管121的一端被加工成喇叭口结构，并套上第二紧固螺母119，与金属热交换管110的热交换管进气端118连接锁紧；连接后圆头结构卡在喇叭口结构内，结构连接紧密，避免了气体泄漏。

在使用时，将金属热交换管110浸在液体恒温槽115内的液体中，以制冷管117和加热片116作为热源经导热板113传递给液体，由于导热板113覆盖了液体恒温槽115的一个侧壁和整个底部，导热面积很大，而且制冷管117和加热片116也是按照导热板113的排布设计的，这使得液体恒温槽115内的液体受热均匀；这样温度均匀的液体在通过金属热交换管110向其内的空气进行热传递时，也是均匀的，恒温的空气经风机124驱动，依次经进气金属连接管103、工作腔126、第一排气金属连接管122、第二排气金属连接管121和热交换管110完成循环。

其中本发明在实施过程中，部分关键技术点是：为保证空气能够与液体进行充分的热交换，热交换管10的孔径不宜太大，而太大的热交换管10也不适宜在液体恒温槽腔体内安装。一般情况下，热交换管10的孔径约为φ20mm为宜。在实际使用时，由于空气经风机124驱动，它进入工作腔126上部时将会成为一股气柱，这样这股气流是不能均匀分布在工作腔126内。工作空间上部设计成漏斗状并安装微孔金属材料填充物后，气流就会被微孔金属材料导流，从而使气流均匀分布在工作腔126内。工作腔126的下部同样设计成漏斗状并安装微孔金属材料填充物，气流就会被微孔金属材料导流，从而使气流均匀回流到风机124的入风口。

与目前空气恒温箱的结构相比，本发明的优点如下：

(1)利用液体恒温槽中温度稳定和均匀的液体，对空气进行加热和恒温，这样获得的空气温度与液体温度相同，稳定性也相同；

(2)风机由保温层保温，空气经热交换管流入风机后，几乎以不变的温度回流到热交换管，所以不需要太长的金属热交换管；

(3)在金属热交换管内获得温度稳定的气流后，采用微孔金属材料对气流进行导流，使气流均匀分布在工作空间内，这样获得了与液体恒温槽相同的均匀性。

Claims (8)

1.一种空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，它包括空气恒温箱箱体(101)以及填充在空气恒温箱箱体(101)内壁上的保温棉层(102)，其特征在于，它还包括位于空气恒温箱箱体(101)内的空气恒温装置以及为空气恒温装置提供恒温气体的液体恒温装置，所述液体恒温装置与空气恒温装置之间通过金属连接管相连，所述金属连接管上设有为恒温空气循环提供动力的风机(124)。

2.如权利要求1所述的空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，其特征在于，所述风机(124)的外周为保温棉层(102)。

3.如权利要求1所述的空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，其特征在于，所述空气恒温装置包括工作腔(126)、第二排气金属连接管(121)、下微孔金属材料填充物(125)、上微孔金属材料填充物(127)以及分别连接在工作腔(126)两端部的进气金属连接管(103)和第一排气金属连接管(122)，所述工作腔(126)的上部为漏斗状结构，工作腔(126)的下部为倒立的漏斗状结构，下微孔金属材料填充物(125)和上微孔金属材料填充物(127)分别填充在工作腔(126)上部和下部的喇叭状结构内；

所述进气金属连接管(103)的一端与工作腔(126)的上端相连，另一端位于液体恒温装置内；

所述第一排气金属连接管(122)的一端与工作腔(126)的下端相连，另一端连接于风机(124)的入风口，第一排气金属连接管122的外周为保温棉层102；所述风机(124)的出风口与第二排气金属连接管(121)的一端相连，第二排气金属连接管(121)的另一端位于液体恒温装置内，风机与位于空气恒温箱箱体(101)外的第二驱动电机(123)传动连接。

4.如权利要求3所述的空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，其特征在于，所述第二排气金属连接管(121)和进气金属连接管(103)位于空气恒温装置的部分的外周均为保温棉层(102)，第二排气金属连接管(121)和进气金属连接管(103)位于液体恒温装置内的部分均为喇叭口结构。

5.如权利要求3或4所述的空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，其特征在于，所述第二排气金属连接管(121)位于空气恒温装置和液体恒温装置结合处的部分设有排气密封焊接点(120)，所述进气金属连接管(103)位于空气恒温装置和液体恒温装置结合处的部分设有进气密封焊接点(104)。

6.如权利要求1所述的空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，其特征在于，所述液体恒温装置包括制冷管(117)、加热片(116)、导热板(113)、液体恒温槽(115)以及位于液体恒温槽(115)内的热交换管(110)、液体恒温槽搅拌器(108)、金属固定板(111)和固定角架(128)，所述金属的热交换管(110)通过若干个焊接连接位点(114)呈螺旋状地固定连接在金属固定板(111)上，所述金属固定板(111)通过固定螺栓(112)与固定角架(128)固定连接，固定角架(128)固定在液体恒温槽(115)的侧壁上；

所述液体恒温槽搅拌器(108)位于热交换管(110)螺旋状结构的中轴线上，液体恒温槽搅拌器(108)与位于空气恒温箱箱体(101)外的第一驱动电机(105)传动连接；

所述液体恒温槽(115)的上部一侧设有液体恒温槽溢流孔(109)，一个具有L字形结构的导热板(113)构成液体恒温槽(115)的底部以及远离空气恒温装置的侧部，所述导热板(113)和与其紧靠的保温棉层(102)之间依次设有加热片(116)和制冷管(117)。

7.如权利要求6所述的空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，其特征在于，所述热交换管(110)的上端是圆头结构且具有外螺纹的热交换管出气端(107)，所述热交换管(110)的下端是圆头结构且具有外螺纹的热交换管进气端(118)。

8.如权利要求7所述的空气型标准电阻器检定或校准用的空气恒温箱，其特征在于，所述热交换管出气端(107)与进气金属连接管(103)具有喇叭口结构的一端通过第一紧固螺母(106)固定连接，所述热交换管进气端(118)与第二排气金属连接管(121)具有喇叭口结构的一端通过第二紧固螺母(119)固定连接。