CN108896700B - 一种相容性试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相容性试验系统，包括索氏提取器的提取管分别与所述压力表和第一端口阀的第一端口连通；第一端口阀的第二端口与真空泵的第一端口连通；真空泵的第二端口与外部环境连通；索氏提取器的虹吸回流管包括虹吸进口和虹吸出口；虹吸进口设于所述提取管侧壁，虹吸出口设于所述索氏提取器的回流管侧壁；三通阀设于所述虹吸回流管上，且三通阀的第一端口与所述虹吸进口连通，三通阀的第二端口与所述虹吸出口连通，三通阀的第三端口与所述第二端口阀的第一端口连通；所述第二端口阀的第二端口与外部环境连通；所述单向调压阀设于所述索氏提取器的冷凝管上可对相容性实验的真空度和反应压强这两个参数进行较为准确的控制。

Description

一种相容性试验系统

技术领域

本发明涉及电子氟化液与大功率电力电子器件材料的相容性试验技术领域，尤其涉及一种相容性试验系统。

背景技术

相变冷却技术所使用的制冷剂沸点较低，利用制冷剂蒸发时的相变潜热，大大提高了对热源的散热效率，并已大量应用于电力电子设备的散热应用。同时，相变冷却技术所使用的制冷剂还具备绝缘、无毒、不可燃等特性。

近年，通过巴黎协定及蒙特利尔协定，其ODP和GWP值已降低至环保要求，符合环境友好的发展原则。因此非常适用于电动汽车、柔性直流输电装备等散热方案。

针对大功率电力电子器件的散热方案，为了改善已有去离子水冷却存在的腐蚀、结垢、以及泄露导致的绝缘隐患等问题，基于氟化液介质的相变冷却技术成为大功率电力电子器件热管理的优选方案。

由于相变冷却介质与大功率电力电子器件直接接触，为了调研在长时间高温的工作的过程中，相变冷却介质与大功率电力电子装置材料是否会发生化学反应，是否会发生材料溶解在制冷剂里的情况，如果发生了，会达到什么程度，进行相容性试验是必须的。针对制冷剂和金属、工程塑料、橡胶等材料的相容性试验，通常使用美国ASHRAE（美国采暖，制冷与空调工程师学会）标准ANSI/ASHRAE97—1983的密封玻璃管法，或者是美国保险商实验室(UL)标准UL—984的高压釜法，因此这两个标准适用于制冷剂和大功率电力电子器件材料的相容性实验。在密封管法和高压釜法这两种常规相容性测试中，结构材料在制冷剂中的溶解会达到饱和，从而限制材料的进一步溶解，增加了测试的苛刻程度。但是市面上现有的索氏提取器多用于脂肪抽提，市面上现有的索氏提取器在进行相容性实验时，不能满足抽真空的条件，会有空气参与反应，并且在反应过程中不能控制反应压强，这严重影响了试验的精确性，因此现有的索氏提取器不适用于制冷剂的相容性试验研究。

发明内容

本发明实施例针对电子氟化液和大功率电力电子器件材料的相容性实验，提出一种可抽真空、可控内部反应压强的优化结构，在利用索氏提取器进行相容性实验这种新颖构思的基础上，依照相容性实验的权威标准进行了更严谨的规范，有效规避了原装置反应过程中氧气的参与及压强不可控等因素对实验精准性的影响。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种相容性试验系统，包括索氏提取器、单向调压阀、压力表、真空泵、三通阀、第一端口阀以及第二端口阀；

所述索氏提取器的提取管分别与所述压力表和所述第一端口阀的第一端口连通；

所述第一端口阀的第二端口与所述真空泵的第一端口连通；

所述真空泵的第二端口与外部环境连通；

所述索氏提取器的虹吸回流管包括虹吸进口和虹吸出口；

所述虹吸进口设于所述提取管侧壁，所述虹吸出口设于所述索氏提取器的回流管侧壁；

所述三通阀设于所述虹吸回流管上，且所述三通阀的第一端口与所述虹吸进口连通，所述三通阀的第二端口与所述虹吸出口连通，所述三通阀的第三端口与所述第二端口阀的第一端口连通；

所述第二端口阀的第二端口与外部环境连通；

所述单向调压阀设于所述索氏提取器的冷凝管上。

在相容性试验系统的一种示意性实施方式中，还包括控制器；

所述控制器分别与所述压力表和所述真空泵电连接。

在相容性试验系统的又一种示意性实施方式中，所述控制器为PID控制器。

在相容性试验系统的又一种示意性实施方式中，所述压力表包括检测端；

所述压力表的检测端设于所述第一端口阀与所述索氏提取器的提取管的连通管上。

在相容性试验系统的又一种示意性实施方式中，所述索氏提取器由耐高压石英玻璃材料组成。

在相容性试验系统的又一种示意性实施方式中，所述第一端口阀的第二端口通过丁腈橡胶真空管与所述真空泵的第一端口连通。

在相容性试验系统的又一种示意性实施方式中，所述三通阀的第三端口通过丁腈橡胶真空管与所述第二端口阀的第一端口连通。

在相容性试验系统的又一种示意性实施方式中，所述索氏提取器的提取管上端位置开孔连接所述压力表。

在相容性试验系统的又一种示意性实施方式中，所述三通阀设于靠近所述虹吸出口的管道上。

在相容性试验系统的又一种示意性实施方式中，所述第一端口阀为第一数控阀门；

所述第二端口阀为第二数控阀门；

则所述控制器分别与所述第一数控阀门和所述第二数控阀门电连接。

实施本实施例具有如下有益效果：

本实施例中的相容性试验系统包括索氏提取器、单向调压阀、压力表、真空泵、三通阀、虹吸回流管、回流管、第一端口阀以及第二端口阀；所述索氏提取器的提取管分别与所述压力表和所述第一端口阀的第一端口连通；所述第一端口阀的第二端口与所述真空泵的第一端口连通；所述真空泵的第二端口与外部环境连通；所述虹吸回流管包括虹吸进口和虹吸出口；所述虹吸进口设于所述提取管的侧壁，所述虹吸出口设于所述回流管的侧壁；所述三通阀设于所述索氏提取器的虹吸回流管上，且所述三通阀的第一端口与所述虹吸进口连通，所述三通阀的第二端口与所述虹吸出口连通，所述三通阀的第三端口与所述第二端口阀的第一端口连通，所述第二端口阀的第二端口与外部环境连通，所述单向调压阀设于所述索氏提取器的冷凝管上。针对制冷剂与大功率电力电子器件材料的相容性实验，在保留索氏提取器原有萃取功能的基础上，添加了抽真空的功能，避免了空气加入反应对实验的影响，针对不同材料的相容性试验，反应压强需保持在不同的规定数值，本发明可控制提取器内压强在所需数值，弥补了原设备反应压强不可控的缺陷，避免了空气加入反应对实验的影响，提高了实验的精确性与科学性。

附图说明

图1是本发明中第一实施例相容性试验系统结构示意图；

图2是本发明中第一实施例相容性试验系统结构示意图；

图3是本发明中第二实施例相容性试验系统结构示意图。

其中，10、索氏提取器；20、单向调压阀；30、压力表；40、真空泵；50、三通阀；60、第一端口阀；70、第二端口阀；80控制器；11、提取管；12、虹吸回流管；121、虹吸进口；122、虹吸出口；13、回流管；14、冷凝管；141、冷却水入口；142、冷却水出口；15、蒸汽管道；16、提取瓶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例中的相容性试验系统包括索氏提取器（10）、单向调压阀（20）、压力表（30）、真空泵（40）、三通阀（50）、第一端口阀（60）、第二端口阀（70）；

所述索氏提取器（10）的提取管（11）分别与所述压力表（30）和所述第一端口阀（60）的第一端口连通；

所述第一端口阀（60）的第二端口与所述真空泵（40）的第一端口连通；

所述真空泵（40）的第二端口与外部环境连通；

所述索氏提取器的虹吸回流管（12）包括虹吸进口（121）和虹吸出口（122）；

所述虹吸进口（121）设于所述提取管（11）的侧壁，所述虹吸出口（122）设于所述索氏提取器的回流管（13）的侧壁；

所述三通阀（50）设于所述索氏提取器（10）的虹吸回流管（12）上，且所述三通阀（50）的第一端口与所述虹吸进口（121）连通，所述三通阀（50）的第二端口与所述虹吸出口（122）连通，所述三通阀（50）的第三端口与所述第二端口阀（70）的第一端口连通；

所述第二端口阀（70）的第二端口与外部环境连通；

所述单向调压阀（20）设于所述索氏提取器（10）的冷凝管（14）上。

在本发明实施例中，所述单向调压阀（20）用于确保抽真空时所述索氏提取器（10）的气密性和在加热反应时能使整个相容性试验系统压强保持在要求的数值。

需要说明的是，现有技术的索氏提取器（10），又称脂肪抽取器或脂肪抽出器。索氏提取器是由提取瓶、提取管、冷凝器三部分组成的，提取管两侧分别有虹吸管和连接管，各部分连接处要严密不能漏气。现有技术中，提取时，将待测样品包在脱脂滤纸包内，放入提取管内。提取瓶内加入石油醚，加热提取瓶，石油醚气化，由连接管上升进入冷凝器，凝成液体滴入提取管内，浸提样品中的脂类物质。待提取管内石油醚液面达到一定高度，溶有粗脂肪的石油醚经虹吸管流入提取瓶。流入提取瓶内的石油醚继续被加热气化、上升、冷凝，滴入提取管内，如此循环往复，直到抽提完全为止，但是，市面上现有的索氏提取器在进行相容性实验时，不能满足抽真空的条件，会有空气参与反应，并且在反应过程中不能控制反应压强，这严重影响了试验的精确性。

需要说明的是，在所述提取管（11）中不需要设置瓶中瓶，所述虹吸回流管（12）、所述提取瓶（16）、所述蒸汽管道（15）、所述提取管（11）是联通的，压强相等。当所述提取管（11）内液面高度超过所述虹吸回流管（12）最高点时，液体即会流入所述提取瓶（16）中。常见索氏提取器（10）多用于农业如提取花生中脂肪，花生样品需研碎包在滤纸包中，再放入提取器，为的是防止其它杂质也随虹吸管进入提取瓶（16）。而我们这个实验不需要考虑杂质的问题，因为实验目的就是要研究是否会发生反应，产生新的物质。

在本发明实施例中，在提取瓶（16）中反应一段时间后，待试验器件材料如大功率电力电子器件材料，在制冷剂中的溶解达到饱和，该饱和液体通过虹吸回流管（12）回流到提取瓶（16）中进行加热，经过加热后制冷剂气化上升进入冷凝器，冷凝液化后纯净的制冷剂再次滴入提取管（11）中继续与待试验器件材料进行反应，形成循环。通过这种方法可以不断的给待试验器件材料提供纯净的制冷剂，避免了上述两种常规方法中结构材料在制冷剂中的溶解达到饱和，从而限制待试验器件材料进一步溶解的情况，增加了测试的苛刻程度。

在本发明实施例中，所述待试验器件材料可为金属、工程塑料、橡胶等材料，本发明对此不作具体限定。

在本发明实施例中，所述三通阀（50）与虹吸回流管（12）相连，保证在抽真空后有入口可注入制冷剂，本发明对此不作具体限定。

在本发明实施例中，现有原装索氏提取器在冷凝管（14）顶端是开口的，在发明中通过在所述冷凝管（14）的上端设置单向调压阀（20），使气体只能出不能进，使得抽真空时，保证系统气密性，使空气进不来，且能控制反应压强在规定数值，预先给单向调压阀（20）设置要求数值，在反应过程中当系统内压强超过设定数值，气体可从单向调压阀（20）排出，保证反应压强在规定数值。

优选地，所述压力表（30）包括检测端；

所述压力表（30）的检测端设于所述第一端口阀（60）与所述索氏提取器（10）的提取管（11）的连通管上。

优选地，所述索氏提取器（10）的提取管（11）上端位置开孔连接所述压力表（30）。

在所述提取管（11）靠近上端的位置开孔连接所述压力表（30），在压力表（30）之后连接所述真空泵（40），对真空度和反应压强进行监控。

优选地，所述索氏提取器（10）由耐高压石英玻璃材料组成。

需要说明的是，由于真空度要求在3~10Pa之间，且反应过程中压强需保持在2.1MPa左右，对装置的耐压性要求较高，所以在本发明实施例中，所述索氏提取器（10）整体材料选用可耐高压的石英玻璃。

优选地，所述第一端口阀（60）的第二端口通过丁腈橡胶真空管与所述真空泵（40）的第一端口连通。

优选地，所述三通阀（50）的第三端口通过丁腈橡胶真空管与所述第二端口阀（70）的第一端口连通。

优选地，所述三通阀（50）设于靠近所述虹吸出口（122）的管道上。

下面对本发明的相容性试验系统的工作过程进行说明：

如图2所示，所述索氏提取器（10）的提取管（11）分别与所述压力表（30）和所述第一端口阀（60）的第一端口连通，所述第一端口阀（60）的第二端口与所述真空泵（40）的第一端口连通，所述真空泵（40）的第二端口与外部环境连通，将待试验的器件材料加工成要求尺寸放入所述索氏提取器（10）的提取管（11）里内，将所述索氏提取器（10）的连接处密封好，检测装置的气密性，将所述第二端口阀（70）关闭，打开所述第一端口阀（60），使用所述真空泵（40）进行抽真空，读取所述压力表（30）的读数，根据所述压力表（30）的读数判断真空度。所述虹吸回流管（12）包括虹吸进口（121）和虹吸出口（122），所述虹吸进口（121）设于所述提取管（11）的侧壁，所述虹吸出口（122）设于所述回流管（13）的侧壁，所述三通阀（50）设于所述索氏提取器（10）的虹吸回流管（12）上，且所述三通阀（50）的第一端口与所述虹吸进口（121）连通，所述三通阀（50）的第二端口与所述虹吸出口（122）连通，所述三通阀（50）的第三端口与所述第二端口阀（70）的第一端口连通，所述第二端口阀（70）的第二端口与外部环境连通，在真空度达到要求标准后，关闭所述第一端口阀（60），打开所述第二端口阀（70），由所述第二端口阀（70）注入制冷剂，所述第二端口阀（70）通过所述三通阀（50），将冷剂注入所述提取瓶（16）中，然后关闭所述第二端口阀（70）。对所述提取瓶（16）进行加热，使得所述提取瓶（16）中的制冷剂加热后气化，随着所述蒸汽管道（15）上升至所述冷凝管（14），在所述冷凝管（14）的上端设有冷却水入口（141），在所述冷凝管（14）的下端设有冷却水出口（142），则冷水从所述冷却水入口（141）流入，对所述冷凝管（14）中的气体进行冷凝，并从所述冷却水出口（142）流出，以此冷凝气体，气体凝结成液体后滴入所述提取瓶（16）中，浸润所述待试验器件材料，所述待试验器件材料在制冷剂中的溶解及反应并逐渐达到饱和，在提取瓶（16）加热过程中，所述相容性试验系统内压强会不断上升，当到达所述单向调压阀（20）的设定数值时，气体会从所述单向调压阀（20）排出，控制所述索氏提取器（10）内部压强在要求数值，当所述提取管（11）内液面高于所述虹吸回流管（12）的最高点时，与所述待试验器件材料充分反应后的制冷剂通过虹吸进口（121）沿着所述虹吸回流管（12）流向所述虹吸出口（122），并通过所述虹吸出口（122）流向所述回流管（13），进而流入所述提取瓶（16）中，流入所述提取瓶（16）中的制冷剂继续蒸发、冷凝，然后与所述待试验器件材料反应、回流，如此重复，冷凝液化后纯净的制冷剂再次滴入所述提取瓶（16）中继续与材料进行反应，形成循环。通过这种方法可以不断的给所述待试验器件材料提供纯净的制冷剂，避免了常规方法中结构材料在制冷剂中的溶解达到饱和，从而限制材料进一步溶解的情况，增加了测试的苛刻程度。

实施本实施例具有如下有益效果：本实施例中的相容性试验系统包括索氏提取器（10）、单向调压阀（20）、压力表（30）、真空泵（40）、三通阀（50）、虹吸回流管（12）、回流管（13）、第一端口阀（60）以及第二端口阀（70）；所述索氏提取器（10）的提取管（11）分别与所述压力表（30）和所述第一端口阀（60）的第一端口连通；所述第一端口阀（60）的第二端口与所述真空泵（40）的第一端口连通；所述真空泵（40）的第二端口与外部环境连通；所述虹吸回流管（12）包括虹吸进口（121）和虹吸出口（122）；所述虹吸进口（121）设于所述提取管（11）的侧壁，所述虹吸出口（122）设于所述回流管（13）的侧壁；所述三通阀（50）设于所述索氏提取器（10）的虹吸回流管（12）上，且所述三通阀（50）的第一端口与所述虹吸进口（121）连通，所述三通阀（50）的第二端口与所述虹吸出口（122）连通，所述三通阀（50）的第三端口与所述第二端口阀（70）的第一端口连通，所述第二端口阀（70）的第二端口与外部环境连通，所述单向调压阀（20）设于所述索氏提取器（10）的冷凝管（14）上。针对制冷剂与大功率电力电子器件材料的相容性实验，在保留索氏提取器（10）原有萃取功能的基础上，添加了抽真空的功能，避免了空气加入反应对实验的影响，针对不同材料的相容性试验，反应压强需保持在不同的规定数值，本发明可控制提取器内压强在所需数值，弥补了原设备反应压强不可控的缺陷，避免了空气加入反应对实验的影响，提高了实验的精确性与科学性。

实施例二

在实施例一的基础上，参见图3，本发明实施例中的相容性试验系统还包括控制器（80）；

所述控制器（80）分别与所述压力表（30）和所述真空泵（40）电连接。

优选地，所述控制器（80）为PID控制器。

优选地，所述第一端口阀（60）为第一数控阀门；

所述第二端口阀（70）为第二数控阀门；

则所述控制器（80）分别与所述第一数控阀门和所述第二数控阀门电连接。

在本发明实施例中，给所述PID控制器设置要求的压力值，当抽真空度达设定数值时，所述PID控制器控制所述真空泵（40）停止工作。

实施本实施例具有如下有益效果：

满足美国保险商实验室(UL)标准UL—984所要求的工况，可对相容性实验的真空度和反应压强这两个参数进行较为准确的控制，在利用索氏提取器进行相容性实验的基础上，对其精确性及科学性进行了保障。通过控制器（80）对所述相容性试验系统的真空度进行控制，能实现自动化的控制，且通过控制器（80）、所述第一数控阀门和所述第二数控阀门实现了试验的自动化，提高了试验的效率。

在本发明的描述中，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，术语“左”、“右”、“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种相容性试验系统，其特征在于，包括索氏提取器、单向调压阀、压力表、真空泵、三通阀、第一端口阀以及第二端口阀；

所述索氏提取器的提取管分别与所述压力表和所述第一端口阀的第一端口连通；

所述第一端口阀的第二端口与所述真空泵的第一端口连通；

所述真空泵的第二端口与外部环境连通；

所述索氏提取器的虹吸回流管包括虹吸进口和虹吸出口；

所述虹吸进口设于所述提取管侧壁，所述虹吸出口设于所述索氏提取器的回流管侧壁；

所述三通阀设于所述虹吸回流管上，且所述三通阀的第一端口与所述虹吸进口连通，所述三通阀的第二端口与所述虹吸出口连通，所述三通阀的第三端口与所述第二端口阀的第一端口连通；

所述第二端口阀的第二端口与外部环境连通；

所述单向调压阀设于所述索氏提取器的冷凝管上，使气体只能出不能进；

其中，还包括控制器；所述控制器分别与所述压力表和所述真空泵电连接；

其中，所述索氏提取器的提取管上端位置开孔连接所述压力表。

2.如权利要求1所述的相容性试验系统，其特征在于，所述控制器为PID控制器。

3.如权利要求1所述的相容性试验系统，其特征在于，所述压力表包括检测端；

所述压力表的检测端设于所述第一端口阀与所述索氏提取器的提取管的连通管上。

4.如权利要求1所述的相容性试验系统，其特征在于，所述索氏提取器由耐高压石英玻璃材料组成。

5.如权利要求1所述的相容性试验系统，其特征在于，所述第一端口阀的第二端口通过丁腈橡胶真空管与所述真空泵的第一端口连通。

6.如权利要求1所述的相容性试验系统，其特征在于，所述三通阀的第三端口通过丁腈橡胶真空管与所述第二端口阀的第一端口连通。

7.如权利要求1所述的相容性试验系统，其特征在于，所述三通阀设于靠近所述虹吸出口的管道上。

8.如权利要求1所述的相容性试验系统，其特征在于，所述第一端口阀为第一数控阀门；

所述第二端口阀为第二数控阀门；

则所述控制器分别与所述第一数控阀门和所述第二数控阀门电连接。