CN204911562U - 一种新型热管型恒温槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型热管型恒温槽，它包括热管管芯、散热器、控温传感器、设置在热管管芯内的传感器插管、位于热管管芯底部的电加热管和精密控温系统，控温传感器设置在热管管芯内，散热器和热管管芯之间通过导管连接形成冷凝回流通道，控温系统分别与控温传感器和电加热管电路连接，既弥补了300℃～500℃的检定恒温设备空缺，又是50℃～300℃范围油、水槽理想替代设备，能够满足各种温度元件、仪表的检定/校准/测试要求，具有温度范围宽、插孔深、温场均匀性好、绿色环保、自动循环、自动温控等特点。

Description

一种新型热管型恒温槽

技术领域

本实用新型属于温度计量/校准/测试领域，涉及一种可自动控温的新型热管型恒温装置。

技术背景

恒温槽是热工检测方面必备的一种计量设备，作为标准水银温度计、工作用玻璃液体温度计、双金属温度计、压力式温度计、工作热电阻和热电偶等计量器具检定工作中的主要检定装置，广泛应用于法定计量技术机构的检定/校准实验室及科研单位、工厂和企业等。目前最常见的是以水或油为介质的水恒温槽和油恒温槽，但在检定中经常出现长度为750mm以下的传感器芯，这些传统的恒温槽由于插入深度不够导致误差偏大而不合格，恒温槽的测温范围有限，一般为（40-300）℃，现场很多（300-500）℃的双金属温度计无法检定，且恒温油槽噪声大，容易对环境造成污染，给操作者带来身体上的损害等缺点。

发明内容

为了解决以上存在的问题，本实用新型提供了一种新型热管型恒温槽，是利用“热管”原理制作的新型低、中温恒温装置，适用于工业热电阻、工作用玻璃液体温度计、高精密玻璃液体温度计、低温热电偶、双金属温度计、压力式温度计及二等标准水银温度计等温度仪表、计量器具的检定/校准工作。

本实用新型所采取得技术方案为：

一种新型热管型恒温槽，它包括热管管芯、散热器、控温传感器、设置在热管管芯内的传感器插管、位于热管管芯底部的电加热管和精密控温系统，控温传感器设置在热管管芯内，散热器和热管管芯之间通过导管连接形成冷凝回流通道，控温系统分别与控温传感器和电加热管电路连接。

精密控温系统由控温传感器、控制电路，功率输出电路、高性能智能调节器构成，控温传感器传来的信号经过调节器处理后在-50～500℃温度范围内，对温度的分辨力达到0.001℃，温度控制器可显示多种参数，如控温、测温、设定温度、加热功率值，P值、I值、D值等，可直接观察加热功率的百分比，采用了离散数字PID积分限量，控温超调量小，稳定度高，控制电路与电加热管连接。

所述的热管管芯中的电热管由两个不同功率的电热元件组合而成，在不同的工作状态下，通过两电热元件的单独供电或串、并联组合，可改变热管管芯的额定功率，以解决升温、保温两种工作状态下的功率兼容问题。

散热器可为多个，根据液态工质的特性以及散热器的散热性能进行调配，散热器为多个时均匀分布在热管管芯周围。

热管管芯内充有一定量的液态工质，管芯上端有许多不同孔径的传感器插管，用于插入被校温度传感器，以满足于不同直径的温度传感器的检定。并且，传感器插管位于热管管芯内部的部分均处于等温区内，热管管芯内液态工质上方的空腔即为等温区，大大改善了热管恒温槽的上部温度分布均匀性。

所述的散热器周围均匀分布散热片，并在外表面安装制冷装置，以有利于热管内工质的冷凝和循环。

本实用新型的有益效果为：

该热管型恒温槽采用循环式的液体工质，拓宽了低恒温设备的恒温区域，提高了控温精度，能在-50℃～+500℃范围内以0.01℃～0.06℃的温场均匀性长期有效地工作，传感器插孔深度可达450mm；恒温管工作时无气味，无机械磨擦，安全可靠，使用方便，节省能源，寿命均比锡槽、盐槽、油槽、水槽高；既弥补了300℃～500℃的检定恒温设备空缺，又是50℃～300℃范围油、水槽理想替代设备，能够满足各种温度元件、仪表的检定/校准/测试要求，具有温度范围宽、插孔深、温场均匀性好、绿色环保、自动循环、自动温控等特点。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如附图1所示的一种新型热管型恒温槽，热管恒温槽的核心部分是一个完全密闭的容器——热管管芯1，管芯上端有许多不同孔经的传感器插管2，用于插入不同孔径被校温度传感器和标准温度传感器，插管下端均被封堵以保证管芯的气密性。管芯内充有一定量的液态工质5。热管管芯1底部安装电加热管6，它由两个不同功率的电热元件组合而成。热管一侧或左右两侧设有散热器4，散热器周围均匀分布散热片，并在外表面安装制冷装置。精密控温系统7通过热管管芯内部的控温传感器3实现对电加热管6的精密控制。

精密控温系统7由控温传感器3、控制电路，功率输出电路、高性能智能调节器构成，控温传感器3传来的信号经过调节器处理后在-50～500℃温度范围内，对温度的分辨力达到0.001℃，温度控制器可显示多种参数，如控温、测温、设定温度、加热功率值，P值、I值、D值等，可直接观察加热功率的百分比，采用了离散数字PID积分限量，控温超调量小，稳定度高，控制电路与电加热管连接。

工作时，将需要被校温度传感器和标准温度传感器竖直插入传感器插管2内，设置所需温度，在精密控温系统7控制下通过管芯下部的电加热器加热工质5，部分液态工质吸收大量热能后产生汽化，变为蒸汽的工质携带潜热充满管芯容器1。蒸汽在上升过程中，遇到上端盖、插管及内壁等部位会冷凝并释放出潜热，冷凝后的液态工质在重力的作用下返回管芯底部，被继续加热，……，如此往复循环。上述过程中，工质作为载体，通过汽、液相变，不断将从控温系统获取的能量传输到热管管芯内需要弥补能量的部位，从而保持着管芯恒温区内极小的温差。

1、提高热管动力性能。热管技术用于恒温槽，需要传输的热能功率很小，应通过结构改进，加强饱和蒸汽的流速，增强换热能力，从而降低整个恒温区的温差。

2、向上扩展宽了均匀温场区域。以前的热管恒温槽的有效均匀温区基本上从距离热管上端口150mm～200mm开始至450mm深度。现在经过一系列的探索、试验、改进，可使有效均匀温场范围向上扩展至不大于80mm，使热管的有效均匀温区覆盖80mm～450mm的区域，甚至更宽，满足全浸式玻璃温度计、短型传感器、特殊传感器的检定/校准/测试。

3、提高了温场均匀性。在上述有效均匀温场范围内，进一步改善了温场均匀性，以保证满足等一、二等标准玻璃温度计的量值传递所需温场指标。

4、改善温度下限的技术指标。目前的热管恒温槽在工作温度下限附近，由于工质蒸汽压不足导致热交换能力不足，直接影响温场均匀性指标和温度波动度指标，应予以改善，这与降低热管恒温槽的工作温度下限具有同等意义。

5、增加快速降温功能。通过在热管散热器外部增设散热片和制冷装置，在保证各指标的前提下，大幅度提高降温速率，提高上、下行程（循环）测试的效率。

Claims (6)

1.一种新型热管型恒温槽，其特征是：它包括热管管芯、散热器、控温传感器、设置在热管管芯内的传感器插管、位于热管管芯底部的电加热管和精密控温系统，控温传感器设置在热管管芯内，散热器和热管管芯之间通过导管连接形成冷凝回流通道，控温系统分别与控温传感器和电加热管电路连接。

2.根据权利要求1所述的新型热管型恒温槽，其特征是：精密控温系统由控温传感器、控制电路，功率输出电路、高性能智能调节器构成，控温传感器将信号传入控制电路，控制电路与电加热管连接。

3.根据权利要求1所述的新型热管型恒温槽，其特征是：所述的热管管芯中的电热管由两个不同功率的电热元件组合而成，两电热元件可单独供电或串、并联组合。

4.根据权利要求1所述的新型热管型恒温槽，其特征是：散热器可为多个，根据液态工质的特性以及散热器的散热性能进行调配，散热器为多个时均匀分布在热管管芯周围。

5.根据权利要求1所述的新型热管型恒温槽，其特征是：热管管芯内充有一定量的液态工质，管芯上端设置有许多不同孔径的传感器插管，用于插入被校温度传感器，传感器插管位于热管管芯内部的部分均处于热管管芯的等温区内。

6.根据权利要求1所述的新型热管型恒温槽，其特征是：所述的散热器周围均匀分布散热片，并在外表面安装制冷装置。