CN206362728U - 带自动除霜装置的快速温变试验箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带自动除霜装置的快速温变试验箱，旨在解决现有快速温变试验箱无法满足热熔较大产品使用要求的问题。本实用新型包括试验箱体和控制系统；所述试验箱体上设置有均与所述控制系统相连的抽气系统、进气系统和压力测试系统。本实用新型利用抽气系统和进气系统作为自动除霜装置，在试验前，将试验箱体内的空气置换为不含水份的惰性气体，从而从源头上能杜绝了快速温变试验时产品结霜的可能性。由于参试产品是在大气环境下进行试验的，不能附加额外应力，因此在控制系统控制进气系统和抽气系统协同工作的同时，本实用新型利用压力测试系统实时采集试验箱内的压力数据，使试验箱内压力保持在一个大气压的状态。
Description
技术领域
本实用新型属于环境试验设备技术领域，涉及一种带自动除霜装置的快速温变试验箱。
背景技术
快速温变试验箱是航天、航空、仪器、仪表、电工、电子、材料等领域必备的环境试验设备，主要用于测试整机及零部件等产品在温度快速变化条件下的适应性，考核产品在温度快速变化时能否正常工作和满足使用要求。
目前快速温变试验主要是在快速温变试验箱进行的，当快速温变试验箱中环境温度升高时，由于热惯性导致产品表面的温度低于环境温度，当湿热的环境空气遇到低于露点的产品表面时，水汽就会凝结在产品表面形成露滴，并且，如果产品密封，当快速温变试验箱中环境温度降低时，产品外壳内壁温度比腔体内空气温度降得快，腔体内湿热空气也会在产品外壳内壁凝结成露滴，如果产品外壳温度过低，凝露也会形成结霜。凝露和结霜对产品来说是致命性的，轻则降低产品寿命，重则使产品损坏，所以要避免产品在升降温过程中凝露结霜。
现有快速温变试验箱的原理基本相同，主要由试验箱体、制冷系统、加热系统、气体循环系统及控制系统组成。制冷系统使试验箱降温，加热系统使试验箱升温，气体循环系统使箱内空气循环，防止产品表面及内部结霜，这样的快速温变试验箱结构对于热熔较小的产品可以满足使用要求，对于热熔较大的产品，在试验时仍存在容易结霜的问题，因此无法满足使用要求。
实用新型内容
为了解决现有带自动除霜装置的快速温变试验箱无法满足热熔较大的产品使用要求的问题，本实用新型提供了一种带自动除霜装置的快速温变试验箱。
本实用新型的技术方案是：
一种带自动除霜装置的快速温变试验箱，包括试验箱体和控制系统；其特殊之处在于：所述试验箱体上设置有均与所述控制系统相连的抽气系统、进气系统和压力测试系统。
上述进气系统包括氮气源、进气管路和设置在进气管路上的质量流量计和第一电动调节阀；所述氮气源通过进气管路与所述试验箱体相连。
上述抽气系统包括真空泵、抽气管路和设置在抽气管路上的第二电动调节阀；所述真空泵通过抽气管路与所述试验箱体相连。
上述压力测试系统为与试验箱体相连的大气压力变送器。
上述控制系统包括数据采集器、PID调节器和上位机；PID调节器与数据采集器相连，上位机与PID调节器相连；所述数据采集器与所述压力测试系统相连；所述PID调节器与所述进气系统和抽气系统均相连。
上述试验箱体内设置有均与控制系统相连的温度传感器和湿度传感器。
上述试验箱体上设置有排气系统。
上述排气系统为单向平衡阀。
本实用新型的优点是：
1、本实用新型利用抽气系统和进气系统作为自动除霜装置，在试验前，将试验箱体内的空气置换为不含水份的惰性气体(例如干燥的高纯氮气)，从而从源头上能杜绝了快速温变试验时产品结霜的可能性；
由于参试产品是在大气环境下进行试验的，不能附加额外应力，所以在控制系统控制进气系统和抽气系统协同工作的同时，利用压力测试系统实时采集试验箱内的压力数据，当试验箱内压力为一个大气压的状态(试验要求的压力条件)，抽气系统和进气系统便停止工作。
2、本实用新型通过控制系统的PID调节器能够控制抽气速率和充气速率，能够使试验箱内压力在一个大气压下保持动态平衡，使试验数据更可靠。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细说明。
本实用新型所提供的带自动除霜装置的快速温变试验箱由试验箱体、控制系统、均与控制系统相连的用于使试验箱升温的加热系统、用于使试验箱降温的制冷系统、用于使试验箱内空气循环的气体循环系统、抽气系统、进气系统、压力测试系统、排气系统、温度传感器和湿度传感器组成。
在本实施例中，
加热系统为加热器1。
制冷系统由压缩机10、冷凝器9和蒸发器8组成。
气体循环系统为循环风机15。
进气系统包括氮气源5、进气管路和设置在进气管路上的质量流量计4、第一电动调节阀3；其中，质量流量计4通过第一电动调节阀3与试验箱体14相连。
抽气系统包括真空泵6、抽气管路和设置在抽气管路上的第二电动调节阀7。
压力测试系统为与试验箱体14相连的大气压力变送器13。
控制系统包括数据采集器、PID调节器和上位机。控制系统的PID调节器用于根据数据采集器所采集的大气压力变送器13、温度传感器12、湿度传感器11实时采集的箱内压力、温度和湿度数据，控制抽气系统、进气系统和排气系统协同工作，并能控制抽气速率和充气速率。(控制系统附图中未标示出)
排气系统包括与试验箱体相连的排气管路和设置在排气管路上的单向平衡阀2。
在此，以本实用新型的快速温变试验箱完成一个循环的快速温变试验为例，介绍本实用新型的工作过程。
试验条件：高温60℃、低温-40摄氏度，升降温速率为10℃/min，试验箱湿度低于15％。
试验过程：分为升温、高温保持、降温、低温保持四个工况。
工作过程如下：
1.试验前准备工作：
1.1将试验产品放置于试验箱体内的载物架上，关闭试验箱大门；
1.2在上位机上设定试验箱体内压力为一个大气状态；
1.3启动真空泵，打开第二电动调节阀7，同时打开第一电动调节阀3，通过进气系统的质量流量计4向试验箱体中充入氮气，通过控制系统的PID调节器使试验箱体内的气压在一个大气压的环境下达到动态平衡；
1.4湿度传感器检测出试验箱中湿度低于15％时，真空泵和质量流量计同
时停止工作。
2.快速温变试验
2.1升温：
试验箱以10℃/min的升温速率开始升温，在升温过程中试验箱体内的气体压力会增大，因此需要通过单向平衡阀向外排气。
在升温过程中由于热惯性的影响，产品最容易结霜，所以在升温过程中需尽可能降低试验箱体内的湿度，因此在升温过程的同时进行氮气置换，具体方法为：
启动真空泵，打开第二电动调节阀7抽气；同时打开第一电动调节阀3，通过进气系统的质量流量计向试验箱体中充入氮气；通过控制系统的PID调节器调整抽气速率和充气速率，使抽气速率和充气速率达到动态平衡，将试验箱体内的气压稳定在一个大气压；
2.2高温保持：
试验箱体内温度升至并保持在高温60℃，试验箱压力不会变化，也不会产生结霜，此过程中无需充入氮气置换；
2.3降温：
试验箱体内温度向低温-40℃下降，降温过程中由于温度降低，试验箱内气压会减小，因此需要向试验箱体内充入氮气，具体方法为：
打开第一电动调节阀3,向试验箱体内充入氮气，通过大气压力变送器实时反馈试验箱内压力，当箱内压力达到一个大气压时停止充气。
2.4低温保持
在低温保持阶段，试验箱内气压不会发生变化，无需抽气和/或充气。
Claims (5)
1.一种带自动除霜装置的快速温变试验箱，包括试验箱体和控制系统；其特征在于：
所述试验箱体上设置有均与所述控制系统相连的抽气系统、进气系统和压力测试系统；
所述进气系统包括氮气源、进气管路和设置在进气管路上的质量流量计和第一电动调节阀；所述氮气源通过进气管路与所述试验箱体相连；
所述抽气系统包括真空泵、抽气管路和设置在抽气管路上的第二电动调节阀；所述真空泵通过抽气管路与所述试验箱体相连；
所述压力测试系统为与试验箱体相连的大气压力变送器。
2.根据权利要求1所述的带自动除霜装置的快速温变试验箱，其特征在于：所述控制系统包括数据采集器、PID调节器和上位机；PID调节器与数据采集器相连，上位机与PID调节器相连；所述数据采集器与所述压力测试系统相连；所述PID调节器与所述进气系统和抽气系统均相连。
3.根据权利要求1或2所述的带自动除霜装置的快速温变试验箱，其特征在于：所述试验箱体内设置有均与控制系统相连的温度传感器和湿度传感器。
4.根据权利要求1所述的带自动除霜装置的快速温变试验箱，其特征在于：所述试验箱体上设置有排气系统。
5.根据权利要求4所述的带自动除霜装置的快速温变试验箱，其特征在于：所述排气系统为单向平衡阀。
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