CN210513728U - 一种空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转操作简便、不易受干扰，且能满足不同旋转需求的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，包括Z轴旋转机构、X轴旋转机构、试验箱体、制冷机构和控制装置，控制装置则控制Z轴旋转机构、X轴旋转机构、试验箱体、制冷机构运行，本实用新型在Z轴旋转机构上设置X轴旋转机构驱动试验箱体旋转，实现三轴旋转要求，旋转不受干扰；简化了试验箱体的机械结构，从而减少试验箱体的机械结构对管路布置阻碍，在保证旋转试验箱的试验区域大小不变的前提下，提高运行可靠性和试验过程中各项指标检测的准确性，满足试验技术条件，同时还提升维护操作便捷性，可单独作为一轴或两轴旋转试验设备系统使用，利于使用者的不同实验需求。

Description

一种空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备

技术领域

本实用新型属于旋转模拟环境试验设备技术领域，尤其涉及一种旋转操作简便、不易受干扰，且能满足不同旋转需求的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备。

背景技术

目前，在旋转环境试验设备，为实现多轴旋转一般都是不设定温度条件下进行，如增加高低温升降温控制，则是以二轴旋转，化工复合物冷媒循环制冷，化工复合物冷媒如泄露到空气中对环境有污染。三轴旋转条件下，环境试验设备则在温度控制，以及在升降温变化速率控制、系统可靠性方面，还有待提高。试验箱在旋转状态下，目前常规制冷装置的可靠性还满足不了技术要求。主要是制冷过程，制冷剂不能有泄露现象，设备在旋转过程，制冷系统转动衔接转接口承压不足，转接口密封处容易产生泄露，环境试验设备在旋转过程制冷效率、试验区域温度场温度偏差，温度波动度、温度均匀度的技术指标达不到实际要求。现在普通机械冷媒制冷系统，都是采用循环式，直接增加了转接口管路数量，特别是制冷剂泄露后，会导致维修保养的成本非常高，影响制冷压缩机的使用寿命。

另一方面，现有的三轴转台由于验箱体的机械结构较为复杂，对管路布置有阻碍，支撑旋转轴由于有通导线及制冷管路功能，从环境试验设备旋转箱体的重量考虑，箱内必须配置冷却蒸发器，无形中增加旋转轴支撑的重量，这又要加大支撑架的强度才能保证安全可靠，会造成额外的浪费；试验箱在旋转状态下易受干扰，导致了三轴转台在温度控制、以及在升降温变化速率控制方面，还无法达到精准温度控制，从环境试验设备旋转箱体的重量考虑，受旋转支撑机构和试验箱内部空间尺寸的限制，很难有足够的试验区域来满足大型样品在旋转状态下的温度试验。

因此，研制一种旋转操作简便、不易受干扰，且能满足不同旋转需求的转台模拟环境试验设备是解决问题的关键。

实用新型内容

本实用新型在于提供一种旋转操作简便、不易受干扰，且能满足不同旋转需求的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备。

本实用新型通过以下技术方案实现：包括Z轴旋转机构、X轴旋转机构、试验箱体、制冷机构和控制装置，控制装置则控制Z轴旋转机构、X轴旋转机构、试验箱体、制冷机构运行，所述X轴旋转机构设置于Z轴旋转机构上，Z轴旋转机构驱动X轴旋转机构旋转，所述试验箱体通过两旋转支轴悬空设置于X轴旋转机构上，且试验箱体与X轴旋转机构动配合，使试验箱体随X轴旋转机构旋转，或在X轴旋转机构上旋转，所述试验箱体内部的任一侧设置制冷机构，制冷机构通过气管连接气源，在制冷机构上方设置有搅拌通道，搅拌通道中设置有加热器和搅拌风机，搅拌风机控制试验箱体内部的气体循环，所述试验箱体的外底部设有试验台旋转电机，所述试验台旋转电机向上延伸入试验箱体连接试验台，试验台旋转电机控制试验台在试验箱体内旋转。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型在底座上设置Z轴旋转电机驱动旋转台架旋转，实现三轴旋转要求，且能进三轴行同步旋转，和三轴分别进行旋转的旋转操作要求，旋转不受干扰；简化试验箱体的机械结构，配置空气涡流管制冷取代机械冷媒制冷，取消试验设备冷却蒸发器，降低试验设备重量和试验区域负载，从而减少试验箱体的机械结构对管路布置阻碍，解决机械冷媒制冷系统因旋转转接口泄露的风险；

2、本实用新型采用空气涡流管为制冷机构，结构轻巧，使用方便，且性能稳定可靠，极大降低制冷系统和支撑轴的设计加工难度，降低制冷系统制冷剂的泄露，提升了制冷的可靠性，并实现旋转环境设备的升降温精准控制，在保证旋转试验箱的试验区域大小不变的前提下，满足实验样品在宽温域超低温模拟环境试验需求，提高了运行可靠性和试验过程中各项指标检测的准确性；

3、本实用新型能大幅降低整台设备的制造加工难度，降低成本，提高运行可靠性、稳定性，延长使用寿命，同时还提升维护操作便捷性，适用性广，可单独作为一轴或两轴旋转试验设备系统使用，利于使用者的不同实验需求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中标号：1～旋转底座，2～Z轴旋转电机，3～旋转台架，4～X轴旋转电机，5～试验箱体，6～搅拌通道，7～加热器，8～搅拌风机，9～气压平衡阀，10～试验台，11～试验台旋转电机，12～中空轴，13～密封滑环，14～制冷机构，15～气源，16～进气管，17～排气管，18～旋转连接关节，19～气管支架，20～回流管，21～热能交换器，22～物品夹具，23～箱体护架，24～控制装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细的说明。

如图1所示的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，包括Z轴旋转机构、X轴旋转机构、试验箱体5、制冷机构14和控制装置24，控制装置24则控制Z轴旋转机构、X轴旋转机构、试验箱体5、制冷机构14运行，所述X轴旋转机构设置于Z轴旋转机构上，Z轴旋转机构驱动X轴旋转机构旋转，所述试验箱体5通过两旋转支轴悬空设置于X轴旋转机构上，且试验箱体5与X轴旋转机构动配合，使试验箱体5随X轴旋转机构旋转，或在X轴旋转机构上旋转，所述试验箱体5内部的任一侧设置制冷机构14，制冷机构14通过气管连接气源15，在制冷机构14上方设置有搅拌通道6，搅拌通道6中设置有加热器7和搅拌风机8，搅拌风机8控制试验箱体5内部的气体循环，所述试验箱体5的外底部设有试验台旋转电机11，所述试验台旋转电机11向上延伸入试验箱体5连接试验台10，试验台旋转电机11控制试验台10在试验箱体5内旋转。

所述的Z轴旋转机构包括旋转底座1、Z轴旋转电机2，所述旋转底座1上设置Z轴旋转电机2和X轴旋转机构，所述Z轴旋转电机2传动连接X轴旋转机构，驱动X轴旋转机构在旋转底座1上旋转。

所述的X轴旋转机构包括旋转台架3、X轴旋转电机4，所述旋转台架3的底部设置于Z轴旋转电机2上，在旋转台架3的上部设置与之动配合的试验箱体5，所述X轴旋转电机4设置于试验箱体5任一侧的旋转台架3上，且X轴旋转电机4与该侧的旋转支轴传动连接。

设置有制冷机构14的试验箱体5一侧的旋转支轴为中空轴12，中空轴12连通试验箱体5内部，在中空轴12中设置连接制冷机构14的气管，且气管与中空轴12之间设置有密封滑环13，使气管与中空轴12密封，防止试验箱体5中的气体泄漏。

所述的气管包括进气管16和排气管17，进气管16一端连接气源15，另一端连接制冷机构14的进气口，进气管16自中空轴12引出向上弯折设置呈“几”形结构，在进气管16的上端设置旋转连接关节18，旋转连接关节18则通过供气管连接气源15，使进气管16能随试验箱体5旋转，避免进气管16干扰试验箱体5旋转，所述排气管17则连接制冷机构14的出气口，排出制冷机构14中的气体。

所述的制冷机构14为空气涡流管，空气涡流管可拆卸地设置于试验箱体5的内侧壁上，空气涡流管利用涡流效应，只需输入通用压力的压缩空气，通过空气涡流管转换，使空气涡流管一端产生低温冷气体，一端产生热气体，再调节空气涡流管热气端的阀来调节气体的流量和冷气端温度的高低，控制空气涡流管产出的冷气比，以得到冷气对试验箱体5内部进行制冷，以及温度高低调控。

所述的旋转台架3设置呈“U”字形结构。

所述的试验箱体5的顶部还设置有气压平衡阀9，所述气压平衡阀9通过回流管20连接热能交换器21，所述热能交换器21还连接进气管16，所述回流管20上设置有旋转连接关节18，所述回流管20自气压平衡阀9接出再向下弯折呈“几”字形结构，在其向下端水平延伸至旋转台架3部处设置旋转连接关节18，使旋转连接关节18至气压平衡阀9之间的回流管20能随试验箱体5旋转，避免回流管20干扰试验箱体5旋转。

所述的热能交换器21为换热器，热能交换器18用于回收从试验箱体5的气压平衡阀9排出的气体，并把该气体中蕴含的低温能量用于对输入试验箱体5的气体进行预冷。

所述的试验箱体5为保温箱，其上设有能开合保温箱的密封箱盖。

所述的试验台10上设置有物品夹具22，夹持固定实验样品。

所述进气管16上设置有气管支架19，气管支架19设置于旋转台架3上，气管支架19固定进气管16、回流管20和热能交换器21，防止试验箱体5旋转时，进气管16、回流管20、热能交换器21受力不均以及无固定，导致旋转连接关节18损坏，或旋转连接关节18无法旋转，造成进气管16、回流管20、热能交换器21阻碍试验箱体5旋转。

所述排气管17上设置有自动控制阀，排出制冷机构14中产生的热气体或冷气体。

所述的加热器7为电加热。

所述的试验箱体5外部设置有箱体护架23，使箱体护架23能稳固安装于旋转台架3上。

所述的气源15为干燥的压缩气体。

所述的控制装置24为PLC可编程逻辑控制器或PC机。

本实用新型的工作方式：在工作时，把实验样品放入试验箱体5的试验台10上，并以物品夹具22夹固；在进行旋转模拟环境升温试验时，制冷机构14停机不进行制冷，加热器7持续加热试验箱体5中的气体，搅拌风机8运行把气体吸入搅拌通道6中搅拌后再气体输送出，控制试验箱体5内部的气体循环，使试验箱体5内部的温度分布均匀，进一步使试验箱体5中的温度满足实验样品的试验高温度需求；在进行低温实验时，加热器7停机，气源15通过进气管16向制冷机构14输送干燥的压缩气体，制冷机构14运行对试验箱体5内部进行热交换降温，使试验箱体5中的温度满足实验样品的试验低温度需求。

在实验过程中可根据实验内容和要求，通过气压平衡阀9自动调整试验箱体5中的气压大小，通过搅拌风机8搅动试验箱体5中的气流，保证试验箱体5中气流和温度分布均匀，同时箱内维持微正压，保证箱内空气干燥度，可防止试验样品在实验过程中产生凝露，杜绝损坏试验样品的风险，在实验中需要进行旋转操作时，则根据实验旋转需求进行以下操作：

1)需要试验箱体5沿Z轴水平圆周旋转时，控制装置24启动Z轴旋转电机2带动旋转台架3在旋转底座1上旋转即可实现；

2)需要试验箱体5沿X轴水平圆周旋转时，控Z轴旋转电机2停机，制装置启动X轴旋转电机4带动试验箱体5中旋转台架3上旋转即可实现；

3)需要转动试验箱体5中的试验台10时，控Z轴旋转电机2、X轴旋转电机4停机，制装置启动试验台旋转电机11带动试验台10在试验箱体5中旋转即可实现。

Claims (10)

1.一种空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，包括Z轴旋转机构、X轴旋转机构、试验箱体(5)、制冷机构(14)和控制装置(24)，控制装置(24)则控制Z轴旋转机构、X轴旋转机构、试验箱体(5)、制冷机构(14)运行，其特征在于：所述X轴旋转机构设置于Z轴旋转机构上，Z轴旋转机构驱动X轴旋转机构旋转，所述试验箱体(5)通过两旋转支轴悬空设置于X轴旋转机构上，且试验箱体(5)与X轴旋转机构动配合，使试验箱体(5)随X轴旋转机构旋转，或在X轴旋转机构上旋转，所述试验箱体(5)内部的沿X轴方向任一侧设置制冷机构(14)，制冷机构(14)通过气管连接气源(15)，在制冷机构(14)上方设置有搅拌通道(6)，搅拌通道(6)中设置有加热器(7)和搅拌风机(8)，搅拌风机(8)控制试验箱体(5)内部的气体循环，所述试验箱体(5)的外底部设有试验台旋转电机(11)，所述试验台旋转电机(11)向上延伸入试验箱体(5)连接试验台(10)，试验台旋转电机(11)控制试验台(10)在试验箱体(5)内旋转。

2.根据权利要求1所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：所述的Z轴旋转机构包括旋转底座(1)、Z轴旋转电机(2)，所述旋转底座(1)上设置Z轴旋转电机(2)和X轴旋转机构，所述Z轴旋转电机(2)传动连接X轴旋转机构，驱动X轴旋转机构在旋转底座(1)上旋转。

3.根据权利要求1所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：所述的X轴旋转机构包括旋转台架(3)、X轴旋转电机(4)，所述旋转台架(3)的底部设置于Z轴旋转电机(2)上，在旋转台架(3)的上部设置与之动配合的试验箱体(5)，所述X轴旋转电机(4)设置于试验箱体(5)任一侧的旋转台架(3)上，且X轴旋转电机(4)与该侧的旋转支轴传动连接。

4.根据权利要求1所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：设置有制冷机构(14)的试验箱体(5)一侧的旋转支轴为中空轴(12)，中空轴(12)连通试验箱体(5)内部，在中空轴(12)中设置连接制冷机构(14)的气管，且气管与中空轴(12)之间设置有密封滑环(13)。

5.根据权利要求1或4所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：所述的气管包括进气管(16)和排气管(17)，进气管(16)一端连接气源(15)，另一端连接制冷机构(14)的进气口，进气管(16)自中空轴(12)引出向上弯折设置呈“几”形结构，在进气管(16)的上端设置旋转连接关节(18)，旋转连接关节(18)通过供气管连接气源(15)，所述排气管(17)则连接制冷机构(14)的出气口，排出制冷机构(14)中的热气。

6.根据权利要求1所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：所述的制冷机构(14)为空气涡流管。

7.根据权利要求3所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：所述的旋转台架(3)设置呈“U”字形结构。

8.根据权利要求1所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：所述的试验箱体(5)的顶部还设置有气压平衡阀(9)，所述气压平衡阀(9)通过回流管(20)连接热能交换器(21)，所述热能交换器(21)还连接进气管(16)，所述回流管(20)上设置有旋转连接关节(18)。

9.根据权利要求1所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：所述的试验箱体(5)为保温箱，其前后设有能开合保温箱的密封大门。

10.根据权利要求1所述的空气涡流管制冷轴旋转环境试验设备，其特征在于：所述的试验台(10)上设置有物品夹具(22)。

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