DE19603509C1 - Humidifier for test chamber of environmental simulation equipment - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Luftfeuchtigkeit in einem Prüfraum eines Umweltsimulationsgeräts insbesondere Klima prüfgeräts, nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 12.The invention relates to an arrangement and a method for producing Air humidity in a test room of an environmental simulation device, especially climate testing device, according to the preambles of claims 1 and 12.
Um in einem Klimaprüfgerät eine gewünschte Luftfeuchtigkeit einzustellen, wird Flüssigkeit verdampft. Hierzu kann ein als Dampferzeuger zu bezeichnendes Behältnis in dem Klimaprüfgerät angeordnet werden. Die in dem Dampferzeuger vorhandene Flüssigkeit wird sodann z. B. mittels einer Heizspirale, die in die Flüssigkeit eintaucht, verdampft (siehe DE 41 15 586 C2). Der Anteil der zu verdampfenden Flüssigkeit kann auch durch die Förderleistung einer die Flüssigkeit zum Dampferzeuger fördernden Pumpe bestimmt werden. Durch entsprechende Anordnungen besteht jedoch nicht die Möglichkeit, Flüssigkeit in kleinsten Mengen reproduzierbar zu verdampfen. Außerdem ist der Nachteil gegeben, daß die Temperatur im Inneren des Klimaprüfgerätes durch den Dampferzeuger selbst unzulässig verändert werden kann. Dies ist beispielsweise bei der gattungsgemäßen Vorrichtung nach der DE-PS 15 23 128 der Fall.To set a desired air humidity in a climate tester, Liquid evaporates. For this purpose, a container to be called a steam generator can be used be arranged in the climate tester. The one present in the steam generator Liquid is then z. B. by means of a heating coil which is immersed in the liquid, evaporates (see DE 41 15 586 C2). The proportion of liquid to be evaporated can also by the delivery rate of a liquid conveying to the steam generator Pump can be determined. Appropriate arrangements do not, however Possibility to evaporate liquid reproducibly in the smallest quantities. Furthermore the disadvantage is that the temperature inside the climate tester by the steam generator itself can be changed without permission. This is for example at the generic device according to DE-PS 15 23 128 the case.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zur Erzeugung von Luft feuchtigkeit in einem Prüfraum eines Umweltsimulationsgeräts und ein Verfahren zur Erzeugung einer gewünschten Luftfeuchtigkeit in einem solchen derart weiterzubilden, daß reproduzierbar geringste Mengen an Flüssigkeit verdampft werden können, wobei sichergestellt sein soll, daß die Temperatur im Prüfraum durch die Temperatur des Ver dampfers nicht verfälscht und eine hohe Funktionstüchtigkeit sichergestellt wird, insbesondere ausgeschlossen sein soll, daß aufgrund der zu geführten Flüssigkeit ein Verkalkungsprozeß auftritt.The object of the present invention is an arrangement for generating air humidity in a test room of an environmental simulation device and a method for To further develop the generation of a desired atmospheric humidity in such a way that reproducibly small amounts of liquid can be evaporated, whereby it should be ensured that the temperature in the test room by the temperature of the Ver not adulterated and a high level of functionality is ensured, in particular, it should be excluded that due to the liquid to be fed Calcification process occurs.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an arrangement with the features of claim 1 solved.
Dadurch, daß zumindest ein Heizelement in einer Wandung des Dampferzeugers angeordnet ist, ergibt sich der Vorteil, daß der Innenraum des Dampferzeugers auf eine konstante Temperatur oberhalb des Siedepunktes der zu verdampfenden Flüssigkeit eingestellt werden kann, so daß aerosolfreier überhitzter Dampf wie Wasserdampf in den Prüfraum abgegeben werden kann. Dabei handelt es sich bei dem Heizelement vorzugsweise um ein selbstregulierendes PTC-Heizelement, das in einer Aufnahmeboh rung von vorzugsweise der Seitenwandung eingelassen ist.Characterized in that at least one heating element in a wall of the steam generator is arranged, there is the advantage that the interior of the steam generator on a constant temperature above the boiling point of the liquid to be evaporated can be set so that aerosol-free superheated steam such as water vapor in the test room can be delivered. This is the heating element preferably a self-regulating PTC heating element that is in a receiving bore tion of preferably the side wall is embedded.
Dadurch, daß die Flüssigkeitszuführeinrichtung thermisch isoliert von dem Innenraum des Verdampfers angeordnet ist, besteht die Möglichkeit, kleinste Flüssigkeitsmengen an den Innenraum abzugeben, diese quasi in diesen zu injizieren, ohne daß die Gefahr besteht, daß ein Verkalken an der Eintritts stelle auftritt. Somit kann überaus genau die Luftfeuchtigkeit in dem Prüfraum des Umweltsimulationsgerätes reproduzierbar einge stellt werden. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß unerwünschte häufige Wartungen vermieden werden.Characterized in that the liquid supply device is thermally insulated from the interior the evaporator is arranged, there is the possibility of the smallest amounts of liquid to deliver to the interior, to inject it into this, so to speak, without the danger there is that calcification occurs at the entry point. So it can be very precise Air humidity reproducibly turned on in the test room of the environmental simulation device be put. At the same time, it ensures that unwanted frequent maintenance be avoided.
Durch die thermische Isolierung des Dampferzeugers zu dem Prüfraum des Umweltsi mulationsgerätes ist des weiteren sichergestellt, daß der Prüfraum durch den Dampf erzeuger nicht zusätzlich oder nur im vernachlässigbaren Umfang thermisch belastet wird, so daß Meßergebnisse nicht verfälscht werden können.The thermal insulation of the steam generator to the environmental test room mulationsgerätes is also ensured that the test room through the steam producers are not subject to additional thermal stress or only to a negligible extent is so that measurement results can not be falsified.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Flüssigkeitszuführ einrichtung eine Einspritzdüse aufweist, der über eine Kapillarleitung die zu verdamp fende Flüssigkeit wie Wasser zugeführt wird. Durch diese Maßnahmen ist insbesondere auch gewährleistet, daß kleinste Flüssigkeitsmengen wie z. B. 0,02 ml pro Regelimpuls problemlos dem Dampferzeuger zugeführt und verdampft werden können.In a further embodiment of the invention it is provided that the liquid supply device has an injection nozzle that evaporates via a capillary liquid such as water is supplied. Through these measures, in particular also ensures that the smallest amounts of liquid such. B. 0.02 ml per control pulse can be easily fed to the steam generator and evaporated.
Die Flüssigkeitszuführeinrichtung selbst ist in der vorzugsweise als domartige Aufsatz des Dampferzeugers ausgebildeten Aufnahme angeordnet, der von der Umfangswandung ausgeht.The liquid supply device itself is preferably in the form of a dome-like attachment arranged of the steam generator formed receptacle of the peripheral wall going out.
Um eine hinreichende gleichmäßige Erwärmung des Dampferzeugers, der als Metall quader mit zentraler Bohrung als Innenraum ausgebildet sein kann, zu gewährleisten, sind vorzugsweise in der Umfangswandung peripher um den Innenraum verteilt mehrere Heizelement eingelassen.To ensure adequate, uniform heating of the steam generator, which is called metal cuboid with a central bore can be designed as an interior, are preferably distributed in the peripheral wall peripherally around the interior Heating element inserted.
Ist der Dampferzeuger selbst vorzugsweise außenseitig an dem Umweltsimulationsgerät und gegenüber diesem thermisch isoliert angeordnet, so besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, den Dampferzeuger innerhalb des Gerätes anzuordnen, sofern die erforderliche thermische Isolierung gegenüber dem Prüfraum sichergestellt ist.Is the steam generator itself preferably on the outside of the environmental simulation device and thermally insulated from it, there is of course also the possibility of arranging the steam generator within the device, provided that required thermal insulation from the test room is ensured.
Bevorzugterweise ist der Dampferzeuger derart an dem Umweltsimulationsgerät angeordnet, daß der eine Zylinderform aufweisende Innenraum horizontal verläuft, so daß für die zu verdampfende Flüssigkeit eine große Verdampferfläche zur Verfügung steht.The steam generator is preferably on the environmental simulation device in this way arranged that the interior having a cylindrical shape runs horizontally, so that a large evaporator area is available for the liquid to be evaporated stands.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß der Innenraum eine Beschichtung aufweist, um Ablagerungen weitgehend auszuschließen bzw. bei Auftreten solcher diese auf einfache Weise entfernen zu können.In addition, it can be provided that the interior has a coating in order to Deposits to a large extent to be excluded or if such occur in a simple manner Way to remove.
Verfahrensmäßig wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Patentanspruch 12 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Dabei wird der Dampferzeuger mittels selbstregulierender Heizelemente auf eine konstante Temperatur eingestellt, die oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit wie Wasser liegt. In terms of method, the object on which the invention is based is achieved by the Claim 12 measures solved. The steam generator adjusted to a constant temperature by means of self-regulating heating elements is above the boiling point of the liquid like water.
Die zu verdampfende Flüssigkeit selbst wird in den Innenraum des Dampferzeugers injiziert wobei die in den Innenraum injizierte Flüssigkeit beim Eintritt eine Temperatur aufweist, die in etwa der Umgebungstemperatur des Dampferzeugers entspricht.The liquid to be vaporized is fed into the interior of the steam generator injected with the liquid injected into the interior at a temperature has, which corresponds approximately to the ambient temperature of the steam generator.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is in following described in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Dampferzeuger, Fig. 1 is a plan view of a steam generator,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line AA in Fig. 1,
Fig. 3 eine Rückansicht des Dampferzeugers nach Fig. 1, Fig. 3 is a rear view of the steam generator of FIG. 1,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3 und Fig. 4 is a section along the line BB in Fig. 3 and
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Befeuchten eines Prüfrau mes. Fig. 5 is a schematic diagram of an arrangement for moistening a Prüfrau mes.
Um in einem rein schematisch angedeuteten Prüfraum eines Umweltsimulationsgerätes 11 wie Klimaprüfgeräts eine gewünschte Luftfeuchtigkeit einzustellen, wird einem Dampferzeuger 10 über eine Flüssigkeitszuführung 12 Flüssigkeit zugeführt und sodann verdampft. Hierzu wird die Flüssigkeit von einem Flüssigkeitsreservoir 14 über eine Leitung 16 durch einen Filter 18 mittels einer Pumpe 20 zu der Flüssigkeitszuführung 12 gefördert. Die Menge der zuzuführenden Flüssigkeit kann mittels eines vorzugsweise im Prüfraum vorhandenen Feuchtigkeitssensor 4 bestimmt werden, dessen Ausgangs signale einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung 24 zugeführt werden, über die die Leistung der Pumpe 20 geregelt wird. Zusätzlich werden in der Steuer-/Regeleinrichtung 24 Signale eines Niveauschalters 26 und eines Flüssigkeitsüberwachungselementes 28 verarbeitet, die die in dem Flüssigkeitsreservoir 14 vorhandene Flüssigkeit überwachen.In order to set a desired air humidity in a purely schematically indicated test room of an environmental simulation device 11 such as a climate testing device, liquid is supplied to a steam generator 10 via a liquid supply 12 and then evaporated. For this purpose, the liquid is conveyed from a liquid reservoir 14 via a line 16 through a filter 18 to the liquid supply 12 by means of a pump 20 . The amount of the liquid to be supplied can be determined by means of a moisture sensor 4 , preferably present in the test room, the output signals of which are fed to a control / regulating device 24 , via which the output of the pump 20 is regulated. In addition, signals from a level switch 26 and a liquid monitoring element 28 , which monitor the liquid present in the liquid reservoir 14, are processed in the control / regulating device 24 .
Der Dampferzeuger 10 selbst ist thermisch isoliert (Bezugszeichen 30) an einer Außen wandung 31 des Umweltsimulationsgerätes 11 angeschlossen, so daß über eine Öffnung 32 Flüssigkeitsdampf im gewünschten Umfang in dessen Prüfraum strömen kann.The steam generator 10 itself is thermally insulated (reference numeral 30 ) to an outer wall 31 of the environmental simulation device 11 , so that liquid vapor can flow to the desired extent in its test chamber through an opening 32 .
Der Dampferzeuger 10 besteht aus einem quaderförmigen Gehäuse 34 aus Metall mit zentraler Bohrung, die den Innenraum 36 des Dampferzeugers 10 und damit des Gehäu ses 34 bildet. Der Innenraum 36 ist dabei von einer Umfangswandung 38 sowie einer den Boden bildenden Umfangswandung 40 begrenzt. Gegenüberliegend zur Bodenwan dung 40 ist das Gehäuse 34 an dem Umweltsimulationsgerät 11 mittels z. B. Bohrungen 42 und 44 durchsetzender Schrauben befestigt.The steam generator 10 consists of a cuboid-shaped housing 34 made of metal with a central bore, which forms the interior 36 of the steam generator 10 and thus of the hous 34 . The interior 36 is bounded by a peripheral wall 38 and a peripheral wall 40 forming the bottom. Opposite to Bodenwan extension 40 , the housing 34 on the environmental simulation device 11 by means of z. B. holes 42 and 44 penetrating screws.
Um den Innenraum 34 herum in der Umfangswandung 38 eingelassen sind PTC-Heiz elemente 46, 48, 50, 52 angeordnet, mittels derer die Temperatur des Gehäuses 34 und damit des Innenraums 36 auf eine konstante Temperatur selbstregulierend einge stellt wird. Sind im Ausführungsbeispiel peripher um den Innenraum 36 vier PTC- Heizelemente 46, 48, 50, 52 vorgesehen, so kann selbstverständlich die Anzahl hiervon auch abweichen. Die Heizelemente 46, 48, 50 und 52 sind in entsprechenden Bohrungen 54, 56, 58 und 60 des Gehäuses 34 eingelassen, wie die Darstellungen der Fig. 3 und 4 verdeutlichen. Bodenseitig weisen die die Heizelemente 46, 48, 50, 52 aufnehmenden Bohrungen 54, 56, 58, 60 ihrerseits Entlüftungsbohrungen 55, 57, 59, 61 auf, um die paßgenauen Heizelemente 46, 48, 50, 52 montieren zu können.Around the interior 34 around the circumferential wall 38 , PTC heating elements 46 , 48 , 50 , 52 are arranged, by means of which the temperature of the housing 34 and thus of the interior 36 is adjusted to a constant temperature in a self-regulating manner. If four PTC heating elements 46 , 48 , 50 , 52 are provided peripherally around the interior 36 in the exemplary embodiment, the number can of course also deviate therefrom. The heating elements 46 , 48 , 50 and 52 are embedded in corresponding bores 54 , 56 , 58 and 60 of the housing 34 , as the illustrations in FIGS. 3 and 4 illustrate. On the bottom side, the bores 54 , 56 , 58 , 60 receiving the heating elements 46 , 48 , 50 , 52 in turn have ventilation bores 55 , 57 , 59 , 61 in order to be able to mount the precisely fitting heating elements 46 , 48 , 50 , 52 .
Die zu verdampfende Flüssigkeit wird in den Innenraum 36 des Dampferzeugers 10 über die Flüssigkeitszuführung 12 dosiert eingeleitet, und zwar injiziert, um kleinste Flüssigkeitsmengen reproduzierbar verdampfen zu können. Hierzu ist eine Einspritzdüse 62 in einem als Dom zu bezeichnenden Aufsatz 64 angeordnet, der die Flüssigkeit über die Leitung 16 zugeführt wird. Dabei handelt es sich bei der Leitung 16 um eine Kapillarleitung.The liquid to be evaporated is introduced into the interior 36 of the steam generator 10 in a metered manner via the liquid feed 12, in particular injected, in order to be able to evaporate the smallest amounts of liquid in a reproducible manner. For this purpose, an injection nozzle 62 is arranged in an attachment 64 , to be referred to as a dome, to which the liquid is supplied via the line 16 . The line 16 is a capillary line.
Der Dom oder Aufsatz 64 geht von der oberen Umfangswandung 66 des Gehäuses 34 aus und ist vorzugsweise eingeschraubt. Dabei ist eine thermische Isolierung zwischen dem Aufsatz 64 zu dem Innenraum 36 des Dampferzeugers 10 derart gewählt, daß sich die Einspritzdüse 62 auf nahezu Umgebungstemperatur befindet. Dadurch, daß die Flüssigkeitsinjektion in dem gegenüber dem Dampferzeuger 10 thermischen isolierten Aufsatz 64 erfolgt, weist die zu injizierende Flüssigkeit grundsätzlich Umgebungstempe ratur auf, wodurch sichergestellt ist, daß Salzrückstände an der Flüssigkeitszuführung 12 aufgrund der niedrigen Temperatur ausgeschlossen werden können. Die von der Ein spritzdüse 62 abgegebene Flüssigkeit gelangt über den Innenraum 68 des Doms 64 bzw. Aufsatzes und einer Durchbrechung 70 in der oberen Umfangswandung 66 des Gehäu ses 34 in den Innenraum 36 des Dampferzeugers 10, um sodann in diesem verdampft und über die Öffnung 32 an den Prüfraum des Umweltsimulationsgerätes 11 abgegeben zu werden. Dabei ist die Temperatur in dem Innenraum 36 bzw. auf der Innenfläche der Umfangswandung 38, 40, 66 des Dampferzeugers 10, derart mittels der PTC-Heizele mente 46, 48, 50 und 52 eingestellt, daß ein aerosolfreier überhitzter Dampf erzeugt werden kann. Die Temperatur in dem Innenraum 36 des Dampferzeugers 10 bzw. der dessen umgebenden Umfangswandungen 38, 40, 66 liegt dabei oberhalb des Siedepunk tes der zu verdampfenden Flüssigkeit.The dome or attachment 64 extends from the upper peripheral wall 66 of the housing 34 and is preferably screwed in. In this case, thermal insulation between the attachment 64 and the interior 36 of the steam generator 10 is selected such that the injection nozzle 62 is at almost ambient temperature. Characterized in that the liquid injection takes place in the thermally insulated attachment 64 relative to the steam generator 10 , the liquid to be injected basically has ambient temperature, which ensures that salt residues on the liquid feed 12 due to the low temperature can be excluded. The liquid dispensed by a spray nozzle 62 passes through the interior 68 of the dome 64 or attachment and an opening 70 in the upper peripheral wall 66 of the housing 34 into the interior 36 of the steam generator 10 , in order to then evaporate in this and through the opening 32 to be delivered to the test room of the environmental simulation device 11 . The temperature in the interior 36 or on the inner surface of the peripheral wall 38 , 40 , 66 of the steam generator 10 , such by means of the PTC-Heizele elements 46 , 48 , 50 and 52 that an aerosol-free superheated steam can be generated. The temperature in the interior 36 of the steam generator 10 or the surrounding peripheral walls 38 , 40 , 66 is above the boiling point of the liquid to be evaporated.
Um die gewünschte gleichmäßige Temperaturverteilung im Dampferzeuger 10 zu errei chen, sollte dessen Gehäuse 34 aus gut wärmeleitendem Material wie Al oder Cu beste hen. Um gleichzeitig eine Wärmeleitung zu der Einspritzdüse 62 wie dem Dom oder Aufsatz 64 auszuschließen, besteht dieser Aufsatz 64 vorzugsweise aus einem schlecht wärmeleitendem Material wie Kunststoff. Dadurch wird insgesamt erreicht, daß an der Einspritzstelle annähernd Raumtemperatur und im Dampferzeuger 10 Temperaturen größer der Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit herrschen. Auch sollte der Dampf erzeuger 10 gegenüber der Atmosphäre nach außen isoliert sein.In order to achieve the desired uniform temperature distribution in the steam generator 10 , its housing 34 should be made of a good heat-conducting material such as Al or Cu. In order to simultaneously rule out heat conduction to the injection nozzle 62 such as the dome or attachment 64 , this attachment 64 preferably consists of a poorly heat-conducting material such as plastic. It is thereby achieved that there is approximately room temperature at the injection point and 10 temperatures greater than the vaporization temperature of the liquid in the steam generator. The steam generator 10 should also be isolated from the outside of the atmosphere.
Die Innenflächen des Gehäuses 34 des Dampferzeugers 10 können mit einer Beschich tung versehen sein, um ein einfaches Reinigen von Verdampfungsrückständen zu ermöglichen.The inner surfaces of the housing 34 of the steam generator 10 can be provided with a coating to allow easy cleaning of evaporation residues.
Da der Dampferzeuger 10 thermisch isoliert gegenüber dem Prüfraum des Umweltsimu lationsgerätes 11 angeordnet ist, ist sichergestellt, daß die Temperatur des Dampferzeu gers 10 die des Prüfraums nicht verfälschen kann.Since the steam generator 10 is arranged thermally insulated from the test room of the environmental simulation device 11 , it is ensured that the temperature of the steam generator 10 cannot falsify that of the test room.
Dadurch, daß die Flüssigkeit mittels der Einspritzdüse 62, die sich auf Umgebungs temperatur befindet, versprüht wird, ist sichergestellt, daß eine Verkalkung der Flüssig keitszuführung 12 nicht auftreten kann, durch die andernfalls das gewünschte Ver sprühen kleinster Mengen von Flüssigkeiten ausgeschlossen wäre.The fact that the liquid is sprayed by means of the injection nozzle 62 , which is at ambient temperature, ensures that calcification of the liquid supply line 12 cannot occur, by which the desired spraying of very small quantities of liquids would otherwise be excluded.
Um sicherzustellen, daß auch geringe Flüssigkeitsmengen zur Einspritzdüse 62 gelangen können, ist zusätzlich der Pumpe 20 das Filter 18 vorgeschaltet, so daß die Pumpe 20 nicht verschmutzen kann. Bei dem Filter 18 kann es sich um ein Feinsieb handeln.In order to ensure that even small amounts of liquid can get to the injector 62 , the pump 20 is additionally preceded by the filter 18 , so that the pump 20 cannot become dirty. The filter 18 can be a fine sieve.
Durch die Überwachung der Leitfähigkeit der in dem Flüssigkeitsreservoir 14 vorhande nen Flüssigkeit mittels des Flüssigkeitsüberwachungselementes 28 ist des weiteren gewährleistet, daß die zu verdampfende Flüssigkeit einen gewünscht niedrigen Salzge halt aufweist, so daß ein Dauerbetrieb gewährleistet ist. Ferner ist durch den Niveau schalter 26 sichergestellt, daß die Pumpe 20 nicht trockenlaufen kann.By monitoring the conductivity of the liquid present in the liquid reservoir 14 by means of the liquid monitoring element 28, it is further ensured that the liquid to be evaporated has a desired low salt content, so that continuous operation is ensured. Furthermore, the level switch 26 ensures that the pump 20 cannot run dry.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130903 |