一種可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及低溫環(huán)境所用的試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通常儀器設(shè)備的低溫試驗一般在_50°C條件下完成，隨著我國航天深空探測及低溫推進劑的應(yīng)用，223K(-50°C)的低溫條件已滿足不了科學(xué)研究實際需要。目前，產(chǎn)生120K以上低溫環(huán)境條件大多采用制冷劑做冷源，技術(shù)成熟，溫度易控，若需要120K以下溫度，則制冷機大多采用380V交流電，功率較大，且需要使用循環(huán)水冷卻，在工業(yè)現(xiàn)場較難得到廣泛應(yīng)用，因此，開展80K到180K溫度范圍內(nèi)某恒定溫度條件試驗裝置研究，在航天及化工行業(yè)十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有通過制冷機產(chǎn)生120K以下溫度的方法，功率較大且需要使用循環(huán)水冷卻，在工業(yè)現(xiàn)場較難得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)問題，本實用新型提供一種可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置。
[0004]本實用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0005]可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置，其特殊之處在于:包括外膽、進氣閥門及控溫單元；
[0006]所述外膽包括杜瓦瓶1及低壓室2，低壓室2與杜瓦瓶1同軸設(shè)置，且低壓室2位于杜瓦瓶1的內(nèi)部，低壓室2與杜瓦瓶1之間留有低溫介質(zhì)加注空間3，低溫介質(zhì)加注空間3設(shè)置有低溫介質(zhì)加注口 31和低溫介質(zhì)排放口 32 ;
[0007]低壓室2包括外層套筒21及內(nèi)層套筒22，兩層套筒的底部為內(nèi)凹弧形，內(nèi)層套筒的底部及筒身形成了低壓室的內(nèi)腔23，兩層套筒之間預(yù)留有傳熱氣體填充空間24，進氣閥門4設(shè)置在傳熱氣體填充空間24的頂端，傳熱氣體填充空間24的頂端與進氣閥門4相對的一側(cè)還設(shè)置有抽真空口 25 ;
[0008]所述控溫單元包括測溫儀、加熱裝置及控溫裝置，所述控溫裝置據(jù)測溫儀讀取的溫度和設(shè)定溫度的關(guān)系控制加熱裝置調(diào)節(jié)內(nèi)腔的溫度。
[0009]上述加熱裝置包括導(dǎo)熱籠5及多個加熱塊6，所述導(dǎo)熱籠5位于內(nèi)腔23中，多個加熱塊6位于導(dǎo)熱籠5的外壁。
[0010]上述導(dǎo)熱籠5采用紫銅板制成。
[0011]上述導(dǎo)熱籠5的整體形狀為圓柱形，包括由上至下設(shè)置的N個紫銅板圈51及多根豎向的紫銅板條52，N 3 2，N個紫銅板圈通過所述的多根豎向的紫銅板條連接，相鄰兩個紫銅板圈之間具有間隙，相鄰兩根豎向的紫銅板條之間具有間隙。
[0012]上述控溫裝置設(shè)置在外膽的外部。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點是:
[0014]1、本實用新型低溫試驗裝置研制完成后，通過了多次不同溫度段控制試驗，溫度波動小，調(diào)節(jié)溫度范圍寬，響應(yīng)快，可滿足不同儀器及接插件試驗要求。
[0015]2、本實用新型可調(diào)超低溫試環(huán)境驗裝置的溫度在80K?160K范圍內(nèi)分檔可控，穩(wěn)定狀態(tài)30分鐘內(nèi)溫度波動小于1°C。低溫環(huán)境試驗裝置可完成小型儀器、電路板卡、插頭插座在加電工作不同溫度條件可靠性測試。
【附圖說明】
[0016]圖1為低溫試驗裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2A為導(dǎo)熱籠及加熱塊結(jié)構(gòu)主視圖；
[0018]圖2B為導(dǎo)熱籠及加熱塊結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0019]其中附圖標記為:1-杜瓦瓶，2-低壓室，21-外層套筒、22-內(nèi)層套筒，23-內(nèi)腔，3-低溫介質(zhì)加注空間，31-低溫介質(zhì)加注口，32-低溫介質(zhì)排放口，24-傳熱氣體填充空間，25-抽真空口，26-控溫引線芯座，27-低壓室法蘭，4-進氣閥門，5-導(dǎo)熱籠，51-紫銅板圈，52-紫銅板條，6-加熱塊，7-傳感器試驗艙，71-匯流管結(jié)構(gòu)，72-匯流管輸入氣源接口，73-被校安裝壓力傳感器，74-溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0021]圖1所示為本實用新型在為壓力傳感器提供校準環(huán)境的結(jié)構(gòu)示意圖，可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置采用圓柱形結(jié)構(gòu)，采用高真空絕熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括外膽、進氣閥門、控溫單元；外膽包括杜瓦瓶1及低壓室2，低壓室2與杜瓦瓶1同軸設(shè)置，且低壓室2位于杜瓦瓶1的內(nèi)部，低壓室2與杜瓦瓶1之間留有低溫介質(zhì)加注空間3，低溫介質(zhì)加注空間3設(shè)置有低溫介質(zhì)加注口 31和低溫介質(zhì)排放口 32 ;低壓室2包括外層套筒21及內(nèi)層套筒22，兩層套筒的底部為內(nèi)凹弧形，內(nèi)層套筒的底部及筒身形成了低壓室的內(nèi)腔23，兩層套筒之間預(yù)留有傳熱氣體填充空間24，進氣閥門4設(shè)置在傳熱氣體填充空間24的頂端，傳熱氣體填充空間24的頂端與進氣閥門4相對的一側(cè)還設(shè)置有抽真空口 25 ;
[0022]控溫單元包括溫度傳感器、加熱塊及控溫裝置，控溫裝置據(jù)溫度傳感器讀取的溫度和設(shè)定溫度的關(guān)系控制加熱裝置調(diào)節(jié)低壓室內(nèi)腔的溫度。
[0023]本實用新型的工作原理:
[0024]試驗時，低溫介質(zhì)加注空間3加注低溫液氮，低壓室在預(yù)冷過程中充入一定氦氣，通過氦氣傳熱讓內(nèi)腔達到預(yù)定低溫條件，開始對傳熱氣體填充空間24抽真空，使內(nèi)腔維持溫度穩(wěn)走Ο
[0025]傳感器校準時，將傳感器試驗艙7安裝于低壓室的內(nèi)腔中，低壓室的頂部安裝有低壓室法蘭27。傳感器試驗艙設(shè)可計為匯流管結(jié)構(gòu)71，匯流管上設(shè)置有多個接口，其中一個為匯流管輸入氣源接口 72，匯流管輸入氣源接口與壓力標準源連接，其余接口直接被校安裝壓力傳感器73，通過壓力標準源控制匯流管內(nèi)壓力。
[0026]溫度傳感器74安裝在試驗艙內(nèi)用于測量試驗艙的溫度，內(nèi)腔內(nèi)部安裝加熱塊，加熱塊可設(shè)置在試驗艙的外壁，當需要提高溫度時，控溫引線芯座26連接至外部控溫裝置和加熱電源，使加熱器工作，實現(xiàn)低溫試驗裝置內(nèi)腔快速升溫，實現(xiàn)壓力傳感器在不同低溫條件下現(xiàn)場校準，以此研究溫度條件對壓力傳感器的線性、零位變化規(guī)律。低壓室法蘭端面采用不銹鋼材料，法蘭與低壓室之間通過絕熱材料固定連接，試驗中壓力匯流管全部處于低壓室的內(nèi)腔23中，在進行80K?160K范圍壓力標定時，傳熱效率高，溫度調(diào)節(jié)速度快。
[0027]本實用新型中的控溫單元由低溫冷源、內(nèi)腔、減壓系統(tǒng)、控溫儀和溫度傳感器等組成。恒溫器技術(shù)指標為:控溫范圍79?180K，溫度波動度<lK/30min，溫場均勻性〈0.5K。
[0028]試驗時加注液氮達到熱平衡后，然后抽掉低壓室的氦氣開始控溫，程序根據(jù)測溫儀讀取的溫度和設(shè)定溫度的關(guān)系控制恒溫室上加熱器的加熱功率，控溫過程采用PID控制。
[0029]為保證內(nèi)腔內(nèi)具有良好的溫度場均勻性，內(nèi)腔內(nèi)添加由紫銅制成的導(dǎo)熱籠，使內(nèi)腔內(nèi)溫度高的局部區(qū)域迅速將熱量傳導(dǎo)到溫度低區(qū)域，由此保證良好的溫度場均勻性；另外在內(nèi)腔內(nèi)多點布置加熱塊，使得加熱更為均勻，由于加熱塊安裝在內(nèi)腔內(nèi)，易于安裝與維修。加熱方式采用導(dǎo)熱籠多點加熱方式，導(dǎo)熱籠采用紫銅板制作而成，加熱布局如圖2A、圖2B所示。
[0030]在加熱器排布上考慮到加熱的速度與均勻性，采取多點不同加熱功率，組合加熱，做到響應(yīng)快，熱場均勻，溫度不超調(diào)。
【主權(quán)項】
1.可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置，其特征在于:包括外膽、進氣閥門及控溫單元； 所述外膽包括杜瓦瓶⑴及低壓室(2)，低壓室⑵與杜瓦瓶(1)同軸設(shè)置，且低壓室(2)位于杜瓦瓶⑴的內(nèi)部，低壓室(2)與杜瓦瓶⑴之間留有低溫介質(zhì)加注空間(3)，低溫介質(zhì)加注空間(3)設(shè)置有低溫介質(zhì)加注口(31)和低溫介質(zhì)排放口(32); 低壓室(2)包括外層套筒(21)及內(nèi)層套筒(22)，兩層套筒的底部為內(nèi)凹弧形，內(nèi)層套筒的底部及筒身形成了低壓室的內(nèi)腔(23)，兩層套筒之間預(yù)留有傳熱氣體填充空間(24)，進氣閥門(4)設(shè)置在傳熱氣體填充空間(24)的頂端，傳熱氣體填充空間(24)的頂端與進氣閥門(4)相對的一側(cè)還設(shè)置有抽真空口(25); 所述控溫單元包括測溫儀、加熱裝置及控溫裝置，所述控溫裝置據(jù)測溫儀讀取的溫度和設(shè)定溫度的關(guān)系控制加熱裝置調(diào)節(jié)內(nèi)腔的溫度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置，其特征在于:所述加熱裝置包括導(dǎo)熱籠(5)及多個加熱塊(6)，所述導(dǎo)熱籠(5)位于內(nèi)腔(23)中，多個加熱塊(6)位于導(dǎo)熱籠(5)的外壁。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置，其特征在于:所述導(dǎo)熱籠(5)采用紫銅板制成。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置，其特征在于:所述導(dǎo)熱籠(5)的整體形狀為圓柱形，包括由上至下設(shè)置的N個紫銅板圈(51)及多根豎向的紫銅板條(52), N ^ 2，N個紫銅板圈通過所述的多根豎向的紫銅板條連接，相鄰兩個紫銅板圈之間具有間隙，相鄰兩根豎向的紫銅板條之間具有間隙。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置，其特征在于:所述控溫裝置設(shè)置在外膽的外部。
【專利摘要】本實用新型提供一種可調(diào)超低溫環(huán)境試驗裝置，包括外膽、進氣閥門及控溫單元；外膽包括杜瓦瓶及低壓室，低壓室與杜瓦瓶同軸設(shè)置，且低壓室位于杜瓦瓶的內(nèi)部，低壓室與杜瓦瓶之間留有低溫介質(zhì)加注空間，低溫介質(zhì)加注空間設(shè)置有低溫介質(zhì)加注口和低溫介質(zhì)排放口；低壓室包括外層套筒及內(nèi)層套筒，兩層套筒的底部為內(nèi)凹弧形，內(nèi)層套筒的底部及筒身形成了低壓室的內(nèi)腔，兩層套筒之間預(yù)留有傳熱氣體填充空間，進氣閥門設(shè)置在傳熱氣體填充空間的頂端，傳熱氣體填充空間的頂端與進氣閥門相對的一側(cè)還設(shè)置有抽真空口。本實用新型低溫環(huán)境試驗裝置可完成小型儀器、電路板卡、插頭插座在加電工作不同溫度條件可靠性測試。
【IPC分類】G01D18/00, G01R31/00
【公開號】CN204988323
【申請?zhí)枴緾N201520606584
【發(fā)明人】李正兵, 沈繼彬, 高強, 祝敏, 王朝, 王薇, 梁永鵬, 田寶云, 劉濤
【申請人】西安航天動力試驗技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年8月12日