工件高压氢气疲劳测试环境舱的制作方法

本发明涉及气体物理爆炸防护和环境箱领域，具体涉及一种工件高压氢气疲劳测试环境舱。

背景技术：

工件（车载高压储氢瓶或车载高压关键零部件）所做测试为高低温环境下高压氢气充放气疲劳测试，在测试过程中储氢瓶或关键零部件有发生物理爆炸风险。目前市面上具有的环境箱只能提供高低温环境，无关键零部件发生物理爆炸时的防护措施。因此特别需要一种既能提供高低温环境，又能提供安全物理爆炸防护的环境箱。

技术实现要素：

本发明提供了一种为车载高压储氢瓶或车载高压关键零部件在高低温湿环境下进行氢气循环疲劳测试的工件高压氢气疲劳测试环境舱。

本发明的技术方案：

一种工件高压氢气疲劳测试环境舱，它包括环境舱体与主机，所述环境舱体位于防爆区，所述主机位于非防爆区；述环境舱体内竖直设置有隔板，隔板与环境舱体固定连接，将环境舱体内部分隔成环境室与温控室，隔板上部设置有循环风出口，下部设置有循环风入口，并分别通过循环风出口、循环风入口连通环境室与温控室，构成循环风道，所述温控室内由上至下依次安装有强制循环装置、换热器、蒸发器，所述强制循环装置正对循环风出口，所述蒸发器位于强制循环装置下方；所述环境舱体上分别设置有进风口、出风口；所述主机包括储液罐、压缩装置、第一冷凝器、膨胀阀、加热油槽、加热器、循环油泵；所述储液罐通过管道连接压缩装置，压缩装置通过管道连接第一冷凝器，第一冷凝器通过管道连接膨胀阀，膨胀阀通过管道连接蒸发器，蒸发器通过管道连接储液罐，构成制冷系统；所述加热油槽通过管道连接循环油泵，循环油泵通过管道连接换热器，换热器通过管道连接加热油槽，所述加热器安装在加热油槽内，构成制热系统。

优选，环境舱体内的各元件均为电气防爆。

制冷原理：

压缩装置将制冷剂增压成高压气态，高压气态制冷剂经第一冷凝器冷凝成高压低温液态，高压液态制冷剂经膨胀阀降压成低压低温液态，低压低温液态制冷剂流经蒸发器，强制循环装置，优选风机，将环境舱体的介质循环，经过蒸发器，实现降温；制冷剂在管道内流动，不会同工件介质接触。

制热原理：

导热油间接加热：通过加热器将加热油槽内发热导热油加热，通过循环油泵将导热油送至换热器中，强制循环装置，优选风机，将环境舱体的介质循环，经过换热器，与导热油充分换热后，实现加温；换热后的导热油回流至加热油槽中。

所述主机还包括加湿器，加湿器通过管道连接环境舱体，构成加湿系统，所述环境舱体上还设置有水蒸气出口，水蒸气出口与温控室连通，且位于强制循环装置的下方；所述蒸发器上配合安装有若干除湿排管，构成除湿系统，所述温控室内还安装有接水盘，接水盘位于蒸发器下方；优选，所述加湿器为外置式不锈钢锅炉加湿器。

加湿原理：

加湿器内将水烧开形成大量水蒸气，由强制循环装置，优选风机，吸力将水蒸气吸入，并搅匀后吹入环境舱体内形成湿气，实现加湿。

除湿原理：

强制循环装置，优选风机，将环境舱体的介质循环，介质中的湿气随介质循环，纵流穿过蒸发器，将湿气陆续凝结在除湿排管上，在环境舱体内高温(常温以上)环境下，霜化成凝露落入接水盘排出环境舱体外，实现除湿。

所述压缩装置为一台高压压缩机与一台低压压缩机复叠布置构成；这样，在运行过程中低压压缩机的出口作为高压压缩机的蒸发器使用，降低冷凝温度，提高制冷效率。

所述主机还包括第二冷凝器，所述换热器通过管道连接第二冷凝器，第二冷凝器通过管道连接加热油槽，且在连接换热器与加热油槽的管道上安装有第一电磁阀，在连接换热器与第二冷凝器的管道上安装有第二电磁阀；在高温降低温时导热油经第二冷凝器降温，防止导热油降温影响舱体内降温。

所述主机还包括操作系统，所述出风口前还安装有温度传感器，所述操作系统分别控制连接制热系统、制冷系统，所述操作系统连接温度传感器。

所述主机还包括操作系统，所述出风口前还安装有温度传感器、湿度控制传感器，所述操作系统分别控制连接制热系统、制冷系统、加湿系统、除湿系统，所述操作系统分别连接温度传感器、湿度控制传感器；操作系统设置标准温度、湿度，并以温度传感器检测到的温度、湿度控制传感器检测到的湿度作为控制指标，操作系统控制进行降温或加温、加湿或除湿。

所述操作系统为plc控制系统；所述工件高压氢气疲劳测试环境舱还包括电脑，电脑与操作系统通讯连接，构成远程操作系统。

所述环境舱体包括外壁、内壁，所述外壁与内壁之间留有间隙，其中填充有聚氨酯，构成保温层；所述外壁上还设置有若干支撑，支撑一端与外壁连接，另一端伸入保温层与内壁之间留有20mm的距离；保证工件在测试过程中发生物理爆破时，工件内氢气绝热膨胀产生的能量不损坏舱体外部设备和人员。

所述环境舱体顶部还设置有压力泄放口。

所述环境舱体顶部前端、中部、后端分别安装有一个氢气浓度传感器；实时监测舱体内氮气环境下氢气浓度。

本发明优点是，设计合理，结构简单，能够为工件高压充放气疲劳测试提供物理爆炸防护和高低温湿环境，用于验证工件的设计充放气寿命。

附图说明

图1是关键零部件高压氢气疲劳测试环境舱结构示意图。

图2是储氢瓶高压氢气疲劳测试环境舱结构示意图。

图3是环境舱体侧视图。

图4是图3a-a方向剖面示意图。

图5是环境舱体俯视图。

图中环境舱体1隔板1-1环境室1-2温控室1-3主机2储液罐2-1压缩装置2-2第一冷凝器2-3膨胀阀2-4加热油槽2-5加热器2-6循环油泵2-7第二冷凝器2-8操作系统2-9加湿器2-10强制循环装置3换热器4蒸发器5电脑6。

具体实施方式

实施例1

一种关键零部件高压氢气疲劳测试环境舱，它包括环境舱体1与主机2，所述环境舱体1位于防爆区，所述主机2位于非防爆区；所述环境舱体1内竖直设置有隔板1-1，隔板1-1与环境舱体1固定连接，将环境舱体1内部分隔成环境室1-2与温控室1-3，隔板1-1上部设置有循环风出口，下部设置有循环风入口，并分别通过循环风出口、循环风入口连通环境室1-2与温控室1-3，构成循环风道，所述温控室1-3内由上至下依次安装有强制循环装置3、换热器4、蒸发器5，所述强制循环装置3正对循环风出口，所述蒸发器5位于强制循环装置3下方；所述环境舱体1上分别设置有进风口、出风口；所述主机2包括储液罐2-1、压缩装置2-2、第一冷凝器2-3、膨胀阀2-4、加热油槽2-5、加热器2-6、循环油泵2-7；所述储液罐2-1通过管道连接压缩装置2-2，压缩装置2-2通过管道连接第一冷凝器2-3，第一冷凝器2-3通过管道连接膨胀阀2-4，膨胀阀2-4通过管道连接蒸发器5，蒸发器5通过管道连接储液罐2-1，构成制冷系统；所述加热油槽2-5通过管道连接循环油泵2-7，循环油泵2-7通过管道连接换热器4，换热器4通过管道连接加热油槽2-5，所述加热器2-6安装在加热油槽2-5内，构成制热系统；所述压缩装置2-2为一台高压压缩机与一台低压压缩机复叠布置构成；所述主机2还包括第二冷凝器2-8，所述换热器4通过管道连接第二冷凝器2-8，第二冷凝器2-8通过管道连接加热油槽2-5，且在连接换热器4与加热油槽2-5的管道上安装有第一电磁阀，在连接换热器4与第二冷凝器2-8的管道上安装有第二电磁阀；所述主机2还包括操作系统2-9，所述出风口前还安装有温度传感器，所述操作系统分别控制连接制热系统、制冷系统，所述操作系统2-9连接温度传感器；所述操作系统2-9为plc控制系统；所述工件高压氢气疲劳测试环境舱还包括电脑6，电脑6与操作系统2-9通讯连接，构成远程操作系统；所述环境舱体1包括外壁、内壁，所述外壁与内壁之间留有间隙，其中填充有聚氨酯，构成保温层；所述外壁上还设置有若干支撑，支撑一端与外壁连接，另一端伸入保温层与内壁之间留有20mm的距离；所述环境舱体1顶部还设置有压力泄放口1-4；所述环境舱体1顶部前端、中部、后端分别安装有一个氢气浓度传感器。

上述关键零部件高压氢气疲劳测试环境舱使用时，

降温功能：

1）将关键零部件装入环境室中。

2）开始氮气置换。

3）环境舱体内气体指标达标后，电脑或操作系统上设置目标温度，点开始按钮。

4）压缩机启动、强制循环装置启动。

5）制冷剂被压缩降温后送入蒸发器，强制循环装置将环境舱体内氮气经蒸发器循环，带走蒸发器上温度。

6）持续运行至目标温度值附近，开启制热系统，恒定温度。

7）温度恒定后，开始进行关键零部件高压氢气循环疲劳测试。

至此实现环境舱体内低温环境。

升温功能：

1）将关键零部件装入环境室中。

2）开始氮气置换。

3）环境舱体内气体指标达标后，电脑或操作系统上设置目标温度，点开始按钮。

4）导热油循环泵启动，加热器开始加热，强制循环装置开始启动。

5）导热油被送入换热器，循环风机将环境舱体舱体内氮气经换热器循环，带走换热器上温度。

6）持续运行至目标温度值附近+，自动调整加热功率，恒定温度。

7）温度恒定后，开始进行关键零部件高压氢气循环疲劳测试。

至此实现环境舱体内高温环境。

实施例2

一种储氢瓶高压氢气疲劳测试环境舱，在实施例1的基础上，进一步所述主机2还包括加湿器2-10，加湿器2-10通过管道连接环境舱体1，构成加湿系统，所述环境舱体1上还设置有水蒸气出口，水蒸气出口与温控室连通，且位于强制循环装置3的下方；所述蒸发器上配合安装有若干除湿排管，构成除湿系统，所述温控室内还安装有接水盘，接水盘位于蒸发器下方；优选，所述加湿器2-10为外置式不锈钢锅炉加湿器；所述主机2还包括操作系统2-9，所述出风口前还安装有温度传感器、湿度控制传感器，所述操作系统2-9分别控制连接制热系统、制冷系统、加湿系统、除湿系统，所述操作系统2-9分别连接温度传感器、湿度控制传感器。

上述储氢瓶高压氢气疲劳测试环境舱使用时：

降温功能：

1）将储氢瓶装入环境室中。

2）开始氮气置换。

3）环境舱体内气体指标达标后，电脑或操作系统上设置目标温度，点开始按钮。

4）压缩机启动、强制循环装置启动。

5）制冷剂被压缩降温后送入蒸发器，强制循环装置将环境舱体内氮气经蒸发器循环，带走蒸发器上温度。

6）持续运行至目标温度值附近，开启制热系统，恒定温度。

7）温度恒定后，开始进行储氢瓶高压氢气循环疲劳测试。

至此实现环境舱体内低温环境：

升温功能：

1）将储氢瓶装入环境室中。

2）开始氮气置换。

3）环境舱体内气体指标达标后，电脑或操作系统上设置目标温度，点开始按钮。

4）导热油循环泵启动，加热器开始加热，强制循环装置开始启动。

5）导热油被送入换热器，强制循环装置将环境舱体内氮气经蒸发器循环，带走换热器上温度。

6）持续运行至目标温度值附近，自动调整加热器功率，恒定温度。

7）温度恒定后，开始进行储氢瓶高压氢气循环疲劳测试。

至此实现环境舱体内高温环境。

湿度功能：

1）将储氢瓶装入环境室中。

2）开始氮气置换。

3）环境舱体内气体指标达标后，脑或操作系统上设置目标湿度，点开始按钮。

4）加湿器开始启动，强制循环装置开始启动。

5）蒸汽被送入环境舱体内，强制循环装置将环境舱体内氮气以及送入的蒸汽循环。

6）持续运行至目标湿度附近+，压缩机开始启动，蒸发器除湿，恒定湿度。

7）湿度恒定后，开始进行储氢瓶高压氢气循环疲劳测试。

至此实现环境舱体内湿度环境。

以上公开的仅仅是本发明的较佳实施例，但并非用以限制其本身，任何本领域的技术人员在不违背本发明精神内涵的情况下，所作的变化和改动，均应落在本发明的保护范围内。