一种模拟温度骤变环境的试验装置的制作方法

本发明涉及模拟环境温度实验装置领域，具体是涉及一种模拟温度骤变环境的试验装置。

背景技术：

环境模拟试验，是为了在预期的使用、运输或贮存的所有环境下，保持功能可靠性而进行的活动。是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用，以评价产品在实际使用，运输和贮存的环境条件下的性能，并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。

高低温环境模拟实验也属于环境模拟实验的一种，但目前常见的模拟环境温度实验装置只能模拟高温或者低温，无法模拟温度骤变的环境。少数能进行模拟温度骤变的实验装置，也往往需要两个实验箱，在两个实验箱中来回移动时，实验箱内的温度会受到影响，不能达到很好的温度骤变模拟效果。而且模拟温度骤变时，制冷与制热耗能极大，余热与余冷不能完全利用，实验装置不够节能。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，提供一种模拟温度骤变环境的试验装置。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种模拟温度骤变环境的试验装置，包括，

机架；

实验箱，实验箱固定安装在机架上；实验箱上设置有箱体入风口和箱体出风口；

所述实验装置还包括：

热风发生器，热风发生器设置在机架上，热风发生器通过管道与实验箱的箱体入风口连接，热风发生器包括鼓风机、空气加热器、热空气罐和热风发生器的连接管道；

冷风发生器，冷风发生器设置在机架上，冷风发生器通过管道分别与实验箱的箱体入风口连接，冷风发生器包括压缩机、冷空气罐和冷风发生器的连接管道；

阀门，各组件的连接管道上设置有若干阀门。

优选的，实验箱由保温材料制成，实验箱包括，

箱体，箱体入风口和箱体出风口开设在箱体的侧壁上，箱体内部安装有若干可拆卸的放置板；

箱门，箱门铰接在箱体上，箱门上设置有若干层密封圈，当箱门向箱体贴合时，密封圈夹在箱体和箱门中间。

优选的，

鼓风机上开设有鼓风机入风口和鼓风机出风口，鼓风机入风口设置在鼓风机的输入端，鼓风机出风口设置在鼓风机的输出端，鼓风机入风口直接与空气接通；

空气加热器上开设有加热器入风口和加热器出风口，加热器入风口设置在空气加热器的输入端，加热器出风口设置在空气加热器的输出端，鼓风机出风口与加热器入风口通过管道连接；

热空气罐是密封罐体，热空气罐上开设有热空气罐入风口和热空气罐出风口，加热器出风口和热空气罐入风口通过管道连接，热空气罐出风口通过管道与箱体入风口连接。

优选的，热空气罐出风口与鼓风机入风口通过管道连接。

优选的，加热器出风口与热空气罐入风口的连接管道上设置有第一加压气泵，第一加压气泵的输入端通过管道与加热器出风口连接，第一加压气泵的输出端通过管道与热空气罐入风口连接。

优选的，鼓风机入风口与箱体出风口通过管道连接。

优选的，

压缩机上设置有压缩机入风口和压缩机出风口，压缩机入风口设置在压缩机的输入端，压缩机出风口设置在压缩机的输出端，压缩机入风口直接与空气连通；

冷空气罐是密封罐体，冷空气罐上设置有冷空气罐入风口和冷空气罐出风口，冷空气罐入风口与压缩机出风口通过管道连接，冷空气罐出风口与箱体通过管道连接。

优选的，冷空气罐出风口与压缩机入风口之间通过管道连接。

优选的，压缩机出风口与冷空气罐入风口的连接管道上设置有第二加压气泵，第二加压气泵的输入端通过管道与压缩机出风口连接，第二加压气泵的输出端通过管道与冷空气罐入风口连接。

优选的，压缩机入风口通过管道与箱体出风口连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1.本发明通过实验箱和冷风发生器及热风发生器的联合使用，解决了仅用一个实验箱实现节能高效的温度骤变环境实验的技术问题。

2.本发明通过冷热风发生器的分别预冷与预热，可以使冷风发生器与热风发生器的工作互不影响，一直保持制冷与制热状态，具有工作效率较高，峰值功率较低的优点。

3.本发明通过冷热风发生器与实验箱的循环回路设计，回收利用冷热空气，并且回收后的冷热空气可以重新参与到制冷与制热，具有节能且提高工作效率的优点。

4.本发明通过加压气泵的设计，使得空气罐内具有较高气压，可以迅速向实验箱中注入冷热空气，具有模拟实验时，温度变化迅速的优点。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明隐藏壳体后的立体图；

图3为本发明隐藏壳体后的俯视图；

图4为本发明的冷风发生器和热风发生器的立体图；

图5为本发明的热风发生器的立体图；

图6为本发明的热风发生器的俯视图；

图7为本发明的冷风发生器的立体图；

图8为本发明的冷风发生器的俯视图；

图9为本发明的实验箱的斜视图；

图10为本发明的实验箱的立体图；

图11为图10的a处局部放大图；

图中标号为：

1-实验箱；1a-箱体；1a1-箱体入风口；1a2-箱体出风口；1a3-放置板；1b-箱门；1b1-密封圈；

2-鼓风机；2a-鼓风机入风口；2b-鼓风机出风口；

3-空气加热器；3a-加热器入风口；3b-加热器出风口；

4-热空气罐；4a-热空气罐入风口；4b-热空气罐出风口；

5-第一加压气泵；

6-压缩机；6a-压缩机入风口；6b-压缩机出风口；

7-冷空气罐；7a-冷空气罐入风口；7b-冷空气罐出风口；

8-第二加压气泵；

9-阀门。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

为了解决模拟环境温度骤变的技术问题，如图1、2、3、9所示，提供以下技术方案：

一种模拟温度骤变环境的试验装置，包括，

机架；

实验箱1，实验箱1固定安装在机架上；实验箱1上设置有箱体入风口1a1和箱体出风口1a2；

所述实验装置还包括：

热风发生器，热风发生器设置在机架上，热风发生器通过管道与实验箱1的箱体入风口1a1连接，热风发生器包括鼓风机2、空气加热器3、热空气罐4和热风发生器的连接管道，热风发生器用于向实验箱1中输送热空气；

冷风发生器，冷风发生器设置在机架上，冷风发生器通过管道分别与实验箱1的箱体入风口1a1连接，冷风发生器包括压缩机6、冷空气罐7和冷风发生器的连接管道，冷风发生器用于向实验箱1中输送冷空气；

阀门9，各组件的连接管道上设置有若干阀门9。

具体的，阀门9为电控阀门，非工作状态下阀门9为常闭状态。当需要对被实验物体进行模拟环境温度骤变时，将被检物体放置入实验箱1中，并调试好程序，以满足模拟环境温度骤变所需的温度。热风发生器与冷风发生器会分别进行预热与预冷。热风发生器中的预热气体将存储至热空气罐4中，冷风发生器中的预冷气体将存储至冷空气罐7中。

当冷风发生器和热风发生器到达指定温度后，冷风发生器与热风发生器会分别交替向实验箱1中通入冷空气与热空气，已达到制冷与制热的目的，同时实验箱1内部的多余气体将被从箱体出风口1a2中挤出，以保证冷热空气可以正常进入。

进一步的：

为了解决箱体具有什么样的结构及功能的技术问题，如图9、10、11所示，提供以下技术方案：

实验箱1由保温材料制成，实验箱1包括，

箱体1a，箱体入风口1a1和箱体出风口1a2开设在箱体1a的侧壁上，箱体1a内部安装有若干可拆卸的放置板1a3，放置板1a3为网面的平板；

箱门1b，箱门1b铰接在箱体1a上，箱门1b上设置有若干层密封圈1b1，密封圈1b1具有弹性，当箱门1b向箱体1a贴合时，密封圈1b1夹在箱体1a和箱门1b中间。

具体的，箱门1b为硅胶密封圈。箱体入风口1a1和箱体出风口1a2为冷热气体输入输出提供的进出风口，放置板1a3用于放置被实验物体。网状结构的放置板1a3可以保证具有良好的透气性，可以保证冷热气体充满实验箱1，保证达到良好的实验效果。密封圈1b1具有良好的密封性与保温性，不仅可以保证模拟实验时，实验箱1内部温度不受外界影响，而且密封圈1b1自身的弹性可以保证开关箱门1b时不会对实验箱1造成损坏。实验箱1中设置有温度传感器。

进一步的：

为了解决向实验箱1中输送热空气的技术问题，如图4、5、6所示，提供以下技术方案：

鼓风机2上开设有鼓风机入风口2a和鼓风机出风口2b，鼓风机入风口2a设置在鼓风机2的输入端，鼓风机出风口2b设置在鼓风机2的输出端，鼓风机入风口2a可以直接与空气接通；

空气加热器3上开设有加热器入风口3a和加热器出风口3b，加热器入风口3a设置在空气加热器3的输入端，加热器出风口3b设置在空气加热器3的输出端，鼓风机出风口2b与加热器入风口3a通过管道连接；

热空气罐4是密封罐体，热空气罐4上开设有热空气罐入风口4a和热空气罐出风口4b，加热器出风口3b和热空气罐入风口4a通过管道连接，热空气罐出风口4b通过管道与箱体入风口1a1连接。

具体的，空气加热器3为管道电加热器。当需要模拟温度骤然升高，需要对实验箱1中输入热气流时，鼓风机2与空气加热器3之间，空气加热器3与热空气罐4之间，热空气罐4与实验箱1之间的阀门9均开启。鼓风机2工作，通过鼓风机入风口2a吸入空气，通过管道向空气加热器3中输入空气，空气加热器3将空气加热并将热空气输入至热空气罐4中，热空气罐4再将热空气输入至实验箱1中，达到向实验箱1中输送热空气的目的。

进一步的：

为了解决实验时加热温度不够的技术问题，如图4、5、6所示，提供以下技术方案：

热空气罐出风口4b与鼓风机入风口2a通过管道连接。

具体的，热空气罐4内部还设置有温度传感器和压力传感器。空气加热器3单次工作可能无法将空气加热到指定温度。所以在正式实验前可以先进行预加热，使得热空气罐4内的气体温度可以到达指定温度。

预加热时，鼓风机2与空气加热器3之间，空气加热器3与热空气罐4之间，热空气罐4与实验箱1之间的阀门9均开启。热空气罐4与实验箱1之间的阀门9关闭，热空气罐出风口4b与鼓风机入风口2a之间的阀门9开启。空气经过鼓风机2传输和空气加热器3加热，最后注入热空气罐4之中；因为热空气罐4内部有源源不断的热空气流入，所以先进入热空气罐4的热空气会被挤至热空气罐出风口4b与鼓风机入风口2a之间的管道，并再经过鼓风机2到空气加热器3、热空气罐4的循环，直至热空气罐4内部的温度传感器检测到预热空气到达指定温度，以此实现鼓风机2、空气加热器3和热空气罐4的内循环，待预热空气到达指定温度后，鼓风机2和空气加热器3将暂时停止工作，直至需要继续加热再进行工作。

进一步的：

为了解决热空气罐4体积较小无法存储较多气体，且热空气罐4内部气压不高，无法有效向实验箱1内部传输气体的技术问题，如图6所示，提供以下技术方案：

加热器出风口3b与热空气罐入风口4a的连接管道上设置有第一加压气泵5，第一加压气泵5的输入端通过管道与加热器出风口3b连接，第一加压气泵5的输出端通过管道与热空气罐入风口4a连接。

具体的，

当预加热时，热空气罐出风口4b与鼓风机入风口2a的之间的阀门9微微开启，保证热空气罐4的中的高压气体不会突然喷涌至鼓风机2中，空气加热器3通向热空气罐4的热空气会先经过第一加压气泵5的加压，之后再注入热空气罐4。在制热状态下，从空气加热器3中流出的热气流都会先经过第一加压气泵5的加压，同时热空气罐4中的压力传感器会进行检测，若压力过大时，加压气泵5将停止继续加压，防止危险发生。当热空气罐4向实验箱1输送热空气时，经过第一加压气泵5加压的热空气可以快速喷涌至实验箱1中，保证可以实现温度骤变的实验效果。

进一步的：

为了解决模拟热环境后回收利用实验箱1中的热空气的技术问题，如图3、5所示，提供以下技术方案：

鼓风机入风口2a与箱体出风口1a2通过管道连接。

具体的，当热空气罐4向实验箱1中持续通入热空气或冷风发生器刚开始向实验箱1中通入冷空气时，实验箱1会从箱体出风口1a2中排出多余热空气。此时鼓风机入风口2a与箱体出风口1a2之间的阀门9开启，多余的热气会被鼓风机2吹向空气加热器3，再经过第一加压气泵5到热空气罐4，实现热空气的回收再循环利用，实验箱1中的热空气排尽后，鼓风机入风口2a与箱体出风口1a2之间的阀门9关闭。

进一步的：

为了解决向箱体制冷的技术问题，如图3、7、8所示，提供以下技术方案：

压缩机6上设置有压缩机入风口6a和压缩机出风口6b，压缩机入风口6a设置在压缩机6的输入端，压缩机出风口6b设置在压缩机6的输出端，压缩机入风口6a可以直接与空气连通；

冷空气罐7是密封罐体，冷空气罐7上设置有冷空气罐入风口7a和冷空气罐出风口7b，冷空气罐入风口7a与压缩机出风口6b通过管道连接，冷空气罐出风口7b与箱体1a通过管道连接。

具体的，压缩机6内部填充有冷媒，冷媒可以选择氟利昂等制冷剂，通过压缩机6可以实现最高零下五十度的制冷功能。当需要模拟温度骤然变低，需要对实验箱1输入冷空气时，压缩机6与冷空气罐7之间，冷空气罐7与实验箱1之间的阀门9开启。压缩机6工作，通过压缩机入风口6a吸入空气，将空气制冷并通过管道传输至冷空气罐7中，冷空气罐7将储存在内的冷空气传输至实验箱1中，达到向实验箱1中输入冷空气的目的。

进一步的：

为了解决实验时制冷温度不够的技术问题，如图7、8所示，提供以下技术方案：

冷空气罐出风口7b与压缩机入风口6a之间通过管道连接。

具体的，冷空气罐7内部还设置有温度传感器和压力传感器，压缩机6单次工作可能无法将空气降温到指定温度。所以在实验开始前先进行预冷，使得冷空气罐7内空气的温度可以到达指定温度。

预冷时，压缩机出风口6b和冷空气罐入风口7a之间的管道阀门，冷空气罐出风口7b与压缩机入风口6a之间的管道阀门均开启，冷空气罐7与实验箱1之间的管道阀门关闭，空气经过压缩机6的制冷，从压缩机出风口6b与冷空气罐入风口7a处的管道传输至冷空气罐7中，源源不断的冷空气传入至冷空气罐7中，先进入冷空气罐7的冷空气会被挤到冷空气罐出风口7b与压缩机入风口6a之间的管道，并会被压缩机6再次制冷，实现了制冷时的压缩机6和冷空气罐7的内部循环。直至冷空气罐7内部的温度传感器检测到预冷温度达到指定温度，压缩机6停止工作，预冷完成，待需要时压缩机6将再次工作。

进一步的：

为了解决冷空气罐7体积较小无法存储较多气体，且热空气罐4内部气压不高，无法有效向实验箱1内部传输气体的技术问题，如图8所示，提供以下技术方案：

压缩机出风口6b与冷空气罐入风口7a的连接管道上设置有第二加压气泵8，第二加压气泵8的输入端通过管道与压缩机出风口6b连接，第二加压气泵8的输出端通过管道与冷空气罐入风口7a连接。

具体的，当预冷时冷空气罐出风口7b与压缩机入风口6a之间的阀门微微开启，保证冷空气罐7中的高压气体不会突然喷涌至压缩机6中，冷风发生器工作时，压缩机6流出的冷空气都会先经过第二加压气泵8的加压，再流入冷空气罐7，同时冷空气罐7中的压力传感器将进行检测，当压力过大时，第二加压气泵8将停止加压，防止发生危险。当冷空气罐7向实验箱1中输入冷空气时，经过第二加压气泵8加压的冷空气可以快速喷涌至实验箱1中，保证可以实现温度骤变的实验效果。

进一步的：

为了解决模拟冷环境后回收利用实验箱1中冷空气的技术问题，如图3、7、8所示，提供以下技术方案：

压缩机入风口6a通过管道与箱体出风口1a2连接。

具体的，当冷空气罐7向实验箱1中持续通入冷空气或热风发生器刚开始向实验箱1中通入热空气时，实验箱1会从箱体出风口1a2中排出多余冷空气。此时压缩机入风口6a与箱体出风口1a2之间的阀门9开启，多余的冷空气会再次进入压缩机6中，并再次经过第二加压气泵8和阀门9，从而实现冷空气的回收再循环利用，待实验箱1中的冷空气排尽，压缩机入风口6a与箱体出风口1a2之间的阀门9再次关闭。

本装置还设置有控制面板附图中未示出，控制面板连接有控制器，控制器用于控制鼓风机2、空气加热器3、第一加压气泵5、压缩机6、第二加压气泵8和阀门9的工作进行与停止。控制面板用于设定温度与温度骤变周期，以满足不同的实验要求。

本发明的工作原理：

步骤一、放置实验品：打开箱门1b，将实验品放置到箱体1a的放置板1a3上，然后关上箱门1b。

步骤二、预冷与预热：设定程序，设定好指定温度与骤变周期。冷风发生器和热风发生器将分别进行预冷与预热工作。

冷风发生器预冷：压缩机6将空气制冷并传输至冷空气罐7，在空气向冷空气罐7传输过程中，会被第二加压气泵8先进行加压。冷空气罐7内的空气会通过管道再次传输至压缩机6中，并被压缩机6再次制冷，直至冷空气罐7内的温度传感器检测到空气温度到达指定温度，压缩机6和冷空气罐7停止继续制冷。

热风发生器预热：鼓风机2将空气传输至空气加热器3中，空气经过空气加热器3再流入热空气罐4，空气会先在空气加热器3中被加热，并在进入热空气罐4前被第一加压气泵5进行加压。热空气罐4内的空气会通过再次传输至鼓风机2中，并再进行鼓风机2到空气加热器3，空气加热器3到热空气罐4的循环，直至热空气罐4内的温度传感器检测到温度到达指定温度，鼓风机2、空气加热器3和热空气罐4停止继续加热。

步骤三、开始实验：预冷与预热之后，根据制定的程序，冷风发生器和热风发生器交替向实验箱1中输入冷热空气，实现模拟温度骤变环境的目的。同时控制器会根据实验箱1中的温度传感器选择输入多少冷热空气，在温度达标后暂时停止冷热空气的输入，需要温度骤变或者温度不符合标准时在通入冷热空气，实现节能的目的。

当热风发生器暂停向实验箱1中输入热空气时，此时热风发生器会继续进行预热，以保证热空气罐4中有足够的热空气满足下次温度骤变；当冷风发生器暂停向实验箱1中输入冷空气时，此时冷风发生器会继续进行预冷，以保证冷空气罐7中有足够的冷空气满足下次温度骤变。

在冷热交替或持续通入冷热空气时，相应的冷热空气会重新回到冷风发生器与热风发生器，再次进入到循环中。

步骤四、实验结束并取出样品：实验结束后，冷风发生器将停止工作，热风发生器中的空气加热器3、第一加压气泵5将停止工作，热风发生器的阀门全部打开，鼓风机2继续吹入空气，达到为空气加热器3散热，平衡实验箱1内部温度的目的。直至实验箱1的温度恢复至室温，打开箱门1b，套上保护手套或者用其他夹具取出实验箱1中的实验物。

本发明中出现一个接口与多个接口连接的情况，可以选择连接三通接头或其他具有等同功能的连接件，也可以开设多个具有相同功能的接口，具体以实际生产情况为准。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。