一种可调超低温环境试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及低温环境所用的试验装置。
【背景技术】
[0002]通常仪器设备的低温试验一般在_50°C条件下完成，随着我国航天深空探测及低温推进剂的应用，223K(-50°C)的低温条件已满足不了科学研究实际需要。目前，产生120K以上低温环境条件大多采用制冷剂做冷源，技术成熟，温度易控，若需要120K以下温度，则制冷机大多采用380V交流电，功率较大，且需要使用循环水冷却，在工业现场较难得到广泛应用，因此，开展80K到180K温度范围内某恒定温度条件试验装置研究，在航天及化工行业十分必要。
【发明内容】
[0003]为解决现有通过制冷机产生120K以下温度的方法，功率较大且需要使用循环水冷却，在工业现场较难得到广泛应用的技术问题，本实用新型提供一种可调超低温环境试验装置。
[0004]本实用新型的技术解决方案如下:
[0005]可调超低温环境试验装置，其特殊之处在于:包括外胆、进气阀门及控温单元；
[0006]所述外胆包括杜瓦瓶1及低压室2，低压室2与杜瓦瓶1同轴设置，且低压室2位于杜瓦瓶1的内部，低压室2与杜瓦瓶1之间留有低温介质加注空间3，低温介质加注空间3设置有低温介质加注口 31和低温介质排放口 32 ;
[0007]低压室2包括外层套筒21及内层套筒22，两层套筒的底部为内凹弧形，内层套筒的底部及筒身形成了低压室的内腔23，两层套筒之间预留有传热气体填充空间24，进气阀门4设置在传热气体填充空间24的顶端，传热气体填充空间24的顶端与进气阀门4相对的一侧还设置有抽真空口 25 ;
[0008]所述控温单元包括测温仪、加热装置及控温装置，所述控温装置据测温仪读取的温度和设定温度的关系控制加热装置调节内腔的温度。
[0009]上述加热装置包括导热笼5及多个加热块6，所述导热笼5位于内腔23中，多个加热块6位于导热笼5的外壁。
[0010]上述导热笼5采用紫铜板制成。
[0011]上述导热笼5的整体形状为圆柱形，包括由上至下设置的N个紫铜板圈51及多根竖向的紫铜板条52，N 3 2，N个紫铜板圈通过所述的多根竖向的紫铜板条连接，相邻两个紫铜板圈之间具有间隙，相邻两根竖向的紫铜板条之间具有间隙。
[0012]上述控温装置设置在外胆的外部。
[0013]本实用新型与现有技术相比，优点是:
[0014]1、本实用新型低温试验装置研制完成后，通过了多次不同温度段控制试验，温度波动小，调节温度范围宽，响应快，可满足不同仪器及接插件试验要求。
[0015]2、本实用新型可调超低温试环境验装置的温度在80K?160K范围内分档可控，稳定状态30分钟内温度波动小于1°C。低温环境试验装置可完成小型仪器、电路板卡、插头插座在加电工作不同温度条件可靠性测试。
【附图说明】
[0016]图1为低温试验装置结构图；
[0017]图2A为导热笼及加热块结构主视图；
[0018]图2B为导热笼及加热块结构俯视图；
[0019]其中附图标记为:1-杜瓦瓶，2-低压室，21-外层套筒、22-内层套筒，23-内腔，3-低温介质加注空间，31-低温介质加注口，32-低温介质排放口，24-传热气体填充空间，25-抽真空口，26-控温引线芯座，27-低压室法兰，4-进气阀门，5-导热笼，51-紫铜板圈，52-紫铜板条，6-加热块，7-传感器试验舱，71-汇流管结构，72-汇流管输入气源接口，73-被校安装压力传感器，74-温度传感器。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0021]图1所示为本实用新型在为压力传感器提供校准环境的结构示意图，可调超低温环境试验装置采用圆柱形结构，采用高真空绝热结构，该结构包括外胆、进气阀门、控温单元；外胆包括杜瓦瓶1及低压室2，低压室2与杜瓦瓶1同轴设置，且低压室2位于杜瓦瓶1的内部，低压室2与杜瓦瓶1之间留有低温介质加注空间3，低温介质加注空间3设置有低温介质加注口 31和低温介质排放口 32 ;低压室2包括外层套筒21及内层套筒22，两层套筒的底部为内凹弧形，内层套筒的底部及筒身形成了低压室的内腔23，两层套筒之间预留有传热气体填充空间24，进气阀门4设置在传热气体填充空间24的顶端，传热气体填充空间24的顶端与进气阀门4相对的一侧还设置有抽真空口 25 ;
[0022]控温单元包括温度传感器、加热块及控温装置，控温装置据温度传感器读取的温度和设定温度的关系控制加热装置调节低压室内腔的温度。
[0023]本实用新型的工作原理:
[0024]试验时，低温介质加注空间3加注低温液氮，低压室在预冷过程中充入一定氦气，通过氦气传热让内腔达到预定低温条件，开始对传热气体填充空间24抽真空，使内腔维持温度稳走Ο
[0025]传感器校准时，将传感器试验舱7安装于低压室的内腔中，低压室的顶部安装有低压室法兰27。传感器试验舱设可计为汇流管结构71，汇流管上设置有多个接口，其中一个为汇流管输入气源接口 72，汇流管输入气源接口与压力标准源连接，其余接口直接被校安装压力传感器73，通过压力标准源控制汇流管内压力。
[0026]温度传感器74安装在试验舱内用于测量试验舱的温度，内腔内部安装加热块，加热块可设置在试验舱的外壁，当需要提高温度时，控温引线芯座26连接至外部控温装置和加热电源，使加热器工作，实现低温试验装置内腔快速升温，实现压力传感器在不同低温条件下现场校准，以此研究温度条件对压力传感器的线性、零位变化规律。低压室法兰端面采用不锈钢材料，法兰与低压室之间通过绝热材料固定连接，试验中压力汇流管全部处于低压室的内腔23中，在进行80K?160K范围压力标定时，传热效率高，温度调节速度快。
[0027]本实用新型中的控温单元由低温冷源、内腔、减压系统、控温仪和温度传感器等组成。恒温器技术指标为:控温范围79?180K，温度波动度<lK/30min，温场均匀性〈0.5K。
[0028]试验时加注液氮达到热平衡后，然后抽掉低压室的氦气开始控温，程序根据测温仪读取的温度和设定温度的关系控制恒温室上加热器的加热功率，控温过程采用PID控制。
[0029]为保证内腔内具有良好的温度场均匀性，内腔内添加由紫铜制成的导热笼，使内腔内温度高的局部区域迅速将热量传导到温度低区域，由此保证良好的温度场均匀性；另外在内腔内多点布置加热块，使得加热更为均匀，由于加热块安装在内腔内，易于安装与维修。加热方式采用导热笼多点加热方式，导热笼采用紫铜板制作而成，加热布局如图2A、图2B所示。
[0030]在加热器排布上考虑到加热的速度与均匀性，采取多点不同加热功率，组合加热，做到响应快，热场均匀，温度不超调。
【主权项】
1.可调超低温环境试验装置，其特征在于:包括外胆、进气阀门及控温单元； 所述外胆包括杜瓦瓶⑴及低压室(2)，低压室⑵与杜瓦瓶(1)同轴设置，且低压室(2)位于杜瓦瓶⑴的内部，低压室(2)与杜瓦瓶⑴之间留有低温介质加注空间(3)，低温介质加注空间(3)设置有低温介质加注口(31)和低温介质排放口(32); 低压室(2)包括外层套筒(21)及内层套筒(22)，两层套筒的底部为内凹弧形，内层套筒的底部及筒身形成了低压室的内腔(23)，两层套筒之间预留有传热气体填充空间(24)，进气阀门(4)设置在传热气体填充空间(24)的顶端，传热气体填充空间(24)的顶端与进气阀门(4)相对的一侧还设置有抽真空口(25); 所述控温单元包括测温仪、加热装置及控温装置，所述控温装置据测温仪读取的温度和设定温度的关系控制加热装置调节内腔的温度。2.根据权利要求1所述的可调超低温环境试验装置，其特征在于:所述加热装置包括导热笼(5)及多个加热块(6)，所述导热笼(5)位于内腔(23)中，多个加热块(6)位于导热笼(5)的外壁。3.根据权利要求2所述的可调超低温环境试验装置，其特征在于:所述导热笼(5)采用紫铜板制成。4.根据权利要求2或3所述的可调超低温环境试验装置，其特征在于:所述导热笼(5)的整体形状为圆柱形，包括由上至下设置的N个紫铜板圈(51)及多根竖向的紫铜板条(52), N ^ 2，N个紫铜板圈通过所述的多根竖向的紫铜板条连接，相邻两个紫铜板圈之间具有间隙，相邻两根竖向的紫铜板条之间具有间隙。5.根据权利要求4所述的可调超低温环境试验装置，其特征在于:所述控温装置设置在外胆的外部。
【专利摘要】本实用新型提供一种可调超低温环境试验装置，包括外胆、进气阀门及控温单元；外胆包括杜瓦瓶及低压室，低压室与杜瓦瓶同轴设置，且低压室位于杜瓦瓶的内部，低压室与杜瓦瓶之间留有低温介质加注空间，低温介质加注空间设置有低温介质加注口和低温介质排放口；低压室包括外层套筒及内层套筒，两层套筒的底部为内凹弧形，内层套筒的底部及筒身形成了低压室的内腔，两层套筒之间预留有传热气体填充空间，进气阀门设置在传热气体填充空间的顶端，传热气体填充空间的顶端与进气阀门相对的一侧还设置有抽真空口。本实用新型低温环境试验装置可完成小型仪器、电路板卡、插头插座在加电工作不同温度条件可靠性测试。
【IPC分类】G01D18/00, G01R31/00
【公开号】CN204988323
【申请号】CN201520606584
【发明人】李正兵, 沈继彬, 高强, 祝敏, 王朝, 王薇, 梁永鹏, 田宝云, 刘涛
【申请人】西安航天动力试验技术研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月12日