环境试验机的供冷装置

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环境试验机的供冷装置\n技术领域\n[0001] 本发明属于可靠性试验装备技术领域，具体涉及一种环境试验机的供冷装置。\n背景技术\n[0002] 如业界熟知之理，对于那些需要在极端恶劣的环境下工作的各类电子产品及各类机械零部件乃至原材料通常需要进行严格的可靠性强化试验，可靠性强化试验往往由相应的环境试验机来担当。\n[0003] 环境试验机是人们用来模拟产品使用环境的一种工具，它能帮助人们提前评估环境对产品有可能产生的影响程度，藉以提前查明原因，采取措施，防患于未然，使产品在实际使用过程中发挥应有的功能和确保应有的可靠性。\n[0004] 前述的环境试验已经远远超越了最初的目的而被广泛应用于包括原材料及产品的研发、制造过程中的各种不同检查、运输之前的检验和运输后的质量控制，特别在军事和航空航天技术领域，环境试验对保证产品的质量有着极其重要的作用。因为通过严格的环境试验，产品或材料的缺陷能提前暴露，从而，一方面可以缩短产品的研发、制造直至成熟的周期，另一方面可杜绝日后的质量问题。有一例可以印证环境试验的重要性和必要性，\n1986年1月28日，美国“挑战者”号航天飞机在升空73秒后突然爆炸，机上7名宇航员全部殉难。事后经查明，由于航天飞机发射的前一天，美国突降大雪、气候寒冷，致使燃料舱的一个橡胶密封零件因经受不住寒冷环境的考验。\n[0005] 作为具有综合性试验的环境试验机，例如对于集温度、湿度和振动等于一体的环境综合试验机，低温、超低温试验是不可或缺的，低温、超低温试验所依赖的制冷装置通常在液氮制冷机构或机械制冷机构两者中选择其一。液氮制冷的制冷效率高，能够满足对温度较低和温变率较大的实验的要求，但是由于降温阶段及低温控制或称维持阶段的实现仍然是靠液氮制冷来完成的，因此，在这两个阶段中消耗的能源较大，从而不能体现节能效果。尤其是，对于那些温度并不需要很低及温变率并不大的试验而言，用液氮制冷虽然能满足试验要求，但液氮的可利用率甚低，因而着实是一种浪费。当然，从该因素考虑，对于前述的温度并不需要太低和温变率并不大的试验完全可以采用机械制冷来担当，而且人们也自然地会想到。然而，机械制冷虽然具有耗能较低的长处，但是试验范围比较狭窄，不能满足温度很低、温变率大的试验，从而在使用范围上受到制约，因此，如何使液氮制冷与机械制冷的优势互补成了业界关注的并且长期以来期取解决的技术问题，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。\n发明内容\n[0006] 本发明的任务在于提供一种可将液氮制冷与机械制冷两者的优势互补并且还可体现理想的节能效果的环境试验机的供冷装置。\n[0007] 本发明的任务是这样来完成的，一种环境试验机的供冷装置，所述的环境试验机包括配置有氮气除湿机构的试验箱箱体，试验箱箱体包括通过上横梁而分隔的上箱腔和工作腔，所述的供冷装置包括一与外部的液氮储罐联结的用于将来自于所述液氮储罐的液氮引入到所述上箱腔内的液氮输送机构，设在所述的试验箱箱体的顶板上并且与所述的上箱腔相通；一用于将所述的上箱腔与所述的工作腔之间的通道实施开启或关闭的活门机构，设在试验箱箱体上并且对应于上箱腔与工作腔之间；一用于将由所述的液氮输送机构引入到上箱腔内的液氮向所述的工作腔喷送的液氮喷送机构，设在工作腔的腔壁上，并且与工作腔相通；至少一个用于使上箱腔与工作腔内的气体形成循环回流的气体循环机构，安装在试验箱箱体的顶部；一与外部的机械制冷机组相配接的用于将来自于机构制冷机组的冷气直接引入到所述工作腔中的机械制冷联结机构，设在所述试验箱箱体上并且与工作腔相通；一用于将所述工作腔内的气体引至外界的泄气机构，设在试验箱箱体上并且与所述的工作腔相通。\n[0008] 在本发明的一个具体的实施例中，所述的液氮输送机构包括液氮引入管、第一、第二、第三电磁阀、第一、第二、第三分配管和第一、第二氮气喷管，液氮引入管与所述的外部的液氮储罐相连结，并且固定在所述的试验箱箱体的顶板上，第一分配管的一端与液氮引入管相接，另一端与所述氮气除湿机构相接，第二分配管的一端与液氮引入管相接，另一端伸展到所述的上箱腔中与第一氮气喷管连接，第三分配管的一端与液氮引入管相接，另一端同样地伸展到上箱腔中与第二氮气喷管连接，第一电磁阀设在所述的第一分配管上，第二电磁阀设在所述的第二分配管上，而第三电磁阀设在所述的第三分配管上，所述的与第二分配管连接的第一氮气喷管的长度方向间隔开设有第一喷孔，而所述的与第三分配管连接的第二氮气喷管的长度方向间隔开设有第二喷孔，第一、第二氮气喷管两者保持平行并且均以水平状态设置。\n[0009] 在本发明的另一个具体的实施例中，所述的活门机构包括第一回转气缸、凸轮、牵引板、拉杆、一组活动门、一组转轴和一风门，第一回转气缸设在所述的试验箱箱体上并且对应于所述的上箱腔与工作腔的交界部位，凸轮的一端固定在第一回转气缸的回转轴上，另一端与牵引板的一端联结，牵引板的另一端与拉杆连接，拉杆设在所述上横梁的上横梁容腔内，一组活动门中的各活动门与相应的转轴的一端联结，各转轴的另一端与拉杆连接，风门位于拉杆的末端与拉杆连接，并且风门与所述的液氮喷送机构之间构成有一用于将上箱腔中的液氮引入到液氮喷送机构的通道。\n[0010] 在本发明的还一个具体的实施例中，所述的牵引板与所述凸轮相联结的一端构成有一配接突缘，在该配接突缘上开设有滑动槽，所述的凸轮上设有一滚轮，该滚轮滑配在所述的滑动槽内。\n[0011] 在本发明的再一个具体的实施例中，所述的氮气喷送机构设在所述工作腔的一侧，该氮气喷送机构包括固定导流槽、可调导流槽、喷管和导流板，固定导流槽固定在所述工作腔的一侧的内腔壁上，并且与所述的通道相通，可调导流槽与工作腔的内腔壁联结，并且罩置在固定导流槽外，喷管有一组，彼此间隔分布在可调导流槽上，各喷管的喷管口与所述固定导流槽的氮气引出口相通并且还与所述的工作腔相通，导流板联结在可调导流槽的底部。\n[0012] 在本发明的又一个具体的实施例中，所述的可调导流槽的横截面形状呈Ω形。\n[0013] 在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的气体循环机构包括至少一个电机和至少一个风扇，电机固定在所述顶板上，风扇位于所述的上箱腔内，由风扇轴与电机固定连接。\n[0014] 在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的机械制冷联结机构包括冷气引入口、第二回转气缸、第一风门和冷气对接框，冷气引入口开设在所述的试验箱箱体上并且与所述的工作腔相通，第二回转气缸固定在冷气对接框的一端，第一风门配置在冷气对接框内并且与第二回转气缸联结，冷气对接框固定在冷气引入口上。\n[0015] 在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的机械制冷联结机构还包括有一组挡水片，该组挡水片位于所述的工作腔中并且对应于所述的冷气引入口的上方。\n[0016] 在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的泄气机构包括泄气口、第三回转气缸、第二风门、第三风门和泄气管路对接框，泄气口开设在所述的试验箱箱体上，第三回转气缸固定在泄气管路对接框的一端，第二风门配置在泄气管路对接框内并且与第三回转气缸联结，第三风门的两端与泄气管路对接框铰接，并且与泄气管路对接框上所开设的进气槽相对应，泄气管路对接框与泄气口固定。\n[0017] 本发明所揭示的技术方案既能满足对温度较低和温变率大的试验要求，又能适应对温度并不需要很低及温变率不大的试验要求，并且在降温和低温维持阶段可通过与机械制冷机组相联结的机械制冷联结结构来保证，从而可将液氮制冷与机械制冷两者的优势互补，体现节能。\n附图说明\n[0018] 图1为本发明的一个具体的实施例结构图。\n[0019] 图2为本发明的机械制冷联结机构和泄气机构的组装结构图。\n具体实施方式\n[0020] 为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。\n[0021] 请见图1，给出了作为环境试验机的供冷装置，环境试验机并不限于地包括配有氮气除湿机构8、电加热机构9和由图2所示的振动机构10的试验箱箱体1，该试验箱箱体1的箱腔内以上横梁13为界分隔出有上箱腔11和工作腔12，即上箱腔11位于上横梁13的上部，工作腔12位于上横梁13的下部，前述的氮气除湿机构8设置在试验箱箱体1的顶板\n14上，电加热机构9设置在上箱腔11中，振动机构10设在工作腔12中。\n[0022] 作为本发明的环境试验机的供冷装置的液氮输送机构2被设置在所述的顶板14上，作为液氮输送机构2的液氮引入管21通过数量不受图示限制的支架211支承在顶板14上并且位于顶板14的一侧即图示的左侧，该液氮引入管21显然是用来与外部的图中未示出的但依据常识完全可以理解并且感悟的液氮储罐联结。在液氮引入管21上联结有第一、第二、第三分配管25、26、27的一端，其中，第一分配管25的另一端接至前述的氮气除湿机构8，第二分配管26的另一端伸展到上箱腔11中并且与第一氮气喷管28固联，第三分配管\n27的另一端同样地探入到上箱腔11中并且与第二氮气喷管29固联。较为优选的方案是：\n在第二分配管26上联接一根直径比第二分配管26小的第一引管261，由该第一引管261伸展到上箱腔11中并且与第一氮气喷管28固联，同例，在第三分配管27上联接一根直径比第三分配管27小的第二引管271，由该第二引管271伸展到上箱腔11中并且与第二氮气喷管29固联。为了使第一、第二引管261、271得到良好的定位，因此在第一引管261加设有一第一护套管2611，在第二引管271上加设有一第二护套管2711，第一、第二护套管2611、\n2711均与顶板14固定。在第一分配管25上设有第一电磁阀22，在第二分配管26上设有第二电磁阀23，在第三分配管27上设有第三电磁阀24。当第一电磁阀22开启时，便可将由液氮引入管21所引入的液氮经第一分配管25引至氮气除湿机构8；当第二电磁阀23开启时，便可将由液氮引入管21所引入的液氮经第二分配管26及第一引管261引至第一氮气喷管28，由第一氮气喷管28上间隔开设的第一喷孔281喷出；当第三电磁阀24开启时，便可将由液氮引入管21所引入的液氮经第三分配管27及第二引管271引至第二氮气喷管\n29，由第二氮气喷管29上间布的第二喷孔291喷出。由图所示，第一、第二氮气喷管28、29均以水平状态地设置并且两者保持平行。如果刻意增加或减少分配管的数量，例如对于第二、第三分配管26、27仅采用一根，又如在第二、第三分配管26、27的基础上再增加分配管，那么这种情形应当视为与本发明所公开的技术方案完全等效。\n[0023] 作为本发明所推荐的环境试验机的供冷装置的活门机构3被固定于试验箱箱体1的一侧，即固定于目前由图所示位置状态的左侧并且大体上对应于前述的上横梁13的一端端部，更具体地讲该活门机构3在试验箱箱体1上的位置处于上箱腔11与工作腔12的交界部位。作为活门机构3的第一回转气缸31与试验箱箱体1固定，具体的固定方式在本发明中不需要限定，例如可以直接用螺钉固定，也可以借助于支架与试验箱箱体1固定。第一回转气缸31的回转轴311上固定有凸轮32的一端，而凸轮32的另一端固设有一滚轮\n321。牵引板33的一端即图示的左端与所述的滚轮32联结，具体是：在牵引板33上构成有一配接突缘331，并且在配接突缘331上加工有一滑动槽3311，由该滑动槽3311接应所述的滚轮321，也就是说，滚轮321恰好地配置在滑动槽3311中。牵引板33的另一端即图示的右端与可往复运动地容设在上横梁13的上横梁容腔131中的拉杆34的左端联结，一组转轴36的一端与一组活动门35联结，具体是将各转轴36的一端插入到各活动门35的端部所开设的转轴孔351内，而各转轴36的另一端构成有一曲柄361，曲柄361用曲柄固定螺钉3611与拉杆34联结。在拉杆34的末端即图示的右端同样地通过转轴361与风门37联结，该风门37通过通道371与下面即将描述的液氮喷送机构4相通。\n[0024] 作为本发明所推荐的环境试验机的供冷装置的液氮喷送机构4设在工作腔12的一侧，保持与下面还要详述的机械制冷联结机构6相对应，优选而非绝对限于的液氮喷送机构4的结构如下：一固定导流槽41与工作腔12的内腔壁固定，该固定导流槽41的进气口与前述的通道371相对应并且相通，也可以理解为前述的通道371即为固定导流槽41的进气口。可调导流槽42的高度方向的两侧各通过一组螺钉421与工作腔12的腔壁联结并且罩置在固定导流槽41外，图中给出了一组喷管43的数量为三个，但显然不受图示的限制，各喷管43的喷管口431既与固定导流槽41的出气口411相通，又与工作腔12相通，导流板44担当着控制门或称控制阀片的作用，由挂片441联结在可调导流槽42上。当可调导流槽42向上移动(通过调整)时，并且使喷管43的一部分被固定导流槽41遮蔽即挡蔽时，则从喷管口431引出的氮气流量变小，反之亦然。前述的可调导流槽42的横截面形状呈Ω形。\n[0025] 作为本发明所推荐的环境试验机的供气装置的气体循环机构5设在顶板14上，作为该气体循环机构5的电机51与顶板14固定，而作为该气体循环机构5的风扇52位于上箱腔11中，由风扇轴521与电机51联结。作为实施例，申请人选择一对电机51和一对风扇52，如果刻意增加或减少电机51及与电机51相配的风扇52的数量，则显然仍属于本发明所公开的技术方案范畴。\n[0026] 申请人在上面所描述的是液氮制冷的情形，由液氮输送机构2将液氮引入上箱腔\n11中，在活门机构3使活动门35及风门37开启的状态下，由风门37的通道371将氮气引及液氮喷送机构4，由液氮喷送机构4的固定导流槽41引至喷管43，进而由喷管43的喷管口431喷入工作腔12，喷入到工作腔12中的氮气在气体循环机构5的风扇52的作用下返回至上箱腔11，进而由通道371引至液氮喷送机构4，依此循环。显然，前述的结构十分适合于对温度要求较低(低温)和温变率大的置于工作腔12内的各种零部件、各种电子产品、各类机械部件乃至原材料进行低温试验。反之，对于那些温度要求并不高、温率率并不大的前述的产品、原材料如果采用液氮制冷来进行低温试验则会造成液氮能源的不合理耗费，无利于节约试验成本，以及在工作腔12得到降温后的温度维持阶段和开始对工作腔12实施降温时初始降温阶段若使用液氮，那么也同样会造成浪费能源而不利于节约试验成本，因此，申请人还推荐有得以与外部的机械制冷机组相匹配的用于将来自于机械制冷机组的冷气引入到工作腔12的机械制冷联结机构6。周知之理，机械制冷具有速度快成本低的长处。\n[0027] 请见图2并且仍结合图1，作为本发明推荐的环境试验机的供冷装置的机械制冷联结机构6的结构如下：在相对于前述的安装有液氮喷送机构4的另一侧并且对应于工作腔12的腔壁上开设有一冷气引入口61，图中给出的冷气引入口61的形状为矩形，更具体地讲呈长方形，但并不排除其它形状例如圆形。一个第二回转气缸62通过转轴座621而固定在了冷气对接框64的一端，而冷气对接框64用定位螺钉与冷气引入口61固定。这里所定义的冷气对接框64实质上担当着与机械制冷机组的冷气引出管道相对接的作用。第一风门63的一端具有一轴头631，该轴头631与冷气对接框64铰接，第一风门63的另一端与第二回转气缸62联结，也就是说，由配置在冷气对接框64内的并且与第二回转气缸62联结的第一风门63实施对前述的冷气引入口61开启或关闭。在工作腔12的内壁并且在对应于冷气引入口61的上方部位还加设有挡水片65。\n[0028] 继续见图1和图2，作为本发明推荐的环境试验机的供冷装置的泄气机构7的结构如下：整个泄气机构7优选的位置位于机械制冷联结机构6的下方，在工作腔12的腔壁上开设泄气口71，泄气口71与工作腔12相通，在泄气口71上用螺钉固定泄气管路对接框\n75，在泄气管路对接框75的一端搭载即固定一第三回转气缸72，设在泄气管路对接框75内的第二风门73的一端与泄气管路对接框75枢置(可转动设置)，而另一端则与第三回转气缸72联结，由第二风门73对泄气口72实施开启或关闭。此外，为了有利于工作腔12中的气体的少量泄出，在泄气管路对接框75上还配设有一第三风门74，该第三风门74与泄气管路对接框75的进气槽751相对应。前述的泄气口71的形状同样不受图示的限制，例如可以是圆形的泄气口71，在这种情况下，泄气管路对接框75的形状为管状体，第二风门73为圆片状。\n[0029] 申请人结合图1和图2叙述本发明的工作原理，当要对那些耐低温要求高及温变率大的电子产品、机构零部件乃至各种原材料进行低温试验时，首先将上述例举的但不限于举及的产品和/或原材料置于工作腔12中，然后关闭试验箱箱体1的前、后箱门15a、\n15b。在对工作腔12实施初始降温阶段，由机械制冷联结机构6将由机械制冷机组制取的冷气引入工作腔12，具体是由第二回转气缸62工作，使第一风门63开启，来自于机械制冷机组的冷气经冷气引入口61引入到工作腔12。需要说明的是，本发明在使用状态下是预先将冷气对接框64与机械制冷机组的冷气引出管路对接的，液氮输送机构2的液氮引入管\n21也同样预先与液氮储罐的液氮引出管路对接的。当从冷气引入口61引入到工作腔12中的冷气使工作腔12的温度降低到一定程度时，则关闭机械制冷机组，开启设在液氮引入管\n21的管路上的阀门，液氮从氮气引入管21引入，经第二、第三分配管26、27引至第一、第二氮气喷管28、29，由第一氮气喷管28的第一喷孔281和第二氮气喷管29的第二喷孔291同时喷出，进入到上箱腔11，此时的第一分配管25的管路上的第一电磁阀22处于关闭状态，而第二分配管26的管路上的第二电磁阀23以及第三分配管27的管路上的第三电磁阀24同处开启状态。进入到上箱腔11中的氮气在活门机构3的活动门35和风门37的开启下，由通道371进入液氮喷送机构4。活动门35和风门37的开启是这样来实现的，首先由第一回转气缸31工作，使第一回转气缸31的回转轴311向顺时针转动一定角度，从而由固定在回转轴311上的凸轮32通过滚轮321致动牵引板33，进而由牵引板33带动拉杆34，由于活动门35及风门37是通过转轴36而联结在拉杆34上的，因此由拉杆34使活动门35和风门37偏转一定角度，即偏转到目前由图1和图2所示的状态，该状态即为上箱腔11与工作腔12两者处于贯通的状态。由通道371引入到固定导流槽41中的氮气从固定导流槽41的出气口411引出，经喷管43的喷管口431喷至工作腔12中，对工作腔12实施强制制冷，直至使工作腔12中的温度达到预定的低温温度点。进入到工作腔12中的氮气由气体循环机构5保障回流，具体是在风扇52的运动下，将工作腔12中的氮气抽回至上箱腔11，进而由通道371引至液氮喷送机构4实现循环，使工作腔降温均匀。如前述，当工作腔12内的温度降低到了设定点而需要维持该低温状态时，则关闭第二、第三电磁阀23、24，再次启用机构制冷机组，接前述方式由第二回转气缸62开启第一风门63，使来自于机械制冷机组的冷气再度从冷气引入口61引至工作腔12。低温试验结束后的对工作腔12的排气则由泄气机构7担当，具体是由第三回转气缸72使第二风门73开启，出自泄气口71的气体通过与泄气管路对接框75相对接的管路引出。在上述过程中，由于在对工作腔12实施初始降温阶段以及维持工作腔12的低温阶段均使用了机械制冷联结机构6，因而可以节约液氮的消耗，体现节能，降低低温试验所需的成本。\n[0030] 当要对那些耐低温要求相对较低并且温变率不大的电子产品、机械零部件和原材料等等实施试验时，那么只需启用机械制冷联结机构6。\n[0031] 综上所述，本发明所公开的技术方案能将已有技术中的液氮制冷凝器与机械制冷的优势互补，所以本发明的技术方案的优点是极致的。