КЛИМАТИЧЕСКАЯ КАМЕРА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЕЮ Российский патент 2011 года по МПК F24F3/14 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию климатической камеры, предназначенной для быстрого достижения и поддержания заданной влажности воздуха и/или заданной температуры.

Настоящее изобретение также имеет отношение к созданию способа быстрого достижения и поддержания заданной влажности воздуха и/или заданной температуры в климатической камере.

Предпосылки к созданию изобретения

Уже известно большое число испытательных камер или климатических камер для изучения образцов материала и их аналогов. Заданные температуры и/или заданные влажности воздуха для специфического желательного климатического режима могут быть созданы, например, в пространстве выборок (в пространстве образцов) внутри таких климатических камер.

Однако известные климатические камеры имеют, среди прочего, недостаток, связанный с тем, что заданный климатический режим может быть достигнут только после относительно длительного периода времени. Однако, если образцы материала должны подвергаться воздействию климатического режима в течение только короткого промежутка времени, эти образцы материала не могут оставаться в климатической камере в течение такого длительного периода времени, так как на результаты измерения будет влиять их чрезмерно длительное пребывание в климатической камере.

Для того чтобы вводить образцы (пробы) материала в пространство выборок после достижения заданного климатического режима, в климатической камере предусматривают шлюз, однако указанный шлюз значительно увеличивает сложность конструкции и соответствующие расходы.

Число исследований, связанных с уменьшением времени достижения заданного климатического режима в известных климатических камерах, является ограниченным.

Сущность изобретения

Существует потребность в создании климатической камеры, которая лишена недостатков описанных выше известных вариантов климатических камер.

За счет того факта, что воздух в пространстве выборок может быть перемещен, за счет использования по меньшей мере одного вентилятора, от выпуска пространства выборок по меньшей мере частично через обводную ветвь и/или по меньшей мере частично через ветвь сушки назад на впуск пространства выборок влажность воздуха и/или температура в пространстве выборок климатической камеры в соответствии с настоящим изобретением может быть приведена очень быстро и точно к заданным значениям.

В соответствии с другим примерным вариантом климатической камеры воздух может быть перемещен при помощи по меньшей мере одного направляющего элемента по меньшей мере частично через обводную ветвь и/или по меньшей мере частично через ветвь сушки, что позволяет быстро достичь и поддерживать заданное значение уставки для влажности воздуха в пространстве выборок. Таким образом, возможен только частичный отвод потока воздуха в обводную ветвь, за счет чего влажность воздуха в пространстве выборок можно регулировать очень точно.

В соответствии с другим примерным вариантом настоящего изобретения предусмотрены меры, позволяющие быстро достигать и поддерживать заданное значение уставки для температур в пространстве выборок, причем температуру воздуха можно регулировать при помощи устройства регулирования температуры, в частности, при помощи устройства нагревания и/или охлаждения, при этом устройство регулирования температуры может быть расположено, в частности, в области впуска.

Устройство регулирования температуры содержит устройство охлаждения и может дополнительно содержать устройство нагревания. За счет того, что в качестве десиканта преимущественно используют цеолиты, температура в пространстве выборок повышается, когда влага воздуха поглощается при помощи цеолитов. Это повышение температуры воздуха в пространстве выборок, вызванное экзотермической реакцией цеолитов при поглощении влаги, компенсируется при помощи устройства охлаждения, так что температура воздуха в пространстве выборок остается, главным образом, постоянной. Устройство охлаждения может быть образовано, например, при помощи элементов Пельтье или их аналогов, через которые для регулировки температуры проходит поток воздуха. За счет факультативного устройства нагревания температура воздуха в пространстве выборок может, если это требуется, повышаться выше температуры окружающего воздуха и/или комнатной температуры, независимо от действия цеолитов. Устройство нагревания преимущественно является электрическим, так что его легко регулировать. Например, устройство нагревания может быть образовано при помощи намотанных по спирали проволок высокого сопротивления (проволочных резисторов) или их аналогов, мимо которых проходит поток воздуха.

В соответствии с другим примерным вариантом направляющий элемент или направляющие элементы могут быть приведены в действие (повернуты) при помощи устройства контроля и регулирования, в зависимости от измеренного фактического значения влажности воздуха и/или в зависимости от измеренного фактического значения температуры.

Устройство управления и регулирования позволяет достигать значений заданной влажности воздуха и/или значений заданной температуры в пространстве выборок климатической камеры и поддерживать их, главным образом, автоматически.

В соответствии с еще одним примерным вариантом по меньшей мере один осушитель воздуха, предназначенный для сушки воздуха, расположен в ветви сушки.

Осушитель позволяет быстро и избирательно отбирать влагу из потока воздуха и, таким образом, снижать влажность воздуха в пространстве выборок.

В соответствии с еще одним примерным вариантом климатической камеры, осушитель или осушители воздуха содержат десикант, в частности цеолиты или их аналоги.

Цеолиты, которые преимущественно используют как десикант, имеют зернистую структуру и позволяют быстро снижать влажность воздуха. Цеолиты могут быть расположены, например, в проволочных сетках с большими ячейками, поперечное сечение которых (сеток) ориентировочно соответствует поперечному сечению ветви сушки. Проволочные сетки вставляют в осушитель воздуха так, что воздух преимущественно протекает через весь объем цеолитов в осушителе. Более того, проволочные сетки в осушителях воздуха позволяют производить быструю замену цеолитов. Цеолиты позволяют очень хорошо связывать содержащуюся в воздухе влагу за счет физических процессов в своей кристаллической структуре, причем их можно регенерировать за счет подвода теплоты после полного насыщения влагой.

В соответствии с еще одним примерным вариантом настоящего изобретения увлажнитель воздуха, в частности ультразвуковой испаритель, расположен в обводной ветви.

Увлажнитель воздуха позволяет при необходимости избирательно повышать влажность воздуха в воздушном потоке.

Кроме того, указанная здесь выше потребность может быть удовлетворена при помощи способа, который включает в себя следующие операции:

- измерение фактического значения влажности воздуха в пространстве выборок климатической камеры;

- по меньшей мере частичное пропускание воздуха через ветвь сушки, когда фактическое значение влажности воздуха превышает заданное значение уставки для влажности воздуха в пространстве выборок и/или по меньшей мере частичное пропускание воздуха через обводную ветвь, когда фактическое значение влажности воздуха достигает или падает ниже заданного значения уставки для влажности воздуха в пространстве выборок.

Таким образом, может быть быстро достигнута заданная влажность воздуха и/или заданная температура. Кроме того, после достижения заданных значений для влажности воздуха и/или для температуры в пространстве выборок они могут поддерживаться очень точно в течение длительных периодов.

В соответствии с еще одним примерным вариантом способа воздух охлаждают при помощи устройства регулирования температуры, когда фактическое значение температуры в пространстве выборок превышает заданное значение уставки.

Таким образом при необходимости воздух может быть охлажден, когда температура воздуха возрастает, например, после поглощения влаги воздуха в ветви сушки, обычно за счет экзотермической реакции десиканта в виде цеолитов.

В соответствии с еще одним примерным вариантом способа в соответствии с настоящим изобретением воздух нагревают при помощи устройства регулирования температуры, когда измеренное фактическое значение температуры в пространстве выборок падает ниже заданного значения уставки.

За счет возможного использования функции нагревания устройства регулирования температуры, осуществляемой при помощи дополнительного устройства нагревания, температура воздуха в пространстве выборок при необходимости может быть повышена выше окружающей температуры или комнатной температуры, независимо от действия цеолитов, например, чтобы достичь заданного значения влажности воздуха, которое при более низкой температуре воздуха может приводить к конденсации влаги воздуха.

В соответствии с еще одним примерным вариантом способа воздух направляют при помощи по меньшей мере одного направляющего элемента по меньшей мере частично через ветвь сушки и/или по меньшей мере частично через обводную ветвь.

Этот вариант позволяет очень быстро и точно регулировать влажность воздуха в пространстве выборок за счет простого приведения в действие (поворота) направляющих элементов.

Краткое описание чертежей

На чертеже схематично показана климатическая камера в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

На чертеже схематично показан принцип действия климатической камеры в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения, предназначенной для быстрого достижения и поддержания заданной влажности воздуха и/или заданной температуры в пространстве выборок.

Климатическая камера 1 содержит, среди прочего, пространство 2 выборок (образцов), обводную ветвь 3 и ветвь 4 сушки. Вентилятор 6 расположен в области выпуска 5 из пространства 2 выборок. Вентилятор 6 перемещает воздух из пространство 2 выборок через выходной коленчатый патрубок 7 (в направлении сплошных стрелок, показанных на чертеже) в ветвь 4 сушки, так как направляющие элементы 8, 9 в показанном положении, главным образом, изолируют обводную ветвь 3.

Направляющие элементы 8, 9 могут быть образованы при помощи створок (заслонок), как это показано на чертеже. Створки могут быть приведены в действие, например, при помощи серводвигателей, исполнительных двигателей или других исполнительных механизмов, управляемых при помощи устройства контроля и регулирования. Альтернативно, вместо створок в качестве направляющих элементов 8, 9 могут быть использованы другие запорные элементы с электрическим или пневматическим управлением, такие как, например, клапаны, золотниковые клапаны, пневматические клапаны (tyre valves) и их аналоги.

Три осушителя 10, 11, 12 воздуха расположены в ветви 4 сушки. В каждом из осушителей 10, 11, 12 воздуха имеется десикант 13. В качестве десиканта 13 преимущественно используют цеолиты с зернистой консистенцией, которые очень прочно связывают поглощенную влагу воздуха и могут быть многократно регенерированы за счет подвода теплоты. Десикант 13 в виде цеолитов может быть введен в осушители 10, 11, 12 воздуха, например в проволочные сетки с широкими ячейками, имеющие хорошую воздухопроницаемость. Проволочные сетки преимущественно имеют площадь поперечного сечения, которая ориентировочно соответствует площади поперечного сечения ветви 4 сушки, так что воздух может практически полностью протекать через десикант 13 без значительного гидравлического сопротивления. Проволочные сетки с находящимся в них десикантом 13 также позволяют производить быструю замену десиканта 13.

После протекания через осушители 10, 11, 12 воздуха воздух перемещают при помощи дополнительного вентилятора 14 через входной коленчатый патрубок 15, устройство 16 регулирования температуры и впуск 17 назад в пространство 2 выборок. Таким образом, воздух протекает через климатическую камеру 1, главным образом, по замкнутому контуру. Образец 18, подлежащий исследованию в климатической камере 1, расположен в пространстве 2 выборок.

При помощи устройства 16 регулирования температуры воздух при необходимости охлаждается в области входного коленчатого патрубка 15, так что температура воздуха может быть снижена избирательным образом. Если устройство 16 регулирования температуры имеет факультативное нагревательное устройство, то температура в камере 2 выборок (образцов) также может быть повышена выше температуры окружающего воздуха или комнатной температуры, независимо от действия цеолитов.

Это может быть необходимо, например, когда желают установить в климатической камере 1 влажность воздуха, которая превышает влажность насыщения воздуха при данной температуре в пространстве 2 выборок. В этом случае может потребоваться повысить температуру воздуха избирательным образом при помощи нагревательного устройства, чтобы избежать конденсации влаги воздуха в климатической камере 1 при желательной температуре и/или конденсации влаги воздуха в пространстве 2 выборок.

Более того, когда цеолиты в качестве десиканта 13 поглощают влагу, они выделяют часть энергии, которая была подведена к ним за счет нагревания при регенерации. Подвод теплоты в ходе регенерации десиканта 13 вызывает полное реверсивное удаление влаги, поглощенной десикантом 13, в частности воды или влаги воздуха, из кристаллических связей цеолитов. В результате поглощения влаги воздуха нагреваются цеолиты, образующие десикант 13 в осушителях 10, 11, 12 воздуха и, следовательно, воздух, протекающий через десикант 13, так, что может потребоваться новое охлаждение воздуха до заданного значения температуры, например 23°С, при помощи устройства охлаждения, находящегося в устройстве 16 регулирования температуры. Обычно всегда требуется (необходима) функция охлаждения устройства 16 регулирования температуры, для того чтобы компенсировать или даже исключить флуктуации температуры воздуха за счет поглощения влаги воздуха цеолитами.

Устройство 16 регулирования температуры может быть образовано, например, элементами Пельтье, работающими как устройство охлаждения, которые позволяют производить как нагревание, так и охлаждение воздуха. Альтернативно, устройство 16 регулирования температуры также может иметь отдельное устройство нагревания и охлаждения. В этой связи следует иметь в виду, что электрические нагревательные элементы в сочетании с абсорбционным устройством охлаждения, компрессорным устройством охлаждения или их аналогами могут быть использованы для создания устройства регулирования температуры. Электрические нагревательные элементы могут быть выполнены, например, в виде спиральных проволок высокого сопротивления (проволочных резисторов) или их аналогов.

Не является абсолютно необходимым для устройства 16 регулирования температуры иметь возможность дополнительного нагревания воздуха, протекающего через пространство 2 выборок, при помощи устройства нагревания. В том случае, когда функция нагревания отсутствует, воздух в пространстве 2 выборок имеет температуру, которая ориентировочно соответствует температуре окружающего воздуха и/или комнатной температуре, так что в этом случае климатическая камера 1 по своей функции, главным образом, соответствует осушителю воздуха с очень точной установкой степени влажности воздуха в пространстве 2 выборок.

Более того, устройство 16 регулирования температуры снабжено вторичным охладителем 19 и дополнительным вентилятором 20. Вторичный охладитель 19 служит, в частности, для отвода отходящей теплоты от устройства охлаждения устройства 16 регулирования температуры в операции охлаждения. Для того чтобы усилить эффект вторичного охлаждения, предусмотрен вентилятор 20, который при необходимости всасывает окружающий воздух через вторичный охладитель 19. Более того, предусмотрено устройство 21 контроля и регулирования.

Влажность воздуха в пространстве 2 выборок быстро падает при указанном здесь выше положении направляющих элементов 8, 9, так как воздух пропускают почти исключительно через ветвь 4 сушки.

Если повернуть направляющие элементы 8, 9 (по показанным на чертеже стрелкам) в положение, показанное на чертеже пунктиром, то проход для воздуха через ветвь 4 сушки, главным образом, закрывается. В этом положении направляющих элементов 8, 9 воздух почти исключительно проходит через обводную ветвь 3 (в направлении пунктирных стрелок на чертеже). В этом положении направляющих элементов 8, 9, влажность воздуха в пространстве 2 выборок, по существу, не изменяется или по меньшей мере возрастает очень медленно, потому что воздух теперь пропускают, главным образом, только через обводную ветвь 3. Существенное повышение влажности воздуха в пространстве 2 выборок имеет место в этом положении направляющих элементов 8, 9 только в присутствии образца 18 с высоким содержанием влаги и/или только при включении факультативного увлажнителя воздуха (не показан) при помощи устройства 21 контроля и регулирования.

Более того, направляющие элементы 8, 9 могут занимать промежуточное положение, в котором только часть воздуха пропускают через ветвь 4 сушки или обводную ветвь 3. При этом может быть достигнуто более медленное и, следовательно, более точное снижение влажности воздуха в пространстве 2 выборок. В принципе, предполагают, что направляющие элементы 8, 9 движутся синхронно, чтобы избежать нежелательного противодавления воздуха. Альтернативно, направляющие элементы 8, 9 также могут работать независимо друг от друга. Направляющие элементы 8, 9 имеют управление от исполнительных механизмов (не показаны), например от серводвигателей или их аналогов.

Обводная ветвь 3, ветвь 4 сушки, выходной коленчатый патрубок 7 и входной коленчатый патрубок 15 преимущественно выполнены в виде труб или их аналогов и образуют совместно с пространством 2 выборок замкнутый контур, в идеальном случае полностью отделенный от окружающего воздуха, в котором воздух непрерывно циркулирует за счет вентиляторов 6, 14 в течение времени исследования образца. Таким образом, влияние окружающей среды на климатическую камеру 1 является минимальным. В предпочтительном варианте климатической камеры 1 в соответствии с настоящим изобретением указанные трубы имеют диаметр меньший чем 200 мм. Вместо труб, главным образом, круглого поперечного сечения могут быть использованы воздуховоды или их аналоги, которые имеют, например, прямоугольное или квадратное поперечное сечение. Также могут быть использованы трубы диаметром более 200 мм.

В дальнейшем описании предполагают, что температуру в пространстве 2 выборок, в принципе, измеряют в градусах Цельсия (°С). Влажность воздуха в пространстве 2 выборок определяют как относительную влажность воздуха в процентах (rel. hum.%). Относительная влажность воздуха показывает отношение в процентах между максимальным количеством воды, которое теоретически может быть поглощено воздухом при заданной температуре, и количеством воды, которое действительно присутствует в воздухе во время измерения.

По меньшей мере один датчик 22 влажности воздуха и по меньшей мере один датчик 23 температуры преимущественно установлены в пространстве выборок. Соответствующие измеренные значения или фактические значения температуры и влажности воздуха, в данное время превалирующие в пространстве 2 выборок, определяют при помощи датчика 22 влажности воздуха и датчика 23 температуры и передают по измерительным линиям (не показаны) в устройство 21 контроля и регулирования. Альтернативно, дополнительные датчики влажности воздуха и/или дополнительные датчики температуры могут быть установлены внутри пространства 2 выборок или снаружи от него, что позволяет более точно определять фактические значения температуры и влажности воздуха, за счет чего улучшается контроль.

Датчик 22 влажности воздуха и датчик 23 температуры также могут быть расположены иначе, чем это показано на чертеже. Например, датчик 22 влажности воздуха может быть расположен в области входного коленчатого патрубка 15 или выходного коленчатого патрубка 7. Более того, датчики влажности воздуха могут быть расположены в области обводной ветви 3 и/или ветви 4 сушки. Это относится также и к расположению датчика 23 температуры. Схему расположения датчика 22 влажности воздуха и датчика 23 температуры в пространстве 2 выборок, показанную в качестве примера на чертеже, может потребоваться изменить, например, для соответствия специфическим условиям проведения испытаний и анализа для образца 18.

Более того, климатическая камера 1 в соответствии с настоящим изобретением содержит устройства ввода данных (не показаны), при помощи которых пользователь вводит значения уставок для температуры и влажности воздуха, которые должны быть достигнуты и должны поддерживаться в пространстве 2 выборок. Устройствами ввода данных могут быть, например, поворотные регуляторы, переключатели, ключи или их аналоги. Более того, климатическая камера 1 может иметь устройства вывода данных, например устройства в виде аналоговых дисплеев (индикаторов), цифровых дисплеев, интерфейсов связи или их аналогов, которые индицируют (показывают) пользователю, например, текущие значения температуры и влажности воздуха в пространстве 2 выборок. Более того, климатическая камера 1 в соответствии с настоящим изобретением может иметь реле времени, которое, например, выдает сигнал по истечении заданного пользователем промежутка времени желательного нахождения образца 18 в пространстве 2 выборок.

Устройство 21 контроля и регулирования управляет всеми последовательностями в климатической камере 1 в соответствии с настоящим изобретением. Для этого направляющие элементы 8, 9, устройство 16 регулирования температуры и вентиляторы 6, 14, 20, среди прочего, соединены линиями передачи сигналов управления (не показаны на чертеже) с устройством 21 контроля и регулирования. В соответствии с этим датчик 22 влажности воздуха и датчик 23 температуры также соединены измерительными линиями с устройством 21 контроля и регулирования. Более того, устройства ввода данных и устройства вывода данных для пользователя соединены с устройством 21 контроля и регулирования. Устройство 21 контроля и регулирования преимущественно представляет собой стандартный вычислительный блок, в частности цифровую вычислительную машину.

Термин "быстрое достижение" заданной влажности воздуха и/или заданной температуры в пространстве 2 выборок означает, что первоначальная влажность воздуха, составляющая, например, 50% в пространстве 2 выборок, достигает значения влажности воздуха меньше чем 1% в течение периода времени меньше чем 30 секунд после включения климатической камеры 1. При помощи климатической камеры 1 в соответствии с настоящим изобретением это значение влажности воздуха, составляющее меньше чем 1% при температуре, например, 23°С (комнатная температура, температура окружающего воздуха) в пространстве 2 выборок, может быть, в частности, быстро достигнуто и, кроме того, может точно поддерживаться, главным образом, на постоянном уровне.

В конечном счете, заданные пользователем очень быстрые и одновременно точные регулировка и поддержание влажности воздуха в пространстве 2 выборок становятся возможными в первую очередь при помощи климатической камеры 1 в соответствии с настоящим изобретением. Для этого устройство 16 регулирования температуры содержит в первую очередь устройство охлаждения. Более того, заданная пользователем температура в пространстве 2 выборок может быть достигнута очень быстро и может поддерживаться очень точно при помощи устройства 16 регулирования температуры, снабженного средством нагревания воздуха, протекающего через пространство 2 выборок, выполненным в виде соответствующего устройства нагревания, причем указанная температура также может лежать выше уровня температуры окружающего воздуха или комнатной температуры, независимо от действия цеолитов.

В соответствии с примерным вариантом способа в соответствии с настоящим изобретением пользователь сначала определяет желательные значения уставок для влажности воздуха и/или температуры в пространстве 2 выборок, с использованием устройства ввода данных. Само собой разумеется, что сначала вводят исследуемый образец 18 в пространство 2 выборок.

Заданные пользователем значения уставок записываются и хранятся в устройстве 21 контроля и регулирования. Если, например, пользователь задает, с использованием устройства ввода данных, значение уставки 23°С для температуры и значение уставки 10% для относительной влажности воздуха в пространстве 2 выборок, то устройство 21 контроля и регулирования будет стремиться установить эти значения возможно быстрее и затем поддерживать их постоянными, в частности, за счет приведения в действие (поворота) направляющих элементов 8, 9, устройства 16 регулирования температуры и вентиляторов 6, 14. Значения, в данное время превалирующие в пространстве 2 выборок, то есть фактические значения для влажности воздуха и/или температуры, непрерывно определяются при помощи датчика 22 влажности воздуха и датчика 23 температуры и передаются по измерительным линиям в устройство 21 контроля и регулирования.

Далее будет объяснена более подробно точная последовательность операций способа в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения, со ссылкой на примерный способ регулирования влажности воздуха и соответствующий способ регулирования температуры, при заданной влажности воздуха 10% и температуре 23°С, что ориентировочно соответствует температуре окружающего воздуха или комнатной температуре.

Если текущее значение относительной влажности воздуха, то есть фактическое значение, в пространстве 2 выборок сначала составляет, например, 50%, то направляющие элементы 8, 9 поворачиваются при помощи устройства 21 контроля и регулирования в положение, показанное сплошными линиями начертеже, так что воздух протекает почти исключительно через ветвь 4 сушки. Избыточная влага воздуха теперь быстро отбирается из воздуха при помощи цеолитов, находящихся в десиканте 13 в осушителях 10, 11, 12 воздуха, так что влажность воздуха в пространстве 2 выборок начинает падать. Текущая влажность воздуха в пространстве 2 выборок непрерывно определяется при помощи датчика 22 влажности воздуха.

Направляющие элементы 8, 9 могут занимать произвольные "промежуточные положения", а не только находиться в положении полного открывания или закрывания, как это показано в качестве примера на чертеже. Термин "промежуточное положение" в этой связи означает, что объем от 0% до 100% всего потока воздуха может проходить как через обводную ветвь 3, так и через ветвь 4 сушки, в зависимости от конкретного положения направляющих элементов 8, 9, причем сумма объемов специфических потоков, протекающих в ветви 4 сушки и в обводной ветви 3, всегда равна 100%.

Перемещение направляющих элементов 8, 9 преимущественно осуществляется при помощи так называемых "серводвигателей", которые позволяют устанавливать направляющие элементы 8, 9, преимущественно выполненные как створки, в произвольные и/или в "промежуточные положения", под управлением устройства 21 контроля и регулирования.

Положение направляющих элементов 8, 9 изменяют при помощи устройства 21 контроля и регулирования в ходе реального процесса управления до тех пор, пока фактическое значение влажности воздуха в пространстве 2 выборок, минус допустимая погрешность управления, не будет ориентировочно равно заданному значению уставки 10% для влажности воздуха. Если образец 18 имеет высокое содержание влаги, то направляющие элементы 8, 9 открываются шире при помощи устройства 21 контроля и регулирования для того, чтобы быстрее достигать значения уставки влажности воздуха за счет перемещения большого объема воздуха через ветвь 4 сушки. Если, с другой стороны, образец 18 имеет более низкое содержание влаги, то амплитуды перемещений направляющих элементов 8, 9 уменьшают за счет управления при помощи устройства контроля и регулирования для того, чтобы избежать перерегулирования процесса управления и более быстро достичь значения уставки.

После того, как значение уставки будет достигнуто, направляющие элементы 8, 9 могут быть повернуты при помощи устройства 21 контроля и регулирования в положение, показанное на чертеже пунктиром, так чтобы воздух теперь протекал, по существу, исключительно через обводную ветвь 3, и влажность воздуха в пространстве 2 выборок оставалась постоянной.

Однако направляющие элементы 8, 9 преимущественно остаются в "среднем положении", когда достигнуто значение уставки влажности воздуха в пространстве 2 выборок минус допустимая погрешность управления, в частности, для того, чтобы обеспечивать более быструю компенсацию вновь появляющихся флуктуаций влажности воздуха.

Если значение влажности воздуха, превалирующее в пространстве 2 выборок, вновь изменяется от 10% за счет внешних влияний и/или за счет влияния образца 18, то влажность воздуха вновь доводят до заданного значения уставки 10% при помощи ветви 4 сушки и соответствующего изменения положения направляющих элементов 8, 9 под контролем устройства 21 контроля и регулирования.

Если текущее значение температуры воздуха в пространстве 2 выборок составляет, например, 18°С, датчик 23 температуры определяет это значение температуры и передает его в устройство 21 контроля и регулирования. Таким образом, действительное значение температуры в пространстве 2 выборок, минус допустимая погрешность управления, будет меньше чем значение уставки 23°С, заданное пользователем, так что воздух нагревают при помощи устройства 16 регулирования температуры до тех пор, пока фактическое значение температуры вновь не будет соответствовать значению уставки 23°С, минус допустимая погрешность управления. Повышение температуры воздуха в пространстве 2 выборок выше уровня температуры окружающего воздуха или комнатной температуры, независимо от действия цеолитов, как правило, возможно, только если устройство 16 регулирования температуры, описанное здесь выше, обладает факультативной возможностью нагревания при помощи устройства нагревания, например, в виде нагревательных элементов с электрическим нагревом или их аналогов.

Если экзотермическую реакцию цеолитов используют для косвенного "нагревания" воздуха в пространстве 2 выборок, то необходимо учитывать, что в результате этого влажность воздуха в пространстве 2 выборок может вновь измениться нежелательным образом.

Если, с другой стороны, фактическое значение температуры воздуха в пространстве 2 выборок выше, чем заданное значение уставки 23°С, воздух охлаждается при помощи устройства охлаждения устройства 16 регулирования температуры до тех пор, пока не будет достигнуто значение уставки температуры 23°С, минус допустимая погрешность управления. В этом режиме работы способ управления температурой воздуха соответствует в принципе способу управления влажностью воздуха.

Управление процессами регулирования влажности воздуха и регулирования температуры производят параллельно, или при согласовании друг с другом, при помощи устройства 21 контроля и регулирования. Более того, также необходимо производить соответствующее управление при помощи устройства 21 контроля и регулирования, вентиляторами 6, 14, которые осуществляют циркуляцию воздуха внутри климатической камеры 1, например, для того, чтобы замедлить или ускорить процесс сушки в ветви 4 сушки и/или для того, чтобы нагревать или охлаждать воздух в устройстве 16 регулирования температуры. Это управление вентиляторами 6, 14 может быть осуществлено, например, при помощи регулятора скорости и/или за счет регулирования установочного угла роторов вентиляторов. Это применимо также к вентилятору 20.

Полный процесс управления является относительно дорогим (при его аппаратной реализации - прим. переводчика) за счет осуществления в параллель процессов управления влажностью воздуха и температурой, поэтому его преимущественно реализуют при помощи устройства 21 контроля и регулирования с использованием программных средств. Альтернативно, процесс управления может быть реализован при помощи аналоговых схем.

За счет использования принудительной циркуляции воздуха при помощи вентиляторов 6, 14 в комбинации с возможностью быстрого переключения между обводной ветвью 3 и ветвью 4 сушки, при помощи способа в соответствии с настоящим изобретением возможно быстро устанавливать и очень точно поддерживать заданные пользователем температуру и/или влажность воздуха в климатической камере 1 в течение всей длительности испытания, то есть поддерживать их в основном на постоянном уровне.

Камера предназначена для быстрого достижения и поддержания заданной влажности воздуха и/или заданной температуры. Воздух в пространстве (2) выборок перемещают при помощи по меньшей мере одного вентилятора (6, 14) от выпуска (5) пространства (2) выборок по меньшей мере частично через обводную ветвь (3) и/или по меньшей мере частично через ветвь (4) сушки назад на впуск (17) пространства (2) выборок. Циркуляцию воздуха производят непрерывно при помощи вентиляторов (6, 14), главным образом, по замкнутому контуру. Воздух направляют при помощи направляющих элементов (8, 9) через обводную ветвь (3) и/или ветвь (4) сушки. За счет возможности быстрой перенастройки между обводной ветвью (3) и ветвью (4) сушки, обеспеченной при помощи направляющих элементов (8, 9), возможно, в комбинации с устройством (16) регулирования температуры и вентиляторами (6, 14), быстро достичь заданных пользователем значений влажности воздуха и/или температуры в пространстве (2) выборок климатической камеры (1) и, кроме того, поддерживать их очень точно в течение длительного периода времени. Технический результат - достижение и поддержание заданной влажности воздуха и/или заданной температуры в климатической камере. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Климатическая камера (1) для быстрого достижения и поддержания заданной влажности воздуха и/или заданной температуры, содержащая пространство (2) выборок, по меньшей мере, один вентилятор (6, 14), перемещающий воздух при помощи, по меньшей мере, одного направляющего элемента (8, 9) от выпуска (5) пространства (2) выборок, по меньшей мере, частично через обводную ветвь (3) и/или, по меньшей мере, частично через ветвь (4) сушки назад на впуск (17) пространства (2) выборок, при этом направляющий элемент или направляющие элементы (8, 9) приводят в действие при помощи устройства (21) контроля и регулирования в зависимости от измеренного фактического значения влажности воздуха и/или в зависимости от измеренного фактического значения температуры и снабженная устройством (16) регулирования температуры, расположенным за обводной ветвью (3) и ветвью (4) сушки в области впуска (17).

2. Климатическая камера (1) по п.1, в которой в ветви (4) сушки расположен, по меньшей мере, один осушитель (10, 11, 12) воздуха.

3. Климатическая камера (1) по п.2, в которой осушитель воздуха содержит десикант (13), в частности цеолиты или их аналоги.

4. Климатическая камера (1) по п.1, в которой в обводной ветви (3) расположен увлажнитель воздуха, в частности ультразвуковой испаритель.

5. Климатическая камера (1) по п.1, в которой в области пространства (2) выборок расположен, по меньшей мере, один датчик (22) влажности воздуха, предназначенный для определения фактического значения влажности воздуха в пространстве (2) выборок.

6. Климатическая камера (1) по п.1, в которой в области пространства (2) выборок расположен, по меньшей мере, один датчик температуры (23), предназначенный для определения фактического значения температуры в пространстве (2) выборок.

7. Климатическая камера (1) по п.1, в которой ветвь (4) сушки и обводная ветвь (3) и пространство (2) выборок образуют главным образом замкнутый контур для циркуляции воздуха, причем ветвь (4) сушки и обводная ветвь (3) образованы при помощи закрытых каналов, в частности при помощи труб.

8. Климатическая камера (1) по п.1, в которой непрерывно производят циркуляцию воздуха по замкнутому контуру при помощи вентилятора или вентиляторов (6, 14).

9. Способ быстрого достижения и поддержания заданной влажности воздуха и/или заданной температуры в климатической камере по пп.1-8, который включает в себя следующие операции:
измерение фактического значения влажности и температуры воздуха в пространстве (2) выборок климатической камеры (1); и,
по меньшей мере, частичное пропускание воздуха через ветвь (4) сушки, когда фактическое значение влажности воздуха превышает заданное значение уставки для влажности воздуха в пространстве (2) выборок климатической камеры (1), и/или,
по меньшей мере, частичное пропускание воздуха через обводную ветвь (3), когда фактическое значение влажности воздуха доходит до или падает ниже заданного значения уставки для влажности воздуха в пространстве (2) выборок, и
регулирование температуры воздуха с помощью устройства (16) регулирования температуры, расположенного, в частности, за обводной ветвью (3) и ветвью (4) сушки в области впуска (17).

10. Способ по п.9, в котором воздух охлаждают при помощи устройства (16) регулирования температуры, когда фактическое значение температуры в пространстве (2) выборок превышает заданное значение уставки для температуры в пространстве выборок.

11. Способ по п.9 или 10, в котором воздух нагревают при помощи устройства (16) регулирования температуры, когда измеренное фактическое значение температуры в пространстве (2) выборок падает ниже заданного значения уставки для температуры в пространстве (2) выборок.

12. Способ по п.9, в котором фактическое значение влажности воздуха в области пространства (2) выборок домеряют при помощи, по меньшей мере, одного датчика (22) влажности воздуха.

13. Способ по п.9, в котором фактическое значение температуры в области пространства (2) выборок измеряют при помощи, по меньшей мере, одного датчика (23) температуры.

14. Способ по п.9, в котором воздух направляют при помощи, по меньшей мере, одного направляющего элемента (8, 9), по меньшей мере, частично через ветвь (4) сушки и/или, по меньшей мере, частично через обводную ветвь (3).

15. Способ по п.9, в котором направляющий элемент или направляющие элементы (8, 9) приводят в действие при помощи устройства (21) контроля и регулирования в зависимости от заданных значений уставок для температуры и/или для влажности воздуха в пространстве (2) выборок, а также в зависимости от измеренных фактических значений влажности воздуха и/или температуры в пространстве (2) выборок.

16. Способ по п.9, в котором вентилятором или вентиляторами (6, 14) и/или устройством (16) регулирования температуры управляют в зависимости от заданных значений уставок для температуры и/или для влажности воздуха в пространстве (2) выборок, а также в зависимости от измеренных фактических значений влажности воздуха и/или температуры в пространстве (2) выборок.

17. Способ по п.9, в котором циркуляцию воздуха производят непрерывно при помощи, по меньшей мере, одного вентилятора (6, 14) от выпуска (5) пространства (2) выборок, по меньшей мере, частично через обводную ветвь (3) и/или, по меньшей мере, частично через ветвь (4) сушки назад на впуск (17) пространства (2) выборок по замкнутому контуру.