Испытательная камера для имитации параметров окружающей среды Советский патент 1988 года по МПК F24F5/00 

СХ) СХ)

сг

00

Изобретение относится к технике 1 ондиционирования воздуха, и предназ Йачено для иьштации экстремальных Климатических факторов, температуры и влажности с широким рабочим диапа- 8ОНОМ и высокой то чностью. : Ив патента ЧССР № 96808 (Н.кл. 6dl/56, I960) известна испытатель Йая камера для имитации окружающей |;реды, содержащая корпус с дверью j Подвешенной на раме, размещенный в ем с зазором резервуар два венти- |пятора, первый из которых установлен is резервуаре, а второй в зазоре, а |также расположенные в последнем ис {паритель и нагреватель.

Недостатком известного устройства является то, что с помощью соответ- ственно выбранной системы термоста- тирования высокие требования к стоякетву и. высоким значениям влаж гности (около 98%) могут быть выполне :ны только в ограниченном диапазоне I изменения температуры и влажности I воздуха, но не могут быть достигнуты высокие скорости изменения их значе НИИ. Кроме того ,; воспроизводство кли матических параметров, изменяющихся в широком диапазоне температур ( - + 180°с) при сохранении постоянных высоких значений влажное-- ти (включая значение ср «

98% при t.

80 С) и высокой ско

рости изменения вышеуказанных пара- метров S требует больших технико- зко комических затрат. Это обусловлено тем, что известное устройство удов летворяет только ограниченным требо ванийм в отношении постоянства тем пературы, не Обеспечивает paBHOMap- ное распределение температуры в icaMS - ре и не позволяет достичь высоких зКачений влажности воздуха в камере«

В особенности это касается дости жения высокой., влажностиS так как при команде регулирования Охлаждение постоянства температуры по времени плюс местное-распределение темпера- туры в среднем значении К не .достижимо, и далее зависимая от теп- лообмена разность температур между средней температурой воздуха и самой низкой темпер-атурой поверхности ис парителя или температурой кожуха ис пытательной камеры, которая во время команды на охлаждение всегда больше 1,0 К и вследствие ограниченных возможностей согласования энергии охлаж0

5

0

5

5

0

5

дающей способности холодильного ком прессора, включая .испаритель, с по- требностью охлаждающей способности при соответствующей температуре ис- парительной камеры в области темпе ратурно влажностного режима недости жимы стабильные наивысшие значения влажности, равные - 97% и выше. Так же отрицательно сказывается на ско рость изменения температуры высокая теплоемкость термостатирующей жидкости, среднее значение которой меньше, чем для непосредственно термостатированных испытательных камер. Темпера турный диапазон ограничен ввиду на личия пределов применения термоста тирующей жидкости и лежит между и ,

Цель изобретения обеспечение возможности проведения испытаний при экстремальных условиях окружающей среды (диапазон изменения температур (100 С +180 С) и по,пдержание отно сительной влажности воздуха до 97% и выше в диапазоне изменения температур ( +80°С) при местной плюс временной разности температур, рав ной ),

Поставленная цель достигается тем, что испытательная камера для имитации параметров окружающей среды, содержа щая корпус с дверью, подвешенной на раме5 размещенньм в нем с зазором ре зервуар, два вентилятора, первый из которых установлен в резервуаре, а второй в зазоре, а также расположен ные в последнем испаритель и нагрева тель, согласно изобретению, снабжена и-образным стальным листом, установ ленным в зазоре и-имеюшд1М прилегаю шие к корпусу и раме края и отверс тия для размещения второго вентилято ра, при этом противоположная относи тельно установки вентилятора стекка листа выполнена перфорированной, ре зервуар снабжен со сторонь перфори рованной стенки листа отклоняющим козырьком и выполнен двустенным, прИ чем наружная стенка резервуара имеет угловую заслонку, одна из его внут ре нних стенок выполнена перфорирован ной, а противоположная имеет отвер стие для установки в ней с зазором первого вентилятора, и оба вентиля тора размещены на одном валу.

На фиг.1 изображена камера, прО дольный разрез; на фиг,2 ьечение на фиг. 1 ,

Камера содержит корпус 1 с две рыо 3, подвешенной на раме 2, раэ- мещенный в нем с зазором резервуар 4 два вентилятора 15 к 7, первый из ко торых установлен в резервуаре 4, а второй в зазоре, а также расположен- ные в последнем испаритель 23 и на греватель 24. Камера также снабжена и-образным стальным листом 5, уста новленным в зазоре и имеющим приле- гающие к корпусу 1 и раме 2 края и отверстие .6 для размещения второго вентилятора 7. Противоположная отно- сительно установки вентилятора 7 стенка 8 листа 5 выполнена перфори - рованной, резервуар 4 снабжен со сто- РОНЫ перфорированной стенки 8 листа 5 отклоняющим козырьком 9 и выполнен двустенным. Наружная стенка резервуа ра 4 имеет угловую заслонку 19, одна из его внутренних стенок 17 выполне на перфорированной,, а противополож-- ная стенка 13 имеет отверстие 14 для установки в ней с зазором первого вентилятора 14 для установки в ней с зазором первого вентилятора 15, и . оба вентилятора 15 и 17 размещены на одном валу 16. Двустенный резервуар 4 имеет камеру 10 и прикреплен к ра- ме II .

Внутренная дверь 12 может совпа дать с дверью 3 корпуса 1.

Крепление двустенного резервуара 4 может производиться с помощью укрепленных в боковых стенках резервуа ра 4 и в шине 27 пальцев 28 из материала с небольшой теплопроводностью, при этом шина 27 может опираться на укрепленные в корпусе 1 опорные пальцы 29.

Проходное отверстие в наружной стенке резервуара 4 для вала 16 мо- жать иметь диаметр больше диаметра вала 16 и образовывать кольцевой за- зор 30.

Подвод сухого или влажного воздуха в резервуар 4 может осуществляться через систему 25 подачи, а отвод воздуха - через систему 26 отвода.

Угловая заслонка 19 может поворачиваться с помощью поворотного устройства 22.

Устройство работает следующим образом.

В зазоре между корпусом 1 и резервуаром 4 расположен U-образный направляющий стальной лист 5, образуя внешний циркуляционный контур тем.

fO

15

20

25

30

35

40

45

50

55

что в стенке разделяющего направляющего стального листа 5 имеется отверстие 6 с вентилятором 2, а противоположная стенка направляющего стального листа 5 перф(3рирована. Резервуар 4 выполнен двустенным, образуя внутренний циркуляционный контур тем, что в одной его внутренней стенке имеется отверстие 14 с вентилятором 15, а противоположная стенка 17 перфорирована.

В зазоре между корпусом 1 и резер вуаром 4 газообразная термостатирую- щая среда, главным образом воздух, охлаждается с помощью испарителя холодильного агента или подогревается нагревателем. Вентилятор 7 перемещает термостатирующую среду,. поток которой разделяется стальным листом 5 посредством своей перфорированной стенки 8 и отклоняющего козырька 9, и равномерный расщепленный поток со всех сторон параллельно обтекает стенки резервуара 4 и внутреннюю дверь 12. Благодаря исполнению внеш- него циркуляционного контура достигается то, что газообразная термоста- тирующая среда лишь после затухания колебаний процесса регулирования обтекает резервуар с внутренней дверью 12, причем всесторонний энергооб- мен производится через стенки с также газообразной термоетатирующей средой внутреннего циркуляционного кон- тура. Вентилятор 15 перемещает тер мостатирующую среду во внутреннем циркуляционном контуре через отверстие 14 внутренней стенки резервуара 4 и поток среды проходит через . перфорированную внутреннюю стенку 17 в межстеночное пространство резервуара 4. В межстеночном пространстве образуется направленньй поток с небольшой скоростью. При подобном расположении внешнего и внутреннего циркуляционных контуров разделенные потоки термостатирующей среды движутся противотоком вдоль разделяющих их стенок резервуара 4. Благодаря такой схеме термостатирования, принятой согласно изобретению, стало возможным функциональное действие системы термостатирования согласно с требуемым принципом работы, т.е. в диапазоне температур от до +180°С последовательной схемой, состоящей из нескольких термосопротивлений и теплоемкости, отсеиваются и преобра-

зуются в постоянно испускаемое коли честно тепла действия импульсов энергии энергетических звеньев, если они ; представляют собой корпус 1 с рамой :2 и дверью 3, включая элементы на- |Правляющего воздуха устройства, а Iтакже резервуар 4 с его направляю |щим воздух устройством под воздей ствием проходящей термостатирующей среды воздуха, причем таким обра |зом, что в середине камеры достига |ется постоянство температуры +0,1 К, при этом посредством измененного с помощью управления Заслонкой 19 на правления воздуха уменьшается термо инертность, и достигается таким обра- зом высокая скорость изменения тем |пературы Вследствие полностью отре :гулированного по температуре обтека ; ВИЯ воздухом внутренняя полость ре Iзервуара 4 полностью экранируется от i возмущающих воздействий теплоприто-- ка и теплопотерь в результате разнос Iти температур между внешней темпера- I турой и температурой внутренней по Iлости резервуара 4, которая при экст j ремально высоком диапазоне темпера- I тур может принимать высокие значения, j Так как в резервуаре 4 энергетические звенья отсутствуют, а стенки пред ставляют собой поверхности теплооб мена,циркуляция воздуха в нем осу ществляется с небольшой потерей дав ления и требует поэтому лишь неболь шой мощности вентилятора 15, В ре зультате этого, внесенное вентилято ром 15 количество тепла незначитель но, и в сочетании с экранированной от возмущающих воздействий внутрен ней полостью резервуара 4 разность температур между средней твмперату рой воздуха внутренней полости резер вуара 4 и температурой внутренней стенки резервуара 4 настолько мала, что вблизи значения температуры, равного ПО К как частичного диа- пазона всего диапазона температур, достигается верхнее предельное значение относительной влажности, равное 98%. При этом небольшое количество тепла, если оно вносится в камеру дозируемым влажным воздухом системы ув - лажнения, оказывает влияние, на это значение относительной влажности. Одновременно экранирование внутренней полости резервуара 4 вызывает небольшое местное отклонение любой точ - ки температуры, отнесенной к темпера

0

5

0

5

5

0

5

туре в середине камеры меньше либо равное ±0,2 К в названном частичном диапазоне. Полное действие термоинер дни и теплоемкости достигается тем, что резервуар 4 имеет, лишь практичес ки точечное соприкосновение с корпу сом или тем, что термоинерция вслед ствие теплопроводности больше, чем термоинерция вследствие теплообмена через термостатирующую среду воз дух. Это та1сже является вкладом в общий результат.

Так как общая емкость термостати рующего устройства при еще более вы соких качественных параметрах сос тавляет как максимум около 1/3 теп лоемкости устройств с термостатирова нием жидкостью потребление энергии при такой же скорости изменения тем пературы уменьшается также до 1/3. Оба рабочих состояния: нагрев (охлаж дение), с одной стороны, и регулиро ванне при температуре заданного значения, с другой стороны, требуют для оптимального принципа работы в осо- бенности при высоких скоростях изме- нения эффективного термодинамичес кого согласования. Это решено тем, что внешний и внутренний контуры цир куляции термостатирующей среды раздв ляются или, в зависимости от рабочего состояния, соединяются посредством вращаемой угловой заслонки 19, выполненной преимущественно с электромагнитным автоматическим управлением. Когда управление отдается регулятором температуры, который при регулируемом удалении от установленного значения параметра выдает предварительный сигнал, и сразу же угловая заслонка 19 переключается на регулирование значений параметра с меньшей производительностью нагрева (охлаждения, после выполнения перехода с высокой производительности на.грева- ния) охлаждения на низкую, угловая заслонка 19 закрывается. При более высокой скорости изменения темпера- туры разделенный отклоняющим стальным листой 5 воздушный поток во внеш нем циркуляционном контуре через открытую угловую заслонку 19 направляется в резервуар 4 как. частичный поток и после прохожд ения резервуара 4 снова соединяется с частичным потоком внешнего циркуляционного контура. Действующее в результате этого уменьшение термоинерции снижает также пе-

репад температур между корпусом 1 и резервуаром 4 при нагревании/охлаждении, и выбранное значение параметра достигается быстрее. Таким образом, достигается термодинамическое согласование с рабочим состоянием. Функ ционально с автоматическим переключением связаны: при высокой скорости изменения - высокая производитель ность нагревания/охлаждения с открытой угловой заслонкой 19; при регули ровании устанавливаемых значений теьг пературы - меньшая производительность нагревания/охлаждения с закрытой уг- ловой заслонкой.

Преимуществом испытательной камеры является то, что два разделенных кон4

тура циркуляции для газообразной тер- мостатирующей среды, главным образом воздуха, во внешнем циркуляционном контуре и внутреннем циркуляционном контуре реализуются направленно, что не было до сих пор применено, и что оба циркуляционных контура могут быть соединены друг с другом. V

Это позволяет имитировать параметры окружающей среды (температуру и влажность) в широком рабочем диапазоне и с высокой точностью, при этом достижение и сохранение этих экстремальных климатических параметров осуществляется за наикратчайшее время при экономичном расходе энергии.

Ipl/.f

/J1 10 5

20

ZU

26

W 1Q 8 9 j .1

Редактор Г.Гербер

Техред М.Ходанич

Заказ 1484/38Тираж 663Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор О.Кундрик