[發(fā)明專利]多功能環(huán)境試驗箱及其環(huán)境試驗方法和用途

有效

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• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102614944A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉勝;桂許龍;羅小兵;周洋;陳明祥
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01L1/00
• 分類號: B01L1/00;B01L7/00;G01N33/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發(fā)明涉及環(huán)境試驗領域，更具體地，涉及一種環(huán)境試驗箱及其相應的環(huán)境試驗方法和用途。

背景技術

目前環(huán)境試驗箱主要有溫度沖擊試驗箱、高低溫快速溫變箱、高低溫循環(huán)箱、高溫箱和低溫箱等，其結(jié)構(gòu)存在很大的相似性，大致包括：加熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和箱體機械結(jié)構(gòu)等。其中溫度沖擊試驗箱是用來測試材料結(jié)構(gòu)或復合材料在瞬間下經(jīng)極高溫度及極低溫度的連續(xù)環(huán)境下所能忍受的程度，藉以在最短時間內(nèi)試驗其熱脹冷縮所引起的化學變化或物理傷害。例如，要測試器件周圍的溫度在20秒鐘左右從+150℃降到-40℃，并在5分鐘左右達到穩(wěn)定的-40℃。高低溫快速溫變試驗箱是用于電子元器件在快速溫度變化條件下的安全性能測試提供可靠性試驗、產(chǎn)品篩選試驗等，同時通過此裝備試驗，可提高產(chǎn)品的可靠性和進行產(chǎn)品的質(zhì)量控制。其溫度變化速率較大。高低溫循環(huán)試驗箱用于高、低溫的可靠性試驗。它適用于航空航天產(chǎn)品、信息電子儀器儀表、材料、電工、電子產(chǎn)品、各種電子元器件在高低溫變化或濕熱環(huán)境下、檢驗其各項性能指標。高溫箱又叫高溫老化試驗箱、老化箱、高溫烤箱、高溫烘箱、熱老化試驗箱，高溫箱用于各類電子產(chǎn)品及橡膠塑料等產(chǎn)品的熱老化試驗檢測，檢測產(chǎn)品的耐高溫性能。低溫箱用于科研研究、醫(yī)療用品的保存、生物制品、電子元件、化工材料等特殊材料的低溫實驗及儲存。

對于現(xiàn)有技術的這些環(huán)境試驗箱，仍然存在一些缺陷。這主要表現(xiàn)在以下方面：第一，功能太過單一，不能進行多種可靠性測試；第二，溫度曲線不能任意控制，控制器功能顯得不夠靈活，這限制了環(huán)境試驗箱的使用范圍。具體地來說，例如，現(xiàn)有的溫度沖擊試驗箱，一般是采用三箱式或者兩箱吊籃式結(jié)構(gòu)。其中三箱式?jīng)_擊試驗箱的結(jié)構(gòu)主要包括熱箱、冷箱和測試箱，加熱方式采用電熱管加熱，制冷則采用機械壓縮式制冷。由于采用了熱箱的熱空氣與冷箱的冷空氣在測試箱內(nèi)混合的辦法來實現(xiàn)溫度突變，這樣的溫度沖擊的溫度可變化范圍比較窄。此外，制冷采用機械式制冷，其冷卻速度比較慢，等待時間比較長。內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)的散熱和冷卻采用水冷方式，并設有水冷塔，由此相應增加了設備的復雜性。對于二箱吊籃式?jīng)_擊試驗箱的結(jié)構(gòu)而言，上部為高溫箱，下部為低溫箱，沖擊方式采用高溫箱和低溫箱靜止，試料部件通過上下移動之吊籃快速移動到高、低溫箱內(nèi)，從而實現(xiàn)冷熱沖擊測試目的。這種吊籃式結(jié)構(gòu)，由于頻繁的上下移動，比較容易損壞，而且吊籃的活動部位對密封的要求較高。再例如，目前的高低溫快溫變箱，由于試驗腔相對于箱體來說比較小，其加熱器和機械壓縮式制冷的蒸發(fā)器放置距離比較近，常常使熱空氣遇冷而產(chǎn)生水滴。試驗腔內(nèi)會有積水。這對可靠性快速溫變試驗是不利的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同時實現(xiàn)多種與溫度相關的環(huán)境試驗和測試、而且能夠可靠地快速升溫與降溫的多功能環(huán)境試驗箱及其相應的方法和用途。

按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種多功能環(huán)境試驗箱，包括：

第一加熱箱，該第一加熱箱中設置有電熱元件，用于對空氣進行加熱；

第二加熱箱，該第二加熱箱通過可實現(xiàn)空氣連通或封閉功能的阻隔裝置與所述第一加熱箱相連，其內(nèi)部設置有電熱元件和處于其附近的風扇，用于對空氣進行加熱并將產(chǎn)生熱風；

測試箱，該測試箱通過可實現(xiàn)打開和閉合功能的風道與所述第二加熱箱相連通，其內(nèi)部設置有風扇和液氮分配器，所述液氮分配器通過管路經(jīng)低溫閥與自增壓液氮罐相連。

通過本發(fā)明構(gòu)思的環(huán)境試驗箱，由于其制冷系統(tǒng)采用液氮制冷方式，能夠?qū)崿F(xiàn)快速冷卻的效果；此外，由于其加熱系統(tǒng)采用了兩個加熱箱和布置多個電熱元件的辦法，提高了快速加熱的能力，并能通過風扇裝置來進一步提高熱傳導的效率。按照上述結(jié)構(gòu)配置的環(huán)境試驗箱能夠在一個環(huán)境試驗箱中方便地實現(xiàn)多種環(huán)境試驗功能，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度沖擊試驗、高低溫快速溫變試驗、高低溫循環(huán)試驗、高溫試驗和低溫試驗等，而無需多個環(huán)境試驗箱分開進行操作與試驗，相應能夠大大提高操作人員的便利性并降低設備購置成本。

作為進一步優(yōu)選地，所述第一加熱箱和第二加熱箱的容積之和大于所述測試箱的容積。

通過將第一加熱箱和第二加熱箱的容積之和設定為大于測試箱的容積，第一加熱箱和第二加熱箱容納的總熱量會比較大，這樣在測試箱中進行溫度沖擊時的溫度范圍得以增大。如果加熱腔的容積與測試箱的容積一樣大，會不可避免地造成溫度沖擊范圍窄的缺陷。