专利名称：氙灯人工气候老化试验装置的制作方法
专利说明 本实用新型涉及氙灯人工气候老化试验装置。随着合成材料在国民经济中的广泛应用，合成材料环境可靠性试验日显重要。虽然合成材料在大气环境的暴露试验最为直观、可靠，但由于需要较长时间，难以满足材料或产品开发应用的需要。人工气候加速老化试验，既可以模拟户外环境的主要因素，又可以取得显著的加速效果，试验结果重复性好。在塑料实验室光源暴露试验方法中，氙弧灯人工气候老化试验箱由于氙弧灯光源光谱与太阳光光谱接近，成为目前国际标准化委员会和我国标准化委员会推荐使用的实验室光源之一，对应的试验方法标准为ISO4892-21994和GB/T16422·2-1999等。
目前国外生产氙弧灯人工气候老化试验箱的企业有日本SUGA公司和美国ATLAS、Q-PANEL公司等。据调查表明，美国ATLAS公司生产的人工气候老化试验箱在自动控制更胜一筹，特别是该装置的光能量和黑板温度均可自动控制；还有美国Q-PANEL公司生产的氙弧灯是气冷式；日本SUGA公司的设备外观设计、条件控制也较好，但光能量未能自控，关键部件(氙灯)已停止供货。
国内生产人工气候老化试验箱的厂家有广西梧州化工实验厂、重庆试验设备厂、上海增达环境试验设备有限公司、无锡锦华试验公司和武进华夏环境试验公司等。调查表明，国内氙灯人工老化试验箱存在以下问题氙灯触发点燃机率低，寿命短，易损坏；氙灯冷却系统效果不好，氙灯直接利用自来水冷却，由于自来水含有多种离子和杂质，造成氙灯在使用过程中，表面附着一层化合物，因而直接影响到光老化的辐照度，得到的实验数据有很大的偏差。未能自控，主要控制参数达不到试验标准要求。针对上述模拟室外老化试验装置所存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种氙灯触发点燃机率高，寿命长，不易损坏；氙灯冷却系统效果好，实验数据准确的氙弧灯人工气候老化试验箱。
为达到上述目的，本实用新型拟采取以下技术方案一种氙灯人工气候老化试验装置，箱体内设有一可挂试样的多层不锈钢样品架，样品架内中央处安装有模拟外面太阳光作用的氙灯，箱体内具有光辐照度控制装置，用于样品架喷淋、样品喷淋的模拟降雨的装置，模拟室外风速的风速装置，模拟室外相对湿度的相对湿度装置，氙灯工作装置，以及氙灯冷却装置；其中氙灯工作装置中氙灯工作升压变压器、氙灯、氙灯主电抗器、氙灯辅助电抗器、氙灯功率调节器依次连接；氙灯冷却系统包括依次连接的水箱、水泵、氙灯、低流速开关、过温开关、水箱。
本实用新型的有益效果是通过对氙灯冷却系统进行改进，可大幅降低水质对氙灯的影响，明显延长氙灯使用时间，同时提高试验的准确度；氙灯触发点燃机率高，寿命长，不易损坏，工作安全可靠。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的前视立体示意图。
图3是本实用新型的后视立体示意图。
图4是本实用新型的触发器原理电路图。
图5是图4中P处示意图。
图6是本实用新型的氙灯冷却装置示意图。
图中1、辅助电抗器 2、功率调节器3、变频器4、氙灯触发器 5、工作室温传感器6、相对湿度传感器7、样品架喷淋器 8、样品架温度传感器 9、样品喷淋器10、氙灯 11、低流速开关 12、光监控传感器13、样品架14、过温开关 15、挡风板16、样品架转轴17、水箱 18、水泵19、样品架传动电机20、轴承架 21、鼓风电机22、加湿水箱 23、主电抗器 24、升压变压器25、工作室26、记录仪 27、人机界面触摸屏28、PLC控制器 29、风门调节器 30、电源总开关31、风道 32、风门 33、热交换器[具体实施方式
]实施例如图所示，本实用新型的氙灯人工气候老化试验装置，箱体内设有一可挂试样的多层不锈钢样品架13，样品架13内中央处安装有模拟外面太阳光作用的氙灯10，箱体内具有光辐照度控制装置，用于样品架喷淋、样品喷淋的模拟降雨的装置，模拟室外风速的风速装置，模拟室外相对湿度的相对湿度装置，氙灯工作装置，以及氙灯冷却装置；其中，光辐照度控制装置采用窄带波长340nm、420nm或宽波长300-400nm的光监控传感器12；风速装置包括位于箱体下方的循环鼓风电机21、鼓风出口处的挡风板15及变频器3；相对湿度装置为水、气混合超声波装置，包括相对湿度传感器6、喷嘴、加湿装置，喷嘴安装于相对湿度装置内，该喷嘴为直交内混式水、气混合超声波喷嘴，其喷雾形状为矩形；氙灯工作装置中氙灯工作升压变压器24、氙灯10、氙灯主电抗器23、氙灯辅助电抗器1、氙灯功率调节器2依次连接，氙灯工作装置还包括用于自动控制的PLC控制器28与人机界面触摸屏27，人机界面触摸屏27安装在箱体前面工作门的右边，PLC控制器28安装在工作室右内侧，氙灯工作装置的氙灯触发器4的放电火花间隙P由8块金属组成；氙灯冷却系统包括依次连接的水箱17、水泵18、氙灯10、低流速开关11、过温开关14、水箱17，水箱17内采用管状蛇形热交换器33；样品架温度与循环鼓风电机、工作室温与风门控制装置设有PID自动调节装置。
当氙灯工作时，氙灯工作的控制装置的工作电流经过氙灯工作升压变压器，通过所述的氙灯，再分别通过氙灯主电抗器和氙灯辅助电抗器、氙灯功率调节器，最后与电源中线连接，提高了氙灯工作的稳定性。由于控制采用了PLC自动控制，因此系统稳定性好、可维护性强，同时采用了人机界面触摸屏，系统操作简便、功能强大，而且有各种报警信息。本实用新型样品架温度与循环鼓风电机进行PID自动调节，工作室温与风门控制装置进行PID自动控制。
氙灯触发器是氙灯工作关键的部件，本实用新型的触发器点燃的机率高，不易损坏，寿命长，如图所示，升压变压器B1将220V的升压到8000～10000V高压向电容C1充电，当电容C1两端的电压上升到火化间隙P的击穿电压时，电容C1上的储能通过击穿的火花间隙P和脉冲变压器B2的初级放电，在B2的次级感应出足够高的脉冲电压使氙灯击穿，形成火花放电，电极发射出大量的电子使氙灯点燃。
为了达到稳定的控制，本实用新型的光辐照度控制采用了窄带波长340nm、420nm或宽波长300～400nm的光监控传感器，该装置通过光石英棒把氙灯的光能量接到上面的监测装置，当检测到窄带波长的能量与设定值不相等时，自动调节氙灯工作的功率装置，直到辐照值达到设定值为止。
本实用新型的氙灯冷却装置，氙灯冷却水泵连接用于低流量保护的低流速开关以及冷却水超温保护开关，外冷却采用常温的自来水，简单好用，不会对外产生污染。
模拟室外的相对湿度的装置喷雾形状为矩形，分布均匀。
本实用新型的控制系统采用PLC和人机界面触摸屏，控制先进、稳定，操作简便；可选340nm、420nm、或300～400nm光辐照度自动控制系统，并实时监控及显示功能；试验过程控制可选定光辐照度能量、时间；采用标准氙灯，自动校准，方便、快速；自动报警及信息显示功能；水质监控报警功能；国内外的氙灯人工老化试验标准，程序化直接显示与调用；样品架温度(BST、BPT)直接显示及自动控制；空气交换自动控制；箱体全部采用不锈钢设计构成，美观耐用，适用各种恶劣环境，寿命长。
实验开始时，在不锈钢样品架上悬挂样品，自行设定实验方法，每种试验方法设置的参数为如参考标准GB/T16422.2方法，进行试验方法设置1、试验循环过程的数量(1-150)2；2、试验控制方式时间/能量，选择时间；3、样品架温度控制选择BST/BPT，选择BST；4、光辐照度控制@340nm/@420nm/300～400nm或氙灯功率，选择@340nm；
5、运行循环周期设定光照/黑暗，选择光照；6、光照周期设定a、光辐照度控制值的设定@340nm(0.00～2.00)W/@420nm(0.00～3.00)W/m2，设定@340nm的辐照度为0.55W/。
b、黑板(标准)温度设定为65℃c、工作室温设定为38.0℃d、相对湿度设定为60％e、运行时间或能量的设定运行周期为120分钟，其中样品喷淋18分钟。黑暗过程的设定(这个试验方法没使用黑暗周期)a、工作室温的设定(0.0～100.0℃)b、相对湿度的设定(0.0％～100.0％)c、运行时间或能量的设定
权利要求1.一种氙灯人工气候老化试验装置，箱体内设有一可挂试样的多层不锈钢样品架(13)，样品架(13)内中央处安装有模拟外面太阳光作用的氙灯(10)，箱体内具有光辐照度控制装置，用于样品架喷淋、样品喷淋的模拟降雨的装置，模拟室外风速的风速装置，模拟室外相对湿度的相对湿度装置，氙灯工作装置，以及氙灯冷却装置，其特征在于氙灯工作装置中氙灯工作升压变压器(24)、氙灯(10)、氙灯主电抗器(23)、氙灯辅助电抗器(1)、氙灯功率调节器(2)依次连接；氙灯冷却系统包括依次连接的水箱(17)、水泵(18)、氙灯(10)、低流速开关(11)、过温开关(14)、水箱(17)。
2.根据权利要求1所述的氙灯人工气候老化试验装置，其特征在于光辐照度控制装置采用窄带波长340nm、420nm或宽波长300-400nm的光监控传感器(12)。
3.根据权利要求1或2所述的氙灯人工气候老化试验装置，其特征在于氙灯工作装置包括用于自动控制的PLC控制器(28)与人机界面触摸屏(27)。
4.根据权利要求3所述的氙灯人工气候老化试验装置，其特征在于人机界面触摸屏(27)安装在箱体前面工作门的右边，PLC控制器(28)安装在工作室右内侧。
5.根据权利要求1所述的氙灯人工气候老化试验装置，其特征在于样品架温度、循环鼓风电机、工作室温与风门控制装置设有PID自动调节装置。
6.根据权利要求1所述的氙灯人工气候老化试验装置，其特征在于氙灯工作装置的氙灯触发器(4)的放电火花间隙P由8块金属组成。
7.根据权利要求1所述的氙灯人工气候老化试验装置，其特征在于水箱(17)内采用管状蛇形热交换器(33)。
8.根据权利要求1所述的氙灯人工气候老化试验装置，其特征在于相对湿度装置为水、气混合超声波加湿装置，包括相对湿度传感器(6)、喷嘴、加湿装置，喷嘴安装在相对湿度的装置内，该喷嘴为直交内混式水、气混合超声波喷嘴，其喷雾形状为矩形。
9.根据权利要求1所述的氙灯人工气候老化试验装置，其特征在于风速装置由循环鼓风电机(21)、挡风板(15)、变频器(3)组成。
专利摘要本实用新型涉及一种氙灯人工老化试验箱装置，该装置的氙灯工作装置中氙灯工作升压变压器、氙灯、氙灯主电抗器、氙灯辅助电抗器、氙灯功率调节器依次连接；氙灯冷却系统包括依次连接的水箱、水泵、氙灯、低流速开关、过温开关、水箱。本实用新型通过对氙灯冷却系统进行改进，可大幅降低水质对氙灯的影响，明显延长氙灯使用时间，同时提高试验的准确度；氙灯触发点燃机率高，寿命长，不易损坏，工作安全可靠，可广泛应用于塑料、涂料、橡胶、纺织品、汽车、建筑材料等行业的氙灯人工老化试验。
文档编号H05K7/20GK2760545SQ200420103029
公开日2006年2月22日 申请日期2004年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者庄海仁, 何文生 申请人:广州合成材料研究院