高低温高真空环境模拟试验设备的制作方法
【专利摘要】一种高低温高真空环境模拟试验设备，包括压力试验箱、真空控制系统和温度控制系统，真空控制系统包括初级真空泵和二级真空泵，初级真空泵和二级真空泵均通过密封管与压力试验箱连通；温度控制系统包括制冷加热装置和低温制冷机，制冷加热装置收容于压力试验箱内，低温制冷机与制冷加热装置连接。上述高低温高真空环境模拟试验设备，通过初级真空泵将压力试验箱内压力降到低气压后，再通过二级真空泵来实现高真空的压力要求，同时还可通过低温制冷机和制冷加热装置来实现所需的温度要求。如此，在压力试验箱内即可同时实现多种环境因素的模拟，更能客观地，有针对性地模拟电子元器件在工作环境中的主要环境因素，并增加了试验结果和实际使用之间的相关性。
【专利说明】高低温高真空环境模拟试验设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空航天仪器设备试验【技术领域】，特别是涉及一种高低温高真空环境模拟试验设备。
【背景技术】
[0002]随着我国航天技术的发展，航天器功能密集度增高，表面敏感部件增多，设计寿命增长，特别是大量新型复合材料、聚合物材料的使用，微电子线路集成度不断提高，使空间热真空效应对航天器件的影响变得日益突出，成为影响航天器长寿命、高可靠性的关键因素。
[0003]航天器长期在高真空和高低温的宇宙环境中工作，受到原子氧、热循环等空间环境因素的影响，可能引起某些元器件的密封破坏、管脚断裂、内引线键合点脱开等情况而最终失效。因此，对航天器中的关键器件的热真空试验越来越普遍，以避免因失效造成航天器的损失，并提高航天器的生存能力、延长寿命和运行的可靠性。
[0004]空间环境模拟试验设备是测器件在复杂环境下的电气、机械、发热、材料稳定性、热分布分析等性能测试和试验研究的试验装置。而目前生产的真空箱或低气压箱都只是完成单一试验功能，不能同时完成高真空和低气压试验，难以模拟真实环境条件下航空器中器件的工作环境，其试验结果与实际使用结果之间相关性较差，不能有效反映实际情况。
实用新型内容
[0005]基于此，有必要针对试验结果与实际结果相关性较差，不能有效反应实际情况的问题，提供一种高低温高真空环境模拟试验设备。
[0006]一种高低温高真空环境模拟试验设备，包括:
[0007]压力试验箱；
[0008]真空控制系统，包括初级真空泵和二级真空泵，所述初级真空泵和二级真空泵均通过密封管与所述压力试验箱连通；
[0009]温度控制系统，包括制冷加热装置和低温制冷机，所述制冷加热装置收容于所述压力试验箱内，所述低温制冷机与所述制冷加热装置连接；
[0010]在其中一实施例中，所述压力试验箱包括底座和侧板，所述底座和侧板均设有保温层，所述底座保温层上设有隔热垫，所述制冷加热装置安装于所述隔热垫。
[0011]在其中一实施例中，所述底座保温层和侧板保温层均包括环氧板层和不锈钢板层，所述环氧板层和不锈钢板层层叠固定。
[0012]在其中一实施例中，所述环氧板层和不锈钢板层之间设有真空层。
[0013]在其中一实施例中，所述初级真空泵包括机械泵和箱体，所述机械泵泵安装于所述箱体，所述压力试验箱固定于所述箱体。
[0014]在其中一实施例中，所述机械泵为无油真空泵。
[0015]在其中一实施例中，所述二级真空泵包括低温泵和低温泵冷却机组，所述低温泵冷却机组与所述低温泵连接，所述低温泵与所述压力试验箱连通。
[0016]在其中一实施例中，还包括插板阀，所述二级真空泵与所述插板阀连接，所述插板阀与所述压力试验箱连通。
[0017]在其中一实施例中，所述密封管与所述压力试验箱之间的接口处的密封管内，远离所述压力试验箱的方向依次设有挡板和栅网。
[0018]在其中一实施例中，还包括调节压力试验箱内的气压和温度达到预设值的控制器，所述控制器分别与所述初级真空泵、二级真空泵、制冷加热装置和低温制冷机电连接。
[0019]上述高低温高真空环境模拟试验设备，当进行低气压试验时，通过初级真空泵达到低气压的要求，通过低温制冷机和制冷加热装置实现所需温度的要求。当进行高真空试验时，通过初级真空泵将压力试验箱内压力降到低气压后，通过二级真空泵来实现高真空的压力要求，同时还可通过低温制冷机和制冷加热装置来实现所需的温度要求。如此，在一个压力试验箱内即可同时实现多种环境因素的模拟和试验，更能客观地，有针对性地模拟电子元器件在工作环境中的主要环境因素，并增加了试验结果和实际使用之间的相关性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为一实施方式的高低温高真空环境模拟试验设备的结构示意图；
[0021]图2为一实施方式的高低温高真空环境模拟试验设备的另一视角结构示意图；
[0022]图3为如图2所示的高低温高真空环境模拟试验设备的剖视图；
[0023]图4为一实施方式的高低温高真空环境模拟试验设备的密封管的挡板和栅网结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0025]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的【技术领域】的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0027]如图1、图2和图3所示，一种高低温高真空环境模拟试验设备，包括压力试验箱110、真空控制系统120和温度控制系统130。
[0028]真空控制系统120包括初级真空泵122和二级真空泵124，初级真空泵122和二级真空泵124均通过密封管(图未示)与压力试验箱110连通。温度控制系统130包括低温制冷机132和制冷加热装置134，制冷加热装置134收容于压力试验箱110内，低温制冷机132与制冷加热装置134连接。
[0029]压力试验箱110可采用金属制成，具有较强的硬度和韧性，也可用强度高且耐高温、耐低温的高分子材料制成，可呈圆筒形可以呈方形，可根据实际情况选择不同的形状。具体到本实施例中，压力试验箱采用金属制成，呈圆筒形。
[0030]初级真空泵122通过密封管与压力试验箱110连通。
[0031]具体地，初级真空泵122可包括机械泵1222和箱体1224，机械泵1222安装于箱体1224内，压力试验箱110固定于箱体1224，机械泵1222通过密封管与压力试验箱连通。可以理解的是，初级真空泵122可以是无油真空泵，也可以是罗茨泵或有油真空泵，只要实现结构简单、操作容易、维护方便等即可。此外，还可在箱体下设置有底架1226，实现对压力试验箱110和初级真空泵122的固定和支撑作用。
[0032]二级真空泵124通过密封管与压力试验箱110连接。
[0033]在本实施例中，二级真空泵124可为低温泵组件，包括低温泵1242和低温泵冷却机1244，低温泵冷却机1244与低温泵1242连接，低温泵1242通过密封管与压力试验箱110连接。可以理解的是，二级真空泵124还可以为分子泵，能实现泵在具有较大的抽速和较高的压缩比，使压力试验箱内形成高真空的目的即可。
[0034]温度控制系统130包括低温制冷机132和制冷加热装置134，制冷加热装置134收容于压力试验箱110内，低温制冷机132和制冷加热装置134连接。
[0035]具体地，温度控制系统130可为混合制冷机系统，低温制冷机132通过压缩机排除的高压蒸汽经过冷凝器放出热量而形成冷却液，冷却液再经过膨胀阀节流，进入制冷加热装置134，制冷加热装置134吸取冷却液当中的热量变为蒸汽，从而实现对环境产生制冷效果，蒸汽进入低温制冷机132中，如此循环，最低温度可达到零下120度，实现高低温环境的模拟。
[0036]上述高低温高真空环境模拟试验设备，通过开启初级真空泵122，实现控制压力试验箱110内的低气压的要求，当需要高真空时，开启二级真空泵124，通过二级真空泵124来实现高真空的压力要求。与此同时，可通过低温制冷机132和制冷加热装置134实现所需高低温的要求。如此，在一个压力试验箱110即可同时实现多种环境因素的模拟和试验，如航天环境中的高低温、高真空的环境模拟，更能客观地，有针对性地模拟航天电子元器件在工作环境中的主要环境因素，增加了试验结果和实际使用之间的相关性，从而可检测出电子元器件可能存在的问题并改善，保证了航天航空电子元器件的长寿命和可靠性。
[0037]请参阅图3，在其中一实施例中，压力试验箱110包括底座112和侧板114，侧板114设置于底座112四周，底座112和侧板114均设有保温层，底座112上设有隔热垫(图未示)，制冷加热装置134安装于隔热垫，底座112和侧板114的保温层通过螺栓固定，底座112的保温层上固定有隔热垫，制冷加热装置114通过螺栓和隔热垫固定于底座112上。如此，通过设置保温层和隔热垫使用压力试验箱110内的热传递慢，防止压力试验箱110内的温度受外界影响，可使压力试验箱110内迅速达到所要求的试验温度且保持稳定。
[0038]在其中一实施例中，底座112保温层和侧板114保温层均包括环氧板层和不锈钢板层，由内到外环氧板层和不锈钢板层层叠固定。如此，环氧板具有较好的耐热、耐潮性能，除湿性能好，在内外相差较大温度的情况下，不锈钢板不凝结水汽；且较高的机械性能，能保持较高尺寸稳定性和耐久性，在极端环境下可保持较好的机械性能，增加了装置的稳定性；此外还能起到隔热作用，使压力试验箱110的温度保持稳定，提高了装置的可靠性和稳定性。可以理解的是，环氧板层的厚度可根据保温实际情况决定，在本实施例中，侧板114环氧板层为四层，底板112环氧板层为三层。
[0039]在其中一实施例中，在环氧板层和不锈钢板层之间设有真空层，进一步使热流动减缓，防止热传递和热流动，隔温效果好，使压力试验箱内的温度保持稳定，提高了装置的可靠性和稳定性。
[0040]请参阅图1，在其中一实施例中，高低温高真空环境模拟试验设备还包括插板阀140，二级真空泵124与插板阀140连接，插板阀140与压力试验箱110连接，当需要进行高真空环境模拟时，开启插板阀140，二级真空泵124使压力试验箱110达到高真空的要求，然后关闭插板阀140，进行试验。如此，插板阀可起到真空密封作用，保证了装置的稳定和可靠性。
[0041]请参阅图4，在其中一实施例中，密封管与压力试验箱110之间的接口处的密封管内，远离压力试验箱110的方向依次设有挡板150和栅网160，构成真空系统保护，防止在形成真空环境中的抽气过程中，杂物等进入密封管道造成阻塞或进入真空控制系统造成损坏，保证了真空控制系统的安全性和可靠性。
[0042]请参阅图1和图2，在其中一实施例中，高低温高真空环境模拟试验设备还包括控制器170，控制器170与初级真空泵122、二级真空泵124、制冷加热装置134和低温制冷机132电连接，从而通过调节各个系统来实现航空环境的模拟，达到高低温和高真空的环境要求。可以理解的是，还包括与控制器170的电连接的检测试验箱体内温度的温度传感器，通过控制器170控制调节制冷加热装置134和低温制冷机132，来调节压力试验箱110内的温度，如果温度传感器显示未达到预设要求，可再次进行调节。如此，便于控制装置内的气压和温度，便于快速准确形成满足试验要求的环境因素。
[0043]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，包括: 压力试验箱； 真空控制系统，包括初级真空泵和二级真空泵，所述初级真空泵和二级真空泵均通过密封管与所述压力试验箱连通； 温度控制系统，包括制冷加热装置和低温制冷机，所述制冷加热装置收容于所述压力试验箱内，所述低温制冷机与所述制冷加热装置连接。
2.根据权利要求1所述的高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，所述压力试验箱包括底座和侧板，所述底座和侧板均设有保温层，所述底座的保温层设有隔热垫，所述制冷加热装置安装于所述隔热垫。
3.根据权利要求2所述的高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，所述底座的保温层和侧板的保温层均包括环氧板层和不锈钢板层，所述环氧板层和不锈钢板层层叠固定。
4.根据权利要求3所述的高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，所述环氧板层和不锈钢板层之间设有真空层。
5.根据权利要求1所述的高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，所述初级真空泵包括机械泵和箱体，所述机械泵泵安装于所述箱体，所述压力试验箱固定于所述箱体。
6.根据权利要求5所述的高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，所述机械泵为无油真空泵。
7.根据权利要求1所述的高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，所述二级真空泵包括低温泵和低温泵冷却机组，所述低温泵冷却机组与所述低温泵连接，所述低温泵与所述压力试验箱连通。
8.根据权利要求1所述高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，还包括插板阀，所述二级真空泵与所述插板阀连接，所述插板阀与所述压力试验箱连通。
9.根据权利要求1所述的高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，所述密封管靠近所述压力试验箱的接口处，远离所述压力试验箱的方向依次设有挡板和栅网。
10.根据权利要求1?9任意一项所述的高低温高真空环境模拟试验设备，其特征在于，还包括调节压力试验箱内的气压和温度达到预设值的控制器，所述控制器分别与所述初级真空泵、二级真空泵、制冷加热装置和低温制冷机电连接。
【文档编号】B01L1/02GK203658331SQ201320792647
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】罗军, 陈新苹, 曹志洪, 黄俊华, 朱丰城, 薛秀美, 马军 申请人:广州赛宝仪器设备有限公司