防爆型高低温试验箱的制作方法

本发明涉及一种矿用通讯监控设备检测检验技术领域，特别涉及一种防爆型高低温试验箱。

背景技术：

在对可燃性气体传感器(以甲烷传感器最具代表性)进行高/低温工作条件下误差测定时，需要向样品通入标准气样，而这些气样是以自然扩散的方式吹入被试传感器的探头的，这些气样势必会扩散到试验箱内部空间，从而产生一个持续出现爆炸性危险的封闭场所。根据GB3836.14-2014的规定，在这样的封闭空间中安装使用的设备必须具备相应等级的防爆要求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种适用于CH₄爆炸性气体环境的高低温试验环境，以满足不同CH₄浓度环境下对材料或电子类等产品的高低温试验，通过结构防护和电气防爆设计的方法，消除检验过程的气体爆炸隐患的防爆型高低温试验箱。

实现本发明目的的技术方案是：一种防爆型高低温试验箱，具有防爆样品室和安装于防爆样品室一侧的用于防爆样品室供电及控制的电器柜；所述防爆样品室由箱体和铰接于箱体一侧的箱门组成；所述箱体下方设有制冷设备安装舱；所述电器柜由柜门和柜体组成；所述箱体内通过安装调节支架水平安装有一个托架，箱体内腔顶部安装有通过本质安全LED驱动电路连接至变压器的不具备点燃能力的LED灯，以及左右设置的两个通过气动马达驱动的空气排入箱体侧面的电器柜的循环气动风机，箱体外侧顶部设有与箱体内腔连通的泄爆阀和排气管，箱体内壁上安装有加热管，加热管工作时的最高表面温度低于爆炸性气体环境的危险温度；所述排气管上连接有气动阀，且排气管内部设有第二气动风机。

所述制冷设备安装舱内具有制冷压缩机、电动风机以及气动风机；所述制冷压缩机的高压端通过制冷剂管道连接冷凝器，低压端通过制冷剂管道连接防爆样品室内的蒸发器；所述电动风机安装在冷凝器上，电动风机工作时，通过流动的空气带走流经冷凝器的制冷剂中的热量；所述电动风机安装在连接防爆样品室与外部环境的进气管道上，进气管道内安装有气缸推动的阀门，阀门和气动风机得到压缩空气供给时，气动风机带动环境空气吹入防爆样品室。

所述电器柜内设有控制器、与控制器输出端相连接电磁阀组，以及与控制器的输入端相连接第一微压差开关、第二微压差开关；所述控制器还连接了制冷剂管道上的压力开关；所述电磁阀组中的第一电磁阀与3个循环气动风机的压缩空气输入端相连，第二电磁阀驱动气动风机为箱体提供进气以及压力补充；所述控制器的四个输出端分别通过接触器和继电器组接至压缩机和三路箱内加热管组。

上述技术方案所述箱体顶部角落和底部角落分别安装有用于检测箱体内托板上方和下方甲烷浓度的第一本质安全型CH₄浓度传感器和第二本质安全型CH₄浓度传感器；所述第一本质安全型CH₄浓度传感器的一端和第二本质安全型CH₄浓度传感器的一端分别接与AC220V电源相连的第一本安电源模块和第二本安电源模块，第一本质安全型CH₄浓度传感器的另一端和第二本质安全型CH₄浓度传感器另一端均接本安信号采集与隔离通信模块的输入端；所述本安信号采集与隔离通信模块通过TCP/IP与压缩机控制器双向通讯，且通过RS485线与箱体内控制器双向通讯。

上述技术方案所述电器柜内设有通过RS485总线与气体质量流量控制器双向通讯；所述气体质量流量控制器具有两个，其中一个气体质量流量控制器的输入端通过第一减压阀连接到第一气瓶，另一个气体质量流量控制器的输入端通过第二减压阀连接到第二气瓶输出端，所述的两路气体连接至置于防爆样品室内的进气管道的阀门内侧。

上述技术方案所述箱体顶部角落和底部角落分别安装有用于检测箱体内托板上方和下方温度的温度传感器；所述温度传感器接本安信号采集与隔离通信模块的输入端。

上述技术方案所述安装调节支架包括通过紧固件纵向固定于箱体左右两侧面的调节杆和支承架；各调节杆上从上往下开设有若干等间距分布的通孔；所述支承架呈“L”状，且支承架上端具有两个用于挂在同侧两根调节杆的通孔内的弯钩。

上述技术方案所述柜体上设有与开关电源电连接的触摸显示屏以及与控制器输入端相连的按钮组；所述触摸显示屏与压缩机控制器双向通讯连接。

上述技术方案所述箱门上开设有观察窗，且箱门上固定有箱门把手。

上述技术方案所述箱体对应箱门的一面上开设有若干散热孔。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明通过结构防护和电气防爆设计的方法，使前述的用于可燃性气体传感器高低温试验专用箱体满足相关防爆要求，从而消除检验过程的气体爆炸隐患。

(2)本发明的安装调节支架包括通过紧固件纵向固定于箱体左右两侧面的调节杆和支承架；各调节杆上从上往下开设有若干等间距分布的通孔；所述支承架呈“L”状，且支承架上端具有两个用于挂在同侧两根调节杆的通孔内的弯钩；可以根据需求对支承架位置进行调节，从而满足不同规格的产品的试验需求。

(3)本发明可以达到的性能指标是，有效容积约0.5m³；温度范围：-10～80℃；温度偏差：±1℃；均匀度：±1℃(0～80℃)，±2℃(-10～0℃)；波动度：±0.5℃；升温速度：最快2℃/min；降温速度：最快2℃/min；甲烷浓度控制范围：0～100％CH₄；2路本质安全型频率输入接口(200Hz～1000Hz)。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明的部分模块原理图；

图5为本发明的电路原理图；

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图5，本发明具有防爆样品室1和安装于防爆样品室1一侧的用于防爆样品室1供电及控制的电器柜2；防爆样品室1由箱体和铰接于箱体一侧的箱门4组成；箱体下方设有制冷设备安装舱3；电器柜2由柜门5和柜体组成；箱体内通过安装调节支架水平安装有一个托架6，箱体内腔顶部安装有通过本安LED驱动电路49连接至变压器50的不具备点燃能力的LED灯48，箱体内腔顶部左右设置有两个通过气动马达驱动的空气排入箱体侧面的电器柜的循环气动风机7，箱体顶部设有与箱体内腔连通的泄爆阀8和排气管9；箱体内壁上安装有加热管；排气管上连接有气动阀，且排气管内部设有第二气动风机10。

气动风机制冷设备安装舱3内具有制冷压缩机14、电动风机11以及气动风机17；制冷压缩机14的高压端通过制冷剂管道13连接冷凝器12，低压端通过制冷剂管道13连接防爆样品室1内的蒸发器；电动风机17安装在冷凝器12上，电动风机17工作时，通过流动的空气带走流经冷凝器12的制冷剂中的热量；电动风机17安装在连接防爆样品室1与外部环境的进气管道15上，进气管道15内安装有气缸16推动的阀门，阀门和气动风机17得到压缩空气供给时，气动风机17带动环境空气吹入防爆样品室1。

电器柜2内设有与电路板18电连接的电磁阀组19、微压差开关和气体质量流量控制器21。电器柜2内设有与箱体内控制器的输出端相连接电磁阀组19，以及箱体内控制器的输入端相连接第一微压差开关和第二微压差开关；制冷压缩机14所述第一微压差开关22的一端与电磁阀组19中的第一电磁阀相连，另一端接至箱体内控制器的输入端，且同时与第二微压差开关23的一端相连；所述第二微压差开关23的另一端与电磁阀组19中的第三电磁阀相连；所述电磁阀组19中的第二电磁阀同时与循环气动风机7的输入端和第二气动风机10的输入端相连，第四电磁阀驱动气动风机17为箱体提供进气以及压力补充；所述压缩机控制器32通过相序继电器33接至三相四线电源，压缩机控制器32的两个输出端分别通过接触器34和继电器组35接至制冷压缩机14和箱内加热管36。

所述电器柜内设有控制器32、与控制器32输出端相连接电磁阀组19，以及与控制器32的输入端相连接第一微压差开关22、第二微压差开关23；所述控制器32还连接了制冷剂管道13上的压力开关；所述电磁阀组19中的第一电磁阀与3个循环气动风机7的压缩空气输入端相连，第二电磁阀驱动气动风机17为箱体提供进气以及压力补充；所述控制器32通过相序继电器33接至三相四线电源，控制器32的四个输出端分别通过接触器34和继电器组35接至制冷压缩机14和三路箱内加热管组36。

所述箱体顶部角落和底部角落分别安装有用于检测箱体内托板6上方和下方温度的第一本质安全型CH₄浓度传感器37和第二本质安全型CH₄浓度传感器38；所述第一本质安全型CH₄浓度传感器37的一端和第二本质安全型CH₄浓度传感器38的一端分别接与AC220V电源相连的第一本安电源模块39和第二本安电源模块40，第一本质安全型CH₄浓度传感器37的另一端和第二本质安全型CH₄浓度传感器38另一端均接本安信号采集与隔离通信模块41的输入端；所述本安信号采集与隔离通信模块41通过TCP/IP与压缩机控制器32双向通讯，且通过RS485线与箱体内控制器42双向通讯。箱体内控制器42上连接有备用接头52。

所述电器柜2内设有通过RS485总线与气体质量流量控制器21双向通讯；所述气体质量流量控制器21具有两个，其中一个气体质量流量控制器21的输入端通过第一减压阀43连接到第一气瓶44，另一个气体质量流量控制器21的输入端通过第二减压阀45连接到第二气瓶46输出端，所述的两路气体连接至置于防爆样品室1内的进气管道15的阀门内侧。

所述箱体顶部角落和底部角落分别安装有用于检测箱体内托板上方和下方温度的温度传感器47；所述温度传感器接本安信号采集与隔离通信模块的输入端。安装调节支架包括通过紧固件纵向固定于箱体左右两侧面的调节杆24和支承架25；各调节杆24上从上往下开设有若干等间距分布的通孔26；支承架25呈“L”状，且支承架25上端具有两个用于挂在同侧两根调节杆24的通孔26内的弯钩。

柜体上设有与电路板18电连接的显示屏27以及按钮组28。

箱门4上开设有观察窗30，且箱门4上固定有箱门把手29。

箱体对应箱门4的一面上开设有若干散热孔。

箱体顶部安装有灯31。

本发明的工作原理为：

1、CH₄气体浓度控制

在触摸屏上设置完浓度值后，设置值即传输至PLC中对应的变量存储区，由PLC控制开启电磁阀，启动气动马达，带动箱内的循环风机的叶轮，通过RS485控制流量控制阀，往防爆试验箱的试验空间缓慢注入CH₄气体。

试验空间内的本质安全型气体浓度传感器将测量到的气体浓度值经采集电路隔离后，通过RS485传输至PLC，PLC将这个值与设置值进行比较。

当测量值小于设置值时，继续保持流量控制阀开启。

当测量值大于设置值时一定幅度时，短暂开启空气进气阀门和排气阀，稀释试验空间内CH₄浓度。

当测量值回落至小于设置值一定幅度时，再次开启流量控制阀，如此循环。

试验完毕时，通过触摸屏控制后，程序控制开启空气进气阀门和排气阀，开始稀释CH₄浓度。

2、温度控制

在触摸屏上设置完浓度值后，设置值即传输至PLC中对应的变量存储区。程序开始运行后，首先启动气动马达，进行箱内空气循环。

试验空间内的本质安全型气体浓度传感器将测量到的气体浓度值经采集电路隔离后，通过RS485传输至PLC，将设置温度与初始环境温度进行比较。

设置值大于初始环境温度一定幅度时，采用纯加热模式工作，由PLC内置的PID功能对链接加热器的固态继电器器进行控制，从而控制加热管的工作，实现高温段的恒温控制。

设置值接近或小于初始环境温度时，同时启动压缩制冷和电热管加热，由PLC内置的PID功能对加温进行控制，实现低温段的恒温控制。

温度控制和气体浓度控制可以同时进行，以满足试验任务的要求。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。