专利名称：超低温恒温抓握棒装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测试手套低温防护能力的超低温(-130°c )恒温(温差 <3°C)抓握棒装置。
背景技术：
在航天、低温超导和液氮制冷等领域都会遇到穿戴手套抓握超低温(-100°C )物 体的情况，此类手套必须具有很好的低温防护能力。但是目前低温防护手套并没有相应的 测试装置来评价其性能，特别是测试温度低于-100°C的专用超低温抓握棒尚未出现。本发 明可根据测试要求，提供从常温到-130°C的超低温恒温抓握棒(棒温度变化< 2V，棒两段 温差< 3°C )，用于不同低温防护手套耐低温能力的测试。

发明内容
本发明的目的在于设计一种超低温恒温抓握棒装置，用来测试低温防护手套的耐 低温能力。根据测试要求，可提供从常温到-130°C的抓握棒，且能够满足棒上温度均勻恒定 (棒温度变化< 2°C，棒两段温差< 3°C )。利用此测试装置可检验手套耐低温能力是否达 到相关标准。本发明为一种超低温恒温抓握棒装置，如图1所示，本装置主要分为4部分制冷 系统、恒温系统、测温系统和抓握系统。制冷系统为有压杜瓦瓶，通过瓶中的液氮来提供超低温。恒温系统包括恒温罐、加热片、温度控制器。恒温系统的主要功能将液氮气化，得 到低温氮气，通过液氮阀门以及加热片温度控制氮气的温度，保证低温氮气温度恒定且达 到实验要求。测温系统由温度传感器、巡检仪和计算机组成。主要功能是采集、实时监测并记录 测温点的温度值，保证恒温棒的温度达到实验要求。抓握系统主体为抓握棒。抓握棒为一内置逆流热交换装置的金属空心棒。其逆流 热交换装置为八片导热折流板。逆流热交换装置中的低温氮气流对棒外壁进行降温。逆流 热交换装置的功能是对流入的氮气进行逆流热交换，使得抓握棒各处温度保证均勻恒定。如图1所示，制冷系统A是实现超低温的核心。有压杜瓦瓶8中的液氮进入恒温 系统B。恒温系统B的主体为恒温罐2。液氮通过液氮入口 10进入恒温罐2，在其中气化膨 胀为超低温氮气。液氮在气化成为氮气的过程中需要吸收热量，这个热量由加在恒温罐外 壁上的加热片3提供的，加热片的温度由温度控制器4控制。若输出氮气温度过高，可开启 液氮补偿阀门13进行补偿。从氮气出口 14输出的低温氮气的温度可通过调节恒温罐2上 的两个阀门(液氮阀门11、液氮补偿阀门13)以及加热片3的温度来控制实现。恒温罐2 外包裹保温层17，采用保温材料(如石棉、棉花等)进行保温，使低温氮气的冷量和加热片 的热量保持在保温材料内，避免过多的热量损失。恒温罐体压力计16可用来监测罐内气体 压力，保证其在设定的实验压力范围内。
测温系统C通过温度传感器5测温，温度传感器5与巡检仪6相连，可把温度信号 转换为数字信号，巡检仪6输出端接计算机7，通过基于组态王软件平台开发的温度数据采 集软件可实时显示抓握棒1外壁温度，指导阀门的开度。低温氮气通过杜瓦管9进入抓握系统D。抓握系统D的核心为抓握棒1，其中内置 八片导热折流板20，低温氮气分为四路由氮气入口 18流入，氮气出口 19流出，在棒中沿箭 头所示方向进行流动。导热折流板20两侧氮气进行逆流热交换，使棒两端温度保持均勻恒 定，不因外界影响而产生较大温差。本发明为一种超低温恒温抓握棒装置，其优点及功能为有压杜瓦瓶中液氮为冷 源，利用恒温罐得到均勻恒定的超低温氮气流，并通过抓握棒中的逆流热交换装置使氮气 在棒中逆流换热，以得到抓握棒外壁温度均勻恒定。能够提供超低温、恒温、小温差的抓握 棒，从而对手套的耐低温能力进行评价测试。


图1.本发明超低温恒温抓握棒装置示意图
1.抓握棒 2.恒温罐3.加热片
4.温度控制器 5.温度传感器6.巡检仪
7.计算机 8.有压杜瓦瓶9.杜瓦管
A.制冷系统 B.恒温系统C.测温系统
D.抓握系统
图2.恒温罐流体进出口示意图
10.液氮入口 11.液氮阀门12,.液氮补偿入口
13.液氮补偿阀门14.超低温氮气出口15,.超低温氮气阀门
16,.罐体压力计 17.保温层
图3.抓握棒导热折流板示意图
18,.氮气入口 19.氮气出口20.导热折流板
具体实施例方式下面结合附图，对本发明如何实施作进一步的说明本发明为一种超低温恒温抓握棒装置，如图1所示，本装置主要分为4部分制冷 系统A、恒温系统B、测温系统C和抓握系统D。制冷系统A为有压杜瓦瓶8，通过瓶中的液 氮来提供超低温。恒温系统B的主要功能是将液氮气化，得到低温氮气，通过液氮阀门以及 加热片温度控制氮气的温度，保证低温氮气温度恒定且达到实验要求。测温系统C的主要 功能是采集、实时监测并记录测温点的温度值，保证抓握棒的温度达到实验要求。抓握系统 D为抓握棒1，为一内置逆流热交换装置的金属空心棒。其逆流热交换装置为八片导热折流 板20。逆流热交换装置中的低温氮气流对棒外壁进行降温。逆流热交换装置的功能是对流 入的氮气进行逆流热交换，使得抓握棒各处温度保证均勻恒定。如图1所示，有压杜瓦瓶8 中的液氮由管路进入恒温系统B，通过液氮入口 10进入恒温罐2，在其中气化膨胀为超低温 氮气。液氮在气化成为氮气的过程中吸收恒温罐外壁上的加热片3提供的热量，加热片的 温度由温度控制器4进行控制。可通过调节恒温罐2上的两个阀门(液氮阀门11、液氮补偿阀门13)以及加热片3的温度来控制输出氮气的温度。当氮气温度过高时，可开启液氮 补偿阀门13进行补偿。恒温罐2外包裹保温层17，采用保温材料(如石棉、棉花等)进行 保温，使低温氮气的冷量和加热片的热量保持在保温材料内，避免过多的热损失。利用恒温 罐体压力计16来监测罐内气体压力，保证其在设定的实验压力范围内。低温氮气通过杜瓦 管9进入抓握系统D，分为四路由抓握棒1的氮气入口 18流入，氮气出口 19流出，在棒中沿 箭头所示方向进行流动。导热板20两侧氮气进行逆流热交换，使棒上温度保持均勻恒定， 不因外界影响而产生较大温差。抓握棒1上的测温点连接测温系统C，通过温度传感器5测 温，温度传感器5与巡检仪6相连，可把温度信号转换为数字信号，巡检仪6输出端接计算 机7，通过基于组态王软件平台开发的温度数据采集软件实时显示抓握棒1外壁温度，指导 阀门的开度。本超低温恒温抓握棒装置的实施步骤如下步骤一，打开有压杜瓦瓶8的阀门，使液氮通过管路进入恒温罐2。同时，开启加热 片3电源，调节温度控制器4，使之以一合适温度对恒温罐进行加热。步骤二，液氮在恒温罐2中吸热气化膨胀为超低温氮气，开启低温氮气阀门15，打 开组态王温度数据采集软件实时监测抓握棒1外壁的温度数据。步骤三，低温氮气通过杜瓦管9流入抓握棒1并对其降温。通过检测到的温度数 据，调节温度控制器4、液氮阀门11及液氮补偿阀门13的开度，使抓握棒1外壁的温度值达 到实验要求，且保持稳定。步骤四，开始进行手套低温抓握时的耐低温能力实验。步骤五，实验完毕，关闭有压杜瓦瓶8的阀门、加热片3和计算机7的电源。
权利要求
本发明是一种超低温恒温抓握棒装置，包括4部分制冷系统、恒温系统、测温系统和抓握系统；其特征在于制冷系统为有压杜瓦瓶，恒温系统由恒温罐、加热片、温度控制器组成，测温系统由温度传感器、巡检仪和计算机组成，抓握系统为抓握棒，是一内置逆流热交换装置的金属空心棒；其中，通过对恒温罐加温，使恒温罐中的液氮气化来得到低温氮气；通过抓握棒中的逆流热交换装置使流入其中的氮气产生逆流热交换，得到各处温度均匀恒定的抓握棒外壁；通过测温系统来采集、实时监测抓握棒外壁测温点的温度值，保证其温度达到技术要求。超低温恒温抓握棒装置可以实现超低温(-130℃)恒温(棒温度变化＜2℃，棒两段温差＜3℃)，对低温防护手套进行耐低温能力测试。
2.根据权利要求1所述的超低温恒温抓握棒装置，其特征在于超低温恒温抓握棒装 置采用液氮进行制冷，通过恒温罐吸收加热片产生热量，从而得到超低温氮气使抓握棒达 到实验所要求的超低温。
3.根据权利要求1所述的超低温恒温抓握棒装置，其特征在于抓握棒为一内置逆流 热交换装置的金属空心棒；其逆流热交换装置为八片导热折流板，逆流热交换装置中的低 温氮气流对棒外壁进行降温。逆流热交换装置的功能是对流入的氮气进行逆流热交换，使 得抓握棒各处温度保证均勻恒定。
全文摘要
本发明是一种超低温恒温抓握棒装置，包括4部分制冷系统、恒温系统、测温系统和抓握系统；其特征在于制冷系统为有压杜瓦瓶，恒温系统由恒温罐、加热片、温度控制器组成，测温系统由温度传感器、巡检仪和计算机组成，抓握系统为抓握棒，是一内置逆流热交换装置的金属空心棒；其中，通过对恒温罐加温，使恒温罐中的液氮气化来得到低温氮气；通过抓握棒中的逆流热交换装置使流入其中的氮气产生逆流热交换，得到各处温度均匀恒定的抓握棒外壁；通过测温系统来采集、实时监测抓握棒外壁测温点的温度值，保证其温度达到技术要求。本发明可根据测试要求，提供从常温到-130℃的超低温、恒温(棒温度变化＜2℃，棒两段温差＜3℃)，实现超低温恒温抓握棒，对低温防护手套进行耐低温能力测试。
文档编号G01N3/18GK101852703SQ20101018410
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者丁立, 李晶 申请人:北京航空航天大学