温湿度检定箱湿度控制结构的制作方法

1.本实用新型涉及温湿度计量技术领域，具体涉及一种温湿度检定箱湿度控制结构。


背景技术：

2.在计量行业，一般采用温湿度检定箱对温湿度计进行检定和校准，温湿度检定箱湿度控制一般采用干湿气混合、分流法、双温法等原理，但市面上一些温湿度检定箱存在温湿度范围窄、控湿速度慢、湿度波动度大等问题，已远远不能满足温湿度计的发展和用户需求。
3.一些温湿度检定箱限于湿度范围，仅能满足机械式温湿度计的检定要求，而无法满足数字式温湿度计、湿度传感器和湿度变送器的校准要求。随着高精度数字式温湿度计、湿度传感器技术的不断发展，对于温湿度检定箱的要求越来越高。
4.中国专利申请cn 110887526 a公开了一种干湿气流自动配比的高精度温湿度检定箱，采用分流法湿度原理，利用无油空压机、再生源干燥机产生干气，干气分为两股，分别通过干、湿气自动气流配比阀与工作室连接，通过自动调节干、湿气流配比阀比例，控制工作室内湿度。但此专利中只给出了原理性的方法，没有给出湿气的具体实现方式，而且干湿气体温度与工作室内温度相差较大时，也容易影响工作室内的温湿度波动度。
5.中国专利申请cn 101118444 a公开了一种温湿度检定箱的湿度控制方法及结构，通过风机将工作区内的气体送至干燥器得到干气，通过风机将外部空气送入饱和器得到饱和的湿气，干、湿气进行温度调节后再送入工作区内，通过调节干气与湿气的比率，使工作区内的湿度达到稳定的设定值。由于风机风压较小，干、湿气产生效率较低，控湿速度较慢，且干气的露点较高，无法实现低温低湿。
6.因此，亟需一种能够控制温湿度检定箱湿度的装置，提高湿度控制范围、控制速度和波动度，以满足实际检定的需求，进一步提高温湿度计量仪器行业的发展。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种温湿度检定箱湿度控制结构，结合分流法和双温法的优点，实现温湿度范围宽、控湿速度快、湿度波动度高的效果。
8.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
9.温湿度检定箱湿度控制结构，包括检定箱主体和与检定箱主体相连的干气单元、湿气单元，所述干气单元包括依次连接的空压机、干燥机和换热器，湿气单元包括具有内部中空的加湿器及加湿器内固定的用于增强控湿效果的加湿组件，加湿器内装有用于加湿气体的水；干气单元与湿气单元通过第一湿气管道连接，本控制结构还包括连接控制干气单元和湿气单元的控制单元；加湿器内固定的加湿组件包括进气管、鼓泡室、加热器、制冷器和温度传感器，进气管的顶部连接第一湿气管道接收来自干气单元产生的干气，进气管与
位于加湿器底部的鼓泡室连接，鼓泡室顶部固定有密孔板，加热器和制冷器均固定在加湿器底部，温度传感器固定在加湿器内壁上；利用独立设置的加湿器对进入其内的干气鼓泡加湿并将气体进一步恒温，提高湿气饱和效率，降低温湿度检定箱内温湿度波动；加湿器顶部固定有液位计，加湿器侧壁上有注水口，可实现加湿器的自动补水。
10.所述空压机与干燥机之间设有第一干气管道、干燥机与换热器之间设有第二干气管道，换热器的输出端利用三通分别连接有与检定箱主体连接的第三干气管道和与湿气单元连接的第一湿气管道，干气单元生成的干气被分为流向检定箱主体和流向湿气单元的两股。第三干气管道和第一湿气管道上均设有流量调节阀。
11.所述加湿器利用第二湿气管道与检定箱主体连接，第二湿气管道和第三干气管道均连接固定在检定箱主体的混合腔内搅拌风机所在的侧壁处，搅拌风机在混合腔内将进入检定箱主体的干湿气体混匀后送入工作腔。
12.所述控制单元包括控制器、第一调节阀和第二调节阀，第一调节阀固定在第三干气管道上、用于控制干气进入检定箱主体内的流量，第二调节阀固定在第一湿气管道上、用于控制进入加湿器内的干气的流量，控制器分别连接控制换热器、加热器、制冷器、第一调节阀、第二调节阀、温度传感器和液位计，利用控制器对调节阀、温湿度传感器和加热器、制冷器的控制实现对干、湿气流量的控制和饱和湿气的精确控制，保证检定箱主体内的湿度恒定在所需范围内。
13.所述第一调节阀、第二调节阀均为电子膨胀阀、电磁阀、流量调节阀或其他能实现调节流量的控制阀门，利用两个调节阀和控制器的控制，能够对进入检定箱主体的干湿气体流量快速调控，有效提高湿度控制速度和波动度。
14.所述检定箱主体内分为独立设置的用于混匀干湿气体的混合腔和用于检定作业的工作腔；混合腔内固定有用于将干湿气体混匀的搅拌风机，工作腔内固定有温湿度传感器，用于测量检定箱主体内的温湿度；搅拌风机和温湿度传感器均与控制器连接。
15.所述检定箱主体内还固定有至少两条用于连接混合腔和工作腔的风道，风道为混合后的气体提供通路。
16.本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型提供了一种温湿度检定箱湿度控制结构，结合分流法和双温法的优点，在外部设置干气源和加湿装置，对检定箱主体中工作腔内湿度的控制速度更快，湿度波动度和均匀性更高，实现了在
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30℃～80℃温度范围内调节湿度5%rh～95%rh的任意点，湿度波动度优于
±
0.3%rh，远远优于国家相关规程对温湿度检定箱的要求。
附图说明
18.图1是本控制结构的示意图；
19.图2是加湿器的结构示意图；
20.其中，1.空压机；2.干燥机；3.换热器；4.第二调节阀；5.进气管；6.温度传感器；7.鼓泡室；8.搅拌风机；9.第一调节阀；10.风道；11.混合腔；12.液位计；13.第三干气管道；14.第二湿气管道；15.加热器；16.制冷器；17.控制器；18.防波动管；19.出气管；20.补水口。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
22.本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
23.如图1、图2所示，温湿度检定箱湿度控制结构，包括检定箱主体和与检定箱主体相连的干气单元、湿气单元。检定箱主体内分为独立设置的用于混匀干湿气体的混合腔11和用于检定作业的工作腔；混合腔11内固定有用于将干湿气体混匀的搅拌风机8，工作腔内固定有用于测量检定箱主体内部温湿度的温湿度传感器。检定箱主体内还固定有至少两条用于连接混合腔11和工作腔的风道10，风道10为混合后的气体提供通路。
24.干气单元包括依次连接的空压机1、干燥机2和换热器3，干气单元与湿气单元通过第一湿气管道连接。空压机1与干燥机2之间设有第一干气管道、干燥机2与加热器之间设有第二干气管道，加热器的输出端利用三通分别连接有与检定箱主体连接的第三干气管道13和与湿气单元连接的第一湿气管道，干气单元生成的干气被分为流向检定箱主体和流向湿气单元的两股。
25.湿气单元包括具有内部空腔的加湿器，加湿器包括装置主体，装置主体为内部中空的筒体，当装置主体为圆筒形时，装置主体的内径为120mm
‑
200mm；装置主体底部开有与进气管5连接的进气口、顶部开有与出气管19连接的出气口，出气口处固定有滤水网，有效避免气体将装置主体内部的水带出加湿装置；进气管5的一端插入进气口、另一端连接至外部气源；进气管5插入进气口的一端连接有鼓泡室7，鼓泡室7为内部中空的柱体，鼓泡室7的顶面为密孔板，密孔板为直径80mm
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160mm、厚度为1mm
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5mm的圆形不锈钢板，密孔板上均匀开有100个
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500个直径为1mm
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5mm的供气体通过的通孔；气体进入鼓泡室7后，经过密孔板时就会形成大量气泡，气泡内迅速成为饱和湿气，当气泡溢出水面后，饱和湿气即可通过出气管19进入温湿度检定箱中。装置主体内部空腔中固定有控温单元和补液单元，控温单元包括加热器15、制冷器16和温度传感器6，加热器15和制冷器16固定在装置主体内部空腔的底端，加热器15和制冷器16均呈螺旋形且将鼓泡室7环绕在加热器15和制冷器16内部空腔中，同时，加热器15和制冷器16也可以为板式或其他根据实际需要设置的形式。温度传感器6固定在装置主体内壁上，且温度传感器6固定在装置主体内部水位以下，具体地，温度传感器6位于加热器15上方、水位下限（此实施例中水位下限为密孔板上方30mm）下方，保证测得温度为水的实时温度；加热器15、制冷器16和温度传感器6分别与控制器17连接，控制器根据温度传感器6测得的温度，并依照设置的温度值控制加热器15和制冷器16的工作状态。
26.补液单元包括液位计12和补水管，液位计12的顶端固定在装置主体的顶面上、底端插入水位以下，补水管的一端固定在装置主体侧壁开设的与补液管配套使用的补水口20处、另一端连接至外部水源。液位计12外部套有防波动管18，防波动管18为空心圆柱体、其顶端开有供液位计12插入的通孔，防波动管18的侧壁开有上下两组通孔、分别为位于相对
上方的压力平衡口和位于相对下方的进水口，利用进水口保证防波动管18内部水位与装置主体内部水位一致、确保液位计12的测量准确性，同时利用压力平衡口避免了因装置主体内气体压力剧烈变化而导致液位计12产生的测量误差，确保装置主体内部水位的稳定。补水管上固定有与控制器17连接的水泵，利用控制器17对水泵的控制，实现对装置主体内部进行自动补水。
27.本控制结构还包括连接控制干气单元和湿气单元的控制单元。控制单元包括控制器17、第一调节阀9和第二调节阀4，控制器17可为plc、控制电路板或其他根据需要设置能实现控制功能的装置，第一调节阀9固定在第三干气管道13上、用于控制干气进入检定箱主体内的流量，第二调节阀4固定在第一湿气管道上、用于控制进入加湿器内的干气的流量，控制器17分别连接控制换热器3、加热器15、制冷器16、搅拌风机8、第一调节阀9、第二调节阀4、温度传感器6和温湿度传感器，利用控制器17对调节阀、温湿度传感器和加热器、制冷器16的控制实现对干、湿气流量的控制和对气体温度的精确控制，保证检定箱主体内的温湿度恒定在所需范围内。第一调节阀9、第二调节阀4均为电子膨胀阀、电磁阀、流量调节阀或其他能实现调节流量的控制阀门，利用两个调节阀和控制器的控制，能够对进入检定箱主体的干湿气体流量快速调控，有效提高湿度控制速度和波动度。
28.本实用新型实际使用时控制步骤如下：
29.空压机1和干燥机2配合产生露点在
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60℃以下的干气，换热器3设置与检定箱主体所需相同的温度，干气经换热器3加热后分为两股，一股经第一调节阀9调节流量直接进入检定箱主体内，另一股经第二调节阀4调节流量后进入加湿器内进行鼓泡加湿后得到湿气，加湿器内装有水位高于加热器15和制冷器16的水，水的温度根据温湿度检定箱内所需温湿度对应的露点温度设置，气体进入加湿器通过密孔板时鼓泡加湿，并由加热器15和制冷器16对温度进行控制；干湿气体在混合腔11经搅拌风机8充分搅拌混匀后，经风道10被送入工作腔内；温湿度传感器将测得的温湿度实时传递至控制器17，控制器17根据预设温湿度对各组件进行调节。
30.控制器17的调节方式包括对第一调节阀9和第二调节阀4的控制，调节干湿气体的流量，精确控制进入混合腔11内的干湿气流量；还包括对换热器3、加热器15和制冷器16的控制，以保证进入混合腔内11气体的温湿度；通过控制单元对各组件的调节使检定箱主体的工作腔内温湿度达到预设值；当需要快速控湿时，控制器17快速调节加湿器内水温和湿气流量；待工作腔内湿度接近所需湿度时，恒定水温并逐步降低气体流量，调节过程中通过第一调节阀9实时控制干气流量与湿气流量相匹配。
31.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。