超低温除雾温控箱及检测方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911255272.5 (22)申请日 2019.12.10 (71)申请人 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 地址 210012 江苏省南京市雨花台区雨花 西路安德里30号 (72)发明人 崔军屈会力丁晴张剑红 (74)专利代理机构 南京天翼专利代理有限责任 公司 32112 代理人 王秀娟 (51)Int.Cl. G01N 25/16(2006.01) (54)发明名称 一种超低温除雾温控箱及检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种超低温除雾温控箱及测 试方法， 所述超低。

2、温除雾温控箱包括由绝热材料 制成的箱体、 样品放置台、 真空玻璃门、 温度传感 器、 压力传感器、 进氮气系统、 进液氮系统及排气 系统； 箱体顶部敞口端由真空玻璃门封闭； 样品 放置台设于箱体的内底壁； 温度传感器、 压力传 感器分别由箱体侧壁插入箱体中， 用于箱体内的 温度和压力的检测； 进氮气系统与排气系统分别 设于箱体相对的两侧壁。 本发明温控箱可用于柔 性或硬性绝热材料的低温线膨胀系数检测， 检测 准确度高； 也可为柔性或硬性绝热材料的耐低温 脆断检测提供理想的检测环境。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 110988018 A 2020.04.10 CN 11098801。

3、8 A 1.一种超低温除雾温控箱， 其特征在于， 所述超低温除雾温控箱包括由绝热材料制成 的箱体、 样品放置台、 真空玻璃门、 温度传感器、 压力传感器、 进氮气系统、 进液氮系统及排 气系统； 箱体顶部敞口， 敞口端由真空玻璃门封闭； 样品放置台设于箱体的内底壁， 用于放 置被测试样； 温度传感器、 压力传感器分别由箱体侧壁插入箱体中， 用于箱体内的温度和压 力的检测； 进氮气系统与排气系统分别设于箱体相对的两侧壁用于温控箱内氮气吹扫， 进 液氮系统与温度传感器、 压力传感器配合用于为温控箱提供超低温恒压恒温环境。 2.根据权利要求1所述的超低温除雾温控箱， 其特征在于， 箱体包括金属外护板。

4、、 金属 内护板及夹设在金属外护板和金属内护板之间的绝热保温层， 所述绝热保温层由硅基气凝 胶材料制成。 3.根据权利要求1或2所述的超低温除雾温控箱， 其特征在于， 真空玻璃门通过插入箱 体内侧壁的突出其下侧面的缩小的圆台部密封箱体及保障箱体内的恒温恒压环境。 4.根据权利要求3所述的超低温除雾温控箱， 其特征在于， 与圆台部连接的箱体内侧壁 表面贴合有弹性层， 所述弹性层由二烯烃深冷绝热保温材料制成。 5.根据权利要求4所述的超低温除雾温控箱， 其特征在于， 真空玻璃门与箱体之间通过 锁合压紧机构连接； 锁合压紧机构包括固定扣、 锁环、 支架、 调距螺母及手柄； 固定扣一端固 定在真空玻璃。

5、门上， 其另一端弯折向上形成弯钩； 支架固定在箱体上， 手柄一端通过销钉可 转动连接在支架上， 另一端用于握持； 调距螺母可转动安装在手柄的U形开口内， 锁环一端 螺旋穿过调距螺母， 另一端扣在固定扣弯钩上。 6.根据权利要求1或2所述的超低温除雾温控箱， 其特征在于， 进氮气系统包括进氮气 管和氮气阀， 进氮气管的一端穿过箱体的侧壁与箱体内腔连通， 另一端连接氮气阀。 7.根据权利要求1或2所述的超低温除雾温控箱， 其特征在于， 进液氮系统包括进液氮 管和液氮阀， 进液氮管的一端穿过箱体侧壁与箱体内腔连通， 另一端连接液氮阀。 8.根据权利要求1或2所述的超低温除雾温控箱， 其特征在于， 排。

6、气系统包括排气管和 排气阀， 排气管的一端穿过箱体侧壁与箱体内腔连通， 另一端连接排气阀。 9.根据权利要求8所述的超低温除雾温控箱， 其特征在于， 排气阀为止回阀。 10.一种使用权利要求19任一项所述的超低温除雾温控箱进行柔性绝热材料低温平 均线膨胀系数检测的方法， 其特征在于， 包括以下步骤： (1)将被测试样裁剪成一定的长度和宽度； (2)打开温控箱的玻璃门， 将被测试样置于样品放置台， 在样品放置台上固定刻度尺， 后关闭玻璃门密封箱体； (3)打开排气阀， 打开氮气阀， 氮气经进氮气管进入箱体， 箱体内空气经排气管排除， 当 箱体内充满氮气后， 关闭排气阀， 关闭进氮气阀； (4)打。

7、开进液氮阀， 液氮经液氮管进入箱体内腔， 箱体内开始降温； (5)当温控箱内的温度降至设定值时， 记录开始时间并通过刻度尺读出被测试样的长 度和宽度， 测试过程中观察压力传感器显示的压力值及温度传感器显示的温度值， 通过手 动调节液氮阀的开度， 调节液氮流量， 从而保证温控箱内恒温恒压； (6)达到测试时间后， 记录结束时间并通过刻度尺再次读出被测试样的长度和宽度， 关 闭液氮阀， 打开玻璃门， 待箱内达到常温之后取出被测试样。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110988018 A 2 一种超低温除雾温控箱及检测方法 技术领域 0001 本发明涉及绝热材料线膨胀系数测试装置， 具体涉及一种。

8、超低温除雾温控箱及检 测方法。 背景技术 0002 液化天然气(Liquefied Natural Gas， 简称LNG)， 主要成分是甲烷， 被公认是地球 上最干净的化石能源。 LNG制造过程是先将气田生产的天然气净化处理， 经一连串超低温液 化后， 利用液化天然气船或管线运送。 深冷绝热技术是LNG运送及储存过程中关键技术之 一， LNG低温保冷实施质量直接影响着LNG产业的实际应用效果。 LNG用保冷材料需要在常温 下安装， 在深冷工况下工作， 低温线膨胀系数的测定可有效预防保冷材料因安装余量的不 足而发生撕裂， 致使保冷系统失效。 0003 低温线膨胀系数可由平均线膨胀系数和线膨胀系数。

9、表征， 平均线膨胀系数等于被 测试件尺寸变化量除以检测温差， 反应了被测试件在大温差下的尺度变化。 线膨胀系数是 测量每个温度点的被测试件的尺寸变化， 绘制曲线， 求出尺寸温度的方程， 求导之后得到 线膨胀系数。 线膨胀系数意义是每变化1， 对应温度下的材料线膨胀系数。 0004 现有用于检测绝热材料超低温线膨胀系数的测试方法主要有顶杆测试法和低温 试验箱法， 低温试验箱法主要使用液氮汽化进行降温， 而液氮汽化后在试验箱内产生水雾， 测试人员无法直接检测被测试样的低温线膨胀系数， 只能使用接触式间接法测量硬质保冷 材料的低温线膨胀系数， 操作复杂且准确度低； 而柔性泡沫塑料因其受压易收缩， 不。

10、适用于 接触式间接法测量， 至今还没有一种有效的方法测量柔性泡沫塑料在测试中发生的物理变 化。 发明内容 0005 为解决上述技术问题， 本发明提供一种超低温除雾温控箱及检测方法， 可为绝热 材料的超低温检测提供-1650的超低温恒温、 恒压环境， 使用该温控箱可通过窗口直 接观测被测试样在测试过程中的发生尺寸变化， 通过肉眼观察可直接计算出被测试样的低 温平均线膨胀系数， 在图像采集、 图像分析及计算机系统的配合下可精确测量出被测试样 的线膨胀系数， 对LNG产业的深冷绝热有重要意义。 0006 本发明采用的第一技术方案是： 一种超低温除雾温控箱， 所述超低温除雾温控箱 包括由绝热材料制成的。

11、箱体、 样品放置台、 真空玻璃门、 温度传感器、 压力传感器、 进氮气系 统、 进液氮系统及排气系统； 箱体顶部敞口， 敞口端由真空玻璃门封闭； 样品放置台设于箱 体的内底壁， 用于放置被测试样； 温度传感器、 压力传感器分别由箱体侧壁插入箱体中， 用 于箱体内的温度和压力的检测； 进氮气系统与排气系统分别设于箱体相对的两侧壁， 用于 温控箱内氮气吹扫， 进液氮系统与温度传感器、 压力传感器配合用于为温控箱提供超低温 恒压恒温环境。 0007 通过采用上述技术方案， 在进氮气系统与排气系统的配合下将箱体内空气排除， 说明书 1/5 页 3 CN 110988018 A 3 通入液氮降温时箱体内。

12、不会产生水雾， 使箱体内环境可视； 通过采用真空玻璃门密封箱体， 由于真空玻璃门具有绝热功能， 使得真空玻璃门外表面接触空气的一侧温度高于0， 表面 不凝霜， 通过真空玻璃门可清晰地观测到箱体内被测试样的变化。 0008 本发明采用的第二技术方案是在第一技术方案上的改进， 本发明采用的第二技术 方案是： 箱体包括金属外护板、 金属内护板及夹设在金属外护板和金属内护板之间的绝热 保温层， 所述绝热保温层由硅基气凝胶材料制成。 0009 采用上述技术方案， 低温下气凝胶尺寸稳定性好， 且其传热系数(0.01W/(m.K)约 为常用绝热材料(0.040W/(m.K)的四分之一， 绝热保温性能极佳， 。

13、可更好地保障箱体内的 超低温环境。 0010 本发明采用的第三技术方案是在第一或第二技术方案上的改进， 本发明采用的第 三技术方案是： 真空玻璃门通过插入箱体内侧壁的突出其下侧面的缩小的圆台部密封箱体 及保障箱体内的恒温恒压环境。 0011 采用上述技术方案， 在箱体内压力不大的情况下， 通过插接在箱体内侧壁的圆台 部密封箱体， 使真空玻璃门的打开和关闭方便， 操作简单。 0012 本发明采用的第四技术方案是在第三技术方案上的改进， 本发明采用的第四技术 方案是： 与圆台部连接的箱体内侧壁表面贴合有弹性层， 所述弹性层由二烯烃深冷绝热保 温材料制成。 0013 采用上述技术方案， 通过弹性层的。

14、形变密封箱体与真空玻璃门之间的缝隙， 进一 步保障箱体内环境。 0014 本发明采用的第五技术方案是在第四技术方案上的改进， 本发明采用的第五技术 方案是： 真空玻璃门与箱体之间通过锁合压紧机构连接； 锁合压紧机构包括固定扣、 锁环、 支架、 调距螺母及手柄； 固定扣一端固定在真空玻璃门上， 其另一端弯折向上形成弯钩； 支 架固定在箱体上， 手柄一端通过销钉可转动连接在支架上， 另一端用于握持； 调距螺母可转 动安装在手柄的U形开口内， 锁环一端螺旋穿过调距螺母， 另一端扣在固定扣弯钩上。 0015 采用上述技术方案， 通过使用锁合压紧机构进一步增强真空玻璃门与箱体之间的 密封性， 适用于箱体。

15、内压力较大的检测环境。 0016 本发明采用的第六技术方案是在第一或第二技术方案上的改进， 本发明采用的第 六技术方案是： 进氮气系统包括进氮气管和氮气阀， 进氮气管的一端穿过箱体的侧壁与箱 体内腔连通， 另一端连接氮气阀。 0017 本发明采用的第七技术方案是在第一或第二技术方案上的改进， 本发明采用的第 七技术方案是： 进液氮系统包括进液氮管和液氮阀， 进液氮管的一端穿过箱体侧壁与箱体 内腔连通， 另一端连接液氮阀。 0018 本发明采用的第八技术方案是在第一或第二技术方案上的改进， 本发明采用的第 八技术方案是： 排气系统包括排气管和排气阀， 排气管的一端穿过箱体侧壁与箱体内腔连 通， 。

16、另一端连接排气阀。 0019 本发明采用的第九技术方案是在第八技术方案上的改进， 本发明采用的第九技术 方案是： 排气阀为止回阀。 0020 本发明采用的第十技术方案是： 一种使用上述19任一种技术方案的超低温除雾 温控箱进行柔性绝热材料低温平均线膨胀系数检测的方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 说明书 2/5 页 4 CN 110988018 A 4 0021 (1)将被测试样裁剪成一定的长度和宽度； 0022 (2)打开温控箱的玻璃门， 将被测试样置于样品放置台， 在样品放置台上固定刻度 尺， 后关闭玻璃门密封箱体； 0023 (3)打开排气阀， 打开氮气阀， 氮气经进氮气管进入箱体， 。

17、箱体内空气经排气管排 除， 当箱体内充满氮气后， 关闭排气阀， 关闭进氮气阀； 0024 (4)打开进液氮阀， 液氮经液氮管进入箱体内腔， 箱体内开始降温； 0025 (5)当温控箱内的温度降至设定值时， 记录开始时间并通过刻度尺读出被测试样 的长度和宽度， 测试过程中观察压力传感器显示的压力值及温度传感器显示的温度值， 通 过手动调节液氮阀的开度， 调节液氮流量， 从而保证温控箱内恒温恒压； 0026 (6)达到测试时间后， 记录结束时间并通过刻度尺再次读出被测试样的长度和宽 度， 关闭液氮阀， 打开玻璃门， 待箱内达到常温之后取出被测试样。 0027 采用上述技术方案， 通过向温控箱内通入。

18、氮气对温控箱进行吹扫， 温控箱内的空 气经排气管路排除， 通入液氮降温时， 不会产生水雾， 温控箱内可视性良好。 该方法操作简 单， 效果显著， 可实现温控箱内的恒温、 恒压， 及-1650的超低温环境， 为绝热材料的 超低温线膨胀系数检测提供理想场所。 0028 本发明的有益效果： 本发明通过设置氮气进气管路和进气阀、 排气管路和排气阀， 通过向温控箱内通入氮气对温控箱进行吹扫， 温控箱内的空气经排气管路排除， 通入液氮 降温时， 不会产生水雾， 温控箱内可视性良好； 通过设置压力传感器及温度传感器， 通过液 氮调节阀的配合可实现温控箱内的恒温、 恒压， 及-1650的超低温环境。 使用该温。

19、控 箱可进行柔性或硬性绝热材料的低温线膨胀系数检测， 检测准确度高； 也可为绝热材料的 耐低温脆断性能的检测提供理想的检测环境。 附图说明 0029 图1为本发明超低温除雾温控箱的俯视图。 0030 图2为图1的侧视图。 0031 图3为本发明超低温除雾温控箱的锁合压紧机构的结构示意图。 0032 图4是图3的侧视图。 具体实施方式 0033 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图及一种优选的实 施方式对本发明的技术方案进行清楚、 完整地描述。 0034 实施例1 0035 参阅图1及图2， 本实施例提供一种超低温除雾温控箱， 所述超低温除雾温控箱包 括箱体6、 样品放置。

20、台3、 真空玻璃门8、 温度传感器4、 压力传感器5、 进氮气系统、 进液氮系统 及排气系统； 箱体6顶部敞口， 敞口端由真空玻璃门8封闭。 样品放置台3设于箱体6的内底 壁， 用于放置被测试样。 温度传感器4、 压力传感器5分别由箱体侧壁插入箱体中， 用于箱体 内的温度和压力的检测。 进氮气系统与排气系统分别设于箱体相对的两侧壁， 优选沿箱体 长度方向设置。 进液氮系统与进氮气系统设于同一侧。 0036 在本实施例中， 箱体6包括具有一定强度的起防护作用的金属外护板61和金属内 说明书 3/5 页 5 CN 110988018 A 5 护板63， 以及夹设在金属外护板61和内护板63之间的起。

21、绝热保温作用的芯层62。 优选金属 外护板61和金属内护板为不锈钢板， 芯层62由硅基气凝胶材料制成。 例如， 可以采用硅基气 凝胶颗粒填充在金属外护板61和内护板63之间， 金属外护板61与金属内护板之间采用筋板 连接。 气凝胶填充保温层热阻应10(m2*K)/W。 0037 真空玻璃门8的下端径向向内收缩形成一个缩小的圆台部， 箱体6敞口端设有一个 与圆台部适配的缺口槽， 真空玻璃门8通过其圆台部插接在箱体6的敞口端， 圆台部插入箱 体6的内侧壁， 与圆台部连接的箱体内侧壁粘附有弹性层， 所述弹性层由二烯烃深冷绝热保 温材料制成。 通过弹性变形使真空玻璃门紧密地插接在箱体的敞口端， 密封箱。

22、体保障箱体 内的恒温恒压环境。 真空玻璃门8的顶面两侧设有把手81， 方便玻璃门的打开和关闭。 箱体6 内底壁的中心部设有凹槽， 样品放置台3卡合在凹槽内定位。 箱体6底部设有支脚64， 支脚64 可使箱体与支撑面保留适当距离， 减少箱体底面的污染； 且可通过调节支脚的高低调节箱 体底面水平。 0038 在其他实施例中， 真空玻璃门8也可以设置金属边框， 真空玻璃夹设在金属边框 中。 金属边框的起到保护真空玻璃的作用， 且可便于连接锁扣。 0039 在本实施例中， 进氮气系统包括进氮气管1和氮气阀11， 进氮气管1的一端穿过箱 体6的左侧壁与箱体内腔连通， 另一端连接氮气阀11出口， 氮气阀1。

23、1进口连接一段短管， 短 管方便外部氮气管道的连接。 优选氮气阀11为密封性好的截止阀或球阀。 0040 进液氮系统包括进液氮管2和液氮阀21， 进液氮管2的一端穿过箱体6的左侧壁与 箱体内腔连通， 另一端连接液氮阀21出口， 液氮阀21进口连接一段短管， 短管方便外部液氮 管道的连接。 优选液氮阀21为密封性好的截止阀或球阀。 0041 排气系统包括排气管7和排气阀71， 排气管7的一端穿过箱体6的右侧壁与箱体内 腔连通， 另一端连接排气阀71出口， 排气阀71进口连接一段短管， 短管方便外部液氮管道的 连接。 优选排气阀71为止回阀。 止回阀的设计使流体只能向一侧流动， 如箱体内气体只能向。

24、 箱体外流动， 防止外界气体反流至箱体， 影响箱体内环境。 0042 温度传感器4和压力传感器5均为现有技术， 在本实例中， 选用Canville PT100 B 级C220型号的温度传感器和MEACON MIK-P300型号的压力传感器。 0043 下面提供一种使用实施例1所述的超低温除雾温控箱进行柔性绝热材料低温平均 线膨胀系数检测的方法， 包括以下步骤： 0044 (1)将被测试样裁剪成一定的长度和宽度； 0045 (2)打开温控箱的玻璃门8， 将被测试样置于样品放置台3， 在样品放置台上固定刻 度尺， 后关闭玻璃门密封箱体2； 通过刻度尺读取被测试样的初始长度或宽度； 通过温度传 感器。

25、读取温控箱内的初始温度； 0046 (3)打开排气阀71， 打开氮气阀11， 氮气经进氮气管1进入箱体2， 箱体内空气经排 气管7排除， 当箱体内充满氮气后， 关闭排气阀71， 关闭进氮气阀11； 0047 (4)打开进液氮阀21， 液氮经液氮管2进入箱体内腔， 箱体2内开始降温； 0048 (5)当箱体2内的温度降至设定值时， 记录开始时间并通过刻度尺读出被测试样的 长度和宽度， 测试过程中观察压力传感器5显示的压力值及温度传感器4显示的温度值， 通 过手动调节液氮阀21的开度， 调节液氮流量， 从而保证温控箱内恒温恒压； 0049 (6)达到测试时间后， 记录结束时间并通过刻度尺读出被测试。

26、样的长度和宽度， 关 说明书 4/5 页 6 CN 110988018 A 6 闭液氮阀21， 打开玻璃门8， 待箱内达到常温之后取出被测试样， 按公式1计算出被测试样的 平均线膨胀系数。 0050 (L1-L0)/L0/T*100 公式1 0051 T-测试温差； TT1-T0； 0052 T1-设定检测温度； 0053 T0-温控箱内的初始温度T0； 0054 L0-被测试样的初始长度或宽度； 0055 L1-测试结束时被测试样的长度或宽度。 0056 使用本发明的超低温除雾温控箱还可以进行柔性或硬性绝热材料耐低温脆断检 测， 检测时直接将被测试样放置置物台上， 设定好检测温度和时间， 达。

27、到检测时间后将被测 试样取出检测其低温脆断性能。 0057 实施例2 0058 参阅图3， 实施例2的技术方案与实施例1基本相同， 不同之处仅在于， 真空玻璃门8 与箱体6之间通过锁合压紧机构9连接。 锁合压紧机构9包括固定扣91、 锁环92、 支架93、 调距 螺母94及手柄95。 固定扣91的一端通过螺丝固定在真空玻璃门的边框上， 其另一端弯折向 上形成弯钩。 支架93通过螺钉固定在箱体6上， 手柄95的一端通过销钉可转动连接在支架93 上， 手柄的另一端用于握持。 自上而下观察手柄呈U形， 闭口端用于握持。 调距螺母94通过转 轴可转动地安装在手柄95的U形开口内， 其径向中心部设有螺纹。

28、通孔。 锁环92一端呈环形与 固定扣91弯钩适配， 另一端呈圆柱形， 设有外螺纹。 锁环92一端螺旋穿过调距螺母94， 另一 端扣在固定扣91上， 解锁时， 握住手柄向上转动， 锁环92脱离固定扣91； 上锁时， 转动调节螺 母94使锁环92套在固定扣91弯钩上， 握住手柄95向下转动， 锁紧箱体和真空玻璃门。 0059 实施例2的超低温除雾温控箱使用方法与实施例1基本相同， 不同之处仅在于， 第 一步增加开锁的动作， 最后一步增加锁合动作。 0060 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也在 本发明的保护范围内。 说明书 5/5 页 7 CN 110988018 A 7 图1 图2 说明书附图 1/3 页 8 CN 110988018 A 8 图3 说明书附图 2/3 页 9 CN 110988018 A 9 图4 说明书附图 3/3 页 10 CN 110988018 A 10 。