测试腔室及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种测试腔室以及一种用于调节测试腔室的隔温测试空间中的空气的方法，隔温测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却装置(10)在测试空间内产生‑20℃到+180℃的温度范围，使用以二氧化碳(CO

【技术实现步骤摘要】
测试腔室及其控制方法
本专利技术涉及一种测试腔室，尤其涉及一种用于调节空气的气候腔室，以及涉及一种用于在测试腔室的隔热测试空间中调节空气的方法，隔热测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却装置在测试空间内产生-20℃到+180℃的温度，该方法使用以二氧化碳作为冷却剂的冷却回路，使用在测试空间中的热交换器，使用低压压缩机，并且使用低压压缩机的下游的高压压缩机，使用气体冷却器，使用用于冷却剂的存储手段以及使用膨胀阀。通过测试腔室的控制装置控制和/或调节测试空间中的温度。
技术介绍
这种类型的测试腔室通常用于核查物体的物理和/或化学性质，特别是设备的物理和/或化学性质。因此，已知在温度测试腔室或者气候测试腔室内可以设置-70℃到+180℃的温度范围。在气候测试腔室中，可以额外设置所需的气候条件，装置或测试材料在确定的时间段上暴露于其中。接收待测试的测试材料的测试空间的温度通常在测试空间内的空气循环管道中控制。空气循环管道在测试空间中形成空气处理空间，在空气处理空间中设置热交换器以用于加热或冷却流过空气循环管道和测试空间的空气。风扇或者通风机抽吸测试空间中的空气并且将空气在空气循环管道中引导至相应的热交换器。可以控制测试材料的温度或者将测试材料暴露于确定的温度变化。例如，在测试间隔中，温度可以在测试腔室的最大温度和测试腔室的最小温度之间波动。例如，该测试腔室在EP0344397A2中公开。在冷却回路中使用的冷却剂应该具有相当低的二氧化碳(CO2)当量，即：相对的温室效应或全球变暖效应(GWP)应该尽可能低，以防止由于释放冷却剂而对环境造成意想不到的损害。因此，二氧化碳(CO2)作为纯元素冷却剂的使用已被熟知。二氧化碳是廉价地可获得的，是不燃性的，并且在GWP为1时基本上是环境中性的。二氧化碳具有-56.6℃的冻结温度或三相点，因此，仅使用二氧化碳不能获得更低的温度。此外，已知冷却装置被实现为所谓的增压装置。在冷却装置的冷却回路中，高压压缩机总是在低压压缩机的下游串联切换，这意味着使用低压压缩机和随后的高压压缩机逐渐压缩冷却剂。由于对测试空间的温度范围内的温度调节的高要求，因此负载要求在测试腔室运行期间规律地波动。由压缩机和膨胀阀产生的冷却容量必须因此连续变化。然而，期望的是，不应频繁地打开和关闭压缩机，从而延长它们的使用寿命。为了补偿实际温度和目标温度之间的微小温度差异，已知的是，经由旁路将由压缩机引起的冷却回路中的质量流量引导经过热交换器，以避免在压缩机处不利的负载情况并且因此避免压缩机的频繁打开和关闭。然而，此处的缺点是，压缩机总是需要在热交换器处的温度差异较小时运行，而与待由冷却装置补偿的温度差异多大无关。例如，如果总容量的冷却容量大于1％，则相应压缩机的全部冷却容量必须是可用的，以便能够在热交换器处维持所需的目标温度。然后通过上述旁路将大部分冷却容量引导回压缩机。由于连续打开和关闭压缩机是不可能的，并且如果需要在冷凝器或气体冷却器处运行风扇，在采用上述已知的运行模式时，即使对于待补偿的非常低的温度差异，也会导致冷却装置的相对较大的能耗和压缩机的缩短的使用寿命。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种用于在测试腔室的测试空间中调节空气的方法，以及一种测试腔室，这两者都能够使测试腔室更经济地运行。该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求17的特征的测试腔室实现。在根据本专利技术的用于在测试腔室的隔温测试空间中调节空气的方法中，隔温测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却剂在测试空间内产生-20℃到+180℃的温度范围。该方法使用以二氧化碳作为冷却剂的冷却回路，使用在测试空间中的热交换器，使用低压压缩机，并且使用在低压压缩机下游的高压压缩机，使用气体冷却器，使用用于冷却剂的存储手段以及使用膨胀阀，通过测试腔室的控制装置控制和/或调节测试空间中的温度。通过气体冷却器下游的冷却回路的高压阀在存储手段中配量气态和/或液体冷却剂。存储手段通过冷却回路的中压旁路与在高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧连接。在低压压缩机关闭时，气态冷却剂通过中压侧从存储手段在中压侧中配量。根据本专利技术的方法通过使侧壁、底壁和顶壁隔热允许在很大程度上防止与测试空间的环境的热交换。热交换器以这种方式连接或集成在冷却回路中：在冷却回路中循环的冷却剂流过热交换器。冷却回路的热交换器设置在测试空间内或者在测试空间的空气处理空间中，这意味着，通过热交换器在测试空间中对空气进行温度调节和控制。气体冷却器也集成在冷却回路中并且实现为热交换器。气体冷却器在冷却回路中设置在高压压缩机下游，在压缩后是高度加压的并且基本上是气态的压缩的冷却剂，能够在气体冷却器或冷凝器中凝结并且以基本上液体状态可用。还可能的是，气态冷却剂在气体冷却器中没有凝结并且以基本上气态状态排出气体冷却器。气体冷却器和相应的热交换器可以配备有用于冷却冷却剂的手段，例如，使用空气或水。气态和/或液体冷却剂通过高压阀从气体冷却器流到存储手段。根据存储手段中的取样点，可以从存储手段中提取液体或者气态冷却剂。液体冷却剂被进一步引导通过膨胀阀，由于压力下降，液体冷却剂通过膨胀而再次变为液体。在这种情况下，冷却剂流过热交换器，从而被冷却。随后，气态冷却剂通过低压压缩机和/或高压压缩机抽吸和压缩。本专利技术旨在将高压阀设置在冷却回路中的气体冷却器的下游并且将气态和/或液体冷却剂通过高压阀在存储手段中配量。存储手段基本上是压力容器，在形成相界线时，液体冷却剂存储在压力容器的下部区域中并且气态冷却剂存储在压力容器的上部区域中。根据取样点在存储手段上的位置从存储手段提取液体或气态冷却剂。因此，液体冷却剂可以被引导至膨胀阀并且可以在那里膨胀以冷却热交换器。膨胀阀被理解为至少是膨胀手段、节流件或节流阀或流体管线的不同种类的合适收缩部。膨胀阀或中压阀和高压阀以及冷却回路的其他阀优选地实现为可调节的。如果仅需要低的冷却容量，例如，小于冷却回路的冷却容量的2％，和/或如果测试空间中的温度低于≥-10℃，则应关闭低压压缩机。冷却循环的冷却容量被理解为以焦耳表示的热能或热量或甚至是热含量，热的添加增加了热能，热的去除减少了热能。因此，通过冷却回路在热交换器处去除热能对应于冷却回路的相应冷却容量。由于压缩机的容量几乎是不可调节的，因此，在需要低的冷却容量和/或测试空间中的目标温度和实际温度之间的差异小时，低压压缩机关闭并且高压压缩机继续运行，以便能够快速地提供可能需要的更高的冷却容量。通过将存储手段经由中压旁路连接到在高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧，可以使高压压缩机连续运行。中压旁路以这样的方式与存储手段在取样点处连接，使得可以从存储手段提取气态冷却剂。可以根据需要通过设置在中压旁路中的中压阀在中压侧中从存储手段分配一定剂量的气态冷却剂。如果没有或者非常低的冷却容量被需要和/或如果在测试空间中仅细微的温度差异需要补偿，则高压压缩机此时可以继续运行。因此，一方面，可以通过高压压缩机的继本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在测试腔室的隔温测试空间中调节空气的方法，隔温测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却装置(10)在测试空间内产生-20℃到+180℃的温度范围，所述方法使用以二氧化碳(CO

【技术特征摘要】
20200131 EP 20154912.81.一种用于在测试腔室的隔温测试空间中调节空气的方法，隔温测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却装置(10)在测试空间内产生-20℃到+180℃的温度范围，所述方法使用以二氧化碳(CO2)作为冷却剂的冷却回路(11)，使用在测试空间中的热交换器(12)，使用低压压缩机(13)并使用在低压压缩机下游的高压压缩机(14)，使用气体冷却器(15)，使用用于冷却剂的存储手段(16)以及使用膨胀阀(17)，通过测试腔室的控制装置控制和/或调节测试空间中的温度，
其特征在于，通过气体冷却器下游的冷却回路的高压阀(22)在存储手段中对气态和/或液体冷却剂进行配量，存储手段通过冷却回路的中压旁路(25)与高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧(20)连接，当低压压缩机关闭时，通过中压阀(26)从存储手段在中压侧中对气态冷却剂进行配量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过温度控制装置在测试空间内产生-40℃到+180℃的温度范围，优选地-55℃到+180℃的温度范围。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在-10℃到+180℃的目标温度范围下，优选地在0℃到+180℃的目标温度范围下，通过控制装置关闭低压压缩机(13)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以热力学亚临界、跨临界或超临界运行状态运行冷却回路(11)。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以至少亚临界运行状态运行高压压缩机(14)和低压压缩机(13)。


6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在超临界状态下，冷却剂在高压阀(22)处膨胀并且作为气态冷却剂被引导至存储手段(16)。


7.根据权利要求4到6中任一项所述的方法，其特征在于，在跨临界运行状态下，通过控制装置以这种方式调节高压阀(22)：至少部分气态和液体冷却剂被引导至存储手段(16)。


8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其特征在于，根据目标温度调整高压压缩机(14)的容量，通过控制装置在超临界运行状态下以这种方式调节中压阀(26)：气态冷却剂被引导至中压侧(20)。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有至少一个第二中压阀(29)的第二中压旁路(28)设置在冷却回路(11)中，第二中压旁路与存储手段(16)下游和膨胀阀(17)上游以及低压压缩机(13)下游和高压压缩机(14)上游的冷却回路连接，通过第二中压阀从存储手段在中压侧(20)中对液体冷却剂进行配量。


10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有至少一个第二膨胀阀(31)的低压旁路(30)设置在冷却回路(11)中，低压旁路与存储手段(16)下游和膨胀阀(17)上游以及热交换器(12)下游和低压压缩机(13)上游的冷却回路连接，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯·鲁契尔，比约恩·斯特罗，
申请(专利权)人：伟思环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE