本发明专利技术提供一种精密恒温装置，所述精密恒温装置的恒温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道相邻并行地盘绕在整个所述恒温腔体的壁中，每对水道的一端相连通形成一条水道通路，在所述恒温腔体上设有水道出／入口。当与恒温槽连接时，由于腔壁中独特的管道结构所产生的温度效应，将不仅在设置管道的所有区域实现均匀的温度，而且将大幅度提高温度的稳定度。根据发明专利技术提供的精密恒温装置用于为精密测量、精密加工和科学研究提供一种温度精密可控且具有高稳定特性的环境。根据发明专利技术提供的精密恒温装置的腔体内部的恒温性能可达到在未控温环境中最佳控温能力为每２小时内波动０．５ｍｋ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种精密恒温装置，特别是涉及一种用于为精密测量、 精密加工和科学研究提供一种温度精密可控且具有高稳定特性的环境 的在腔壁中设有水道的精密恒温装置。
技术介绍
现代科技将精度等级不断提高，由微米级进入纳米级，材料的热 变性对测量、加工精度，精密仪器使用精度等都产生重要影响。现在 很多都选用低膨胀系数或零膨胀系数的材料来制造重要的零部件，以 减小温度变化所引起的零件热变形程度，保证设备或仪器的精度。但 是在精密测量、加工过程中通常需要对环境温度进行严格控制，通常采用恒温措施将待测样品、工件或仪器保持在恒温环境中。美国LLL (Lawrence Livermore National Laboratory )实3全室对材豸牛热变性进4亍了大量 基础性研究，在其试验条件下证明，在样品或工件温度变化0.006。C时， 其相对位移量热变形误差iiiO.019pm，故将安装LODTM( Large Optical Diamond Turning Machine )超精密加工的实验室空气温度控制在 0.005。C的变化范围内。对于局部的温度场又采用局部控制法，如使用 大量的恒温液体浇淋，形成局部小环境的恒温区，将浇淋用的恒温水 的温度控制在2(TC士0.0005。C内，以保证良好的局部恒温区。但是该浇 淋法不仅操作起来不方便，其控温效果及长时间温度稳定性均不如人 意，而且实现对恒温水20。C士0.0005t:的控温准确度不仅技术复杂、成 本高，而且只有精密控温实验室才有可能实现。而美国国家标准技术研究院(National Institute of Standards and Technology)的分子测量机采 用多层保温系统来控制测量机内部的温度。其核心部分位于多层控制 测量环境的壳体中。壳体依次有温度控制层、真空控制层、主动隔振 层、高真空腔和隔音腔，以减小环境温度对分子测量精度的影响。但 是该多层保温系统的结构复杂，成本非常高。
技术实现思路
鉴于现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种精密恒温装置， 该精密恒温装置成本低廉、易于实现、可在常规环境中实现温度控制， 为精密测量、精密加工等相关领域提供高准确度、高稳定性的温度空间。本专利技术提供的精密恒温装置，其主要特征是在精密恒温装置的恒 温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道相邻并行且以 一定的形式盘绕在整个所述恒温腔体的壁中，每对水道中的两条水道 的一端相连通形成一条水道通路，在所述恒温腔体上设有水道出/入 口。采用直接在腔体上焊接管道的形式，不仅增加了液体与管道的接 触面，提高了控温效果，而且通过设计，可以实现将管道分布在腔体 的各个部分中。优选地，所述恒温腔体包括外恒温腔体和内恒温腔体，所述外恒 温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道相邻并行地盘 绕在整个所述恒温腔体壁中，每对水道中的两条水道的一端相连通形 成一条水道通路，在外恒温腔体上设有水道出/入口，外恒温腔体通过 绝热层直接面对外界环境温度变化，为内恒温腔体提供初级控温环境； 内恒温腔体壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道相邻并行且以一定的形式盘绕在整个所述内恒温腔体壁中，每对水道中的两条水 道的一端相连通形成一条水道通路，在内恒温腔体上设有水道出/入 口 ，内恒温腔体的温度合成效果直接决定了腔体内的温度稳定性。优选地，所述内恒温腔体壁中设置有四条水道，形成内外两层水 道，其中内层水道中的两条水道相邻并行且以一定的形式盘绕在整个 所述内恒温腔体壁中，外层水道中的两条水道与所述内层水道的两条 水道相对应，即外层水道中的两条水道在所述内层水道的两条水道的 正上方，且相邻并行并以相同的形式盘绕在整个所述内恒温腔体壁中， 所述内层水道中的水道的每一条的一端分别与其相对应的所述外层水 道中的水道相连通形成两条水道通路。通水时，分别在内、外层各设 置一个入水口以实现相邻管道高低温度的抵消效果，实现更好的温度 均匀性。优选地，所述外恒温腔体壁中设有两条水道，所述水道相邻并行 且以一定的形式盘绕在整个所述外恒温腔体壁中，所述水道的一端相 连通形成一条水道通路。优选地，所述外恒温腔体和所述内恒温腔体之间具有空气隔离层， 可以阻止热流的快速传递。优选地，在所述外恒温腔体和所述内恒温腔体上设置至少一个相 对应的窗口 ，可以通过该窗口观察腔体内部的操作，或是通过该窗口 可以实现腔体内、外之间信息交换或电连接等。优选地，所述内恒温腔体的顶盖密封固定在所述内恒温腔体的侧 壁上，所述内恒温腔体的顶盖中的水道出/入口与所述内恒温腔体的侧壁中的水道出/入口用软管连通；所述外恒温腔体的顶盖密封固定在所述外恒温腔体的侧壁上，所述外恒温腔体的顶盖中的水道出/入口与所 述外恒温腔体的侧壁中的水道出/入口用软管连通。所述内、外恒温腔 体的顶盖可以从所述内、外恒温腔体的侧壁上拆卸下来，方便对置于 腔体内部的物品、器件进行#:作。优选地，所述外恒温腔体的侧壁至少分成两个部分，各部分固定 在所述内恒温腔体的底部向外延伸的法兰上，且所述各部分之间彼此 相互固定连接。这样可以方便外恒温腔体的侧壁的安装。根据本专利技术的精密恒温装置，在未控温环境中能够将腔体内部的控温能力控制在每2小时波动0.5mk。附图说明下面结合附图，对本专利技术的具体实施作进一步的详细说明。对于 所属
的技术人员而言，从对本专利技术的详细说明中，本专利技术的 上述和其他目的、特征和优点将显而易见。图l是控温装置水流示意图2是本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的斜剖图3是本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的纵剖面图4是本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的横剖面图5是本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的内腔体端口图6是本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的腔体中局部管道 接口的布局示意图7是本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的组成示意图；图8是测得根据本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置腔内的温 度径向分布图9是根据本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的内腔体水道 与两台恒温槽连接作用的控温效果图IO是测得根据本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置腔内的恒 温效果的曲线图。具体实施例方式下面结合附图对根据本专利技术的优选实施方式的精密恒温装置进行 详细的i兌明。为了制造恒温环境，根据本专利技术的优选的实施方式是采用图1的 方式在腔体壁中设置水道，即将一条水道通路缠绕在腔体壁中，在F 处按原缠绕路径返回，用以保持腔体内部的温度处于恒定状态。图1 是控温装置水流示意图，图中假设水道通路长为L，温度损失系数为k， 则水道通路在x处的温度可分别表示为t,-kx; t2,-kx-2k(L-x),其中to为管线入口温度，则任意点平均温度为Hti+t2)/2=t0-kL,式中任意点的平均温度t仅与管线入口温度、管线总长度及温度 损失系数有关。可见这种管道为成对布局的控温结构，由于相邻管线 的温度平均效应，在管道所经历的区域将产生完全相同的控温效果。图2是本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的斜剖图，图3是 本专利技术一优选实施方式的精密恒温装置的纵剖面图，图4是本专利技术一 优选实施方式的精密恒温装置的横剖面图。本专利技术一优选实施方式的 精密恒温装置100由内、外两个腔体构成，内、外两个腔体的壁中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种精密恒温装置，其特征在于， 所述精密恒温装置的恒温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道中的两条水道相邻并行地盘绕在整个所述恒温腔体的壁中，每对水道中的两条水道的一端相连通形成一条水道通路，在所述恒温腔体上设有水道出／入口 。
【技术特征摘要】
1、一种精密恒温装置，其特征在于，所述精密恒温装置的恒温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道中的两条水道相邻并行地盘绕在整个所述恒温腔体的壁中，每对水道中的两条水道的一端相连通形成一条水道通路，在所述恒温腔体上设有水道出/入口。2、 根据权利要求1所述的精密恒温装置，其特征在于，所述恒温腔体包括外恒温腔体和内恒温腔体，所述外恒温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道 中的两条水道相邻并行地盘绕在整个所述恒温腔体壁中，每对水道中 的两条水道的一端相连通形成一条水道通路，在外恒温腔体上设有水 道出/入口 ，所述内恒温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道 中的两条水道相邻并行地盘绕在整个所述内恒温腔体壁中，每对水道 中的两条水道的一端相连通形成一条水道通路，在内恒温腔体上设有 水道出/入口 ，3、 根据权利要求2所述的精密恒温装置，其特征在于，所述内恒 温腔体壁中设置有四条水道，形成内外两层水道结构。其中两条水道 位于内层，另两条位于外层，内层水道中的两条水道相邻并行地盘绕 在整个所述内恒温腔体壁中，外层水道中的两条水道与所述内层水道 相对应且相邻并行地盘绕在整个所述内恒温腔体壁中，所述内层水道 中的水道的每一条...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗志勇，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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