CN112903416A - 用于测试试验材料的测试腔室和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在测试腔室(10)的隔温测试空间中测试试验材料(12)的方法和一种测试腔室，测试空间对环境(26)可密封，测试腔室包括温度控制装置和振动装置(15)，温度控制装置用于控制测试空间的温度，振动装置(15)设置在形成于测试空间的壁(20)中的开口(21)中，试验材料在测试空间内设置在振动装置的振动器(14)上，并且根据预定的测试序列在测试时间段内实现试验材料的机械振动以及测试空间中的温度变化，在壁和振动装置之间形成的间隙(22)通过测试腔室的柔性膜(23)密封，测试腔室的隔板(24)连接壁和振动装置，隔板相比于膜是耐压和/或耐火的。

Description

用于测试试验材料的测试腔室和方法

技术领域

本发明涉及一种测试腔室和一种用于使用测试腔室测试试验材料的方法，尤其涉及一种用于调节空气的气候腔室，包括隔温测试空间，隔温测试空间能够对环境密封，用于接收试验材料和用于控制测试空间温度的温度控制装置，测试腔室包括振动装置，振动装置设置在形成于测试空间的壁中的开口中，试验材料在测试空间内设置在振动装置的振动器上，并且根据预定的测试序列，在测试时间段内实现试验材料的机械振动和测试空间中的温度变化，在壁和振动装置之间形成的间隙通过测试腔室的柔性膜密封。

背景技术

测试腔室通常用于测试物体(尤其是装置)的物理和/或化学性能。因此，温度测试控制台或气候测试控制台是已知的，在其内可以设定范围为-70℃至+180℃的温度。对于气候测试控制台，预期的气候条件能够被添加到设定，装置和/或试验材料暴露于预期的气候条件限定的一段时间。该测试腔室能够被实现为移动的奇特装置，其仅仅通过所需供应线连接至建筑物，并且包括用于控制温度和气候所需的所有部件。接收被测试试验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。在空气循环管道中，设置有一个或多个热交换器，用于加热或冷却通过空气循环管道和/或测试空间流动的空气。在这个情况下，风扇或通风机吸取测试空间中的空气，并且在空气循环管道中引导空气至相应的热交换器。试验材料的温度能够以这种方式控制，或者试验材料甚至暴露于限定的温度变化。在测试间隔期间，温度能够在测试腔室的最大温度和最小温度之间波动。例如，DE 10 2016204 378A1公开这样的测试腔室。

进一步地，使装置或试验材料在预定的测试序列过程中振动，用于测试在不同温度和机械应力下部件强度或装置行为，这是已知的。具有在其上设置试验材料的振动头或振动器的振动装置或摇动器通常被用于这个。为了避免必须将整个振动装置设置在测试空间中以及避免必须将整个振动装置暴露于温度变化中，开口形成在通常随机的壁中，例如，在测试空间的基底、顶板或者侧壁中，通过开口至少振动器***进测试空间。为了阻止测试空间中的空气与测试空间的环境中的空气交换，振动器或者振动装置通过测试空间上的柔性膜密封，使得间隙通过柔性膜桥接，间隙在壁和振动装置之间形成。柔性膜能够实现为至少部分地或完全地不透气，并且允许振动器相对于壁或测试空间移动。例如，由于测试空间中的空气与环境中的空气不可能交换，在测试序列过程中在没有重大损失的情况下，尽管存在壁中的开口和使用振动装置，但温度变化和相对空气湿度变化可能发生。

然而，取决于待测试的试验材料，试验材料可能在测试空间中损坏。能量储存装置，如锂离子电池或者蓄电池，可能着火或者***，这通常还导致有毒气体泄漏。当试验材料以这样的方式损坏，柔性膜也可能很容易地被损坏，柔性膜通常要求用于振动去耦，并且用于测试空间和振动装置的密封，因此，危及测试腔室的操作者和靠近测试腔室设置的***。

发明内容

因此，本发明的目的是提出用于测试测试腔室的测试腔室和方法，这都允许对危险试验材料安全地进行测试。

该目的通过具有权利要求1的特征的测试腔室和具有权利要求16的特征的方法实现。

根据本发明的测试腔室，尤其是用于调节空气的气候腔室，包括隔温测试空间，隔温测试空间能够对环境密封，隔温测试空间用于接收试验材料和用于控制测试空间温度的温度控制装置，测试腔室包括振动装置，振动装置设置在形成于测试空间的壁中的开口中，试验材料在测试空间内设置在振动装置的振动器上，并且根据预定的测试序列，在测试时间段内实现试验材料的机械振动和测试空间中的温度变化，在壁和振动装置之间形成的间隙通过测试腔室的柔性膜密封，测试腔室的隔板将壁和振动装置连接，隔板相比于膜是耐压和/或耐火的。

在这种情况下，预定的测试序列是用于预期的测试时间段的测试条件的规范。测试条件至少是在预定的频率和/或振幅以及限定的温度下的机械振动。在测试时间段内，能够预期从一个温度水平到另一个温度水平的温度变化和/或在一段时间保持恒定的温度。

此外，膜密封在壁和振动装置之间的间隙，从而部分地或完全地不透气，在壁和振动装置之间的间隙通过根据本发明的隔板另外桥接。隔板耐压和/或耐火，因此，当假如在测试空间内发生例如***或火灾而膜损坏时，阻止有毒气体、火焰、压力波、碎屑等等通过间隙出现。隔板通常实现为使得壁机械地从振动装置断开，基本上防止振动装置的振动被传递到测试空间的壁。例如，这可能导致温度控制装置或者测试空间周围的壁损坏。

特别的是，膜能够被预定用于桥接在壁和振动器之间的间隙。在这种情况下，只有振动器位于测试空间内，振动装置的其他部件因此不暴露于测试空间内的测试条件下，如，温度变化。

隔板能够桥接在壁和振动装置的壳体之间的间隙，或者在壁和振动器之间的间隙。振动器能够以这样的方式安装在壳体内，振动器能够在一定的频率/振幅下相对于壳体进行振动。例如，壳体也能够设置在开口中，使得间隙也在壳体和壁之间形成。在这种情况下，在壁和振动器之间的间隙可能较宽，并且在壁和壳体之间的间隙可能相对较窄。可替代地，隔板能够桥接在壁和振动器之间的间隙，或者在壁和壳体之间的间隙，并且因此在这个位置封闭间隙。

隔板相比于膜能够耐化学物质。假如发生***或者例如当化学物质从锂离子电池泄露时，它们可能破坏柔性膜，并且因此可能进入环境。这能够通过隔板阻止，例如，隔板耐酸、耐碱或者其他的活性化学物质。

根据第一实施例，隔板能够通过附加膜实现，附加膜从测试空间覆盖膜。附加膜能够被用作隔板，补充已经使用的膜。附加膜必须能够覆盖膜，并且因此保护膜免受来自测试空间的有害影响。例如，附加膜能够桥接在壁和振动器之间的间隙，并且能够由与膜相比不同的材料制成。可替代地，膜能够从测试空间覆盖附加膜，因此，附加膜设置在测试空间外部。

隔板也能够具有第二柔性膜，第二柔性膜从环境覆盖附加膜。在这种情况下，附加膜通过两个柔性膜包围，使得附加膜不暴露于任何有害的环境影响或者，例如，来自测试空间的空气湿度。

根据附加实施例，隔板能够通过迷宫密封件实现，迷宫密封件的翅片能够实现为允许振动装置和壁的相对运动。例如，迷宫密封件能够由金属制成，并且具有相对的翅片，其接合在平行翅片之间的空间中。翅片能够沿着间隙或者在振幅或者振动运动的方向上设置，以使翅片相对于彼此的运动是可能的，因此使振动装置或振动器相对于壁的运动成为可能。同时，发生在测试腔室内的压力波基本上不能退出测试腔室或穿过间隙。其他安全装置，如，泄压阀瓣、压力膜或者***片能够设置在测试空间中，为了减轻测试腔室的压力。

根据附加有利实施例，隔板能够通过成形密封件实现，成形密封件的密封元件被实现为允许振动装置和壁的相对运动，并且当压力在测试空间中意外增加时，密封元件能够建立密封接触。成形密封件能够设置在壁上以及振动装置的壳体上或者振动器上，在该情况下，当压力在测试空间内意外增加或者发生***时，相应的成形密封件的密封元件仅仅彼此接触。密封元件能够通过将具有开口或测试空间的壁降低到振动装置，或者通过在朝向壁的方向上移动振动装置而引导在一起。由于测试空间中压力增加，这个移动能够自动地进行。进一步地，能够设置电动或气动致动器，当检测到压力增加时，其能够通过传感器致动。

当隔板通过滑动式密封件实现时也是有利的，滑动式密封件的密封元件实现为允许振动装置和壁的相对运动。滑动式密封件的密封元件能够被压靠在振动器的侧壁上或振动装置的壳体的侧壁上，例如，使得间隙能够显著地减小，并且原则上被完全封闭。例如，密封元件能够由橡胶或其他耐火材料制成。

根据附加有利实施例，隔板能够被实现为具有由金属制成的套筒。套筒能够具有允许套筒柔性运动的几何形状。例如，套筒能够像波纹管一样形成或由比较薄的金属板制成，使得振动装置和壁的相对运动仍然可能。

套筒能够刚性地安装在壁和/或振动装置上。例如，套筒能够通过螺丝安装在壁和振动装置上，并且桥接间隙。套筒还能够通过多件实现，并且能够由弹簧钢或相对软的金属制成。

有利地，隔板能够实现为振动装置的壳体。例如，套筒可以沿着振动装置延续足够远，使得振动装置的壳体基本上由隔板或套筒围绕。在这种情况下，隔板可以例如分段地形成为具有套筒，并且完全围绕或封闭振动装置。振动装置能够放置在建筑物的地面上，在该情况下，隔板还能够引导至地面或沿着地面引导至振动装置下方。该壳体能够以特别简单的方式由金属形成。

进一步地，隔板可以包括设置在间隙中的隔热层。例如，隔热层能够由不可燃的绝缘材料或者发泡不可燃的塑料材料或者矿物棉制成。尤其使用矿物棉提高隔板的耐火性。能够设置隔热层，使得其从测试空间覆盖可能提供的隔板密封件，因此，这使其免受高温影响。隔热层能够设置在壁上的金属板之间、在振动装置上、或直接在壁和振动装置之间。当隔热层通过膜覆盖时是有利的，使得来自测试空间的湿度不能够渗透隔热层。

测试腔室可以具有用于控制测试空间温度的温度控制装置，在该情况下，从-70℃至+180℃的温度范围，优选地，从-80℃至+200℃，能够由温度控制装置在测试空间内产生，在该情况下，温度控制装置可以具有冷却装置，冷却装置具有冷却回路、热交换器、压实器、冷凝器和膨胀手段，冷却回路具有制冷剂，热交换器能够设置在测试空间中，在该情况下，温度控制装置可以具有加热装置，加热装置具有加热器和附加热交换器。加热装置可以是电阻加热器，例如，电阻加热器以这种方式加热测试空间：测试空间中的温度增加能够通过附加热交换器实现。在这种情况下，冷却装置包括热交换器，热交换器用于冷却测试空间中的空气。热交换器经由冷却回路冷却。

测试腔室可以具有控制装置，控制装置用于通过控制和/或调节测试空间内的空气温度、相对空气湿度、腐蚀气氛和/或部件强度来设定物理测试条件。例如，控制装置可以以这样的方式控制测试腔室的温度控制装置的加热装置和冷却装置：冷却或加热进入测试空间的空气是可能的，并且可以在测试空间内产生在针对测试序列的温度范围中的空气温度。取决于测试腔室的设计，控制装置也能在测试空间中形成腐蚀气氛，并且能够用于控制振动装置。在这种情况下，控制装置也能被用于测试试验材料的部件强度。同时，通过单独的控制装置独立地控制测试腔室的温度控制装置和振动装置也是可能的。

在根据本发明的方法中，该方法用于在测试腔室的隔温测试空间中测试试验材料，尤其是用于调节空气的气候腔室，测试腔室能够对环境密封，具有试验材料的测试空间的温度通过测试腔室的温度控制装置控制，试验材料在测试空间内设置在测试腔室的振动装置的振动器上，并且根据预定的测试序列在测试时间段内实现试验材料的机械振动以及测试空间中的温度变化，振动装置设置在开口中，开口在测试空间的壁中形成，在壁和振动装置之间形成的间隙通过测试腔室的柔性膜密封，壁和振动装置被连接到测试腔室的隔板，隔板相比于膜是耐压和/或耐火的。有关根据本发明的方法的优点的进一步地细节参考根据本发明的测试腔室的优点的描述。

电池或蓄电池，优选地，锂离子蓄电池，能够被用作试验材料。由于测试腔室具有相比于膜是耐压和/耐火的隔板，因此，使用成为可能。

试验材料能够在测试空间中操作，并且能够暴露于至少一个物理测试条件下。例如，用作试验材料的蓄电池能够暴露于高温下，并且同时充电。

通过对回引装置权利要求1的从属权利要求的特征的描述，方法的其他有利实施例是显而易见的。

附图说明

接下来，本发明的优选实施例将参考附图更详细地描述。

图1是具有隔板的第一实施例的测试腔室的示意性横截面图；

图2是隔板的第二实施例的横截面图；

图3是隔板的第三实施例的横截面图；

图4是隔板的第四实施例的横截面图。

具体实施方式

图1示出具有测试空间11的测试腔室10的示意性横截面图，试验材料12设置在测试空间11中。试验材料12可能是蓄电池或者电池，并且能够暴露于测试空间11内限定的温度变化下。试验材料12被刚性定位在振动装置15的振动器14的接触表面13上，使得试验材料12能够被暴露于限定频率和振幅的振动。振动装置15还包括壳体16，振动器14相对于箭头17的方向朝着壳体16可移动。振动装置15还包括基底18，壳体16安装在基底18上，以便缓冲振动。

测试空间11由隔温壁19、20形成，开口21形成在壁20中，振动装置15通过开口21突入测试空间11。在壁20和振动装置15之间的间隙22通过柔性膜23密封，柔性膜至少部分地或者完全地不透气，并且桥接在壁20和振动器14之间的间隙22。

此外，隔板24设置在测试腔室10中。隔板24连接壁20和振动装置15。相比于膜23，隔板24耐压和/或耐火。图1中所示的实施例示出隔板24为套筒25，套筒25由金属制成并且刚性地安装在壁20和壳体16上。在这种情况下，套筒25足够柔韧，以致壳体16的可能的振动不能显著地传递到壁20。

例如，当在测试序列期间损坏试验材料12时，则火灾、***或气体或化学物质的泄露可能发生在测试空间11内。在这种情况下，如果损坏膜23测试腔室10的环境26通过隔板24可能保护地隔离，隔板24相对耐压和/或耐火。

图2示出测试腔室27的截面图，该测试腔室的测试空间29的壁28也具有开口30和振动装置31，振动装置31突入测试空间29。在壁28和振动装置31之间形成的间隙32中设置有柔性膜33，用于密封间隙32或者测试空间29。膜33桥接振动装置31的振动器34和金属板35，金属板35设置在与其连续的壁28上。在间隙32上，隔板36被实现为迷宫密封件37。迷宫密封件37具有翅片38，翅片彼此接合并且设置在振动器34的运动方向上，使得振动装置31与壁28机械地断开。同时，因此实现的隔板36与膜33相比是耐压和/或耐火的。进一步地，隔热层39设置在间隙32中，隔热层39由不可燃的绝缘材料制成并且使隔板36免受高温的影响。

图3示出测试腔室40的第三实施例，与图2的测试腔室相比，测试腔室40设置有膜41，膜41是柔性的并且至少部分地或完全地不透气，并且由附加膜42覆盖，附加膜42形成隔板43。相比于膜41，附加膜42耐压和/或耐火，并且从测试空间44覆盖膜41。进一步地，隔板43还具有第二柔性膜45。第二膜45安装在测试腔室40的壁46上，并且以密封元件的形式与振动装置49的壳体48的侧表面47接触。

图4示出测试腔室50的第四实施例，与图2的测试腔室相比，测试腔室50设置有膜51，膜51实现为柔性的并且至少部分地或者完全地不透气。在壁52和振动装置53之间因此形成的间隙54中，设置了由金属板制成的套筒56，用于密封间隙54或者测试空间55。套筒56桥接膜51直至振动装置53的振动器57。套筒56形成为刚性的并且足够远离振动装置53，使得可能的振动不能显著地传递到套筒56。

Claims (18)

1.一种测试腔室(10、27、40、50)，尤其是一种用于调节空气的气候腔室，包括隔温测试空间(11、29、44、55)，隔温测试空间对环境(26)是可密封的，用于接收试验材料(12)和用于控制测试空间温度的温度控制装置，测试腔室包括振动装置(15、31、49、53)，振动装置设置在形成于测试空间的壁(20、28、46、52)中的开口(21、30)中，试验材料在测试空间内设置在振动装置的振动器(14、34、57)上，并且根据预定的测试序列、在测试时间段内实现试验材料的机械振动和测试空间中的温度变化，在壁和振动装置之间形成的间隙(22、32、54)通过测试腔室的柔性膜(23、33、41、51)密封，

其特征在于，测试腔室的隔板(24、36、43)连接壁和振动装置，隔板相比于膜是耐压和/或耐火的。

2.根据权利要求1所述的测试腔室，其特征在于，膜(23、36、43、51)桥接在壁(20、28、46、52)和振动器(14、34、57)之间的间隙(22、32、54)。

3.根据权利要求1或2所述的测试腔室，其特征在于，隔板(24、36、43)桥接在壁(20、28、46)和振动装置的壳体(16、48)之间的间隙(22、32)或者在壁和振动器(14、34)之间的间隙。

4.根据前述权利要求中任一项所述的测试腔室，其特征在于，隔板(24、36、43)相比于膜(23、33、41、51)是耐化学物质的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的测试腔室，其特征在于，隔板(43)通过附加膜(42)实现，附加膜从测试空间覆盖膜(41)。

6.根据权利要求5所述的测试腔室，其特征在于，隔板(43)具有第二柔性膜(45)，第二膜从环境(26)覆盖附加膜(42)。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的测试腔室，其特征在于，隔板(36)通过迷宫密封件(37)实现，迷宫密封件的翅片(38)实现为允许振动装置(31)和壁(28)的相对运动。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的测试腔室，其特征在于，隔板通过成形密封件实现，成形密封件的密封元件实现为允许振动装置(15、31、49、53)和壁(20、28、46、52)的相对运动，并且当压力在测试空间中意外增加时，密封元件建立密封接触。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的测试腔室，其特征在于，隔板通过滑动式密封件实现，滑动式密封件的密封元件实现为允许振动装置(15、31、49、53)和壁(20、28、46、52)的相对运动。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的测试腔室，其特征在于，隔板(24)实现为具有金属制成的套筒(25、56)。

11.根据权利要求10所述的测试腔室，其特征在于，套筒(25、56)刚性地安装在壁(20、52)和/或振动装置(15、53)上。

12.根据权利要求10或11所述的测试腔室，其特征在于，隔板实现为振动装置的壳体。

13.根据前述权利要求中任一项所述的测试腔室，其特征在于，隔板(24、36、43)包括隔热层(39)，隔热层设置在间隙(22、32、54)中。

14.根据前述权利要求中任一项所述的测试腔室，其特征在于，测试腔室(10、27、40、50)具有用于控制测试空间(11、29、44、55)温度的温度控制装置，从-70℃至+180℃的温度范围，优选地，从-80℃地至+200℃，通过温度控制装置在测试空间内产生，温度控制装置具有冷却装置，冷却装置具有冷却回路、热交换器、压实器、冷凝器和膨胀手段，冷却回路具有制冷剂，热交换器设置在测试空间中，温度控制装置具有加热装置，加热装置具有加热器和附加热交换器。

15.根据前述权利要求中任一项所述的测试腔室，其特征在于，测试腔室(10、27、40、50)具有控制装置，控制装置用于通过控制和/或调节测试空间(11、29、44、55)内的空气温度、相对空气湿度、腐蚀气氛和/或部件强度来设定物理测试条件。

16.一种用于在测试腔室(10、27、40、50)的隔温测试空间(11、29、44、55)中测试试验材料(12)的方法，尤其是在用于调节空气的气候腔室中，测试空间对环境(26)是可密封的，具有试验材料的测试空间的温度通过测试腔室的温度控制装置控制，试验材料在测试空间内设置在测试腔室的振动装置(15、31、49、53)的振动器(14、34、57)上，并且根据预定的测试序列在测试时间段内实现试验材料的机械振动和测试空间中的温度变化，振动装置设置在开口(21、30)中，开口在测试空间的壁(20、28、46、52)中形成，间隙(22、32、54)在壁和振动装置之间形成，间隙通过测试腔室的柔性膜(23、33、41)密封，

其特征在于，壁和振动装置连接至测试腔室的隔板(24、36、43)，隔板相比于膜是耐压和/或耐火的。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，电池或蓄电池，优选地，锂离子蓄电池用作试验材料(12)。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，试验材料(12)在测试空间(11、29、44、55)中操作，并且暴露于至少一种物理测试条件下。

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