温湿度检定箱加湿装置及其使用方法

摘要

温湿度检定箱加湿装置及其使用方法，装置包括内部中空且装水的装置主体，装置主体底部开有与进气管连接的进气口、顶部开有与出气管连接的出气口，装置主体内部空腔中还固定有控温单元和补液单元，装置主体连接有用于控制控温单元和补液单元的控制器，控制器为PLC、控制电路板或其他根据需要设置的具有控制功能的装置。本发明提供的加湿装置，采用水温及气量自动调节的鼓泡加湿方式，通过装置主体内部固定的加热器和制冷器，使水温能够精确控制在0℃‑100℃之间，加湿装置能产生宽露点范围的饱和湿气，且控湿速度快、湿气控制精确，同时利用控制器能实现自动补水，无需人工操作，便于广泛使用。

说明书

技术领域

本发明涉及温湿度计量技术领域，具体涉及一种温湿度检定箱加湿装置及其使用方法。

背景技术

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，温湿度检定箱加湿方式主要有超声波加湿、浅水盘加湿、蒸汽加湿等方式。超声波加湿主要利用超声波雾化器产生水雾，再把水雾送入箱体内加湿，超声波雾化器加湿属于冷蒸汽加湿，受水温限制很难实现高温高湿；浅水盘一般放置在箱体内部，盘中设有加热器和制冷器，水面的水汽压通过扩散和对流质交换向箱体中不断补充水汽，由于低温时浅水盘中水易结冰，很难实现低温低湿；蒸汽加湿是将水加热至沸腾，再把蒸汽送入箱体内加湿，由于蒸汽温度较高对箱体内温度波动度影响较大。以上几种方式都存在一定的弊端，很难在较宽的温度范围内实现加湿的精确控制，不利于提高温湿度检定箱的湿度范围、控湿速度和湿度波动度。

随着高精度数字式温湿度计、传感器技术的不断发展，特别是《JJF 1076-2020 数字式温湿度计校准规范》的实行，对于温湿度检定箱的温湿度范围要求更宽，湿度指标要求也越来越高。

中国专利CN 208767400 U公开了一种应用于燃料电池的鼓泡增湿装置，包括进气管、换热管、曝气头、电加热器和出气管，进气管将反应气引入密闭容器内，密闭容器底部装有液体，密闭容器顶部留有空间，换热器、曝气头和电加热器完全置于液体中，电加热器加热液体，反应气通过换热管与液体进行换热，换热加湿后气体由出气管排出。此专利中并不能提供低温的饱和湿气，同时没有对装置内液位进行有效控制。

中国专利CN 101493254 B公开了一种鼓泡式自动加湿器，包括气泵、温湿度监控器、电加热器、鼓泡室、多孔板、液位控制阀、加水管、百叶窗、湿气排出口、湿度传感器和温度传感器，使用时把多孔板水平放在鼓泡室内并在鼓泡室中加入适量水，在多孔板下部的水空间内装有电加热器，对鼓泡室内水池加热，此时启动气泵向鼓泡室下部鼓入空气，就会在多孔板形成大量气泡并在水中浮升，气泡内形成饱和湿气。此专利采用鼓泡式加湿，优化了气体与液体的接触面积，但此结构中并未设置用于制冷的结构或装置，因此同样不能提供低温的饱和湿气，无法满足检定箱中对低温低湿的控制需要。

中国专利CN 102818879 B公开了一种湿度发生器的饱和装置及方法，包括金属圆筒筒体和设置在筒体底部的进气口以及设置在筒体上部的出气口和注水口，内部还固定有密孔板和气液分离器。此专利虽提高了饱和效率，但本装置中使用外置恒温槽进行控温，响应速度慢、体积大、结构复杂，同样并未针对装置内部的液位进行自动控制，仍需操作人员实时观察并向其内部加水，降低了作业效率。

因此亟需一种便于配合温湿度检定箱使用的气体加湿装置，既能快速精确控制温湿度检定箱的加湿量、提高湿度控制范围，又能减小对温湿度检定箱内温湿度稳定性的影响，同时也能实现自动补液的效果，便于满足温湿度检定箱的使用需要。

发明内容

本发明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加湿装置及其使用方法，其湿度范围宽、控湿速度快、湿气控制精确且能实现对装置内部自动补液，满足温湿度检定箱的使用需要。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

温湿度检定箱加湿装置，包括内部中空且装水的装置主体，所述装置主体底部开有与进气管连接的进气口、顶部开有与出气管连接的出气口，装置主体内部空腔中固定有控温单元和补液单元，装置主体连接有用于控制控温单元和补液单元的控制器；所述控温单元包括加热器、制冷器和温度传感器，加热器和制冷器固定在装置主体内部空腔的底端，温度传感器固定在装置主体内壁上，且温度传感器固定在装置主体内部水位以下；加热器、制冷器和温度传感器分别与控制器连接。控制器为PLC、控制电路板或其他根据需要设置的具有控制功能的装置。

所述补液单元包括液位计和补水管，液位计的顶端固定在装置主体的顶面上、底端插入水位以下，液位计可使用浮球液位计；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处、另一端连接至外部水源。

所述液位计外部套有防波动管，防波动管为空心圆柱体、其顶端开有供液位计插入的通孔，防波动管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内部水位与装置主体内部水位一致、保障液位计的测量准确性，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产生的测量误差，确保装置主体内部水位的稳定。

所述补水管上固定有与控制器连接的水泵，利用控制器对水泵的控制，实现对装置主体内部的自动补水。

所述进气管插入进气口的一端连接有鼓泡室，鼓泡室为内部中空的柱体，鼓泡室的顶面为多孔板。

所述进气管上固定有与控制器连接的调节阀，控制器根据预设的数值，通过调节阀自动控制进入温湿度检定箱中的湿气流量，达到快速精确控湿的目的。

所述调节阀为流量控制阀、电磁阀、电子膨胀阀或其他根据需要使用的具有调节流量功能的控制阀门。

所述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。

所述进气管前端依次连接有换热器和空压机，空压机和换热器之间通过气管连接；换热器和温湿度检定箱的恒温部分通过管道连接，保证气体温度和温湿度检定箱的工作温度一致；空压机能提供0.4MPa以上的压力，保证气体在鼓泡室充分鼓泡，同时也能保证装置主体内的水充分流动而不产生结冰现象。

所述装置主体的内径为120mm-200mm；多孔板为直径80mm-160mm、厚度为1mm-5mm的圆形不锈钢板，多孔板上均匀开有100个-500个直径为1mm-5mm的供气体通过的通孔；水位高度在多孔板上方30mm-100mm处，保证气体在装置主体内充分饱和。

温湿度检定箱加湿装置的使用方法，其步骤如下；

S1.根据温湿度检定箱所需温湿度对应的湿度露点控制装置主体内的水温；

S2.利用空压机产生气体，气体流经换热器时预先将气体温度控制与温湿度检定箱内保持一致，通过进气管上设置的调节阀控制气体流量；

S3.气体由进气管进入鼓泡室，在鼓泡室向上经过多孔板时形成大量气泡，气泡内迅速成为饱和湿空气，当气泡溢出水面后，湿空气在出气口通过滤水网将携带的水过滤后，经由出气管进入温湿度检定箱。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种温湿度检定箱加湿装置，采用水温及气量自动调节的鼓泡加湿方式，通过装置主体内部固定的加热器和制冷器，使水温能够精确控制在0℃-100℃之间，加湿装置能产生宽露点范围的饱和湿气，且湿度范围宽、控湿速度快、湿气控制精确，同时利用控制器能实现自动补水，无需人工操作，便于广泛使用。

附图说明

图1是本加湿装置的结构示意图；

其中，1.进气管；2.防波动管；3、液位计；4.出气管；5.装置主体；6.补水口；7.制冷器；8.加热器；9.鼓泡室；10.调节阀；11.多孔板；12.温度传感器；13.换热器；14.空压机；15.气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

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，并非用以限定本发明可实施的限定条件，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，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明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，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，温湿度检定箱加湿装置，包括内部中空且装水装置主体5，装置主体5底部开有与进气管1连接的进气口、顶部开有与出气管4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5内部的水带出加湿装置。装置主体5内部空腔中固定有控温单元和补液单元，装置主体5连接有用于控制控温单元和补液单元的控制器；控温单元包括加热器8、制冷器7和温度传感器12，加热器8和制冷器7固定在装置主体5内部空腔的底端，温度传感器12固定在装置主体5内壁上，且温度传感器12固定在装置主体5内部水位以下；加热器8、制冷器7和温度传感器12分别与控制器连接。控制器为PLC、控制电路板或其他根据需要设置的具有控制功能的装置。

补液单元包括液位计3和补水管，液位计3的顶端固定在装置主体5的顶面上、底端插入水位以下，液位计3可使用浮球液位计；补水管的一端固定在装置主体5侧壁开设的与补液管配套使用的补水口6处、另一端连接至外部水源。补水管上固定有与控制器连接的水泵，利用控制器对水泵的控制，实现对装置主体5内部的自动补水。

液位计3外部套有防波动管2，防波动管2为空心圆柱体、其顶端开有供液位计3插入的通孔，防波动管2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2内部水位与装置主体5内部水位一致、保障液位计3的测量准确性，同时利用压力平衡口避免了因装置主体5内气体压力剧烈变化而导致液位计3产生的测量误差，确保装置主体5内部水位的稳定。

进气管1前端依次连接有换热器13和空压机14，空压机14和换热器13之间通过气管15连接；利用换热器13和温湿度检定箱的恒温部分连接，保证气体温度和温湿度检定箱的工作温度一致；空压机14能提供0.4MPa以上的压力，保证气体在鼓泡室9充分鼓泡，同时也能保证装置主体5内的水充分流动而不产生结冰现象。进气管1插入进气口的一端连接有鼓泡室9，鼓泡室9为内部中空的柱体，鼓泡室9的顶面为多孔板11。进气管1上固定有与控制器连接的调节阀10，控制器根据预设的数值，通过调节阀10自动控制进入温湿度检定箱中的湿气流量，达到快速精确控湿的目的。调节阀10为流量控制阀、电磁阀、电子膨胀阀或其他根据需要使用的具有调节流量功能的控制阀门。

装置主体5的内径为120mm-200mm；多孔板11为直径80mm-160mm、厚度为1mm-5mm的圆形不锈钢板，多孔板11上均匀开有100个-500个直径为1mm-5mm的供气体通过的通孔；水位高度在多孔板11上方30mm-100mm处，保证气体在装置主体5内充分饱和。

本发明还提供了一种温湿度检定箱加湿装置的使用方法，其步骤如下；

S1.根据温湿度检定箱所需温湿度对应的湿度露点控制装置主体5内的水温；

S2.利用空压机14产生气体，气体流经换热器13时预先将气体温度控制与温湿度检定箱内保持一致，进气管1上设置的调节阀10控制气体流量；

S3.气体由进气管1进入鼓泡室9，在鼓泡室9向上经过多孔板11时形成大量气泡，气泡内迅速成为饱和湿空气，当气泡溢出水面后，湿空气在出气口通过滤水网将携带的水过滤后，经由出气管4进入温湿度检定箱。

本装置通过调节加热器8和制冷器7，能将水温控制在0℃~100℃范围内，现有装置仅是将水温控制在箱体内温度，无法按露点调节水温产生低温饱和湿气；现有通过恒温槽制冷方式，当低于4℃时由于装置内水循环不好会出现局部结冰，而本装置通过设置在装置主体5外部的空压机提供0.4MPa的压缩空气，保证装置主体5内水一直流动，低至0℃亦可保证水一直循环仍不结冰。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明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发明的保护范围以内。