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常温干燥箱(防潮箱)的类型

  成都卡特曼环境科技研究中心

郑重申明

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1),采用记忆合金弹簧驱动除湿器排潮门的机型

 

         常温干燥箱(防潮箱)除湿器的排潮门能否长期可靠实现开闭功能,是涉及产品寿命和可靠性和存放物品的安全性的最重要因素。

 

         目前在市场上销售的常温干燥箱(防潮箱)多数是面对民用市场而设计的采用记忆合金弹簧来驱动除湿器的排潮门。所谓记忆合金,就是在铜基或铁基金属材料中添加一些镍钛合金成分,再拉丝制成螺旋状成为弹簧。记忆合金弹簧在温度变化时能产生伸缩, 从而产生行程,再与复位拉簧和连杆配合,组成吸排潮门动作机构。

 

 将记忆合金弹簧放进带加热器件的铝管内,除湿器通过定时器控制对加热器通电加热,记忆合金弹簧受热缩短,产生拉力,将除湿器的排潮门拉开进行排潮。当排潮计时完毕,加热器断电,记忆合金弹簧降温冷却并被复位拉簧拉长复原,使除湿器的排潮门关闭,除湿器对箱内空气进行干燥。如此来回反复进行除湿。

 

       

     记忆合金弹簧                            记忆合金弹簧驱动排潮门除湿器的结构  

               

 虽知温度变化致使金属的晶相在马氏体与奥氏体相互转变过程中会产生某种记忆效应,但对其原理机制仍未搞清,至今仍有很多未解的密。 而以现在的技术水平,记忆合金材料还存在一些问题。主要是工作特性易受时间和环境因素影响,往往不明原因就出现丧失功能不能动作的现象。用以驱动除湿器排潮门,可靠性不太高。最易产生的故障就是使用一段时间后,常温干燥箱(防潮箱)的排潮门就可能因记忆合金弹簧失效突然不能打开,或打开行程不足,半开半闭。这就导致常温干燥箱(防潮箱)产生故障不能除湿。这个问题,目前尚无法克服。虽然一些厂家以延长保修期来弥补不足,但是,保修期不等于无故障期,不等于就提高了可靠性,一旦因此产生故障,会给用户带来很多麻烦,在维修期间,所存放的物品的安全也得不到任何保障。

 

 记忆合金弹簧驱动是受温控逐渐开闭,低温季节开启慢,高温季节关闭慢,甚至要十余分钟或更长时间才能完成动作,而在半开半闭过程中就导致外界高湿度空气侵入箱内,加重了除湿工作负担,降低了除湿速度。

 

         但是,由于记忆合金弹簧一根才几块钱,价格十分低廉, 采用它还可以大大简化产品机械结构和大大节省电子电路,只用很少几个零件就可驱动,大幅降低了生产成本,因此在针对民用的低档防潮箱上被广泛使用。而正是因为采用了记忆合金弹簧,并结合机械式湿度开关和机械式指针湿度表,价格低廉的民用低档防潮箱产品才得以产生。应该说,采用记忆合金弹簧,对常温干燥箱(防潮箱)在民用领域的普及推广,起到了重大作用。因为有了它,广大收入低对价格极其敏感的个人用户,才能够用上常温干燥箱(防潮箱)。

 

2),采用电机驱动除湿器排潮门的机型

 

 采用电机来驱动常温干燥箱(防潮箱)除湿器排潮门,主要是针对记忆合金驱动产品在可靠性上存在的缺陷,而开发的一种高可靠性的技术方案。这种技术方案是通过大减速比的减速器来降低电机转速,从而产生强大的推动力矩,再通过传动装置和控制执行装置,驱动常温干燥箱(防潮箱)除湿器排潮门的开闭。由于每次几秒钟就可完成动作,因此按工作程序,一天之中转动的总时间不到一分钟,而电机本身寿命可连续运转数年,因此采用电机驱动排潮门的常温干燥箱(防潮箱),产品寿命可在20年以上。产品可靠性极高,彻底解决了采用记忆合金驱动除湿器排潮门可靠性上的不足。满足了工业、科研、军工和其他专业用户对可靠性的高要求。

 

 由于电机驱动瞬间就可将除湿器排潮门开启或关闭,因此也就不存在记忆合金弹簧驱动所存在的半开半闭过程,避免了外界高湿度空气的灌入,从而有效的提高了产品的除湿速度。

 

 电机驱动是卡特曼的专利,目前使用在卡特慢的专业级和连续除湿的高速超低湿常温干燥箱(防潮箱)产品上。

 

 

 

大减速比低速机 

 

3),采用机械式控制显示的机型

 

          采用机械式湿度采样控制显示的产品,是常温干燥箱(防潮箱)中的一个大类,所谓机械式湿度控制,就是采用机械式湿度开关开进行湿度设定和控制除湿器启动或停机。

 

 所谓湿度开关,就是在一个金属支架上绷上尼龙类亲水性强的塑料薄膜,这个塑料薄膜也属于长度变化式湿敏元件。 当环境湿度上升时,塑料薄膜会像棉布吸潮缩水那样绷紧产生行程,压迫微动开关按钮动作,接通电源,使除湿器得电工作。湿度下降时塑料薄膜会伸长松弛, 松开微动开关按钮而导致断电,使除湿器停止工作。通过旋转其控制旋纽,带动一个偏心凸轮对塑料薄膜压迫微动开关的位置进行调整,也就是比较器基准压力进行调节,从而实现控制旋纽轮旋转到代表某个湿度范围的位置时,接通或断开电源,从而实现对常温干燥箱(防潮箱)内湿度进行设置和控制的目的。

 

                                                              机械式湿度开关

 

         由于机械式湿度开关必需在对水分自然吸收或自然蒸发到一定的程度,才能产生必要的力量来操控微动开关,因而反应迟钝。其反应滞后时间甚至可长达一二十分钟,不能及时反应湿度的变化,也不能对微量水分变化发生反应,且塑料薄膜强度受环境影响大,易老化变质不稳定,加之调节偏心轮长期顶在塑料薄膜上,使塑料薄膜材质屈服长度自然延展,导致湿度控制点产生飘移,因此控制误差大。所以,采用机械式湿度采样控制的常温干燥箱(防潮箱),厂家都以“高、中、低”或“LMH(即低、中、高)来表示控制值,而不以标以具体的湿度控制值。因此此类常温干燥除湿箱(防潮箱)只能对湿度定性控制,而不能定量控制。

 

         由于机械式湿度开关没有湿度电信号输出,不能实现电子数码显示,因而大都配用机械式指针湿度表来显示箱内湿度。也有个别产品另配独立液晶湿度表的。但因为机械式控制适宜对精度和价格要求低的家用的产品,因而即使配用液晶湿度表的产品,也属于精度低的家用级数字表。

 

 机械式指针湿度表的结构与机械式湿度开关相同,也采用长度变化式湿敏元件,有用毛发式和在金属游丝上涂敷高分子亲水塑料材料两种产品。

 

 机械式指针湿度表的工作原理是,将湿敏元件毛发或游丝的一端固定,另一端连接指针,当湿度发生变化时其湿敏元件的长度也变化,由于一端固定,长度变化的结果就使另一端产生位移而驱动湿度表指针轴旋转,使指针在表盘上移动,从而实现指示湿度的功能。

 

             机械式指针湿度表                     机械式指针湿度表游丝(长度变化湿敏元件)

 

 机械式指针湿度表具有机械式湿度开关相同的弱点,即反应迟钝,滞后时间长达一二十分钟,不能对微量水变化发生反应,显示误差大等。一般标称误差为5%,但实际往往在±7%以上,甚至高达±10%以上,且飘移值大,在环境湿度不变的情况下,会因时间温度诸因素导致表针自行移动,不稳定。按国家规定,机械式指针湿度表一年之中应到计量测试单位对做二次标定校准,其指示值方能作为测量依据。机械式指针湿度表的湿敏元件易老化变质, 影响寿命。虽然其不能准确可靠计量, 显示的数值只能作参考,但由于其价格十分低廉,无需湿度电信号也能工作,降低了制造成本,因而也被低档常温干燥箱(防潮箱)广泛使用。

 

4),采用电子式控制显示的机型

 

 采用电子式湿度采样控制显示的产品,是常温干燥箱(防潮箱)的主流产品。电子式湿度控制,就是通过在电子比较器上设置湿度控制值基准信号,而电子比较器的工作状态由电子湿度传感器送来的当前湿度值信号值来决定。湿度高于设置基准时启动对定时器的供电,使除湿器工作,当湿度达到设置基准时,停止对定时器的供电,使除湿器停止工作。

 

 电子湿度传感器能捕捉空气湿度的微量的变化, 反应灵敏, 滞后时间在20秒钟以内, 线性好, 误差小, 年漂移小。由于电子式湿度传感器能将空气湿度的变化转换为电信号输出, 从而实现了电子数码显示。由于采用控制与显示的信号均来源相同, 数码湿度表没有显示误差,也避免了机械式控制显示那种因采样控制和显示分离而造成的累积误差, 因此其采样控制显示总误差就是电子式湿度传感器本身的线性误差, 且该线性误差还可通过补偿电路进行调整, 进一步提高精度。

 

 采用电子式湿度传感器的机型,其湿度控制基准比较均采用电子电路来实现,没有机械式湿度开关基准比较靠凸轮顶在塑料薄膜某一位置来实现,长期的持续压力会造成塑料薄膜疲劳拉长,导致湿度控制点漂移的弊病。 

                                                                     电子湿度传感器

    采用电子式控制显示的常温干燥箱(防潮箱),可以通过加减键按1%RH控制值的增减来设定箱内湿度,实现了湿度定量控制,且电子湿度传感器采集的箱内当前湿度值的信号直接输送到数字式湿度表,实现了无滞后高精度的湿度值显示。正因为电子式控制显示具有这些突出的有点,因而正在逐渐取代机械式控制显示的产品。

5),采用静态间歇式除湿的机型

 

 所谓静态间歇式除湿,是指除湿器按照预运行除湿预运行的程序进行间歇式除湿工作,除湿器产生的干气和箱内的高湿度空气进行自然交换渗透的除湿方式。由于间歇式除湿方式在工作循环程序中不能除湿的预运行过程占用时间太多,再加上自然交换渗透进行干湿气体交换,除湿速度就慢,特别是首次使用, 一般都要经过24-48小时以上的先期运行。根据不同厂家的产品,如在70%RH左右的环境湿度状态下,要将被控空间的湿度降到10%RH以下,快的要6-12小时以上,慢的3-5天,甚至更长。因此此类机型比较适宜用于存放本身不含水分的物品如金属、玻璃材料制成的额物品和适宜进行仓储式存储,取放物品不频繁的用户使用。如用以存放本身含水量高的物品如纸制品,影像胶片等,则可能出现湿度降不下去的情况,或除湿时间可能长达半月以上, 甚至拼机器始终不停机。而当湿度降下来后, 一旦开门取放物品, 湿度迅速上升, 又需要很长时间才能降下来。

 

需要注意的是:目前市场上绝大部分常温干燥箱(防潮箱),都是静态间歇式除湿机型。

   6),采用动态高速间歇式除湿的机型

    是动态高速除湿是卡特曼的专利技术,产品由卡特曼独家生产。虽然其除湿速度比静态除湿大大提高,同等条件下,除湿速度约为静态除湿的3-5倍。适宜大量存放电子器件、胶卷、照相底片、照片、音像磁带、计算机磁盘、邮票纸制品等含水量高的物品存放要求。但是,仍然属于间歇式除湿,这对每天要多次频繁开门取放物品的车间现场使用的用户以及作为干燥工具型使用的用户而言,除湿速度仍然远远不够,不能解决生产科研对高速除湿的要求。

   (7),采用最新的高速超低湿常温干燥除湿(连续除湿)技术的机型

    要解决间歇式除湿产品除湿速度慢的问题,一般采用的方法是在干燥箱内加入氮气辅助除湿,或引入干燥压缩空气辅助除湿。采用这些辅助方法都是借助外来气体将箱内湿度降到某个程度,少除湿器的工作量来提高除湿速度。 但是,采用这些辅助措施来提高除湿速度尚存在一些问题:

      加入氮气:由于氮气需要从箱内排出而进入工作现场,导致工作环境氧含量降低。氮气对人体有一定危害,长期如此将影响人体健康。且氮气昂贵,导致用户运行费用高昂。

      采用加入干燥的压缩空气:需使用无油空压机。空压机本身是易损产品,连续不停机的过劳使用将使维护工作繁重,使空压机寿命大大缩短,易损件和滤芯等耗材消耗费用大幅上升,电耗支出也大,空压机还会产生巨大噪音,使用户不堪其扰。空压机工作须有人看护,如无人值守则可能产生安全隐患。这也导致运行费用大幅上 升。

    因此,不论是加氮气还是加压缩空气,都不是很好的解决方法。   

         1993年卡特曼最早在中国推出常温干燥箱并接到用户反应产品除湿速度慢的意见反馈算起,经过15年的研究开发和反复试验和试制,2007年,在上海举办的第70届中国电子展上,一种由卡特曼全球首创的连续除湿技术产品进行了展示。这种由卡特曼拥有专利的常温高速除湿技术制造的常温干燥箱(防潮箱),无须采用任何辅助除湿方法,无须加氮气和干燥压缩空气,就可以实现15分钟内将湿度从70%RH 降到10%RH的空前纪录,这种高速除湿的常温干燥箱,无须另购附加设备,运行无噪音,无有害气体产生,无耗材和易损件,无高昂运行费用,无须人员看护,从而满足了科研生产现场用户对常温除湿速度的苛刻要求。由于对电子工业品管具有重要意义,2007814日中国电子报以“卡特曼全球首推连续除湿常温干燥箱”为标题进行了专题报道。现在这种产品共有20余种规格型号生产销售。至今仍属世界上除湿速度最快的常温干燥箱,尚无超越者。

 

 

 

 

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