Chambre d'essai thermique sous vide TVAC - Série ToronTVAC™ (250 °F, 400 °F, 800 °F)
Chambre d'essai sous vide thermique TVAC
La série ToronTVAC™ est une gamme de chambres à vide thermique à plaque froide destinée aux équipes des secteurs de l'aérospatiale, de la défense et de l'électronique qui nécessitent des tests TVAC unitaires dans leur propre laboratoire. Trois modèles standard offrent des volumes de travail de 250, 400 et 800 mm³ par côté. Chaque système associe une chambre en acier inoxydable 304 à un système de pompage turbomoléculaire et à une plaque froide à température contrôlée. L'ensemble crée un environnement thermique et sous vide reproductible pour les composants, les modules et les petits sous-ensembles. Les ingénieurs l'utilisent pour détecter les défauts liés à la température avant l'expédition ou le vol du matériel.
Chaque modèle atteint un vide poussé inférieur à 1.0 × 10⁻⁴ Pa et fonctionne de -70 °C à +120 °C. La vitesse de montée en température est de 2 °C/min et des plages de température plus étendues sont disponibles sur demande. Quatre grandes brides de test permettent le passage de câbles électriques étanches au vide, assurant ainsi l'alimentation, le signal et les connexions des capteurs jusqu'à l'objet testé tout en maintenant l'étanchéité de la chambre. Les modèles ToronTVAC™ 400F et C1000 peuvent également être équipés d'un écran thermique à cinq faces (en option). L'ensemble des pompes, commandes et utilitaires est intégré dans une armoire électrique.
Un automate programmable (PLC) piloté par ordinateur exécute les profils de test, surveille la pression dans la chambre et enregistre les données de température pour chaque cycle. Torontech assure l'installation, la mise en service et la formation des opérateurs, et chaque système est garanti deux ans. Les acheteurs choisissent la taille de chambre adaptée à leur installation et à leur plan de câblage. Les traversées sont ensuite configurées en fonction de l'instrumentation du programme. Cette solution offre aux programmes de petits satellites, d'avionique et de capteurs un accès pratique à une capacité de production de vide thermique en interne.
Chambre d'essai thermique sous vide TVAC - Applications de la série ToronTVAC™
La gamme ToronTVAC™ prend en charge les applications thermiques sous vide, notamment lorsque le matériel doit fonctionner de manière fiable dans le vide et à des températures extrêmes. Parmi les utilisateurs typiques figurent les fournisseurs de véhicules spatiaux, les fabricants d'électronique de défense et les groupes de recherche universitaires.
- Unités de petits satellites et CubeSats : vérifications fonctionnelles sous vide des boîtiers avioniques, des unités de distribution d’énergie et de l’électronique de la charge utile avant l’intégration au niveau système.
- Cyclage thermique des composants électroniques : cycles répétés de chauffage et de refroidissement sur les cartes de circuits imprimés, les modules de commande et les convertisseurs de puissance afin de mettre en évidence la fatigue des joints de soudure et les connexions intermittentes.
- Bilan thermique et corrélation avec le modèle : les températures en régime permanent comparent les valeurs mesurées aux prédictions du modèle thermique et confirment les hypothèses de conductance d’interface.
- Charges utiles optiques et capteurs : contrôle des détecteurs, des modules de caméra et des sous-ensembles de suiveurs d’étoiles pour détecter tout décalage de mise au point, dérive du signal ou changement d’étalonnage à la température
- Avionique de défense et matériel RF : tests de contrainte sous vide et en température des composants électroniques de guidage, des modules RF et des unités de communication afin de révéler les défauts de fabrication latents.
- Étanchéité sous vide des pièces de vol : des températures élevées, jusqu’à +120 °C, permettent d’éliminer l’humidité et les résidus volatils des faisceaux de câbles, des adhésifs et des assemblages avant leur intégration.
- Recherche des causes profondes : recréation des anomalies observées lors des tests système sous des profils de pression et de température contrôlés afin de confirmer un mécanisme de défaillance ou de vérifier une correction de conception.
- University et laboratoires de recherche : capacité TVAC interne pour les équipes d’étudiants en satellites et les groupes de recherche thermique qui, autrement, devraient réserver du temps dans des installations d’essai externes.
Chambre d'essai thermique sous vide TVAC - Série ToronTVAC™ Principales caractéristiques
La série ToronTVAC™ combine vide poussé, régulation de température par conduction et accès flexible aux instruments, et est disponible en trois tailles de chambre. Chaque caractéristique répond à un besoin pratique en matière de tests thermiques sous vide à l'échelle de l'unité.
- Trois tailles de chambre standard : des volumes utiles de 250, 400 et 800 mm par côté permettent aux acheteurs d’adapter la chambre à l’objet et au dispositif de test les plus volumineux, évitant ainsi de payer pour un volume inutilisé.
- Vide ultime inférieur à 1.0 × 10⁻⁴ Pa : la capacité de pression bien en deçà du seuil de convection libre laisse une marge pour les charges de dégazage lors de longs cycles thermiques.
- Pompe de support sèche : une pompe turbomoléculaire associée à une pompe sèche Roots multi-étages évite le reflux d’huile et maintient la propreté des équipements sensibles à la contamination
- Plage de fonctionnement : -70 °C à +120 °C : couvre les paliers de température typiques pour les cycles de fonctionnement au niveau de l’unité, avec des plages plus étendues disponibles sur demande.
- Vitesse de montée en température de 2 °C/min : des transitions de température constantes raccourcissent le temps de cycle et garantissent la reproductibilité des profils de test d’un essai à l’autre.
- Plaque froide à température contrôlée : un circuit d’huile de transfert thermique conditionne la plaque pour un couplage conducteur direct avec l’objet testé, la taille de la plaque étant adaptée à chaque modèle.
- Enveloppe thermique optionnelle à cinq côtés : disponible sur les modèles ToronTVAC™ 400F et C1000 pour ajouter une barrière radiative contrôlée autour de l’objet testé.
- Quatre grandes brides d'essai : les ports ISO 160 ou ISO 200 acceptent les traversées électriques étanches sous vide sur mesure pour les lignes d'alimentation, de signal et de données.
- Passage de mesure de température dédié : une bride de mesure à 55 broches et 12 capteurs de température permettent une cartographie thermique détaillée de l’article testé.
- Fenêtre d'observation DN160 avec éclairage intérieur 24 V : les opérateurs peuvent contrôler visuellement la configuration de test sans purger la chambre.
- Système de contrôle basé sur automate programmable et PC : des profils programmables, des E/S distribuées à distance et un terminal PC simplifient la configuration des tests, la surveillance en temps réel et l’enregistrement des données de température.
- Vannes automatisées et manomètres à vide : une vanne à guillotine pneumatique, un manomètre à plage complète et un transducteur Pirani prennent en charge les séquences de pompage et de purge contrôlées.
- Chambre en acier inoxydable 304 : sa construction résistante à la corrosion supporte les cycles de pompage répétés et le nettoyage régulier.
- Surveillance des utilités : des détecteurs de débit et de pression sur les conduites d’eau de refroidissement et d’air comprimé protègent le système en cas de coupure d’alimentation sur site.
- Installation, mise en service et formation incluses : une assistance au démarrage sur site et une garantie de deux ans permettent aux équipes de démarrer rapidement leurs tests de production.
Théorie et méthode
Les essais thermiques sous vide fonctionnent car la pression contrôle la propagation de la chaleur autour d'un objet testé. À pression ambiante, l'air transporte la chaleur par convection et conduction gazeuse, masquant ainsi le comportement de l'unité en orbite. Lorsque la pression dans la chambre descend aux alentours de 1 × 10⁻³ Pa, les molécules de gaz entrent rarement en contact avec les surfaces et le transfert convectif devient négligeable. La chaleur se propage alors uniquement par conduction aux interfaces de montage et par rayonnement, ce dernier étant proportionnel à la quatrième puissance de la température absolue. Les ingénieurs peuvent ainsi étudier les points chauds, la résistance d'interface et le dégazage dans des conditions réalistes.
La série ToronTVAC™ atteint ce régime grâce à un système de pompage à deux étages. Une pompe Roots sèche multicellulaire évacue la chambre dans la plage d'écoulement visqueux grâce à des rotors à lobes engrenés fonctionnant sans huile d'étanchéité. Une pompe turbomoléculaire prend ensuite le relais ; ses pales de rotor à grande vitesse percutent les molécules de gaz et les propulsent vers l'échappement. L'étage de pompage à sec empêche le reflux d'huile, protégeant ainsi les surfaces sensibles à la contamination. Des manomètres à plage complète et des manomètres Pirani contrôlent la pression en continu, tandis qu'une vanne à guillotine pneumatique isole la chambre des pompes.
Un circuit d'huile caloporteuse circule autour de la plaque froide et en régule la température. Le système de circulation ajoute ou retire de la chaleur selon le profil programmé, et la plaque échange cette chaleur avec l'objet testé par conduction directe. Les surfaces faisant face à l'intérieur de la chambre échangent de la chaleur par rayonnement, et l'enveloppe thermique optionnelle crée une barrière radiative contrôlée. L'automate programmable pilote les rampes, les paliers et les cycles répétés pour les essais de cyclage thermique. De longs paliers permettent de réaliser des tests d'équilibre thermique.
Chambre d'essai thermique sous vide TVAC - Spécifications techniques de la série ToronTVAC™
| Paramètre | ToronTVAC™ 250F | ToronTVAC™ 400F | ToronTVAC™ 800F |
|---|---|---|---|
| chambre Matériel | acier inoxydable 304 | acier inoxydable 304 | acier inoxydable 304 |
| Dimensions de la chambre (L × P × H) | 300 × 300 x 300 mm | 500 × 500 x 500 mm | 1000 × 1000 x 1000 mm |
| Dimensions internes utiles (L × P × H) | 250 × 250 x 250 mm | 400 × 400 x 400 mm | 800 × 800 x 800 mm |
| Vide ultime | < 1.0 × 10⁻⁴ Pa (< 7.5 × 10⁻⁷ Torr) | < 1.0 × 10⁻⁴ Pa (< 7.5 × 10⁻⁷ Torr) | < 1.0 × 10⁻⁴ Pa (< 7.5 × 10⁻⁷ Torr) |
| Pression de fonctionnement | 1.3 × 10⁻³ Pa (environ 1 × 10⁻⁵ Torr) | 1.3 × 10⁻³ Pa (environ 1 × 10⁻⁵ Torr) | 1.3 × 10⁻³ Pa (environ 1 × 10⁻⁵ Torr) |
| Température de fonctionnement | -70 °C à +120 °C (-94 °F à +248 °F) ; plages de température plus étendues sur demande | -70 °C à +120 °C (-94 °F à +248 °F) ; plages de température plus étendues sur demande | -70 °C à +120 °C (-94 °F à +248 °F) ; plages de température plus étendues sur demande |
| Taux de chauffage/refroidissement | 2°C/min (3.6°F/min) | 2°C/min (3.6°F/min) | 2°C/min (3.6°F/min) |
| Capacité frigorifique | 2.3 kW à -40 °C | 2.3 kW à -40 °C | 2.3 kW à -40 °C |
| Capacité de chauffage | 3kW | 3kW | 3kW |
| Dimensions de la plaque froide | 250 x 250 mm | 400 x 400 mm | 800 x 800 mm |
| Enveloppe thermique (à 5 côtés) | Indisponible | En option, 400 × 400 mm | En option, 800 × 800 mm |
| Système de vide | Pompe turbomoléculaire + pompe sèche Roots multi-étages | Pompe turbomoléculaire + pompe sèche Roots multi-étages | Pompe turbomoléculaire + pompe sèche Roots multi-étages |
| Connexions à bride | 4 × ISO 160 (passages électriques étanches sous vide sur mesure sur demande) | 4 × ISO 200 (passages électriques étanches sous vide sur mesure sur demande) | 4 × ISO 200 (passages électriques étanches sous vide sur mesure sur demande) |
| Puissance d'équipement | 15kW | 20kW | 35kW |
| Méthode de refroidissement | Refroidi à l'eau | Refroidi à l'eau | Refroidi à l'eau |
| Débit d'eau de refroidissement | ≥ 30 L/min (≥ 7.9 US gpm) | ≥ 40 L/min (≥ 10.6 US gpm) | ≥ 60 L/min (≥ 15.9 US gpm) |
| Raccordement de l'eau de refroidissement | DN25 | DN25 | DN32 |
| Pression d'air comprimé | 0.5 à 0.7 MPa (73 102 à XNUMX XNUMX psi) | 0.5 à 0.7 MPa (73 102 à XNUMX XNUMX psi) | 0.5 à 0.7 MPa (73 102 à XNUMX XNUMX psi) |
| Débit d'air comprimé | 10 L/min (0.35 cfm) | 10 L/min (0.35 cfm) | 10 L/min (0.35 cfm) |
| Connexion d'air comprimé | Φ10 mm | Φ10 mm | Φ10 mm |
| Services publics du site | Eau de refroidissement et air comprimé fournis par le client | Eau de refroidissement et air comprimé fournis par le client | Eau de refroidissement et air comprimé fournis par le client |
| Dimensions nettes de l'équipement | 2000 × 1000 x 1800 mm | 2000 × 1000 x 1800 mm | 2500 × 1200 x 1800 mm |
| Empreinte de l'installation | 3000 × 2000 x 2500 mm | 3000 × 2000 x 2500 mm | 3500 × 2200 x 2500 mm |
| Poids total de l'équipement | 1,500 kg (lb 3,307) | 2,000 kg (lb 4,409) | 3,000 kg (lb 6,614) |
| Garantie | 2 ans | 2 ans | 2 ans |
Configuration standard
| Produit | Quantité | Description |
|---|---|---|
| Chambre à vide | 1 ensemble | volume utile de 400 × 400 × 400 mm |
| Bride d'essai | 4 séries | Dimensionnement selon les raccords à brides ci-dessus ; connecteurs non inclus |
| Bride de mesure de température et d'éclairage | 1 ensemble | DN160 avec traversées à 55 broches et à 4 broches |
| Fenêtre de visualisation | 1 ensemble | DN160 |
| Bouclier de rayonnement | 1 ensemble | Installé à l'intérieur de la chambre |
| Joints toriques et accessoires | 1 ensemble | Composants d'étanchéité de la chambre |
| Plaque froide | 1 ensemble | Plaque de montage à température contrôlée ; dimensions selon les spécifications techniques |
| Capteurs de température | 12 séries | Mesure de la température de l'article testé et de la plaque froide |
| Pompe turbomoléculaire | 1 ensemble | étage de pompage à vide poussé |
| Pompe sèche | 1 ensemble | Support sans huile et étape d'ébauche |
| Vanne pneumatique | 1 ensemble | DN160, isolation de la chambre |
| Vanne papillon pneumatique | 1 ensemble | DN25 |
| Vannes papillon manuelles | 3 séries | DN25 |
| Manomètre à vide à gamme complète | 1 ensemble | mesure de la pression de la chambre |
| Transducteur à vide Pirani | 1 ensemble | Mesure du vide approximative |
| Tuyauterie et accessoires pour le vide | 1 ensemble | Matériel de ligne de pompage |
| Unité de circulation d'huile thermique | 1 ensemble | Chauffage et refroidissement par plaque froide |
| Huile de transfert de chaleur | 1 ensemble | Remplissage initial |
| Vannes, instrumentation et capteurs | 1 ensemble | matériel de boucle de contrôle de température |
| Tuyauterie et isolation | 1 ensemble | conduites d'huile thermique isolées |
| Contrôleur logique programmable (PLC) | 1 ensemble | Séquence de test et contrôle d'interverrouillage |
| Terminal de contrôle basé sur PC | 1 ensemble | Interface opérateur et enregistrement des données |
| E/S distribuées à distance | 1 ensemble | Gestion des signaux de terrain |
| Module de communication | 1 ensemble | Communication réseau du contrôleur |
| Module de commande | 1 ensemble | Contrôle de processus |
| Module de température | 1 ensemble | Acquisition du signal de température |
| Alimentation 24 V CC | 1 ensemble | alimentation du circuit de commande |
| Chambre de contrôle | 1 ensemble | Matériel de contrôle des maisons |
| Composant électrique | 1 ensemble | Composants de l'appareillage de commutation et du câblage |
| Câbles et matériaux auxiliaires | 1 ensemble | câblage d'interconnexion |
| Logiciel de contrôle | 1 ensemble | Application de contrôle développée sur mesure |
| Armoire à équipements intégrée | unité 1 | Contient les pompes, l'unité thermique et les commandes |
| Unité d'éclairage intérieur | unité 1 | 24 V, chambre intérieure |
| Unité d'eau de refroidissement | unité 1 | détecteur de débit et vanne |
| Unité d'air comprimé | unité 1 | pressostat et filtre en ligne |
| Installation, mise en service et formation | Inclus | Démarrage sur site et formation des opérateurs |