專利名稱：具有氣體壓力平衡裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有氣體壓力平衡裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，適于涉及環(huán)境溫度、濕度、壓力、氣體對實(shí)驗(yàn)物影響的應(yīng)用，特別適用于長時(shí)期的耐久性能實(shí)驗(yàn)，屬于環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的具有密封模擬室主體的多功能環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其模擬室主體的結(jié)構(gòu)為實(shí)驗(yàn)箱體型。模擬室主體其內(nèi)部的環(huán)境模擬裝置少不了有溫度和濕度調(diào)節(jié)裝置，同時(shí)，要進(jìn)行氣體侵蝕實(shí)驗(yàn)，因此，對模擬室主體的密封性要求很嚴(yán)格，不會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生氣體的泄漏。但是，由于環(huán)保保溫材料庫板組裝成的箱體型模擬室主體，其構(gòu)成材料及結(jié)構(gòu)形式承壓極其有限，當(dāng)模擬室主體內(nèi)的溫度產(chǎn)生變化時(shí)，其室內(nèi)氣壓將隨之發(fā)生變化。按設(shè)計(jì)要求，模擬室主體內(nèi)溫度變化范圍為-20°C +40°C，室內(nèi)氣壓產(chǎn)生kpa的變化，室內(nèi)外kpa的壓力差 將使模擬室主體的密封性遭到破壞?，F(xiàn)有的模擬室主體有一種壓力平衡裝置，用來確保室內(nèi)外壓力差平衡。該類平衡裝置是用簡單的葉輪式或多級(jí)翻蓋式葉片制作，在模擬室主體室內(nèi)壓力過大或過小時(shí)，自動(dòng)通氣補(bǔ)壓，但由于模擬室主體材料和連接的密封材料綜合性能差，在進(jìn)行氣體實(shí)驗(yàn)時(shí)，以通氣補(bǔ)壓方式處理壓力差問題，極易造成嚴(yán)重泄漏現(xiàn)象。因此，該類補(bǔ)壓方式的壓力平衡裝置尤其不適應(yīng)多功能環(huán)境實(shí)驗(yàn)室在環(huán)境溫度變化大的條件下使用，因?yàn)?，?dāng)溫度、壓力變化即造成模擬室主體密封失效的情況，于是造成有害氣體泄漏，這樣不但對環(huán)境及人群造成傷害，同時(shí)，也因試驗(yàn)失敗，不旦造成延誤試驗(yàn)周期，而且浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種對模擬室主體密封性能不造成損害的、且適應(yīng)溫度變化范圍大、全天候保持模擬室主體內(nèi)氣壓穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)簡單，制造、維護(hù)和運(yùn)行成本低的具有氣體壓力平衡裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種具有氣體壓力平衡裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，包括模擬室主體，密封門，及環(huán)境模擬裝置和控制系統(tǒng)，所述環(huán)境模擬裝置包括氣液供應(yīng)和流量調(diào)節(jié)及溫控系統(tǒng)和氣體壓力平衡裝置，氣體壓力平衡裝置用于使模擬室主體內(nèi)部空間的氣體壓力與外部大氣壓力保持一定 平衡差值的氣體壓力平衡裝置；該氣體壓力平衡裝置包括一個(gè)出氣系統(tǒng)和一個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)；出氣系統(tǒng)包括氣體處理容器及出氣管，該出氣管一端為與模擬室主體空間聯(lián)通的出氣管室內(nèi)端，另一端為插入氣體處理容器處理液中的出氣管進(jìn)入液體端，所述的處理液其液面與大氣直接接觸，或通過出氣管與大氣聯(lián)通的出氣管出氣端與大氣接觸；進(jìn)氣系統(tǒng)包括一個(gè)具有進(jìn)氣閥的進(jìn)氣管，該進(jìn)氣管一端為與模擬室主體空間聯(lián)通的進(jìn)氣管室內(nèi)端，另一端為與大氣聯(lián)通的進(jìn)氣管室外端；所述出氣管和進(jìn)氣管與模擬室主體的壁板密封連接。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其氣體處理容器設(shè)置在模擬室主體外部，氣體處理容器為具有防護(hù)罩的池，或?yàn)榫哂信c大氣聯(lián)通口的箱體；出氣管室內(nèi)端與模擬室主體的壁板密封連接。所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其氣體處理容器設(shè)置在模擬室主體內(nèi)部，氣體處理容器為具有密封蓋的池，或?yàn)榫哂忻芊馍w的箱體；氣體處理容器在處理液的液面上部壁板上或密封蓋上密封連接有與模擬室主體外部大氣聯(lián)通的出氣管出氣端；該出氣管出氣端與模擬室主體的壁板密封連接。所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其，進(jìn)氣閥為“U”型管式的液封閥，由位于進(jìn)氣管中部的“U”型彎曲部分的液體閥門和管壁及空氣導(dǎo)通腔組成；液體閥門的液面線0-0超過“U”型管彎曲處的內(nèi)腔上壁，空氣導(dǎo)通腔為在進(jìn)氣管室內(nèi)端位于液面線0-0的上方一定高度處的空腔，該空腔的容積大于“U”型管內(nèi)的液體體積。
所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其進(jìn)氣閥為壓力自動(dòng)控制的電動(dòng)截止閥。所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其出氣管室內(nèi)端和進(jìn)氣管室內(nèi)端的管口處有一個(gè)用于模擬室主體內(nèi)噴淋水時(shí)防止水濺入出氣管和進(jìn)氣管內(nèi)的罩，或?yàn)楣芸谔幇惭b的向下的管彎頭，或直接將出氣管室內(nèi)端和進(jìn)氣管室內(nèi)端靠近管口處彎成管口向下的彎頭。所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其氣體處理容器中的處理液為對排出模擬室主體空間的氣體能起綜合吸收凈化的液體，使排至大氣的氣體符合排放標(biāo)準(zhǔn)。所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其處理液為堿溶液。所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其液體閥門為水，或加有防凍液的水。所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其模擬室主體內(nèi)部空間的氣體壓力與外部大氣壓力保持一定平衡差值由下式確定
8 = p g(hl-h2)
式中S是模擬室主體內(nèi)部空間的氣體壓力與外部大氣壓力壓差
P是液體密度，hl-h2是兩端氣管的液面高度差。本發(fā)明的技術(shù)效果顯著
I、適應(yīng)溫度變化范圍大；2、不影響密封性，堅(jiān)實(shí)可靠；3、排出的氣體經(jīng)過綜合處理，對環(huán)境不造成污染；4、出氣進(jìn)氣系統(tǒng)不需要電源維持工作，節(jié)能且不受停電影響，全天候保持模擬室主體內(nèi)的氣壓穩(wěn)定；5、結(jié)構(gòu)簡單,制造、維護(hù)和運(yùn)行成本低。


圖I是本發(fā)明具有氣體壓力平衡裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室平面結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I中A-A局部剖視示意圖，為出氣系統(tǒng)5的氣體處理容器5. I設(shè)置在模擬室主體I外部的一個(gè)實(shí)施例；
圖3是圖I中A-A局部剖視示意圖，為出氣系統(tǒng)5的氣體處理容器5. I設(shè)置在模擬室主體I內(nèi)部的一個(gè)實(shí)施例；
圖4是圖I中B-B局部剖視示意圖，為進(jìn)氣系統(tǒng)6是“U”型管式的液封閥實(shí)施例。圖中各標(biāo)記名稱為I一模擬室主體；I. I一壁板；2—密封門；3—環(huán)境模擬裝置；3. 0—?dú)庖汗?yīng)和流量調(diào)節(jié)及溫控系統(tǒng)；4一氣體壓力平衡裝置；5—出氣系統(tǒng)；5. I—?dú)怏w處理容器；5. 2 —出氣管；5. 21—出氣管室內(nèi)端；5. 22—出氣管進(jìn)入液體端；5. 23—出氣管出氣端；5. 24—處理液；5. 3—密封蓋；6—進(jìn)氣系統(tǒng)；6. I—進(jìn)氣閥；6. 11—液體閥門；
6.2—進(jìn)氣管；6. 21—進(jìn)氣管室內(nèi)端；6. 22—進(jìn)氣管室外端；6. 3—空氣導(dǎo)通腔；7—監(jiān)控系統(tǒng)；8—物料存放架。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明如下
實(shí)施例I :
如圖1、2、4所示是本發(fā)明的一個(gè)基本實(shí)施例。本發(fā)明的具有氣體壓力平衡裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室包括模擬室主體1，密封門2，及環(huán)境模擬裝置3和控制系統(tǒng)7，所述環(huán)境模擬裝置3包括氣液供應(yīng)和流量調(diào)節(jié)及溫控系統(tǒng)3. 0和氣體壓力平衡裝置4，其特征在于，氣體壓力平衡裝置4用于使模擬室主體I內(nèi)部空間的氣體壓力與外部大氣壓力保持一定平衡差值的氣體壓力平衡裝置；該氣體壓力平衡裝置4包括一個(gè)出氣系統(tǒng)5和一個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)6 ;出氣系統(tǒng)5包括氣體處理容器5. I及出氣管5. 2，該出氣管5. 2 —端為與模擬室主體I空間聯(lián)通的出氣管室內(nèi)端5. 21，另一端為插入氣體處理容器5. I處理液5. 24中的出氣管進(jìn)入液體端
5.22，所述的處理液5. 24其液面與大氣直接接觸，或通過出氣管與大氣聯(lián)通的出氣管出氣端5. 23與大氣接觸；進(jìn)氣系統(tǒng)6包括一個(gè)具有進(jìn)氣閥6. I的進(jìn)氣管6. 2，該進(jìn)氣管6. 2 一端為與模擬室主體I空間聯(lián)通的進(jìn)氣管室內(nèi)端6. 21，另一端為與大氣聯(lián)通的進(jìn)氣管室外端
6.22 ;所述出氣管5. 2和進(jìn)氣管6. 2與模擬室主體I的壁板I. I密封連接。本實(shí)施例中，所述的氣體處理容器5. I如圖1、2所示，設(shè)置在模擬室主體I外部，氣體處理容器5. I為具有防護(hù)罩的池，或?yàn)榫哂信c大氣聯(lián)通口的箱體，本實(shí)施例為容器形箱體，當(dāng)氣體處理容器5. I不在露天時(shí)，可以不加阻止雨水和雜物進(jìn)入的防護(hù)罩；出氣管室內(nèi)端5. 21與模擬室主體I的壁板I. I密封連接。本實(shí)施例所述的進(jìn)氣閥6. I如圖4所示，為“U”型管式的液封閥，由位于進(jìn)氣管6. 2中部的“U”型彎曲部分的液體閥門6. 11和管壁及空氣導(dǎo)通腔6. 4組成；液體閥門6. 11的液面線0-0超過“U”型管彎曲處的內(nèi)腔上壁，空氣導(dǎo)通腔6. 3為在進(jìn)氣管室內(nèi)端6. 21位于液面線0-0的上方一定高度處的空腔，該空腔的容積大于“U”型管內(nèi)的液體體積?！癠”型管式的液封閥的優(yōu)點(diǎn)在于，不受停電影響，全天候保證有效換氣，并且閥門不受有害氣體侵蝕，安全可靠。所述的出氣管室內(nèi)端5. 21和進(jìn)氣管室內(nèi)端6. 21的管口處有一個(gè)用于模擬室主體I內(nèi)噴淋水時(shí)防止水濺入出氣管5. 2和進(jìn)氣管6. 2內(nèi)的罩，或?yàn)楣芸谔幇惭b的向下的管彎頭，或直接將出氣管室內(nèi)端5. 21和進(jìn)氣管室內(nèi)端6. 21靠近管口處彎成管口向下的彎頭。本實(shí)施例所述的相應(yīng)管彎頭均為靠近管口處彎成管口向下的彎頭。所述的氣體處理容器5. I中的處理液5. 24為對排出模擬室主體I空間的氣體能起綜合吸收凈化的液體，使排至大氣的氣體符合排放標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)施例處理液5. 24為堿溶液，供模擬室主體I空間內(nèi)氣體為SO3氣體排出時(shí)的綜合處理。所述的液體閥門6. 11為水，當(dāng)模擬室主體I空間內(nèi)外溫度為接近攝氏零度時(shí)，則液體閥門6. 11為加有防凍液的水。所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其模擬室主體I內(nèi)部空間的氣體壓力與外部大氣壓力保持一定平衡差值由下式確定
8 = p g(hl-h2) 式中S是模擬室主體I內(nèi)部空間的氣體壓力與外部大氣壓力壓差
P是液體密度，hl-h2是兩端氣管的液面高度差。
本發(fā)明出氣系統(tǒng)5的工作原理如圖2、3所示，當(dāng)模擬室主體I內(nèi)的溫度升高,則引起壓力上升，如冬季室外溫度為-10°C，當(dāng)室內(nèi)上升到40°C時(shí)，則室內(nèi)壓力上升0. 18kgf/cm2，于是排出的SO3氣體被處理液5. 24堿溶液吸收，變成鹽，再將經(jīng)處理的無害氣體排入大氣，避免了對環(huán)境的污染。本發(fā)明進(jìn)氣系統(tǒng)6的工作原理，如圖4所示，當(dāng)模擬室主體I內(nèi)的溫度降低，則引起模擬室I內(nèi)壓力下降，如夏季室外40°C，當(dāng)室內(nèi)降低到_20°C時(shí)，則室內(nèi)壓力下降
0.218kgf/cm2，于是，當(dāng)壓差達(dá)到使“U”型管型的液體閥門6. 11打開時(shí)，空氣隨著液體進(jìn)入出氣端的空腔內(nèi)溢出，但氣體進(jìn)入到一定數(shù)量后，模擬室的壓力也逐步增加，到壓力平衡后就不再有外部氣體進(jìn)入空腔內(nèi)，空腔內(nèi)的液體也回流到“U”型管內(nèi)，進(jìn)入到新的平衡狀態(tài)。外部氣體進(jìn)入模擬室主體I內(nèi)，空氣導(dǎo)通腔6.4是為防止液體被吸至模擬室主體I內(nèi)而破壞液體閥門6. 11。
為保持模擬室主體I內(nèi)的氣壓與其外部大氣壓力的平衡值，壓差值8由兩端氣管的液面高度差確定，出氣系統(tǒng)5的出氣管進(jìn)入液體端5. 22插入處理液5. 24中，隨著模擬室I內(nèi)溫度的上升，室內(nèi)壓力也逐步增大，當(dāng)模擬室I內(nèi)的壓力大到一定時(shí)候，室內(nèi)的氣體就通過出氣系統(tǒng)5的出氣管進(jìn)入到5. 24處理液中，經(jīng)處理后的氣體隨與大氣聯(lián)通的出氣管出氣端5. 23排出，一段時(shí)間的持續(xù)工作后，室體內(nèi)外的壓力也就處于平衡或安全狀態(tài)，壓差值S根據(jù)需要調(diào)整。實(shí)施例2
與實(shí)施例I不同的是，如圖3所示，所述的氣體處理容器5. I設(shè)置在模擬室主體I內(nèi)部，氣體處理容器5. I為具有密封蓋5. 3的池，或?yàn)榫哂忻芊馍w5. 3的箱體；氣體處理容器5. I在處理液5. 24的液面上部壁板I. I上或密封蓋5. 3上密封連接有與模擬室主體I外部大氣聯(lián)通的出氣管出氣端5. 23 ;該出氣管出氣端5. 23與模擬室主體I的壁板I. I密封連接。實(shí)施例3
與實(shí)施例I不同的是，所述的進(jìn)氣閥6. I為壓力自動(dòng)控制的電動(dòng)截止閥，其優(yōu)點(diǎn)是體積較小，但容易腐蝕。本實(shí)施例要保持模擬室主體I內(nèi)的氣壓與其外部大氣壓力的平衡值，一方面要調(diào)定電動(dòng)截止閥控制壓力，另一方面要調(diào)定出氣系統(tǒng)5的出氣管進(jìn)入液體端5. 22插入處理液5. 24中的深度hu本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.ー種具有氣體壓力平衡裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，包括模擬室主體(1)，密封門(2)，及環(huán)境模擬裝置(3 )和控制系統(tǒng)(7 )，所述環(huán)境模擬裝置(3 )包括氣液供應(yīng)和流量調(diào)節(jié)及溫控系統(tǒng)(3. O)和氣體壓力平衡裝置(4)，其特征在干，氣體壓力平衡裝置(4)用于使模擬室主體(I)內(nèi)部空間的氣體壓カ與外部大氣壓力保持一定平衡差值的氣體壓カ平衡裝置；該氣體壓カ平衡裝置(4 )包括ー個(gè)出氣系統(tǒng)(5 )和一個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)(6 );出氣系統(tǒng)(5 )包括氣體處理容器(5. I)及出氣管(5. 2)，該出氣管(5. 2)—端為與模擬室主體(I)空間聯(lián)通的出氣管室內(nèi)端(5. 21)，另一端為插入氣體處理容器(5. I)處理液(5. 24)中的出氣管進(jìn)入液體端(5. 22)，所述的處理液(5. 24)其液面與大氣直接接觸，或通過出氣管與大氣聯(lián)通的出氣管出氣端(5. 23)與大氣接觸；進(jìn)氣系統(tǒng)(6)包括ー個(gè)具有進(jìn)氣閥(6. I)的進(jìn)氣管(6. 2)，該進(jìn)氣管(6. 2)—端為與模擬室主體(I)空間聯(lián)通的進(jìn)氣管室內(nèi)端(6. 21)，另一端為與大氣聯(lián)通的進(jìn)氣管室外端(6. 22);所述出氣管(5. 2)和進(jìn)氣管(6. 2)與模擬室主體(I)的壁板(I. I)密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在于，所述的氣體處理容器(5.I)設(shè)置在模擬室主體(I)外部，氣體處理容器(5. I)為具有防護(hù)罩的池，或?yàn)榫哂信c大氣聯(lián)通ロ的箱體；出氣管室內(nèi)端(5. 21)與模擬室主體(I)的壁板(I. I)密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在于，所述的氣體處理容器(5.I)設(shè)置在模擬室主體(I)內(nèi)部，氣體處理容器(5. I)為具有密封蓋(5. 3)的池，或?yàn)榫哂忻芊馍w(5. 3)的箱體；氣體處理容器(5. I)在處理液(5. 24)的液面上部壁板(I. I)上或密封蓋(5. 3)上密封連接有與模擬室主體(I)外部大氣聯(lián)通的出氣管出氣端(5. 23);該出氣管出氣端(5. 23)與模擬室主體(I)的壁板(I. I)密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在干，進(jìn)氣閥(6.I)為“U”型管式的液封閥，由位于進(jìn)氣管(6. 2)中部的“U”型彎曲部分的液體閥門(6. 11)和管壁及空氣導(dǎo)通腔(6. 4)組成；液體閥門(6. 11)的液面線0-0超過“U”型管彎曲處的內(nèi)腔上壁，空氣導(dǎo)通腔(6. 3)為在進(jìn)氣管室內(nèi)端(6. 21)位于液面線0-0的上方一定高度處的空腔，該空腔的容積大于“U”型管內(nèi)的液體體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在干，進(jìn)氣閥(6.I)為壓カ自動(dòng)控制的電動(dòng)截止閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在于，所述的出氣管室內(nèi)端(5.21)和進(jìn)氣管室內(nèi)端(6. 21)的管ロ處有ー個(gè)用于模擬室主體(I)內(nèi)噴淋水時(shí)防止水濺入出氣管(5. 2)和進(jìn)氣管(6. 2)內(nèi)的罩，或?yàn)楣堀硖幇惭b的向下的管彎頭，或直接將出氣管室內(nèi)端(5. 21)和進(jìn)氣管室內(nèi)端(6. 21)靠近管ロ處彎成管ロ向下的彎頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在于，所述的氣體處理容器(5.I)中的處理液(5. 24)為對排出模擬室主體(I)空間的氣體能起綜合吸收凈化的液體,使排至大氣的氣體符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在于，所述的處理液(5.24)為堿溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在于，所述的液體閥門(6.11)為水，或加有防凍液的水。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，其特征在于，所述的模擬室主體(I)內(nèi)部空間的氣體壓カ與外部大氣壓力保持一定平衡差值由下式確定 δ = P g(hl-h2) 其中S是模擬室主體(I)內(nèi)部空間的氣體壓カ與外部大氣壓カ壓差 P是液體密度，hl-h2是兩端氣管的液面高度差。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有氣體壓力平衡裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，包括模擬室主體，密封門，及環(huán)境模擬裝置和控制系統(tǒng)；所述環(huán)境模擬裝置包括氣體壓力平衡裝置；該氣體壓力平衡裝置包括一個(gè)出氣系統(tǒng)和一個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)；出氣系統(tǒng)包括氣體處理容器及出氣管，進(jìn)氣系統(tǒng)包括一個(gè)具有進(jìn)氣閥的進(jìn)氣管，所述出氣管和進(jìn)氣管與模擬室主體的壁板密封連接。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)溫度及壓力變化的范圍大、氣體實(shí)驗(yàn)無泄漏、安全性高、密封性能穩(wěn)定、排出氣體無污染、節(jié)能降耗，且結(jié)構(gòu)簡單，制造、維護(hù)和運(yùn)行成本低。
文檔編號(hào)B01L1/00GK102698821SQ20121020301
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者劉揚(yáng), 張建仁, 彭建新, 楊建武, 王磊 申請人:長沙理工大學(xué)