一種文物保護充氮實驗艙的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種文物保護充氮實驗艙，屬于文物保護裝備技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型的文物保護充氮實驗艙包括實驗艙體，所述實驗艙體上連接有風(fēng)淋間，所述風(fēng)淋間與實驗艙體之間設(shè)置有可開閉的艙門。本實用新型的文物保護充氮實驗艙在實驗艙體上連接風(fēng)淋間，進(jìn)入實驗艙體的操作人員在風(fēng)淋間進(jìn)行風(fēng)淋，除去操作者身體上的細(xì)菌和塵埃，避免其對實驗艙體內(nèi)的保護氣體環(huán)境造成破壞。
【專利說明】
一種文物保護充氮實驗艙
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種文物保護充氮實驗艙，屬于文物保護裝備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于文物的不可再生性決定了文物遭受的任何損失都將是無法挽回的，因此，在文物的發(fā)掘、保存、修復(fù)等過程中，必須對其進(jìn)行保護。隨著文物發(fā)掘的不斷拓展，越來越多的珍貴文物被發(fā)現(xiàn)，可是由于在考古現(xiàn)場甚至是文物研究單位缺乏必要的條件和環(huán)境，現(xiàn)在仍有好多類似棺木、槨室、彩陶俑等大量珍貴的文物不能立即開展發(fā)掘工作。
[0003]氮氣是一種無色無味的氣體，是空氣的主要組成部分，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在常溫、常壓下，不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。氮氣作為保護性氣體，能有效保護有機質(zhì)文物中的書籍字畫、紡織品、糧食、漆木器、皮革、尸體、骨質(zhì)文物、象牙制品等，還能保護無機質(zhì)類文物中彩繪陶器、鐵器等以及其他帶有彩繪的文物。氮氣在文物保護領(lǐng)域的作用日益被該領(lǐng)域的專家學(xué)者所關(guān)注，并在文物保護領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。文物研究低氧實驗艙能夠利用氮氣的上述性質(zhì)在考古發(fā)掘現(xiàn)場提供一個適宜文物研究和保存的環(huán)境，可針對特殊文物和重要文物進(jìn)行搶救和修復(fù)，能更完整的保留文物原始形態(tài)，使其更加長久的保存，同時使古代文明、藝術(shù)瑰寶得到更悠久的傳承。
[0004]授權(quán)公告號為CN201536872U的中國實用新型專利公開了一種主動富氮文物保護系統(tǒng)，包括放置文物的密閉的保護空間，保護空間外設(shè)置有依次連通的進(jìn)氣閥、進(jìn)氣管、空壓機、制氮裝置、氮氣管構(gòu)成的制氮通路，并在保護空間內(nèi)設(shè)置有壓力探頭、溫濕度探頭、氧氣探頭和氮氣探頭中的一個，還設(shè)置有恒溫調(diào)節(jié)裝置和恒濕調(diào)節(jié)裝置，用于將保護空間調(diào)節(jié)為一個恒溫恒濕環(huán)境。該保護系統(tǒng)能夠為文物提供一個富氮的保護環(huán)境，但是該保護系統(tǒng)是用來對文物進(jìn)行存放保護，當(dāng)有人員進(jìn)入操作時，會向保護空間內(nèi)的氣體中引入細(xì)菌和塵埃，對其中的文物保護氣體環(huán)境造成破壞。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種能夠避免操作人員對文物保護氣體環(huán)境造成破壞的文物保護充氮實驗艙。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的文物保護充氮實驗艙的技術(shù)方案是:
[0007]—種文物保護充氮實驗艙，包括實驗艙體，所述實驗艙體上連接有風(fēng)淋間，所述風(fēng)淋間與實驗艙體之間設(shè)置有可開閉的艙門。
[0008]所述風(fēng)淋間上連接有更衣間，所述風(fēng)淋間與實驗艙體沿橫向依次布置，風(fēng)淋間與更衣間沿縱向依次布置。
[0009]所述更衣間內(nèi)設(shè)置有供操作者穿戴的人體低氧防護裝置。
[0010]所述實驗艙體底部設(shè)置有用來向?qū)嶒炁擉w中通入氮氣的進(jìn)風(fēng)口，實驗艙頂部設(shè)置有從實驗艙體內(nèi)向外排氣的排風(fēng)口。
[0011 ]所述實驗艙體在水平方向的截面為方形，所述進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在實驗艙體底部靠近中心位置并通過通氮管道與對應(yīng)的氮源裝置相連，所述排風(fēng)口設(shè)置在實驗艙體頂部四角位置并通過排氮管道通向?qū)嶒炁擉w外部。
[0012]所述文物保護充氮實驗艙還包括用來對通入實驗艙體的氮氣的濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)的凈化空調(diào)系統(tǒng)。
[0013]所述凈化空調(diào)系統(tǒng)按照如下方式進(jìn)行調(diào)節(jié):實驗艙體內(nèi)氣體的壓力調(diào)節(jié)，通過壓力的實際值和目標(biāo)值做比較，根據(jù)差值開啟氮源裝置進(jìn)行氣體壓力調(diào)節(jié)。設(shè)置氣體壓力目標(biāo)值，系統(tǒng)利用氣體壓力采集器(壓力傳感器)自動采集實驗艙的氣體壓力的實際值，并通過總線傳遞給控制器，控制器把氣體壓力采集器傳遞過來的氣體壓力的實際值和目標(biāo)值做比較，根據(jù)差值判斷是否開啟氮源裝置。凈化空調(diào)系統(tǒng)通過溫度、濕度的實際值和目標(biāo)值做比較，根據(jù)差值開啟凈化空調(diào)進(jìn)行溫度、濕度調(diào)節(jié)。設(shè)置溫度、濕度目標(biāo)值，系統(tǒng)利用溫度、濕度采集器自動采集實驗艙的溫度、濕度的實際值，并通過總線傳遞給控制器，控制器把溫度、濕度采集器傳遞過來的溫度、濕度的實際值和目標(biāo)值做比較，根據(jù)差值判斷是否開啟凈化空調(diào)升溫或降溫，根據(jù)差值控制加濕除濕一體機加濕或除濕。
[0014]所述文物保護充氮實驗艙還包括用來對實驗艙體內(nèi)的氣體濕度進(jìn)行監(jiān)測的監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置上連接有控制器，所述控制器與所述凈化空調(diào)裝置相連。所述監(jiān)測裝置還包括對實驗艙體內(nèi)的氣體溫度監(jiān)測的溫度監(jiān)測器，所述凈化空調(diào)裝置還包括用來對通入實驗艙體的氮氣的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的溫度調(diào)節(jié)器。
[0015]所述文物保護充氮實驗艙還包括用來對通入實驗艙體的氮氣的流量進(jìn)行監(jiān)測的流量計以及用來控制通入實驗艙體的氮氣流量的氮氣閥，所述流量計與氮氣閥均與控制器相連。
[0016]所述凈化空調(diào)裝置還包括用來對進(jìn)入實驗艙體的氮氣進(jìn)行過濾的過濾器。
[0017]所述文物保護充氮實驗艙還包括氮源裝置，所述氮源裝置包括依次相連的空壓機、空氣凈化裝置、空氣儲罐、氧氮分離系統(tǒng)、氮氣儲罐。
[0018]本實用新型的有益效果是:本實用新型的文物保護充氮實驗艙在實驗艙體上連接風(fēng)淋間，進(jìn)入實驗艙體的操作人員在風(fēng)淋間進(jìn)行風(fēng)淋，除去操作者身體上的細(xì)菌和塵埃，避免其對實驗艙體內(nèi)的保護氣體環(huán)境造成破壞。
[0019]本實用新型的文物保護充氮實驗艙通過充入潔凈的氮氣置換艙內(nèi)空氣，有效減少艙內(nèi)的氧氣、污染性氣體的含量，抑制其對文物的氧化與腐蝕，能夠?qū)τ袡C質(zhì)文物、無機質(zhì)類文物中彩繪陶器、鐵器等在考古發(fā)掘現(xiàn)場進(jìn)行快速、有效、安全的研究和保護，也能為大件文物(如棺木、槨室等)提供適宜的研究和保存環(huán)境，為珍貴文物提供適宜的研究和保存環(huán)境，使考古研究工作在低氧環(huán)境中進(jìn)行成為可能；同時，也可作為考古發(fā)掘現(xiàn)場的臨時低氧庫房。
[0020]本實用新型的文物保護充氮實驗艙組成部分均能整體移動，易于運輸，滿足考古發(fā)掘的工作特性。而且結(jié)構(gòu)完整，設(shè)計合理、功能齊全、可靠性高，能夠為考古發(fā)掘現(xiàn)場及文物考古研究單位提供一個適宜的、科學(xué)的工作環(huán)境，讓一些大件文物和重要文物能夠得到更好的保護，也能使文物研究人員更詳細(xì)徹底的對文物的價值進(jìn)行發(fā)掘，填補了文化和技術(shù)的空白。
[0021 ]進(jìn)一步的，進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在實驗艙體底部，排風(fēng)口設(shè)置在實驗艙體頂部，制得的純凈的氮氣送入艙內(nèi)，由于實驗艙體內(nèi)人員及設(shè)備都會產(chǎn)生熱量，相對的，氮氣溫度比艙內(nèi)氣體溫度低，所以氮氣進(jìn)入艙內(nèi)后能夠在艙體地板上形成一層較薄的氣湖，室內(nèi)的熱源(人員及設(shè)備)產(chǎn)生向上的對流氣流，氮氣隨對流氣流向室內(nèi)上部流動形成室內(nèi)氣體運動的主導(dǎo)氣流，排風(fēng)口設(shè)置在房間的頂部，將空氣排出。
[0022]進(jìn)一步的，在氮源裝置和實驗艙體進(jìn)風(fēng)口之間設(shè)置用來對通入實驗艙體的氮氣的流量、壓力、溫度、濕度中的一個或者多個參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，可以通過對通入實驗艙體的氮氣的狀態(tài)的調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)對實驗艙體內(nèi)氣體的壓力、溫度、濕度等狀態(tài)參數(shù)的調(diào)節(jié)。無需對實驗艙體內(nèi)的氣體單獨進(jìn)行循環(huán)調(diào)節(jié)，而且通過對通入實驗艙體的氮氣的調(diào)節(jié)，大大提高了對實驗艙體內(nèi)氣體狀態(tài)調(diào)節(jié)的效率，還有利于節(jié)約成本。
[0023]進(jìn)一步的，本實用新型的文物保護充氮實驗艙的氮源裝置的原料空氣取自自然，只需提供壓縮空氣和電源即可制氮氣，設(shè)備能耗低，運行成本費用少，氮氣純度只受氮氣排氣量的影響，氮氣純度調(diào)整方便，制氮純度在95% — 99.99%之間任意調(diào)節(jié)。氮源裝置自動化程度高，產(chǎn)氣快，可無人值守，啟動、關(guān)機只需按一下按鈕，開機10-15分鐘內(nèi)即可產(chǎn)氮氣，設(shè)備工藝流程簡單，設(shè)備結(jié)構(gòu)外形小，占地面積少，設(shè)備裝置適應(yīng)性強。具有特殊氣缸壓緊裝置，避免高壓氣流沖擊導(dǎo)致分子篩粉化現(xiàn)象，行程超限時還能自動聲光報警。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的文物保護充氮實驗艙的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實用新型的文物保護充氮實驗艙的實施例的工作原理圖；
[0026]圖3為本實用新型的文物保護充氮實驗艙的實施例的氮源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本實用新型的文物保護充氮實驗艙的實施例的呼吸器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進(jìn)一步說明。
[0029]本實用新型的文物保護充氮實驗艙的具體實施例，如圖1至圖4所示，本實施例的文物保護充氮實驗艙包括長方體形的實驗艙體I以及與實驗艙體相連的過渡艙2，實驗艙體上設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口 3和排風(fēng)口 4，進(jìn)風(fēng)口為兩個，設(shè)置在實驗艙體內(nèi)底部的靠近中心位置，兩個進(jìn)風(fēng)口沿橫向間隔布置，并通過進(jìn)風(fēng)管與實驗艙體外的氮源裝置相連，排風(fēng)口為四個，設(shè)置在實驗艙體內(nèi)的頂部的四個角位置。
[0030]實驗艙體外壁上設(shè)置有用來向?qū)嶒炁擉w內(nèi)通入氮氣的氮源裝置5，氮源裝置5和實驗艙體I之間連接有凈化空調(diào)裝置。
[0031]氮源裝置包括通過管道及閥門依次相連的空壓機51、空氣凈化裝置52、空氣儲罐53、氧氮分離裝置54、氮氣儲罐55，空氣經(jīng)空壓機壓縮后進(jìn)入空氣凈化裝置進(jìn)行凈化，凈化后的空氣儲存在空氣儲罐中，空氣儲罐中的空氣進(jìn)入氧氮分離裝置，氧氮分離裝置中設(shè)置有碳分子篩，碳分子篩能夠?qū)諝庵械牡脱踹M(jìn)行分離，分離生成的氮氣進(jìn)入氮氣儲罐進(jìn)行儲存。
[0032]氧氮分離裝置的工作原理是變壓吸附法(簡稱為PSA)，即利用分子篩對不同氣體分子吸附性能的差異將氣體混合物分離。本實施例中的氧氮分離裝置以空氣為原料，空氣中的氧和氮在碳分子篩表面的擴散速率不同，較小直徑的氧氣擴散較快，會較多地進(jìn)入分子篩固相，這樣在氣相中就存在較多的氮的富集，即得分離后的氮氣。使用一段時間后，分子篩對氧的吸附達(dá)到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，使分子篩再生。本實施例中采用兩塔并聯(lián)，交替進(jìn)行吸附和解壓再生的過程，從而獲得連續(xù)的氮氣流，并方便將富氧空氣排出。氮氣經(jīng)塔頂富集由管路輸送到氮氣儲罐。
[0033]氮源裝置的氮氣儲罐與實驗艙體的進(jìn)風(fēng)口之間連接凈化空調(diào)裝置，凈化空調(diào)裝置通過對通入實驗艙體的氮氣的流量、壓力、溫度、濕度等參數(shù)的調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對實驗倉體內(nèi)的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方式可以采取現(xiàn)有技術(shù)中的手段。
[0034]氮源裝置與進(jìn)風(fēng)口之間的管道上還設(shè)置有氮氣流量計及控制氮氣流量的氮氣閥。
[0035]本實施例的文物保護充氮實驗艙還包括監(jiān)測裝置及控制器，監(jiān)測裝置設(shè)置在實驗艙體中，包括設(shè)置在壓力傳感器、氧濃度傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器，還包括上述氮氣流量計，控制器與壓力傳感器、氧濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、流量計均相連，控制器還與凈化空調(diào)裝置中的干燥器、加熱器以及管道上的氮氣閥相連，控制器能夠根據(jù)監(jiān)測裝置傳輸?shù)男盘柵袛鄬嶒炁擉w中的各項參數(shù)是否符合設(shè)定值，并在偏離該設(shè)定值時控制凈化空調(diào)裝置中的各部件啟動或者停止工作或者調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)。由于氮源裝置制得的氮氣的溫度較低、濕度較大，因此，在控制進(jìn)入實驗艙體的氮氣的狀態(tài)時，只需在需要的時候控制除濕器或者加熱器啟動，即可降低實驗艙體內(nèi)的濕度或者升高溫度，而在需要升高實驗艙體內(nèi)的濕度或者需要降低實驗艙體內(nèi)的溫度時，只需停止除濕器或者加熱器即可控制實驗艙體內(nèi)的濕度和溫度。控制器還與氧氮分離裝置的開關(guān)相連，以在適當(dāng)?shù)臅r候停止或者開啟氧氮分離裝置。
[0036]過渡艙2包括更衣間21和風(fēng)淋間22，風(fēng)淋間22與實驗艙體I通過可開閉的密閉艙門相連，同時通過可開閉的密閉艙門與更衣間相連，更衣間內(nèi)設(shè)置有人體低氧防護裝置，人體低氧防護裝置包括抗靜電防塵服及呼吸器6，呼吸器包括空氣壓縮瓶61及固定連接在空氣壓縮瓶上以將空氣壓縮瓶固定在使用者身體上的背帶62，空氣壓縮瓶上通過管道連接有透明呼吸面罩63，管道上設(shè)置有壓力表64及閥門。風(fēng)淋間與實驗艙體沿橫向依次布置，更衣間與風(fēng)淋間沿縱向依次布置，風(fēng)淋間與更衣間在縱向上的寬度與實驗艙體的縱向?qū)挾认嗤?。需要說明的是，更衣間中的人體低氧防護裝置不是必須設(shè)置的裝置，可以根據(jù)使用時的具體情況另外配置。
[0037]本實施例的文物保護充氮實驗艙在使用時，先啟動氮源裝置，制取氮氣并通入實驗艙體中，根據(jù)監(jiān)測裝置測得的實驗艙體內(nèi)各項參數(shù)的水平，判斷實驗艙體內(nèi)的氣體環(huán)境達(dá)到要求時，操作者在更衣間內(nèi)穿戴人體低氧防護裝置，進(jìn)入風(fēng)淋間進(jìn)行風(fēng)淋，然后經(jīng)密閉門進(jìn)入實驗艙體進(jìn)行操作。
[0038]本實用新型的文物保護充氮實驗艙的其他實施例中，文物保護充氮實驗艙不設(shè)置更衣間，操作者在穿戴防護裝置后直接進(jìn)入風(fēng)淋間風(fēng)淋操作。
[0039]在其他實施例中，氮源裝置使用現(xiàn)有技術(shù)中的氮源，如直接使用氮氣瓶。
[0040]在其他實施例中，文物保護充氮實驗艙不設(shè)置監(jiān)測裝置和控制器。
[0041]在其他實施例中，干燥器、加熱器及氮氣閥可以僅設(shè)置其中的一個或者幾個，相應(yīng)的，流量計、壓力傳感器、氧濃度傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器也設(shè)置對應(yīng)的一個或者幾個。
[0042]在其他實施例中，進(jìn)風(fēng)口不設(shè)置過濾器。
[0043]在其他實施例中，進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在艙體頂部，排風(fēng)口設(shè)置在艙體底部。
【主權(quán)項】
1.一種文物保護充氮實驗艙，包括實驗艙體(I)，其特征在于，所述實驗艙體上連接有風(fēng)淋間(22)，所述風(fēng)淋間與實驗艙體之間設(shè)置有可開閉的艙門。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述風(fēng)淋間(22)上連接有更衣間(21)，所述風(fēng)淋間(22)與實驗艙體(I)沿橫向依次布置，風(fēng)淋間(22)與更衣間(21)沿縱向依次布置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述更衣間(21)內(nèi)設(shè)置有供操作者穿戴的人體低氧防護裝置(6)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述實驗艙體(I)底部設(shè)置有用來向?qū)嶒炁擉w中通入氮氣的進(jìn)風(fēng)口(3)，實驗艙體頂部設(shè)置有從實驗艙體內(nèi)向外排氣的排風(fēng)口(4)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述實驗艙體(I)在水平方向的截面為方形，所述進(jìn)風(fēng)口( 3)設(shè)置在實驗艙體底部靠近中心位置并通過通氮管道與對應(yīng)的氮源裝置相連，所述排風(fēng)口(4)設(shè)置在實驗艙體頂部四角位置并通過排氮管道通向?qū)嶒炁擉w外部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述文物保護充氮實驗艙還包括用來對通入實驗艙體(I)的氮氣的濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)的凈化空調(diào)系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述文物保護充氮實驗艙還包括用來對實驗艙體(I)內(nèi)的氣體濕度進(jìn)行監(jiān)測的監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置上連接有控制器，所述控制器與所述凈化空調(diào)裝置相連。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述監(jiān)測裝置還包括對實驗艙體內(nèi)的氣體溫度監(jiān)測的溫度監(jiān)測器，所述凈化空調(diào)裝置還包括用來對通入實驗艙體的氮氣的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的溫度調(diào)節(jié)器。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述文物保護充氮裝置還包括用來對通入實驗艙體的氮氣的流量進(jìn)行監(jiān)測的流量計以及用來控制通入實驗艙體的氮氣流量的氮氣閥，所述流量計與氮氣閥均與控制器相連。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的文物保護充氮實驗艙，其特征在于:所述凈化空調(diào)裝置還包括用來對進(jìn)入實驗艙體的氮氣進(jìn)行過濾的過濾器。
【文檔編號】G05D27/02GK205680022SQ201620518862
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月31日 公開號201620518862.8, CN 201620518862, CN 205680022 U, CN 205680022U, CN-U-205680022, CN201620518862, CN201620518862.8, CN205680022 U, CN205680022U
【發(fā)明人】沈衛(wèi), 賀龍華, 劉漢林, 謝鵬, 龍家益, 劉永紅, 張曉軍, 許珂
【申請人】凱邁（洛陽）航空防護裝備有限公司