專利名稱：具有氣體壓力平衡裝置的環境模擬實驗室的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有氣體壓力平衡裝置的環境模擬實驗室，適于涉及環境溫度、濕度、壓力、氣體對實驗物影響的應用，特別適用于長時期的耐久性能實驗，屬于環境模擬實驗技術領域。
背景技術：
現有的具有密封模擬室主體的多功能環境模擬實驗室，其模擬室主體的結構為實驗箱體型。模擬室主體其內部的環境模擬裝置少不了有溫度和濕度調節裝置，同時，要進行氣體侵蝕實驗，因此，對模擬室主體的密封性要求很嚴格，不會對環境產生氣體的泄漏。但是，由于環保保溫材料庫板組裝成的箱體型模擬室主體，其構成材料及結構形式承壓極其有限，當模擬室主體內的溫度產生變化時，其室內氣壓將隨之發生變化。按設計要求，模擬室主體內溫度變化范圍為-20°C +40°C，室內氣壓產生kpa的變化，室內外kpa的壓力差 將使模擬室主體的密封性遭到破壞。現有的模擬室主體有一種壓力平衡裝置，用來確保室內外壓力差平衡。該類平衡裝置是用簡單的葉輪式或多級翻蓋式葉片制作，在模擬室主體室內壓力過大或過小時，自動通氣補壓，但由于模擬室主體材料和連接的密封材料綜合性能差，在進行氣體實驗時，以通氣補壓方式處理壓力差問題，極易造成嚴重泄漏現象。因此，該類補壓方式的壓力平衡裝置尤其不適應多功能環境實驗室在環境溫度變化大的條件下使用，因為，當溫度、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，這樣不但對環境及人群造成傷害，同時，也因試驗失敗，不旦造成延誤試驗周期，而且浪費人力、物力、財力。
發明內容
本發明的目的在于，克服現有技術的缺點，提供一種對模擬室主體密封性能不造成損害的、且適應溫度變化范圍大、全天候保持模擬室主體內氣壓穩定的結構簡單，制造、維護和運行成本低的具有氣體壓力平衡裝置的環境模擬實驗室。本發明的技術方案是
一種具有氣體壓力平衡裝置的環境模擬實驗室，包括模擬室主體，密封門，及環境模擬裝置和控制系統，所述環境模擬裝置包括氣液供應和流量調節及溫控系統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出氣系統和一個進氣系統；出氣系統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通的出氣管室內端，另一端為插入氣體處理容器處理液中的出氣管進入液體端，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通的出氣管出氣端與大氣接觸；進氣系統包括一個具有進氣閥的進氣管，該進氣管一端為與模擬室主體空間聯通的進氣管室內端，另一端為與大氣聯通的進氣管室外端；所述出氣管和進氣管與模擬室主體的壁板密封連接。在上述技術方案的基礎上進一步的技術方案是所述的環境模擬實驗室，其氣體處理容器設置在模擬室主體外部，氣體處理容器為具有防護罩的池，或為具有與大氣聯通口的箱體；出氣管室內端與模擬室主體的壁板密封連接。所述的環境模擬實驗室，其氣體處理容器設置在模擬室主體內部，氣體處理容器為具有密封蓋的池，或為具有密封蓋的箱體；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。所述的環境模擬實驗室，其，進氣閥為“U”型管式的液封閥，由位于進氣管中部的“U”型彎曲部分的液體閥門和管壁及空氣導通腔組成；液體閥門的液面線0-0超過“U”型管彎曲處的內腔上壁，空氣導通腔為在進氣管室內端位于液面線0-0的上方一定高度處的空腔，該空腔的容積大于“U”型管內的液體體積。
所述的環境模擬實驗室，其進氣閥為壓力自動控制的電動截止閥。所述的環境模擬實驗室，其出氣管室內端和進氣管室內端的管口處有一個用于模擬室主體內噴淋水時防止水濺入出氣管和進氣管內的罩，或為管口處安裝的向下的管彎頭，或直接將出氣管室內端和進氣管室內端靠近管口處彎成管口向下的彎頭。所述的環境模擬實驗室，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準。所述的環境模擬實驗室，其處理液為堿溶液。所述的環境模擬實驗室，其液體閥門為水，或加有防凍液的水。所述的環境模擬實驗室，其模擬室主體內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。本發明的技術效果顯著
I、適應溫度變化范圍大；2、不影響密封性，堅實可靠；3、排出的氣體經過綜合處理，對環境不造成污染；4、出氣進氣系統不需要電源維持工作，節能且不受停電影響，全天候保持模擬室主體內的氣壓穩定；5、結構簡單,制造、維護和運行成本低。
圖I是本發明具有氣體壓力平衡裝置的環境模擬實驗室平面結構示意 圖2是圖I中A-A局部剖視示意圖，為出氣系統5的氣體處理容器5. I設置在模擬室主體I外部的一個實施例；
圖3是圖I中A-A局部剖視示意圖，為出氣系統5的氣體處理容器5. I設置在模擬室主體I內部的一個實施例；
圖4是圖I中B-B局部剖視示意圖，為進氣系統6是“U”型管式的液封閥實施例。圖中各標記名稱為I一模擬室主體；I. I一壁板；2—密封門；3—環境模擬裝置；3. 0—氣液供應和流量調節及溫控系統；4一氣體壓力平衡裝置；5—出氣系統；5. I—氣體處理容器；5. 2 —出氣管；5. 21—出氣管室內端；5. 22—出氣管進入液體端；5. 23—出氣管出氣端；5. 24—處理液；5. 3—密封蓋；6—進氣系統；6. I—進氣閥；6. 11—液體閥門；
6.2—進氣管；6. 21—進氣管室內端；6. 22—進氣管室外端；6. 3—空氣導通腔；7—監控系統；8—物料存放架。
具體實施例方式結合附圖和實施例對本發明作進一步說明如下
實施例I :
如圖1、2、4所示是本發明的一個基本實施例。本發明的具有氣體壓力平衡裝置的環境模擬實驗室包括模擬室主體1，密封門2，及環境模擬裝置3和控制系統7，所述環境模擬裝置3包括氣液供應和流量調節及溫控系統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包括一個出氣系統5和一個進氣系統6 ;出氣系統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空間聯通的出氣管室內端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通的出氣管出氣端5. 23與大氣接觸；進氣系統6包括一個具有進氣閥6. I的進氣管6. 2，該進氣管6. 2 一端為與模擬室主體I空間聯通的進氣管室內端6. 21，另一端為與大氣聯通的進氣管室外端
6.22 ;所述出氣管5. 2和進氣管6. 2與模擬室主體I的壁板I. I密封連接。本實施例中，所述的氣體處理容器5. I如圖1、2所示，設置在模擬室主體I外部，氣體處理容器5. I為具有防護罩的池，或為具有與大氣聯通口的箱體，本實施例為容器形箱體，當氣體處理容器5. I不在露天時，可以不加阻止雨水和雜物進入的防護罩；出氣管室內端5. 21與模擬室主體I的壁板I. I密封連接。本實施例所述的進氣閥6. I如圖4所示，為“U”型管式的液封閥，由位于進氣管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”型管彎曲處的內腔上壁，空氣導通腔6. 3為在進氣管室內端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”型管內的液體體積。“U”型管式的液封閥的優點在于，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。所述的出氣管室內端5. 21和進氣管室內端6. 21的管口處有一個用于模擬室主體I內噴淋水時防止水濺入出氣管5. 2和進氣管6. 2內的罩，或為管口處安裝的向下的管彎頭，或直接將出氣管室內端5. 21和進氣管室內端6. 21靠近管口處彎成管口向下的彎頭。本實施例所述的相應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準。本實施例處理液5. 24為堿溶液，供模擬室主體I空間內氣體為SO3氣體排出時的綜合處理。所述的液體閥門6. 11為水，當模擬室主體I空間內外溫度為接近攝氏零度時，則液體閥門6. 11為加有防凍液的水。所述的環境模擬實驗室，其模擬室主體I內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。
本發明出氣系統5的工作原理如圖2、3所示，當模擬室主體I內的溫度升高,則引起壓力上升，如冬季室外溫度為-10°C，當室內上升到40°C時，則室內壓力上升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，再將經處理的無害氣體排入大氣，避免了對環境的污染。本發明進氣系統6的工作原理，如圖4所示，當模擬室主體I內的溫度降低，則引起模擬室I內壓力下降，如夏季室外40°C，當室內降低到_20°C時，則室內壓力下降
0.218kgf/cm2，于是，當壓差達到使“U”型管型的液體閥門6. 11打開時，空氣隨著液體進入出氣端的空腔內溢出，但氣體進入到一定數量后，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入空腔內，空腔內的液體也回流到“U”型管內，進入到新的平衡狀態。外部氣體進入模擬室主體I內，空氣導通腔6.4是為防止液體被吸至模擬室主體I內而破壞液體閥門6. 11。
為保持模擬室主體I內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5的出氣管進入液體端5. 22插入處理液5. 24中，隨著模擬室I內溫度的上升，室內壓力也逐步增大，當模擬室I內的壓力大到一定時候，室內的氣體就通過出氣系統5的出氣管進入到5. 24處理液中，經處理后的氣體隨與大氣聯通的出氣管出氣端5. 23排出，一段時間的持續工作后，室體內外的壓力也就處于平衡或安全狀態，壓差值S根據需要調整。實施例2
與實施例I不同的是，如圖3所示，所述的氣體處理容器5. I設置在模擬室主體I內部，氣體處理容器5. I為具有密封蓋5. 3的池，或為具有密封蓋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。實施例3
與實施例I不同的是，所述的進氣閥6. I為壓力自動控制的電動截止閥，其優點是體積較小，但容易腐蝕。本實施例要保持模擬室主體I內的氣壓與其外部大氣壓力的平衡值，一方面要調定電動截止閥控制壓力，另一方面要調定出氣系統5的出氣管進入液體端5. 22插入處理液5. 24中的深度hu本發明的權利要求保護范圍不限于上述實施例。
權利要求
1.ー種具有氣體壓力平衡裝置的環境模擬實驗室，包括模擬室主體(1)，密封門(2)，及環境模擬裝置(3 )和控制系統(7 )，所述環境模擬裝置(3 )包括氣液供應和流量調節及溫控系統(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 )包括ー個出氣系統(5 )和一個進氣系統(6 );出氣系統(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)空間聯通的出氣管室內端(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通的出氣管出氣端(5. 23)與大氣接觸；進氣系統(6)包括ー個具有進氣閥(6. I)的進氣管(6. 2)，該進氣管(6. 2)—端為與模擬室主體(I)空間聯通的進氣管室內端(6. 21)，另一端為與大氣聯通的進氣管室外端(6. 22);所述出氣管(5. 2)和進氣管(6. 2)與模擬室主體(I)的壁板(I. I)密封連接。
2.根據權利要求I所述的環境模擬實驗室，其特征在于，所述的氣體處理容器(5.I)設置在模擬室主體(I)外部，氣體處理容器(5. I)為具有防護罩的池，或為具有與大氣聯通ロ的箱體；出氣管室內端(5. 21)與模擬室主體(I)的壁板(I. I)密封連接。
3.根據權利要求I所述的環境模擬實驗室，其特征在于，所述的氣體處理容器(5.I)設置在模擬室主體(I)內部，氣體處理容器(5. I)為具有密封蓋(5. 3)的池，或為具有密封蓋(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.根據權利要求I所述的環境模擬實驗室，其特征在干，進氣閥(6.I)為“U”型管式的液封閥，由位于進氣管(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”型管彎曲處的內腔上壁，空氣導通腔(6. 3)為在進氣管室內端(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”型管內的液體體積。
5.根據權利要求I所述的環境模擬實驗室，其特征在干，進氣閥(6.I)為壓カ自動控制的電動截止閥。
6.根據權利要求I所述的環境模擬實驗室，其特征在于，所述的出氣管室內端(5.21)和進氣管室內端(6. 21)的管ロ處有ー個用于模擬室主體(I)內噴淋水時防止水濺入出氣管(5. 2)和進氣管(6. 2)內的罩，或為管ロ處安裝的向下的管彎頭，或直接將出氣管室內端(5. 21)和進氣管室內端(6. 21)靠近管ロ處彎成管ロ向下的彎頭。
7.根據權利要求I所述的環境模擬實驗室，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準。
8.根據權利要求7所述的環境模擬實驗室，其特征在于，所述的處理液(5.24)為堿溶液。
9.根據權利要求4所述的環境模擬實驗室，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.根據權利要求I所述的環境模擬實驗室，其特征在于，所述的模擬室主體(I)內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
本發明涉及具有氣體壓力平衡裝置的環境模擬實驗室，包括模擬室主體，密封門，及環境模擬裝置和控制系統；所述環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出氣系統和一個進氣系統；出氣系統包括氣體處理容器及出氣管，進氣系統包括一個具有進氣閥的進氣管，所述出氣管和進氣管與模擬室主體的壁板密封連接。本發明優點是適應溫度及壓力變化的范圍大、氣體實驗無泄漏、安全性高、密封性能穩定、排出氣體無污染、節能降耗，且結構簡單，制造、維護和運行成本低。
文檔編號B01L1/00GK102698821SQ20121020301
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者劉揚, 張建仁, 彭建新, 楊建武, 王磊 申請人:長沙理工大學