專利名稱：一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合艙系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)進行各種環(huán)境模擬的設(shè)備雖然不少，但多限于單一環(huán)境參數(shù)模擬(即 只有一個環(huán)境參數(shù))，且多為小型設(shè)備，主要應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的試驗、鑒定。復(fù)合艙系統(tǒng)主要是模擬高空環(huán)境下各種有害氣體的環(huán)境狀態(tài)，包括用以模擬C02、 CO、SO2, NO2,隊、艙內(nèi)氧濃度和溫度等參數(shù)的單一環(huán)境，或用以模擬多種環(huán)境因素的復(fù)合環(huán) 境，以滿足科研實驗的需要。模擬的氣體種類多、調(diào)節(jié)的范圍廣是復(fù)合艙系統(tǒng)的特點，正確 分析艙內(nèi)氣體狀態(tài)、準(zhǔn)確計算有害氣體調(diào)配量、精確控制有害氣體調(diào)配流量及其在艙內(nèi)的 分布狀況，是有害氣體調(diào)配的難點。這些特點，不僅關(guān)系到復(fù)合艙系統(tǒng)設(shè)計的理論計算、檢 測和調(diào)節(jié)設(shè)備的精度及安全系數(shù)，還關(guān)系到計算機自動控制系統(tǒng)的計算精確程度、控制程 序的編制等多方因素，直接影響復(fù)合艙系統(tǒng)在有害氣體模擬方面的實驗結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其 特征在于它包括艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、除濕及溫度控制系統(tǒng)、氣體調(diào)配系統(tǒng)和計算機 自動控制系統(tǒng)；所述艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由一實驗艙和一緩沖艙組成，所述實驗艙用于模擬各類 實驗所需的環(huán)境，所述緩沖艙是連接所述實驗艙及艙外的通道；所述真空系統(tǒng)為兩套，每套 真空系統(tǒng)包括依次連接的真空機組、第一真空電磁閥和緩沖罐，且所述真空機組的出風(fēng)端 設(shè)置為排空，進風(fēng)端連接所述第一真空電磁閥；所述除濕及溫度控制系統(tǒng)包括一除濕機，所 述除濕機的進風(fēng)端連接新風(fēng)入口，所述除濕機的出風(fēng)端連接兩個氣體管路，其中一個氣體 管路通過第一流量調(diào)節(jié)裝置和第一氣氣置換器連接所述實驗艙的進氣口，另一個氣體管路 通過第二流量調(diào)節(jié)裝置和第二氣氣置換器連接所述緩沖艙的進氣口 ；所述第一氣氣置換器 換熱端的進氣口連接所述實驗艙的出氣口，其出氣口連接其中一套所述真空系統(tǒng)中的緩沖 罐的進氣口 ；所述第二氣氣置換器換熱端的進氣口連接所述緩沖艙的出氣口，其出氣口連 接另一套真空系統(tǒng)中的緩沖罐的進氣口 ；所述氣體調(diào)配系統(tǒng)包括若干輸氣管路、一混合器 和一分配器；每一所述輸氣管路包括至少一個減壓器和一個流量控制器，若干路所述輸氣 管路分別用來載入不同的氣體；每路所述輸氣管路的出氣端分別與所述混合器的進氣端連 接，所述混合器的出氣端通過管道和一控制閥門連接所述分配器，所述分配器設(shè)置在所述 密封實驗空間中；所述計算機自動控制系統(tǒng)采用SIEMENS可編程控制器為基礎(chǔ)的集散型控 制系統(tǒng)，并按照“集中監(jiān)測、分散控制”的原則，由監(jiān)控工作站和現(xiàn)場控制站組成工業(yè)級控制 網(wǎng)絡(luò)，配置有工程師站與操作員站，對復(fù)合艙系統(tǒng)進行集中監(jiān)控。所述實驗艙和緩沖艙的艙壁由外至內(nèi)依次包括艙體鋼板、防潮層、空氣層、絕熱層 和絕熱層護板，所述絕熱層的厚度為200mm，所述絕熱層的材料采用聚氨脂；所述防潮層的厚度為5mm，所述防潮層的材料采用HDPE防滲膜。所述真空機組由依次連接的真空泵、可屈撓接頭、真空止回閥和第二真空電磁閥 組成。在兩臺所述真空機組之間并聯(lián)一氣體管路，且在該氣體管路上設(shè)置一第一截止 閥；同時，與所述緩沖艙連接的真空機組再并聯(lián)另一臺真空機組。所述流量控制裝置包括依次連接板孔流量計、電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥和第二截止閥， 且所述電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥和第二截止閥同一第三截止閥并聯(lián)。在所述緩沖罐和所述第一、第二氣氣置換器之間的管路上均串聯(lián)一氣水置換器。在所述緩沖罐和氣水置換器、所述第一氣氣置換器和實驗艙、以及所述第二氣氣 置換器和緩沖艙之間的管路上均串聯(lián)一消聲器。設(shè)置有一清污罐，所述清污罐的進口連接所述緩沖艙的出口，所述清污罐的出口 連接排污坑。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明包括艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、真 空系統(tǒng)、除濕及溫度控制系統(tǒng)、氣體調(diào)配系統(tǒng)和計算機自動控制系統(tǒng)，復(fù)合程度高，模擬的 環(huán)境復(fù)雜多樣，控制精度高，自動化程度高，且涉及機械、制冷、真空和自動控制等多學(xué)科技 術(shù)，其復(fù)雜程度及主要控制指標(biāo)不僅在國內(nèi)絕無僅有，在國際上也屬領(lǐng)先水平。2、本發(fā)明 的實驗艙和緩沖艙的艙壁由外至內(nèi)依次包括艙體鋼板、防潮層、空氣層、絕熱層和絕熱層護 板，絕熱層的材料采用聚氨脂，防潮層的材料采用HDPE防滲膜，這種內(nèi)保溫、外承壓結(jié)構(gòu)設(shè) 計，有效提高絕熱效果，且材料環(huán)?？煽浚煌瑫r設(shè)置防潮層，保證絕熱層干燥，隔熱效果好， 防止艙體表面凝露及人員接觸時凍傷。3、本發(fā)明在兩臺真空機組之間并聯(lián)一氣體管路，且 使兩臺真空機組互為并聯(lián)狀態(tài)，從而可交替給實驗艙抽氣，延長真空機組的使用壽命；同 時，與緩沖艙連接的真空機組再并聯(lián)另一臺真空機組，從而可交替給緩沖艙抽氣，延長真空 機組使用壽命。4、本發(fā)明在緩沖罐和氣氣置換器之間的管路上串聯(lián)一氣水置換器，氣水置 換器用于對抽出氣體進行熱交換，實現(xiàn)能量回收，達到節(jié)能降耗。5、本發(fā)明在緩沖罐和氣水 置換器、氣氣置換器和實驗艙以及氣氣置換器和緩沖艙之間的管路上均串聯(lián)一消聲器，以 消除“串聲”的產(chǎn)生。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的艙體結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明氣體調(diào)配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、除濕及溫度控制系統(tǒng)、氣體調(diào) 配系統(tǒng)和計算機自動控制系統(tǒng)。艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由一實驗艙11和一緩沖艙12組成，其中實驗艙11用于模擬各類實 驗所需的環(huán)境，緩沖艙12是連接實驗艙11及艙外的通道，用于在不中斷實驗的情況下，實 現(xiàn)人員和較大實驗設(shè)備進出實驗艙11。實驗艙11和緩沖艙12的艙壁由外至內(nèi)依次包括艙體鋼板111、防潮層112、空氣層113、絕熱層114和絕熱層護板115(如圖2所示)，其中絕 熱層114的厚度為200mm，絕熱層114的材料采用聚氨脂；防潮層112的厚度為5mm，防潮層 112的材料采用HDPE防滲膜。如圖1所示，真空系統(tǒng)為兩套，每套真空系統(tǒng)包括依次連接的真空機組21、真空電 磁閥22和緩沖罐23，且真空機組21的出風(fēng)端設(shè)置為排空，進風(fēng)端連接真空電磁閥22。真 空機組21用于將實驗艙11和緩沖艙12中的混合氣體抽出并排至室外；第一真空電磁閥22 用于兩臺真空機組21工作的相互切換；緩沖罐23用于減小氣壓振蕩，提高模擬度及上升、 下降速率的控制精度。上述實施例中，真空機組21由依次連接的真空泵211、可屈撓接頭212、真空止回 閥213和真空電磁閥214組成。可屈撓接頭212用于消除熱脹冷縮引起的兩段管路連接問 題；真空止回閥213的作用是防止空氣回流，實現(xiàn)在真空機組21停機狀態(tài)下，保持艙內(nèi)壓力 穩(wěn)定；真空電磁閥214用于實現(xiàn)真空機組21對艙體進行抽氣的開閉。上述實施例中，在兩臺真空機組21之間并聯(lián)一氣體管路，且在該氣體管路上設(shè)置 一截止閥對，該氣體管路作用是使兩臺真空機組21互為并聯(lián)狀態(tài)，從而可交替給實驗艙11 抽氣，延長真空機組21的使用壽命。同時，與緩沖艙12連接的真空機組21再并聯(lián)另一臺 真空機組21，從而可交替給緩沖艙12抽氣，延長真空機組21使用壽命。除濕及溫度控制系統(tǒng)包括一除濕機31，除濕機31的進風(fēng)端連接新風(fēng)入口，除濕機 31的出風(fēng)端連接兩個氣體管路，其中一個氣體管路通過流量控制裝置32和氣氣置換器33 連接實驗艙11的進氣口，另一個氣體管路通過流量控制裝置34和氣氣置換器35連接緩沖 艙12的進氣口。氣氣置換器33換熱端的進氣口連接實驗艙11的出氣口，氣氣置換器33 換熱端的出氣口連接其中一套真空系統(tǒng)中的緩沖罐23的進氣口。氣氣置換器35換熱端的 進氣口連接緩沖艙12的出氣口，氣氣置換器35換熱端的出氣口則連接另一套真空系統(tǒng)中 的緩沖罐23的進氣口。氣氣置換器33、35的作用是將進入艙內(nèi)氣體和抽出艙外氣體進行 熱交換，以提高進入艙內(nèi)氣體溫度。上述實施例中，流量控制裝置32、34包括依次連接板孔流量計321、電磁閥322、電 動調(diào)節(jié)閥323和截止閥324，且電磁閥322、電動調(diào)節(jié)閥323和截止閥3 同另一截止閥325 并聯(lián)，流量控制裝置32、34通過調(diào)節(jié)氣氣置換器33、35中風(fēng)量的變化以實現(xiàn)對溫度的粗調(diào) 和精調(diào)。上述實施例中，在緩沖罐23和氣氣置換器33、35之間的管路上串聯(lián)一氣水置換器 25，氣水置換器25用于對抽出氣體進行熱交換，實現(xiàn)能量回收，達到節(jié)能降耗。上述實施例中，在緩沖罐23和氣水置換器25、氣氣置換器33和實驗艙11以及氣 氣置換器35和緩沖艙12之間的管路上均串聯(lián)一消聲器26，以消除“串聲”的產(chǎn)生。如圖3所示，氣體調(diào)配系統(tǒng)包括五路輸氣管路41 (僅以此為例，并不限于此)、一混 合器42和一分配器43。每路輸氣管路4包括至少一個減壓器411和一個流量控制器412， 五路輸氣管路41分別用來載入隊、NO2, CO、CO2和五種氣體。五路輸氣管路41的出氣 端分別與混合器42的進氣端連接，混合器42的出氣端通過管道和控制閥門44連接分配器 43，分配器43設(shè)置在實驗艙11中，其作用是將混合出來的調(diào)配氣體按量的大小均勻分配到 實驗艙11的各個點上，以便于調(diào)配氣體的擴散，加快實驗艙11的氣體成份的均勻速度。計算機自動控制系統(tǒng)采用SIEMENS(西門子)可編程控制器為基礎(chǔ)的集散型控制系統(tǒng)，并按照“集中監(jiān)測、分散控制”的原則，由監(jiān)控工作站51和現(xiàn)場控制站52組成工業(yè)級 控制網(wǎng)絡(luò)，配置有工程師站與操作員站，對復(fù)合艙進行集中監(jiān)控，兩臺操作站同時又互為備 份，具備完善的過程控制、工藝流程顯示、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控，故障檢測及報警等功能。上述實施例中，還設(shè)置有一清污罐61，清污罐61的進口連接緩沖艙12的出口，清 污罐61的出口連接排污坑62，清污罐61用于收集實驗過程中艙內(nèi)的廢液，維持實驗的正常 進行，并定期將廢液排出。本發(fā)明使用時，其工作原理如下啟動真空系統(tǒng)的真空機組21，室外空氣先通過除濕機31冷凍除濕后，一部分送入 實驗艙11，另一部分送入緩沖艙12。這兩部分氣體因經(jīng)過除濕機31而均為冷空氣，所以均 需先在氣氣置換器33、35中進行換熱升溫，然后空氣送入艙內(nèi)。氣體調(diào)配裝置將調(diào)配好的 多元氣體送入艙內(nèi)進行各類環(huán)境狀態(tài)模擬。氣體流出艙體后，進入氣氣置換器33、35中進 行熱交換，再進入氣水置換器25進行熱交換，最后經(jīng)過相關(guān)部件流入真空機組21并被排 出ο本發(fā)明僅以上述實施例進行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有 所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進行的改進和等同 變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于它包括艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、除 濕及溫度控制系統(tǒng)、氣體調(diào)配系統(tǒng)和計算機自動控制系統(tǒng)；所述艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由一實驗艙和一緩沖艙組成，所述實驗艙用于模擬各類實驗所需的 環(huán)境，所述緩沖艙是連接所述實驗艙及艙外的通道；所述真空系統(tǒng)為兩套，每套真空系統(tǒng)包括依次連接的真空機組、第一真空電磁閥和緩 沖罐，且所述真空機組的出風(fēng)端設(shè)置為排空，進風(fēng)端連接所述第一真空電磁閥；所述除濕及溫度控制系統(tǒng)包括一除濕機，所述除濕機的進風(fēng)端連接新風(fēng)入口，所述除 濕機的出風(fēng)端連接兩個氣體管路，其中一個氣體管路通過第一流量調(diào)節(jié)裝置和第一氣氣置 換器連接所述實驗艙的進氣口，另一個氣體管路通過第二流量調(diào)節(jié)裝置和第二氣氣置換器 連接所述緩沖艙的進氣口 ；所述第一氣氣置換器換熱端的進氣口連接所述實驗艙的出氣 口，其出氣口連接其中一套所述真空系統(tǒng)中的緩沖罐的進氣口 ；所述第二氣氣置換器換熱 端的進氣口連接所述緩沖艙的出氣口，其出氣口連接另一套真空系統(tǒng)中的緩沖罐的進氣 Π ；所述氣體調(diào)配系統(tǒng)包括若干輸氣管路、一混合器和一分配器；每一所述輸氣管路包括 至少一個減壓器和一個流量控制器，若干路所述輸氣管路分別用來載入不同的氣體；每路 所述輸氣管路的出氣端分別與所述混合器的進氣端連接，所述混合器的出氣端通過管道和 一控制閥門連接所述分配器，所述分配器設(shè)置在所述密封實驗空間中；所述計算機自動控制系統(tǒng)采用SIEMENS可編程控制器為基礎(chǔ)的集散型控制系統(tǒng)，并按 照“集中監(jiān)測、分散控制”的原則，由監(jiān)控工作站和現(xiàn)場控制站組成工業(yè)級控制網(wǎng)絡(luò)，配置有 工程師站與操作員站，對復(fù)合艙系統(tǒng)進行集中監(jiān)控。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于所述實驗艙和 緩沖艙的艙壁由外至內(nèi)依次包括艙體鋼板、防潮層、空氣層、絕熱層和絕熱層護板，所述絕 熱層的厚度為200mm，所述絕熱層的材料采用聚氨脂；所述防潮層的厚度為5mm，所述防潮 層的材料采用HDPE防滲膜。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于所述真空機組 由依次連接的真空泵、可屈撓接頭、真空止回閥和第二真空電磁閥組成。
4.如權(quán)利要求2所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于所述真空機組 由依次連接的真空泵、可屈撓接頭、真空止回閥和第二真空電磁閥組成。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于 在兩臺所述真空機組之間并聯(lián)一氣體管路，且在該氣體管路上設(shè)置一第一截止閥；同時，與 所述緩沖艙連接的真空機組再并聯(lián)另一臺真空機組。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于 所述流量控制裝置包括依次連接板孔流量計、電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥和第二截止閥，且所述電 磁閥、電動調(diào)節(jié)閥和第二截止閥同一第三截止閥并聯(lián)。
7.如權(quán)利要求5所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于所述流量控制 裝置包括依次連接板孔流量計、電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥和第二截止閥，且所述電磁閥、電動調(diào) 節(jié)閥和第二截止閥同一第三截止閥并聯(lián)。
8.如權(quán)利要求1 7所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于在所述緩 沖罐和所述第一、第二氣氣置換器之間的管路上均串聯(lián)一氣水置換器。
9.如權(quán)利要求1 8所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于在所述緩 沖罐和氣水置換器、所述第一氣氣置換器和實驗艙、以及所述第二氣氣置換器和緩沖艙之 間的管路上均串聯(lián)一消聲器。
10.如權(quán)利要求1 9所述的一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置有一 清污罐，所述清污罐的進口連接所述緩沖艙的出口，所述清污罐的出口連接排污坑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于環(huán)境模擬的復(fù)合艙系統(tǒng)，其特征在于它包括艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、除濕及溫度控制系統(tǒng)、氣體調(diào)配系統(tǒng)和計算機自動控制系統(tǒng)；艙體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由一實驗艙和一緩沖艙組成；真空系統(tǒng)包括依次連接的真空機組、第一真空電磁閥和緩沖罐；除濕及溫度控制系統(tǒng)包括一除濕機，除濕機的出風(fēng)端連接兩個氣體管路，兩個氣體管路通過流量調(diào)節(jié)裝置和氣氣置換器分別連接實驗艙和緩沖艙的進氣口；兩個氣氣置換器的進氣口分別連接實驗艙和緩沖艙的出氣口，出氣口分別連接緩沖罐的進氣口；氣體調(diào)配系統(tǒng)包括若干輸氣管路、一混合器和一分配器，每路輸氣管路的出氣端分別與混合器的進氣端連接，混合器的出氣端通過管道和一控制閥門連接分配器，分配器設(shè)置在實驗艙中；計算機自動控制系統(tǒng)對復(fù)合艙系統(tǒng)進行集中監(jiān)控。
文檔編號B01L1/00GK102107150SQ20101058100
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者劉超, 姚澤蒼, 張建明, 徐卸古, 房濤, 李悅, 楊松濤, 毛軍文, 陳浩宇 申請人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院, 貴州風(fēng)雷航空軍械有限責(zé)任公司