CN105843308B - 一种双侧人造热湿环境实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双侧人造热湿环境实验平台，包括左右对称设置的两环境控制装置和设于两环境控制装置之间且用于承托实验物体的承托平台，承托平台下侧设有万向轮，环境控制装置包括设置轮子的箱体、气流单元、温度单元、湿度单元、扰流板组、灭菌单元、温湿度检测单元和空间对正单元，本发明是一种可以严格控制两种不同温湿度环境的双侧人造热湿环境实验平台。

Description

一种双侧人造热湿环境实验平台

技术领域

本发明涉及一种用于物体微气候实验的设施，属于实验设备技术领域。

背景技术

在许多科学实验中，空气温度和相对湿度是重要的实验条件，严格控制环境中的空气温度和相对湿度，是科学严谨地完成科学实验的重要前提。在控制空气温度和相对湿度的过程中，外界温湿度、冷热辐射对实验区域内的温湿度都会产生影响。现有的人造热湿环境实验设备只能创造一个符合实验要求的空间，而对于墙体等需要使其两侧温湿度各不相同的实验对象，现有设备就不能符合要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以严格控制两种不同温湿度环境的双侧人造热湿环境实验平台。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双侧人造热湿环境实验平台，包括左右对称设置的两环境控制装置和设于两环境控制装置之间且用于承托实验物体的承托平台，承托平台下侧设有万向轮；

环境控制装置包括设置轮子的箱体、气流单元、温度单元、湿度单元、扰流板组件、灭菌单元、温湿度检测单元和空间对正单元，箱体水平设置，箱体朝向承托平台的内端开口、外端封闭，箱体的开口端设置箱体法兰，所述气流单元包括风机、分隔板和扰流组件，温度单元包括蒸发器和电加热器，电加热器包括电热管和控制器，湿度单元包括设置喷淋口的上部液体箱和通过循环泵连接上部液体箱的下部液体箱，下部液体箱设有用于承接喷淋口喷出液体的进液口，所述温湿度检测单元包括用于检测箱体内温湿度的箱内温湿度传感器和用于检测实验物体的箱外温湿度传感器，所述灭菌单元包括在箱体内的顶部位置设置的紫外线灭菌灯；所述分隔板横置于箱体内，分隔板与箱体的外端板、顶板和底板均相间隔，在箱体内、分隔板的上侧由外至内依次间隔设置所述风机、蒸发器、电热管和上部液体水箱，所述扰流板组件间隔设于分隔板的内侧并且扰流板组件位于分隔板上侧，扰流板组件位于喷淋口的内侧，所述扰流板组件包括从上至下依次间隔设置的数个倾斜设置的扰流板，所述空间对正单元包括设于箱体下方的轨道，箱体的轮子设于轨道上；

两环境控制装置的轨道为正对设置，两环境控制装置共包括两箱体，两箱体的两开口正对；

箱内温湿度传感器和箱外温湿度传感器均与多路巡检自记仪电连接；

所述蒸发器为空调的蒸发器，空调、电加热器的控制器、循环泵、箱内温湿度传感器和箱外温湿度传感器均与PLC电连接。

围绕分隔板的外周圈形成一个循环风道，循环风道包括位于分隔板上侧的送风通道和位于分隔板下侧的回风通道。

所述扰流板组件中最顶端的扰流板固设在上部液体箱的底边沿的下侧。

所述上部液体箱顶端敞口，上部液体箱顶端边沿设于箱体的顶板下侧，箱体顶板对应上部液体箱设有注入口，箱体外侧对应注入口设有箱盖。

下部液体箱设于箱体的底板下侧，下部液体箱顶端敞口，并且下部液体箱的顶口为所述进液口，箱体底板对应下部液体箱设有进口。

所述上部液体箱内设水或者盐溶液。

与现有技术相比，本发明提供的一种双侧人造热湿环境实验平台，其优点在于：

1、现有的恒温恒湿设备，只能提供单一封闭的恒温恒湿空间，只能将实验物体完全浸入其中，而不能创造位于平面状物体两侧的不同温湿度环境，而本发明提供的双侧人造热湿环境实验平台，不仅能够同时提供两种不同的温湿度环境，还可以将平面状物体置于两种不同温湿度环境之间，以此研究不同的温湿度环境对实验物体表面及内部温度、湿度等物理量的影响；

2、本发明提供的双侧人造热湿环境实验平台能够高精度的创造并维持实验物体两侧的人造环境实验箱体内的温湿度；

3、本发明提供的双侧人造热湿环境实验平台装配简单，便于维护，内部空间较大，亦能够作为普通恒温恒湿箱使用；

4、由于一般情况下该类型实验周期较长，本发明提供的双侧人造热湿环境实验平台，中包含一套空调系统，其中的蒸发器作为温度控制单元设置在环境箱体内，而空调的冷凝器则可设置于箱体外部，通过壳管换热器与水换热制造生活热水供实验室使用；

5、由于实验过程可能造成霉菌等大量滋生，甚至可以利用此试验设备进行霉菌滋生相关实验，本发明中的紫外线灭菌单元可在每次实验后对环境控制箱体内进行充分的杀菌，保证不同批次实验之间互不影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图。

具体实施方式

由图1、图2所示的一种双侧人造热湿环境实验平台，包括左右对称设置的两环境控制装置和设于两环境控制装置之间且用于承托实验物体10的承托平台13A，承托平台13A下侧设有四个万向轮13，两环境控制装置之间设有用于容纳实验物体10的区域，承托平台13A位于两环境控制装置之间的下侧，即承托平台13A位于用于容纳实验物体10的区域的下侧。

环境控制装置结构如下：

环境控制装置包括一个设置轮子14的箱体3、气流单元、温度单元、湿度单元、扰流板组8、灭菌单元、温湿度检测单元和空间对正单元，箱体3水平设置，并且箱体3为左右水平延伸的长方体形箱体3，箱体3利用钢板焊接或有机玻璃粘接制作而成，对于外部环境变化较大的场所，可在箱体3外表面敷设保温材料，箱体3朝向承托平台13A的内端开口、外端封闭，并且箱体3的朝向承托平台13A的内端为敞口设置，以朝向承托平台13A或承托平台13A上实验物体10的方向为内向，反向为外向，箱体3的开口端设置箱体法兰9，箱体3的开口端与实验物体10之间设有橡胶密封圈，用于密封箱体与实验物体之间的缝隙，箱体法兰9设于箱体3开口端的外圈，左侧环境控制装置中箱体3的开口端为其右端，右侧环境控制装置中箱体3的开口端为其左端，箱体3由水平的顶板3C、水平的底板3A、竖直的前侧板3E、竖直的后侧板3D和竖直的外端板3B围设而成，外端板3B连接在前侧板3E与后侧板3D之间，前侧板3E、外端板3B和后侧板3D依次连接构成侧围板，顶板3C和底板3A分别设置在侧围板的顶、底两端，左侧环境控制装置中箱体3的外端板3B为左侧环境控制装置中箱体3的左端板，右侧环境控制装置中箱体3的外端板3B为右侧环境控制装置中箱体3的右端板，顶板3C与前侧板3E、后侧板3D、外端板3B均分别通过合页连接，外端板3B与前侧板3E、后侧板3D均分别通过搭扣连接，底板3A与外端板3B、前侧板3E、后侧板3D也均分别通过搭扣连接；

所述气流单元包括风机4、分隔板21和扰流组件，风机4、分隔板21和扰流组件均设于箱体3内，箱体3内设有风机4固定板，风机4设于风机4固定板上，风机4与箱体3的外端板3B间隔设置，风机4为轴流风机4，风机4包括电机和由电机带动的叶片，风机4吹动气流的方向向内；

温度单元包括蒸发器5B和电加热器，所述蒸发器5B为空调2B的蒸发器5B，安装时将空调2B的蒸发器5B置于箱体3内，空调2B其余部件位于箱体3外，电加热器包括电热管5A和控制器，电热管5A位于箱体3内，空调2B蒸发器5B及电加热管布满整个箱体3宽度，箱体3的前、后侧板3D之间的距离为箱体3的宽度，蒸发器5B和电加热器通过小夹持板固定在箱体3内；

湿度单元包括设置喷淋口19的上部液体箱7和通过循环泵17连接上部液体箱7的下部液体箱16，上部液体箱7设置进口，下部液体箱16设置出口，下部液体箱16的出口管道连接循环泵17的进口，循环泵17的出口管道连接上部液体箱7的进口，下部液体箱16、循环泵17和上部液体箱7构成一个循环管路18；所述上部液体箱7顶端敞口，下部液体箱16顶端敞口，上部液体箱7和下部液体箱16均为矩形箱体3，上部液体箱7和下部液体箱16均由前面板、后面板、左面板、右面板、底部面板围设而成，上部液体箱7顶端边沿固设于箱体3的顶板3C下侧，下部液体箱16顶端边沿设于箱体3的底板3A下侧，上部液体箱7位于箱体3内，下部液体箱16位于箱体3外，箱体3顶板3C对应上部液体箱7设有与该上部液体箱7连通的注入口，箱体3外侧对应注入口设有箱盖6，下部液体箱16设有用于承接喷淋口19喷出液体的进液口22，并且下部液体箱16的顶口为所述进液口22，箱体3底板3A对应下部液体箱16设有与该下部液体箱16连通的底板3A进液口22。所述上部液体箱7内设水或者盐溶液；

所述温湿度检测单元包括用于检测箱体3内温湿度的箱内温湿度传感器20和用于检测实验物体10的箱外温湿度传感器11，箱内温湿度传感器20位于箱体3内，箱外温湿度传感器11位于箱体3外并设置在实验物体10外表面或者内部，箱内温湿度传感器20和箱外温湿度传感器11均可设置一个或多个；

所述灭菌单元包括在箱体3内的顶部位置设置的紫外线灭菌灯，紫外线灭菌灯位于箱体3内并固设在箱体3的顶板3C下侧正中的位置；

所述分隔板21横置于箱体3内，分隔板21左右水平延伸，分隔板21与箱体3的外端板3B、顶板3C和底板3A均相间隔，围绕分隔板21的外周圈形成一个循环风道，循环风道包括位于分隔板21上侧的送风通道和位于分隔板21下侧的回风通道，送风通道和回风通道首尾连通，送风通道的首端与回风通道的尾端连通，送风通道的尾端与回风通道的首端连通，送风通道的首端和尾端分别位于分隔板21的外端上侧和内端上侧，回风通道的尾端和首端分别位于分隔板21的外端下侧和内端下侧；

在箱体3内、分隔板21的上侧由外至内依次间隔设置所述风机4、蒸发器5B、电热管5A和上部液体箱7，上部液体箱7间隔设于分隔板21上方，分隔板21的内端设有倾斜向下的折弯边21A，折弯边21A用于导流并相应位于喷淋口19的下侧，导流板底端指向底板3A进液口22，底板3A进液口22相应位于喷淋口19的下方以及分隔板21折弯边21A的下方；

所述扰流板组8间隔设于分隔板21的内侧并且扰流板组8位于分隔板21上侧，扰流板组8下端与水平隔板留有一部分空间，以供盐溶液或纯净水通过，扰流板组8位于喷淋口19的内侧，所述扰流板组8包括从上至下依次间隔设置的数个倾斜设置的扰流板，扰流板为由外至内斜向上延伸，扰流板组8为百叶窗形式，扰流板两端分别焊接或粘接在箱体3前侧板3E、后侧板3D上，所述扰流板组8中最顶端的扰流板固设在上部液体箱7的底边沿的下侧；扰流板组8上粘贴有纱网，箱体3内设有位于扰流板组8下侧的纱网，并且纱网位于扰流板组8的内侧，用于风中夹杂的盐溶液滴收集起来，避免液滴直接吹到实验物体表面而影响实验结果；

所述空间对正单元包括设于箱体3下方的轨道，所述轨道包括前后平行间隔设置的两导轨1，导轨1固定在地面上，导轨1为左右水平延伸，导轨1由角钢、方钢或钢管制成，每个导轨1两端都设有圆弧状的防脱轨钢片，以防止在拆装箱体3时箱体3脱轨，箱体3设置的轮子14为定向轮，每个箱体3下侧均设置两对定向轮，两对定向轮呈矩形分布，箱体3下侧的四个轮子14两两设于导轨1上，每条导轨1上共有两定向轮。

两环境控制装置共包括两箱体，两环境控制装置中两箱体3的两开口正对，两环境控制装置的轨道为正对设置，左侧环境控制装置中的前侧的导轨1与右侧环境控制装置中的前侧的导轨1位于同一直线上，左侧环境控制装置中的后侧的导轨1与右侧环境控制装置中的后侧的导轨1位于同一直线上。

由于两环境控制装置左右对称设置，在左侧环境控制装置中：箱体3的右端敞口，箱体3的开口端为其右端，箱体3外端板3B为左端板，箱体3中的风机4、蒸发器5B、电热管5A和上部液体箱7为从左至右依次间隔设置，箱体3中扰流板组8位于其内喷淋口19的右侧，箱体3中送风通道中气流流向为从左至右，回风通道的气流流向为从右至左，箱体3内的分隔板21的外端为其右端、内端为其右端。

在右侧环境控制装置中：箱体3的左端敞口，箱体3的开口端为其左端，箱体3外端板3B为右端板，箱体3中的风机4、蒸发器5B、电热管5A和上部液体箱7为从右至左依次间隔设置，箱体3中扰流板组8位于其内喷淋口19的左侧，箱体3中送风通道中气流流向为从右至左，回风通道的气流流向为从左至右，箱体3内的分隔板21的外端为其左端、内端为其左端。

所有箱内温湿度传感器20和所有箱外温湿度传感器11均与多路巡检自记仪12信号连接，多路巡检自记仪12共设置一个。

空调2B、电加热器的控制器、循环泵17、箱内温湿度传感器20和箱外温湿度传感器11均与PLC15信号连接，空调2B的控制端、电加热器的控制器的控制输入端、循环泵17的控制输入端、箱内温湿度传感器20的信号输出端和箱外温湿度传感器11的信号输出端均与PLC15电连接即可。

本发明所述的一种双侧人造热湿环境实验平台，通过空间对正单元保证两侧实验箱体3水平、对正，通过空调2B蒸发器5B和电加热器改变并维持环境内温度，通过盐溶液或纯净水喷淋改变并控制环境内空气相对湿度，并通过可编程逻辑控制器(PLC15)对空调2B器、电加热器和喷淋泵的功率进行控制，以保证环境内空气温湿度维持在设定值，通过多路巡检自记仪12记录实验所需数据，一次实验完毕后，若实验过程中涉及到(包括使用或滋生)霉菌等，可通过紫外线杀菌灯对环境控制箱体3内进行杀菌，以备下次实验使用，同时，运行期间，空调2B冷凝器亦可为实验室提供一部分生活热水。

实验时，实验物体10被安放在承托平台13A上侧，实验物体10以及承托平台13A被运送到实验场地，实验物体10与一侧箱体3边沿对正后，将两侧箱体3对正，连接两箱体3上的两箱体法兰9，由此将两侧箱体3与实验物体10相接固定，实验物体10被固定在两箱体3之间后，两环境控制装置对称地设置在实验物体10的左右两侧以及承托平台13A的左右两侧，风机4可将一定温湿度的气流通过箱体3的开口吹向实验物体10。实验物体10为墙体等物体。

将盐溶液或水由注入口注入上部液体箱7中，使其自然流动到下部液体箱16中，直到水位能够达到循环泵17的液位要求。

将高精度温湿度传感器的引线连接至多路巡检自记仪12和可编程逻辑控制器，将空调2B及电热器2A、循环泵17连接至可编程逻辑控制器PLC15，将空调2B及电热器2A、循环泵17、风机4接电，并按照实验计划设置好可编程逻辑控制器、多路巡检自记仪12。

在确认各系统正常运转后，即可等待实验平台进入稳定状态，两侧风机4同时将一定温湿度的气流从左右两侧吹向实验物体10的侧表面，温湿度传感器记录箱内或者实验物体10的温湿度，而后根据实验计划定期读取多路巡检自记仪12中的数据。

温度单元和湿度单元由可编程逻辑控制器(PLC15)进行控制，根据空调2B和电加热器的功率，PLC15控制温度单元将箱体3内的温度控制在-35℃～40℃之间，其误差不大于0.5℃，PLC15控制湿度单元将箱体3内环境相对湿度控制在20％～100％之间，其误差不大于1％，低于20％的相对湿度可利用干燥剂进行控制。PLC15接受来自温湿度传感器的信号，根据该信号与设定值之间的温湿度差异，控制空调2B、电加热器及耐腐蚀的循环泵17的启停及其功率。

箱体3内的风速和冷热风混合均由气流单元实现，风机4、横置分隔板21、实验材料及箱体3共同构成气流循环通道，气流自风机4起，由横置分隔板21上方经过蒸发器5B、电热管5A形成设定温度，经过喷淋的盐溶液或水形成设定相对湿度，经过扰流板组8充分混合后到达实验物体10表面，后经过横置分隔板21下方回到风机4，形成气流循环。

Claims (6)

1.一种双侧人造热湿环境实验平台，其特征在于：包括左右对称设置的两环境控制装置和设于两环境控制装置之间且用于承托实验物体的承托平台，承托平台下侧设有万向轮；

环境控制装置包括设置轮子的箱体、气流单元、温度单元、湿度单元、扰流板组、灭菌单元、温湿度检测单元和空间对正单元，箱体水平设置，箱体朝向承托平台的内端开口、外端封闭，箱体的开口端设置箱体法兰，所述气流单元包括风机、分隔板和扰流组件，温度单元包括蒸发器和电加热器，电加热器包括电热管和控制器，湿度单元包括设置喷淋口的上部液体箱和通过循环泵连接上部液体箱的下部液体箱，下部液体箱设有用于承接喷淋口喷出液体的进液口，所述温湿度检测单元包括用于检测箱体内温湿度的箱内温湿度传感器和用于检测实验物体的箱外温湿度传感器，所述灭菌单元包括在箱体内的顶部位置设置的紫外线灭菌灯；所述分隔板横置于箱体内，分隔板与箱体的外端板、顶板和底板均相间隔，在箱体内、分隔板的上侧由外至内依次间隔设置所述风机、蒸发器、电热管和上部液体箱，所述扰流板组间隔设于分隔板的内侧并且扰流板组位于分隔板上侧，扰流板组位于喷淋口的内侧，所述扰流板组包括从上至下依次间隔设置的数个倾斜设置的扰流板，所述空间对正单元包括设于箱体下方的轨道，箱体的轮子设于轨道上；

两环境控制装置的轨道为正对设置，两环境控制装置共包括两箱体，两箱体的两开口正对；

箱内温湿度传感器和箱外温湿度传感器均与多路巡检自记仪信号连接；

所述蒸发器为空调的蒸发器，空调、电加热器的控制器、循环泵、箱内温湿度传感器和箱外温湿度传感器均与PLC信号连接。

2.如权利要求1所述的一种双侧人造热湿环境实验平台，其特征在于：围绕分隔板的外周圈形成一个循环风道，循环风道包括位于分隔板上侧的送风通道和位于分隔板下侧的回风通道。

3.如权利要求1所述的一种双侧人造热湿环境实验平台，其特征在于：所述扰流板组中最顶端的扰流板固设在上部液体箱的底边沿的下侧。

4.如权利要求1所述的一种双侧人造热湿环境实验平台，其特征在于：所述上部液体箱顶端敞口，上部液体箱顶端边沿设于箱体的顶板下侧，箱体顶板对应上部液体箱设有注入口，箱体外侧对应注入口设有箱盖。

5.如权利要求1所述的一种双侧人造热湿环境实验平台，其特征在于：下部液体箱设于箱体的底板下侧，下部液体箱顶端敞口，并且下部液体箱的顶口为所述进液口，箱体底板对应下部液体箱设有进口。

6.如权利要求1所述的一种双侧人造热湿环境实验平台，其特征在于：所述上部液体箱内设水或者盐溶液。