CN111111795A - 实验舱组件 - Google Patents

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CN111111795A
CN111111795A CN201911304051.2A CN201911304051A CN111111795A CN 111111795 A CN111111795 A CN 111111795A CN 201911304051 A CN201911304051 A CN 201911304051A CN 111111795 A CN111111795 A CN 111111795A
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experiment
cabin
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chamber
exhaust
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廖国礼
李全明
张兴凯
刘勇锋
陈友良
李振涛
褚衍玉
张红
覃璇
孙学芳
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China Academy of Safety Science and Technology CASST
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China Academy of Safety Science and Technology CASST
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L1/00Enclosures; Chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L1/00Enclosures; Chambers
    • B01L1/02Air-pressure chambers; Air-locks therefor
    • B01L1/025Environmental chambers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

本发明提供了一种实验舱组件。实验舱组件包括:实验舱;压力调节部,包括送风装置和排气装置,送风装置与实验舱连通,以为实验舱内输入气体,排气装置与实验舱连通,排气装置包括真空泵,通过真空泵对实验舱进行抽真空操作;压力检测部,设置在实验舱上,压力检测部用于检测实验舱内部的气体压力;控制部,压力检测部和压力调节部均与控制部连接,控制部根据压力检测部检测到的结果控制送风装置或者排气装置的启闭,从而调节实验舱内的气体压力。本发明的技术方案提供了一种能够用于开展高海拔高寒地区矿井人机功效与应急救援技术实验的高原环境模拟实验舱组件。

Description

实验舱组件
技术领域
本发明涉及一种环境模拟实验设备,具体而言,涉及一种实验舱组件。
背景技术
目前,国内进行各种环境模拟的设备虽然不少,如各种温湿度实验箱、低气压试验箱、老化、盐雾试验箱等,但这些环境模拟的设备主要用于工业产品的试验、鉴定,试验目标多为电子电气产品,军工及汽车零部件、整车等。目前对高原环境的模拟实验设备也有建设,但多为高原地区常规气候模拟,即模拟高原地区常规气候环境如气压、温湿度、太阳辐照等,多用于人员适应性训练、动物试验、植物培养等领域。目前国内外在高海拔高寒地区矿井人机功效与应急救援技术体系方面,尚缺乏符合高原环境矿井特点(低压、低氧、低温)的专用环境模拟实验设备。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种实验舱组件,该实验舱组件能够模拟当地海拔至10000米高空的低压低氧环境,能够用于开展高海拔高寒地区矿井人机功效与应急救援技术实验,可满足高原环境模拟的人机功效学测试要求,具有一定的扩展性。
为了实现上述目的,本发明提供了一种实验舱组件,实验舱组件包括:实验舱;压力调节部,包括送风装置和排气装置,送风装置与实验舱连通,以为实验舱内输入气体,排气装置与实验舱连通,排气装置包括真空泵,通过真空泵对实验舱进行抽真空操作;压力检测部,设置在实验舱上,压力检测部用于检测实验舱内部的气体压力;控制部,压力检测部和压力调节部均与控制部连接,控制部根据压力检测部检测到的结果控制送风装置或者排气装置的启闭,从而调节实验舱内的气体压力。
进一步地,排气装置还包括:排气管路,排气管路的一端与实验舱连通,排气管路的另一端与外界环境连通,真空泵设置在排气管路上;第一控制阀,设置在排气管路上,第一控制阀用于控制排气管路的通断。
进一步地,实验舱组件还包括设置在排气管路上的消声器,第一控制阀位于消声器和真空泵之间。
进一步地,送风装置包括:进气管路,进气管路的一端与实验舱连通,进气管路的另一端与外界环境连通;第二控制阀,设置在进气管路上,第二控制阀用于控制进气管路的通断。
进一步地,实验舱组件还包括设置在进气管路上的过滤装置;或者,实验舱组件还包括设置在进气管路上的流量检测装置;或者,实验舱组件还包括设置在进气管路上的过滤装置和设置在进气管路上的流量检测装置,其中,流量检测装置位于第二控制阀和过滤装置之间。
进一步地,实验舱组件还包括与进气管路连通的复压管路和设置在复压管路上的第三控制阀,复压管路与进气管路的连接点位于第二控制阀与实验舱的进气口之间。
进一步地,实验舱组件还包括辅助控制箱,第一控制阀和第二控制阀均与辅助控制箱连接。
进一步地,实验舱组件还包括供电模块,供电模块分别与控制部和真空泵电连接。
进一步地,实验舱组件还包括设备间,供电模块、送风装置以及排气装置均位于设备间内。
进一步地,控制部包括监控模块,监控模块与压力检测部连接,以通过显示、存储记录、报警的至少一种方式进行输出。
进一步地,监控模块包括电脑终端,电脑终端包括显示器、蜂鸣报警器和报警指示灯中的至少一种。
进一步地,实验舱组件还包括与实验舱连通的气体通路,气体通路上设有气压高度表。
进一步地,实验舱组件还包括:温湿度传感器,用于检测实验舱内的温度和湿度;和/或,氧浓度传感器,用于检测实验舱内的氧气浓度;和/或,二氧化碳浓度传感器,用于检测实验舱内的二氧化碳浓度。
进一步地,实验舱包括健身区和试验区,实验舱组件还包括位于健身区内的摄像组件和位于试验区的应急吸氧装置。
进一步地,控制部包括监控模块,监控模块与摄像组件连接,以通过显示、存储记录、报警的至少一种方式进行输出。
进一步地,监控模块包括电脑终端,电脑终端包括显示器、蜂鸣报警器和报警指示灯中的至少一种。
应用本发明的技术方案,利用真空泵对实验舱进行抽真空操作,实验舱可模拟当地海拔至10000米高空的压力环境,从而后续可在该模拟环境下进行矿井人机功效与应急救援技术实验,并具有一定的扩展性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明的实验舱组件的实施例的结构示意图;
图2示出了根据本发明的实验舱组件的实施例的实验舱的主视图;
图3示出了图2的左视图;
图3a示出了图3的C-C向剖视图;
图3b示出了图3a中A处放大图;
图3c示出了图3的D-D向剖视图;
图3d示出了图3的E-E向剖视图;
图3e示出了图3的F-F向剖视图;
图4示出了图2的右视图;
图5示出了图2的G-G向剖视图;
图5a示出了图5中H处放大图;
图6示出了图2的B-B向剖视图;
图6a示出了图6中I处放大图;
图7示出了根据本发明的实验舱组件的实施例的实验舱的前舱段的主视图;
图8示出了图7的左视图;
图9示出了图7的右视图;
图10示出了图7的俯视图;
图10a示出了图7的俯视剖面视图;
图11示出了图7的仰视图;
图12示出了根据本发明的实验舱组件的实施例的实验舱的后舱段的主视图;
图12a示出了图12的J-J向剖视图;
图13示出了图12的左视图;
图13a示出了图13中K-K处的局部剖视图;
图14示出了图12的右视图;
图15示出了图12的俯视图;
图15a示出了图15中L-L处局部剖视图;
图15b示出了图15中M处放大图;
图16示出了示出了根据本发明的实验舱组件的实施例的实验舱的舱门的立体结构示意图;
图17示出了图16中舱门的主视图;
图17a示出了图17的N-N向剖视图;
图17b示出了图17a中的局部放大图;
图18示出了图17的俯视图;以及
图19示出了图16的局部剖视图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、实验舱;11、健身区;12、试验区;121、应急吸氧装置;1211、氧气船舱件;122、备用接口;123、电接口;124、照明组件;125、灭火器;126、踢脚线;127、花纹板;128、地板支架;13、舱体;131、顶壁;1311、第二筋条;1312、第三筋条;1313、顶部装饰板;13131、顶部装饰连接板;13132、内六角平头螺钉;132、底壁;1321、第一筋条;133、第一开口;134、第一侧壁;135、第二侧壁;136、第三侧壁;137、第四侧壁;138、侧壁装饰板;139、舱体壁;1391、舱体连接件;13911、橡胶密封圈;13912、六角头螺栓;13913、弹垫;13914、平垫片;13915、六角螺母;13916、连接角铁;141、第一加强筋;1411、第一纵向筋条;1412、第一横向筋条;142、第二加强筋;143、第三加强筋;1431、第三纵向筋条;14311、补强板;1432、第二横向筋条;144、第四加强筋;15、进气口;16、排气口;17、插座;18、舱压显示装置;19、舱门;191、窗座;192、第一透明板;193、装饰结构;194、第一密封件;195、舱门安装框架;196、门锁;197、绞页;198、内六角圆柱头螺钉;21、真空泵;22、排气管路;23、第一控制阀;24、消声器;25、第四控制阀;31、进气管路;32、第二控制阀;33、过滤装置;34、流量检测装置;35、第五控制阀;41、复压管路;42、第三控制阀;50、辅助控制箱;60、供电模块;70、设备间;71、排气扇;72、检修门;80、气体通路;81、气压高度表;82、第六控制阀;91、温湿度传感器;92、氧浓度传感器;93、二氧化碳浓度传感器;94、压力传感器;95、摄像组件;101、监控屏;102、监控主机;103、控制屏;104、控制主机;105、UPS电源;106、对讲装置。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是,除非另有指明,本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的,或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的;同样地,为便于理解和描述,“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外,但上述方位词并不用于限制本发明。
需要说明的是,本发明的实验舱组件可用于模拟矿山高原环境。
需要说明的是,本发明的实施例的实验舱组件用于模拟当地海拔至10000米高空的低压低氧环境,并模拟可调节的1~10m/s的高度变化速率下的压力变化速率,具体地,本发明的实施例的实验舱组件是一种用于开展高海拔高寒地区矿井人机功效与应急救援技术实验的高原环境模拟实验舱组件。
本发明的实施例的实验舱组件参照以下标准进行设计、制造:
1、GB/T27513-2011《载人低压舱》;
2、GB150-2011《压力容器》;
3、GB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》;
4、JB/T4730-2005《承压设备无损检测》;
5、GJB 150.1A-2009《军用装备实验室环境试验方法第1部分:通用要求》;
6、GJB 150.2A-2009《军用装备实验室环境试验方法第2部分:低气压试验》。
本发明的实施例的实验舱组件可满足高海拔高寒地区矿井人机功效与应急救援技术实验要求,可同时容纳8人进行实验,可开展高原矿山环境(矿山设备、仪器仪表、元器件及其他实验如燃烧等)相关实验。
本发明的实施例的实验舱组件由结构系统(主要指实验舱,包括舱体、舱门、观察窗等)、环境系统(包括压力调节部、压力检测部和控制部等)组成。
本发明的实施例的实验舱组件的主要技术参数如下:
1、结构尺寸:8m×2.2m×2.1m;
2、实验人数:8人;
3、压力控制范围:当地海拔高度~10000m(当地气压~26.4kpa);
4、最大工作高度(海拔高度):6000m(47.2kpa);
5、进风量:240m3/h;
6、舱内CO2成分指标:≤0.5%;
7、舱内O2成分指标:≤21%;
同时,舱内配置有监控、照明、对讲等设备。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件包括实验舱10、压力调节部、压力检测部和控制部,其中,压力调节部包括送风装置和排气装置,送风装置与实验舱10连通,以为实验舱10内输入气体,排气装置与实验舱10连通,排气装置包括真空泵21,通过真空泵21对实验舱10进行抽真空操作;压力检测部设置在实验舱10上,压力检测部用于检测实验舱10内部的气体压力;压力检测部和压力调节部均与控制部连接,控制部根据压力检测部检测到的结果控制送风装置或者排气装置的启闭,从而调节实验舱10内的气体压力。
上述技术方案中,排气装置与实验舱10连通,排气装置包括真空泵21,排气装置通过真空泵21对实验舱10进行抽真空操作,使实验舱10内部的气体压力降低,从而使实验舱10能够用于模拟低压低氧环境,并满足开展高海拔高寒地区矿井人机功效与应急救援技术实验的高原环境模拟的要求,具体地,使用真空泵21抽气可达到的极限真空为2pa,完全能够满足最大模拟高度10000米(26400pa)的要求;送风装置与实验舱10连通,用于给实验舱10输入气体,具体地,排气装置通过真空泵21对实验舱10进行抽真空操作使实验舱10内部形成负压,实验舱10利用实验舱10内外的压差自然进气,送风装置利用实验舱10的自然进气实现送风装置为实验舱10内输入气体的效果;当实验舱10内部的气体压力稳定后,通过排气装置和送风装置的共同作用,使实验舱10的进气和排气达到平衡,使在维持实验舱10内部的气体压力稳定的同时,能够实现对实验舱10内部的气体的不断更新,实现对实验舱10的通风换气,保持实验舱10内部的气体的清新,能够避免因实验舱10内部的气体不流通导致实验舱10内部的气体品质降低、影响人体健康的问题。
进一步地,设置在实验舱10上的压力检测部用于检测实验舱10内部的气体压力,控制部与压力检测部和压力调节部均连接,压力检测部将检测的结果反馈给控制部,控制部根据从压力检测部获得的检测结果控制送风装置或者排气装置的打开、关闭,从而调节实验舱10内部的气体压力;控制部可以实现对实验舱10内的压力环境的自动检测,实现试验过程的自动化。
优选地,压力检测部设置在实验舱10的外部,可根据实际需要,将压力检测部布置在实验舱10外部的适当位置,压力检测部采用在实验舱10的舱体壁139上钻孔引压的方式进行采样测量,这样设置的压力检测部无需温度补偿。
为确保试验过程的精确性,实验舱10为具有密封腔体的容器。
具体地,如图2至图19所示,本发明的实施例中的实验舱10包括舱体13、舱门19和加强筋结构,舱体13包括顶壁131、与顶壁131相对设置的底壁132以及连接顶壁131和底壁132的周向侧壁,其中,顶壁131、底壁132和周向侧壁围成容纳腔体,周向侧壁上设有与容纳腔体连通的第一开口133;舱门19设置在第一开口133处,舱门19相对于舱体13可转动地设置;顶壁131、底壁132和周向侧壁上均设有加强筋结构。
上述技术方案中,实验舱10包括舱体13、舱门19和加强筋结构,其中,舱体13包括顶壁131、与顶壁131相对设置的底壁132和周向侧壁,顶壁131和底壁132均与周向侧壁相连接并形成舱体13,舱体13具有由顶壁131、底壁132和周向侧壁围成的容纳腔体,且舱体13还具有设在周向侧壁上、与舱体13的容纳腔体相连通的第一开口133,通过上述设置,舱体13为半封闭的腔体结构,结构稳定;第一开口133开设在周向侧壁上,使周向侧壁的结构强度降低,在周向侧壁的第一开口133处容易发生受力变形,舱门19设置在第一开口133处与舱体13相连接,舱门19与舱体13能够形成封闭结构,通过在第一开口133处设置舱门19能够提高周向侧壁在第一开口133处的结构强度,使周向侧壁的结构强度满足强度要求,降低周向侧壁的变形量;舱门19相对于舱体13可转动地设置,使舱门19相对于舱体13能够处于打开或者关闭状态,当舱门19相对于舱体13处于打开状态时,舱体13的容纳腔体通过第一开口133与外界环境相连通,此时实验舱10与外界环境相连通,当舱门19相对于舱体13处于关闭状态时,舱门19与舱体13形成封闭结构,实验舱10与外界环境不连通,此时,实验舱10为具有密封腔体的容器;舱门19相对于舱体13可转动地设置,可实现舱门19相对于舱体13在打开状态与关闭状态之间切换,从而使实验舱10与外界环境连通或者使实验舱10封闭,操作方式简单;优选地,舱门19的一侧与舱体13枢转连接,舱门19与舱体13通过绞页197枢转连接,其中舱门19与绞页197通过螺钉固定连接,具体地该螺钉可选用内六角圆柱头螺钉198,舱门19的另一侧上安装有门锁196,舱体13上设有与门锁196相对应的配合件,通过门锁196与上述配合件可以实现舱门19相对于舱体13的关闭、锁定,使实验舱10成为封闭结构;顶壁131、底壁132和周向侧壁上均设置有加强筋结构能够提高舱体13的结构强度,使舱体13的结构强度满足强度要求。
进一步地,周向侧壁包括依次相连接的第一侧壁134、第二侧壁135、第三侧壁136和第四侧壁137,其中,第一侧壁134和第三侧壁136相对设置,第二侧壁135和第四侧壁137相对设置,第一开口133开设在第一侧壁134上,设置在周向侧壁上的加强筋结构包括第一加强筋141和第二加强筋142,第一加强筋141设置在第一侧壁134上,第二加强筋142设置在第三侧壁136上。
上述技术方案中,周向侧壁包括依次相连接的第一侧壁134、第二侧壁135、第三侧壁136和第四侧壁137,其中,第一侧壁134和第三侧壁136相对设置,第二侧壁135和第四侧壁137相对设置,已知舱体13的顶壁131和底壁132相对设置且均与周向侧壁相连接,因此,顶壁131和底壁132均与第一侧壁134、第二侧壁135、第三侧壁136和第四侧壁137相连接并形成六面体结构的舱体13,舱体13具有容纳腔体以及与容纳腔体相连通的第一开口133,舱体13为半封闭的六面体腔体结构,结构稳定,第一开口133开设在第一侧壁134上,舱门19设置在第一开口133处与舱体13相连接,舱门19与舱体13能够形成封闭结构;顶壁131、底壁132和周向侧壁上均设置有加强筋结构,其中,设置在周向侧壁上的加强筋结构包括第一加强筋141和第二加强筋142,第一加强筋141设置在第一侧壁134上,第一开口133开设在第一侧壁134上,使第一侧壁134的结构强度降低,第一侧壁134容易发生受力变形,通过在第一侧壁134上设置第一加强筋141能够提高第一侧壁134的结构强度,使第一侧壁134的结构强度满足强度要求,降低第一侧壁134的变形量;第二加强筋142设置在第三侧壁136上,能够提高第三侧壁136的结构强度,使第三侧壁136的结构强度满足强度要求。
优选地,如图2至图3a、图3c至图5、图6、图7至图13、图14至图15所示,本发明的实施例中,舱体13为长方体结构,舱体13的顶壁131和底壁132分别与第一侧壁134、第二侧壁135、第三侧壁136和第四侧壁137相连接形成长方体结构的舱体13,舱体13具有矩形截面,舱体13具有稳定的结构;舱体13的顶壁131与第二侧壁135的连接处、顶壁131与第四侧壁137的连接处分别设置为倒角结构,使顶壁131能够平滑过渡至第二侧壁135、顶壁131能够平滑过渡至第四侧壁137,避免应力过于集中。
上述技术方案中,舱体13为长方体结构,具有矩形截面,结构稳定,舱体13的顶壁131与第二侧壁135、第四侧壁137的连接处分别设置为倒角结构,能够避免应力过于集中,有助于提高舱体13的结构强度。
实验舱10采用盒形真空容器结构,舱体13的截面形式采用矩形,舱体13的外部设置加强筋结构,舱体13的顶壁131与第二侧壁135的连接处、顶壁131与第四侧壁137的连接处分别作圆角过渡,以避免应力过于集中。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,将舱体13的顶壁131与第二侧壁135的连接处、顶壁131与第四侧壁137的连接处分别设置为圆角结构;或者,仅将舱体13的顶壁131与第二侧壁135的连接处设置为倒角或圆角结构而不将顶壁131与第四侧壁137的连接处设置为倒角或圆角结构;或者,仅将顶壁131与第四侧壁137的连接处设置为倒角或圆角结构而不将舱体13的顶壁131与第二侧壁135的连接处设置为倒角或圆角结构。
当然,在本发明的技术方案中,舱体13的顶壁131与第二侧壁135的连接处、顶壁131与第四侧壁137的连接处的结构能够避免应力过于集中,并不局限于倒角或圆角,只要能够实现避免应力过于集中的效果即可。
优选地,如图3d及图5a所示,本发明的实施例中,舱体13的顶壁131上设置有顶部装饰板1313,顶部装饰板1313用于装饰顶壁131,使顶壁131的外形更美观;顶部装饰板1313通过顶部装饰连接板13131和内六角平头螺钉13132安装在顶壁131上。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使周向侧壁包括依次相连接的第一侧壁134、第二侧壁135、第三侧壁136和第四侧壁137,其中,第一侧壁134和第三侧壁136相对设置,第二侧壁135和第四侧壁137相对设置,第一开口133开设在第一侧壁134上,设置在周向侧壁上的加强筋结构包括第一加强筋141,第一加强筋141设置在第一侧壁134上,而设置在周向侧壁上的加强筋结构不包括第二加强筋142。
进一步地,第一加强筋141包括多个第一纵向筋条1411和与第一纵向筋条1411连接的多个第一横向筋条1412,多个第一纵向筋条1411沿宽度方向间隔设置,多个第一横向筋条1412沿高度方向间隔设置;当第三侧壁136上设有第二加强筋142时,第二加强筋142包括多个沿宽度方向间隔设置的第二纵向筋条。
需要说明的是,在本发明的实施例中,如图2所示,将沿图2中的长度方向设定为本发明的实施例中的长度方向,将沿图2中的高度方向设定为本发明的实施例中的高度方向,如图3所示,将沿图3中的宽度方向(即左右方向)设定为本发明的实施例中的宽度方向。
优选地,如图3、图8所示,本发明的技术方案中,第一加强筋141包括相连接的第一纵向筋条1411和第一横向筋条1412,其中,第一纵向筋条1411沿宽度方向间隔设置,第一横向筋条1412沿高度方向间隔设置,第一侧壁134的沿宽度方向和沿高度方向的结构强度均能得到有效提高,第一纵向筋条1411和第一横向筋条1412连接形成网状结构,能够提高第一侧壁134的承压能力,在保证第一侧壁134的强度和刚度的情况下能够相对减轻第一侧壁134的重量;当第三侧壁136上设有第二加强筋142时,第二加强筋142包括多个沿宽度方向间隔设置的第二纵向筋条,如图4、图14所示,第二纵向筋条沿宽度方向间隔设置,第二纵向筋条能够有效提升第三侧壁136的竖直方向的结构强度,提高第三侧壁136的竖直方向的承压能力。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,仅使第一加强筋141包括多个第一纵向筋条1411和与第一纵向筋条1411连接的多个第一横向筋条1412,多个第一纵向筋条1411沿宽度方向间隔设置,多个第一横向筋条1412沿高度方向间隔设置;或者,仅当第三侧壁136上设有第二加强筋142时,第二加强筋142包括多个沿宽度方向间隔设置的第二纵向筋条。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,将第一加强筋141和第二加强筋142设置为其他结构的加强筋结构。
进一步地,设置在周向侧壁上的加强筋结构还包括第三加强筋143和第四加强筋144,第三加强筋143设置在第二侧壁135上,第四加强筋144设置在第四侧壁137上,第三加强筋143和第四加强筋均为网状结构。
优选地,如图2、图7、图9、图11、图12所示,本发明的实施例中,第三加强筋143为网状结构,设置在第二侧壁135上,第三加强筋143包括多个第三纵向筋条1431和与第三纵向筋条1431连接的多个第二横向筋条1432,多个第三纵向筋条1431沿长度方向间隔设置,第三纵向筋条1431的底部设有补强板14311,能够使第三纵向筋条1431与第二侧壁135的连接更稳固并有助于提高第二侧壁135的结构强度,多个第二横向筋条1432沿高度方向间隔设置,第四加强筋144也为网状结构,设置在第四侧壁137上,第四加强筋144包括多个第四纵向筋条和与第四纵向筋条连接的多个第三横向筋条,多个第四纵向筋条沿长度方向间隔设置,第四纵向筋条的底部设有补强板14311,能够使第四纵向筋条与第四侧壁137的连接更稳固并有助于提高第四侧壁137的结构强度,多个第三横向筋条沿高度方向间隔设置。
上述技术方案中,多个第三纵向筋条1431和多个第四纵向筋条均沿长度方向间隔设置,多个第二横向筋条1432和多个第三横向筋条均沿高度方向间隔设置,因此第三加强筋143和第四加强筋144沿长度方向和沿高度方向的结构强度均能得到有效提高;第三加强筋143为网状结构,能够提高第三加强筋143的承压能力,在保证第三加强筋143的强度和刚度的情况下能够相对减轻第三加强筋143的重量;同样地,第四加强筋144也为网状结构,能够提高第四加强筋144的承压能力,在保证第四加强筋144的强度和刚度的情况下能够相对减轻第四加强筋144的重量;在本发明的实施例中,通过上述设置,使舱体13的周向侧壁具有较高的结构强度,使周向侧壁的结构强度能够满足强度要求。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使设置在周向侧壁上的加强筋结构还包括第三加强筋143和第四加强筋144,第三加强筋143设置在第二侧壁135上,第四加强筋144设置在第四侧壁137上,第三加强筋143或第四加强筋为网状结构。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,将第三加强筋143和第四加强筋144设置为其他结构的加强筋结构。
进一步地,设置在顶壁131上的加强筋结构为网状结构;设置在底壁132上的加强筋结构包括多个沿长度方向间隔设置的第一筋条1321。
优选地,如图5、图6、图7至图10、图12、图14、图15所示,本发明的实施例中,设置在顶壁131上的加强筋结构为网状结构,包括相连接的多个沿沿长度方向间隔设置的第二筋条1311和多个沿宽度方向间隔设置的第三筋条1312,通过上述设置,使顶壁131的沿长度方向和沿宽度方向的结构强度均得到有效提高,设置在顶壁131上的网状结构的加强筋结构,能够提高顶壁131的承压能力,降低顶壁131的变形量,使顶壁131满足刚度要求,在保证顶壁131的强度和刚度的情况下能够相对减轻顶壁131的重量;此外,设置在底壁132上的加强筋结构包括多个沿长度方向间隔设置的第一筋条1321,能够提高底壁132的结构强度和承压能力,使底壁132满足强度要求。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,仅使设置在顶壁131上的加强筋结构为网状结构;或者,仅使设置在底壁132上的加强筋结构包括多个沿长度方向间隔设置的第一筋条1321。
本发明的实施例中,实验舱10为矩形真空容器结构,承压能力为10000m海拔高度(绝压26.4KPa)。
本发明的实施例中,舱体13的内部有效尺寸为8000mm(长)×2200mm(宽)×2100mm(高),有效容积37m3,结构如图2所示。
因舱体13的截面尺寸较大,试验模式对舱体13的结构强度及稳定性要求较高,因此舱体13可以参照《钢制压力容器》(GB150.1~4-2011)及真空容器等相关标准、规范并采用有限元软件进行优化设计,确定舱体采用在平板的外部设置加强筋结构的形式,以减少钢材用量。
如图2至图15所示,舱体13为分体结构,舱体13为两段式结构,包括前舱段和后舱段,舱体13采用现场分体焊接成型,并按照《承压设备无损检测》(JB/T4730-2005)等相关要求进行检测。
前舱段和后舱段可通过焊接的方式连接,前舱段和后舱段焊接连接形成舱体13,连接方式简单、易操作,焊接形成的舱体13在前舱段和后舱段的连接处形成密封,使舱体13在前舱段和后舱段的连接处不透气、具有良好的密闭性。
如图2至图3e所示,前舱段和后舱段还可通过螺栓连接,前舱段和后舱段螺栓连接形成舱体13,连接方式简单、易操作,在前舱段与后舱段之间设有密封圈,密封圈的设置前舱段和后舱段的连接处形成密封,使舱体13在前舱段和后舱段的连接处具有良好的密闭性。
进一步地,如图3b、图7和图12所示,在前舱段和后舱段的连接处分别设有舱体连接件1391,舱体连接件1391用于前舱段和后舱段的连接,上述的密封圈可选用橡胶密封圈13911,前舱段的舱体连接件1391和后舱段的舱体连接件1391通过橡胶密封圈13911、六角头螺栓13912、弹垫13913、平垫片13914、六角螺母13915和连接角铁13916实现前舱段和后舱段的密封连接。
优选地,舱体13在前舱段和后舱段的连接处设有侧壁装饰板138,侧壁装饰板138用于装饰前舱段和后舱段的连接处,掩藏前舱段和后舱段的连接处的结构并起装饰美化作用。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,将前舱段和后舱段通过其他连接方式固定连接,并保证在前舱段和后舱段的连接处具有良好的密闭性。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,将舱体13设置为一体式结构;或者,将舱体13设置为三段以上式结构。
根据舱体的温度要求、压力要求、介质特性及材料力学性能、工艺性能,同时考虑制造工艺和经济性选择舱体用材料。从制作的工艺性及性价比方面考虑,采用Q245R压力容器用钢板(GB713)作为舱体用材料。
本发明的实施例中,舱体13由钢板制成,加强筋结构由方钢管制成,其中,第一加强筋141、第三加强筋143、第四加强筋144以及设置在顶壁131上的加强筋结构为由方钢管焊接形成的网状结构,第二加强筋142和设置在底壁132上的加强筋结构为方钢管;设置在顶壁131、底壁132和周向侧壁上的加强筋结构与顶壁131、底壁132和周向侧壁分别焊接连接。
舱体13的内部有效尺寸为8000mm(长)×2200mm(宽)×2100mm(高),舱体周边由舱体壁板和加强筋结构焊接而成,运用结构有限元分析方法,对该舱体结构进行强度及稳定性计算分析。根据舱体结构的有限元计算结果可知:
本申请的整个舱体最大应力值为138MPa,位于舱体底部,小于材料的屈服应力;
本申请的实施例的整个舱体的最大变形量为4.938mm,位于舱体端部,为正常弹性变形。
小结:
①通过计算并与强度判别准则进行判断,舱体的应力水平最大值为138MPa,位于舱体底部的第一筋条1321上,小于材料的屈服应力,因此满足静强度要求。
②舱体的最大变形量为4.938mm、位于舱体顶部,为正常弹性变形,满足刚度要求。
因此,本实施例的实验舱10的舱体结构强度满足静强度要求和刚度要求。
进一步地,实验舱10还包括设置在舱门19上的内表面的加强筋结构。
优选地,如图8所示,在本发明的实施例中,第一开口133开设在第一侧壁134上,使第一侧壁134的结构强度降低,在第一侧壁134的第一开口133处容易发生受力变形,舱门19设置在第一开口133处与舱体13相连接,舱门19与舱体13能够形成封闭结构,通过在第一开口133处设置舱门19能够提高第一侧壁134在第一开口133处的结构强度,使第一侧壁134的结构强度满足强度要求,降低第一侧壁134的变形量,从而提高实验舱10的结构强度;在舱门19上设置加强筋结构能够提高舱门19的结构强度,使舱门19的结构强度满足强度要求,进一步地,舱门19的结构强度提高,舱门19设置在第一侧壁134的第一开口133处使第一侧壁134的结构强度得到进一步提高,有助于进一步降低第一侧壁134的变形量,提高实验舱10的结构强度,使实验舱10的结构强度满足强度要求;设置在舱门19上的加强筋结构布置在舱门19的内表面上,可以节省实验舱10外部空间,减少实验舱10的占地面积,并保持舱门19外表面的美观。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使实验舱10还包括设置在舱门19的外表面的加强筋结构。
进一步地,设置在舱门19的内表面的加强筋结构为网状结构。
优选地,本发明的实施例中,设置在舱门19的内表面的加强筋结构包括多个第五纵向筋条和与第五纵向筋条连接的多个第四横向筋条,多个第五纵向筋条沿宽度方向间隔设置,多个第四横向筋条沿高度方向间隔设置;通过上述设置,舱门19的沿宽度方向和沿高度方向的结构强度均能得到有效提高,多个第五纵向筋条和多个第四横向筋条连接形成网状结构,能够提高舱门19的承压能力,在保证舱门19的强度和刚度的情况下能够相对减轻舱门19的重量。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使设置在舱门19的内表面的加强筋结构为其他结构。
进一步地,舱门19具有第二开口,实验舱10还包括窗座191和第一透明板192,其中,第一透明板192通过窗座191安装在第二开口处。
优选地,如图16和图17所示,本发明的实施例中,第二开口开设在舱门19上,舱门19的第二开口处易因受力而产生较大变形,因此,在实验舱10的舱门19的第二开口处设置观察窗,以改善第二开口处的受力变形情况,舱外试验人员可通过观察窗直接观察舱内试验状况;观察窗包括窗座191和第一透明板192,第一透明板192通过窗座191安装在第二开口处,提高了舱门19的结构强度和承压能力,降低了第二开口处的变形量,改善了第二开口处的变形情况。
进一步地,实验舱10还包括设置在舱门19与舱体13之间的第一密封件194和设置在窗座191与第一透明板192之间的第二密封件。
优选地,如图7、图8、图10、图10a、图11所示,本发明的实施例中,在舱门19与舱体13之间设置第一密封件194,用于密封舱门19与舱体13之间的间隙,这样在舱门19相对于舱体13处于关闭状态时,利用第一密封件194能够使舱门19和舱体13形成密闭结构,并实现舱门19与舱体13连接处的密封,第一透明板192通过窗座191安装在舱门19的第二开口处,在第一透明板192与窗座191之间设置第二密封件,用于密封第一透明板192与窗座191之间的间隙,能够使第一透明板192与窗座191之间形成密封连接,使第一透明板192密封安装在舱门19上,第一密封件194和第二密封件的设置保证了当舱门19相对于舱体13处于关闭状态时,使舱门19与舱体13形成密封的封闭结构,使实验舱10成为具有密封腔体的容器。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使实验舱10还包括设置在舱门19与舱体13之间的第一密封件194,而不包括设置在窗座191与第一透明板192之间的第二密封件;或者,使实验舱10还包括设置在窗座191和第一透明板192之间的第二密封件,而不包括设置在舱门19与舱体13之间的第一密封件194。
进一步地,实验舱10还包括设置在舱体13和舱门19之间的舱门安装框架195。
上述技术方案中,舱门19设置在舱体13的第一侧壁134上的第一开口133处,舱门19相对于舱体13可转动地设置,舱门19通过舱门安装框架195与舱体13连接,优选地,舱门安装框架195固定安装在舱体13的第一侧壁134的第一开口133处,舱门19通过舱门安装框架195与舱体13连接。
本发明的实施例中,舱门19为试验设备进入舱内的设备通行大门,舱门19在满足试验设备进入舱内的通行要求的情况下,还应能够确保舱门19在工作时具有一定的承压能力,满足承压要求。
优选地,舱门的技术规格、参数如下:
1)舱门尺寸(宽×高):1500(mm)×2000(mm);
2)气密性(泄漏率):≤5%;
3)结构体最大承压(压差):74.6KPa;
4)温度范围:常温(15~25℃,优选地,取20℃);
5)舱门总重:约500Kg。
因舱门的尺寸、跨度以及面积大,要保证舱门的密封性,除要求舱门具有良好的几何尺寸外,重点还需考虑舱门的承压能力及变形状况,通过综合比较,将舱门设置为筋板结构,即在矩形钢制承压平板结构上焊接大截面加强筋结构的结构形式,舱门的加强筋结构由方钢管制成,舱门采用上述的结构形式来保证其强度及刚度以减轻重量,舱门的加强筋结构采用方钢管焊接成网状结构,以确保舱门的承压能力及变形控制。舱门的加强筋结构可减少舱门的钢板厚度,满足舱门的强度和刚性要求,节约材料用量,减轻了舱门的重量,降低成本,同时克服了舱门应力不均所造成的不利影响;舱门用材料可选用Q245R优质碳素结构钢板,与舱体选材相同;设置在舱门上的加强筋结构与舱门焊接连接。
采用有限元分析方法对舱门进行强度及变形校核。舱门强度分析结果如下。根据舱体结构的有限元计算结果可知:
整个舱体最大应力值为98.6MPa,位于舱体底部,小于材料的屈服应力;
整个舱体的最大变形量为3.914mm,舱门中部的开孔区域(第二开口),发生弹性变形,开孔处焊接观察窗后将大为改善。
小结:
①通过计算并与强度判别准则进行判断,舱体的应力水平最大值为98.6MPa,位于舱体底部的第一筋条1321上,小于材料的屈服应力,因此满足静强度要求;
②舱体的最大变形量为3.914mm,小于要求值,满足刚度设计要求。
优选地,本发明的实施例中,第一密封件194为密封条,该密封条采用微压自闭式密封条,该密封条在保证安全性的条件下做到了结构轻巧,具备能够在低压环境下自闭以及自锁功能,使舱门19相对于舱体13开关方便;第二密封件为密封垫,密封垫的材料可选用最低使用温度为-80℃的氯丁橡胶;舱体13选材为Q245R,舱门19与舱体13选材相同,舱门安装框架195为钢制结构,优选Q245R,与舱体13选材相同,舱门安装框架195焊接在舱体13的第一侧壁134的第一开口133处,舱门19通过舱门安装框架195安装在舱体13上并相对于舱体13可转动地设置;第一密封件194设置在舱门安装框架195与舱门19之间,用于舱门19与舱门安装框架195之间的密封。
本发明的实施例中,在实验舱10的舱门19上设置观察窗,试验人员可通过观察窗直接观察舱内试验状况。
优选地,如图16所示,观察窗包括窗座191和第一透明板192,其中,第一透明板192采用抗弯强度和热稳定性好的钢化玻璃,透光尺寸为满足对舱内进行直接观察的需要。进一步地,第一透明板192可采用抗弯强度和热稳定性好的钢化超白玻璃制成。
优选地,如图16所示,实验舱10还包括与舱门19固定连接的装饰结构193,装饰结构193具有与第二开口对应的第三开口,装饰结构193包括设置在第三开口处的第二透明板。
上述技术方案中,装饰结构193与舱门19固定连接并设置在舱门19的外表面上,用于装饰舱门19,使舱门19的外形美观;装饰结构193的第三开口与舱门19的第二开口相对应,将装饰结构193安装在舱门19上时,透过第三开口仍可通过观察窗直接观察舱内试验状况;在第三开口处设置第二透明板,在保证试验人员透过第三开口仍可通过观察窗直接观察舱内试验状况的同时,第二透明板还起到对观察窗的保护作用,能够避免因灰尘等因素使观察窗变得不清晰、透明度降低的问题。
优选地,排气装置用来实现实验舱10所需的低气压环境,高海拔模拟实验舱高度属于低真空区域,采用机械真空泵即可实现。按照标准GB27513-2011《载人低压舱》中要求,通常真空泵配置为一用一备。本申请的实施例中结合用户实际情况,巷道空间布置困难,必要时试验可中断、性价比等因素,可配置一台1台德耐尔DS360真空泵。
如果实验舱10的空气换气量抽气速率的要求为240m3/h,考虑泄露率、材料放气、流导以及真空泵受环境影响等因素,真空泵的额定抽气速率取根据空气换气量抽气速率的要求计算的抽气速率的1.5倍,则真空泵在高度平衡时空气换气量抽气速率为360m3/h。
优选地,压力检测部包括一个或多个压力传感器94,压力传感器94将检测的结果以信号形式传递给控制部。
具体地,在本发明的实施例中,压力传感器94布置在实验舱10外部的适当位置,压力传感器94采用在实验舱10的舱体壁139上钻孔引压的方式进行采样测量,这样设置的压力传感器94无需温度补偿;本发明的实施例提供的实验舱组件选用2只川仪横河EJA510系列高精度压力传感器并以分段测量的方式检测实验舱10内部的气体压力,检测结果更准确。该系列传感器状态稳定,可以连续5年不需调校。
以下是川仪横河EJA510系列高精度压力传感器的技术参数:
定制量程:10-200Kpa绝压;
精度:0.065%;
输出:4-20m两线制;
工作温度:-40-120℃;
工作电压:DC24V。
20-100Kpa绝压下该压力传感器的精度计算:
(100000-20000)×0.00065=52pa〈±100pa。
而本发明的实施例中要求模拟的实验舱10内的压力环境为:
压力控制范围:当地高度~10000米(当地气压~26.4kpa);
最大工作高度(海拔高度):6000(47.2kpa)。
由以上压力传感器的精度计算可知,该压力传感器在其工作范围内的精度控制完全能够满足本发明的实施例中的实验舱10内的压力环境的精度要求。
如图1所示,本发明的实施例中,排气装置还包括排气管路22和第一控制阀23,其中,排气管路22的一端与实验舱10连通,排气管路22的另一端与外界环境连通,真空泵21设置在排气管路22上;第一控制阀23设置在排气管路22上,第一控制阀23用于控制排气管路22的通断。
上述技术方案中,排气装置利用真空泵21对实验舱10进行抽真空操作,使实验舱10能够模拟当地海拔至10000米高空的低压低氧环境,用于开展高海拔高寒地区矿井人机功效与应急救援技术实验;真空泵21设置在排气管路22上,排气管路22的一端与实验舱10连通,排气管路22的另一端与外界环境连通,实验舱10内的气体通过排气管路22排出至外界环境,第一控制阀23设置在排气管路22上并位于实验舱10的排气口16与真空泵21之间,第一控制阀23可以打开或者关闭,从而控制排气管路22的通断;第一控制阀23打开时,排气管路22打开,实验舱10与外界环境连通,排气装置可通过真空泵21对实验舱10进行抽真空操作,第一控制阀23关闭,排气管路22关闭,实验舱10与外界环境不连通,排气装置对实验舱10不起作用。优选地,当第一控制阀23处于打开状态时,第一控制阀23的阀口的开度是可调节的,这样,通过调节第一控制阀23的阀口的开度可以控制排气管路22打开的程度,从而可以控制排气管路22内的排气流量,使排气管路22内的排气流量可调,进而使实验舱10内的气体的压力变化速率可调,相应地,使实验舱10的高度变化速率可调。在本发明的实施例中,实验舱10内模拟的高度变化速率为1~10m/s且高度变化速率为可调节的,要求的调节精度较高,因此,通过在排气管路22上设置第一控制阀23并且对第一控制阀23采用变频控制的方式来实现高度变化速率的精确控制,以满足实验舱10模拟高度变化速率为1~10m/s且可调的要求。
如图1所示,本发明的实施例中,排气装置采用第一控制阀23控制排气管路22内的排气流量,按照预设的实验舱10内的气体压力(或高度)调节第一控制阀23的阀口的开度,压力传感器94将检测的实验舱10内的气体压力值反馈给控制部,控制部根据压力传感器94反馈的实验舱10内的气体压力值,调节第一控制阀23的阀口的开度,从而控制排气管路22内的的排气流量,实现排气装置的单闭环控制。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括设置在排气管路22上的消声器24,第一控制阀23位于消声器24和真空泵21之间。
通过在排气管路22上设置消声器24,能够有效减弱或消除排气装置的排气噪音,使排气装置能够相对安静的工作,避免排气装置对环境造成较大的噪音污染。
如图1所示,本发明的实施例中,排气装置还包括设置在排气管路22上的第四控制阀25,第四控制阀25为手动控制阀,用于在第一控制阀23不能作用的情况下(如,当停电时,第一控制阀23处于打开状态且无法关闭)控制排气管路22的通断。
如图1所示,本发明的实施例中,送风装置包括进气管路31和第二控制阀32,其中,进气管路31的一端与实验舱10连通,进气管路31的另一端与外界环境连通;第二控制阀32设置在进气管路31上,第二控制阀32用于控制进气管路31的通断。
上述技术方案中,送风装置与实验舱10连通,用于给实验舱10输入气体,具体地,排气装置通过真空泵21对实验舱10进行抽真空操作使实验舱10内部形成负压,实验舱10利用实验舱10内外的压差自然进气,送风装置利用实验舱10的自然进气实现送风装置为实验舱10内输入气体的效果;进气管路31的一端与实验舱10连通,进气管路31的另一端与外界环境连通,外界环境的气体通过进气管路31进入实验舱10内;第二控制阀32设置在进气管路31上,第二控制阀32可以打开或者关闭,从而控制进气管路31的通断;第二控制阀32打开时,进气管路31打开,实验舱10与外界环境连通,由于实验舱10内部为负压,因此实验舱10内外存在压差,外界环境的气体压力大于实验舱10内的气体压力,外界环境的气体通过进气管路31自然进气到实验舱10内,实现了送风装置为实验舱10输入气体的效果;第二控制阀32关闭时,进气管路31关闭,实验舱10与外界环境不连通,外界环境的气体不能进入实验舱10内,送风装置不能为实验舱10输入气体。优选地,当第二控制阀32处于打开状态时,第二控制阀32的阀口的开度是可调节的,这样,通过调节第二控制阀32的阀口的开度可以控制进气管路31打开的程度,从而可以控制进气管路31内的进气流量,使进气管路31内的进气流量可调,进而可以控制进入实验舱10内的气体流量和气体的总量。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括设置在进气管路31上的过滤装置33和设置在进气管路31上的流量检测装置34,其中,流量检测装置34位于第二控制阀32和过滤装置33之间。
上述技术方案中,外界环境的气体经过过滤装置33进入进气管路31,之后经过流量检测装置34,再经过第二控制阀32后进入实验舱10内;通过过滤装置33能够去除外界环境的气体中的大部分杂质,过滤装置33对待进入实验舱10内的气体具有净化的作用,能够保证进入实验舱10内的气体为清洁的气体;流量检测装置34能够对进气管路31内的气流流量进行检测,得到进入实验舱10内的气体流量,根据气体流量检测结果及实际需要,调节第二控制阀32控制进气管路31打开或者关闭,从而控制进入实验舱10内的气体的总量。进一步地,可以控制第二控制阀32的阀口的开度,从而可以控制进气管路31打开的程度,控制进气管路31内的进气流量,进而控制进入实验舱10内的气体流量和气体的总量。
优选地,过滤装置33可以为空气过滤器。
具体地,在本发明的实施例中,流量检测装置34选用孔板流量计,进入实验舱10内的气体流量采用孔板流量计进行测量;在本发明的实施例中,送风装置设计的气体流量为240m3/h,进气管路31的管径为DN65,进气管路31与实验舱10的进气口15之间采用法兰连接。
流量计算公式:Q=QMAXSQR(△P/△P)
其中,Q为体积流量,单位为NM3/h;QMAX为预设的最大流量,单位为NM3/h;△P为实际压差,单位为Pa;△P为预设的最大压差,单位为Pa。需要说明的是,上述流量计算公式中的SQR(△P/△P)表示的是对△P/△P求平方根。
如图1所示,本发明的实施例中,送风装置采用第二控制阀32控制进气流量,按照设置的气体流量调节第二控制阀32的开度,采用孔板流量计测量进气流量,并将测量的进气流量反馈给控制部,控制部根据孔板流量计反馈的进气流量调节第二控制阀32的开度,从而控制送风装置的进气流量,实现送风装置的单闭环控制。
如图1所示,本发明的实施例中,送风装置还包括设置在进气管路31上的第五控制阀35,第五控制阀35为手动控制阀,用于在第二控制阀32不能作用的情况下(如,当停电时,第二控制阀32处于打开状态且无法关闭)控制进气管路31的通断。
当然,在本发明未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使实验舱组件仅包括设置在进气管路31上的过滤装置33而不包括流量检测装置34;或者,使实验舱组件仅包括设置在进气管路31上的流量检测装置34而不包括过滤装置33。
在本发明的实施例中,压力调节部的技术规格参数如表1所示。
表1压力调节部的技术规格参数表
序号 名称 规格型号 单位 数量 品牌 备注
1 真空泵 DS360 1 德耐尔
2 消声器 HRQ-350 1
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括与进气管路31连通的复压管路41和设置在复压管路41上的第三控制阀42,复压管路41与进气管路31的连接点位于第二控制阀32与实验舱10的进气口15之间。
上述技术方案中,复压管路41与实验舱10连通,在排气装置和送风装置不能工作的情况下(如,当停电或紧急停止时,第二控制阀32关闭,使进气管路31与实验舱10不连通),可以通过复压管路41恢复实验舱10内的气体压力;第三控制阀42可以打开或者关闭,从而控制复压管路41的通断,第三控制阀42打开时,复压管路41打开,实验舱10通过复压管路41与外界环境连通,外界环境的气体能够通过复压管路41进入实验舱10内,第三控制阀42关闭时,复压管路41关闭,实验舱10不能通过复压管路41与外界环境连通,外界环境的气体不能通过复压管路41进入实验舱10内;优选地,当第三控制阀42处于打开状态时,第三控制阀42的阀口的开度是可以调节的,这样,通过调节第三控制阀42的阀口的开度可以控制复压管路41的打开程度,从而可以控制复压管路41内的进气流量,使复压管路41内的进气流量可调,进而可以控制通过复压管路41进入实验舱10内的气体流量和气体的总量;进一步地,可以根据需要,选择通过复压管路41缓慢恢复实验舱10内的气体压力或快速恢复实验舱10内的气体压力。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使实验舱组件还包括复压管路41和设置在复压管路41上的第三控制阀42,其中,复压管路41的一端与实验舱10连通,复压管路41的另一端与外界环境连通。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括辅助控制箱50,第一控制阀23和第二控制阀32均与辅助控制箱50连接。
上述技术方案中,辅助控制箱50为手动控制装置,辅助控制箱50与第一控制阀23连接,可以实现手动控制第一控制阀23,从而控制排气管路22的通断,辅助控制箱50与第二控制阀32连接,可以实现手动控制第二控制阀32,从而控制进气管路31的通断;辅助控制箱50为手动控制装置,控制部为自动控制装置,辅助控制箱50和控制部均能够控制送风装置或者排气装置的启闭,从而调节实验舱10内的气体压力;本发明的实验舱组件具有手动/自动切换功能,手动/自动切换功能均能单独对压力调节部各执行器件进行控制,方便系统的维修与检测;辅助控制箱50提供了除控制部外的另一种控制送风装置或者排气装置的启闭的方式,可以避免当控制部控制失效时,控制部无法控制送风装置或者排气装置的启闭,从而使实验舱10内的气体压力无法调节的情况的发生,提高了实验舱组件的稳定性和可靠性。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括供电模块60,供电模块60分别与控制部和真空泵21电连接。
上述技术方案中,供电模块60为实验舱组件提供安全可靠的供电保证,供电模块60保证控制部、真空泵21及各阀门运行时的电力供应。
优选地,本发明的实施例中,供电模块60具有紧急停止功能,控制部与辅助控制箱50均包括与供电模块60的紧急停止功能相应的紧急停止按钮,紧急停止按钮用于紧急停止供电模块60的供电,当发生火灾等意外紧急时,按下紧急停止按钮,即可停止供电模块60的供电,使控制部、真空泵21及各阀门断电,停止运行,保证控制部、真空泵及各阀门的设备安全,并保证环境安全,避免爆炸等更严重的情况的发生。在本发明的实施例中,由用户现场在供电模块60处取电,当发生火灾等意外紧急情况时,按下紧急停止按钮,紧急停止后泵阀等元件处于关闭状态,实验舱10内压力保持不变,改由操作人员按相关预案进行手动处理。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括设备间70,供电模块60、送风装置以及排气装置均位于设备间70内。
如图1所示,上述技术方案中,供电模块60、送风装置、排气装置、辅助控制箱50以及复压管路41均位于设备间70内,设备间70的设置使上述的实验舱组件的各部分装置的布局更紧凑,使实验舱组件的结构布局更加合理、整齐。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,设备间70内设置有排气扇71,排气扇71用于给设备间70换气,使设备间70内不断更换新鲜空气,使设备间70保持良好通风。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,设备间70还具有检修门72,通过检修门72能够实现对设备间70内所有装置的检修,减少设备间70内的装置故障情况的发生,增加设备间70内的装置的使用寿命,保证实验舱组件的安全运行,提高实验舱组件的工作效率。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,设备间70与实验舱10相连接,设备间70与实验舱10采用“一”字型整体式结构,使实验舱组件的结构更紧凑、布局更合理、整齐,缩短了设备间70内的装置与实验舱10之间的距离,有助于提高设备间70内的装置的工作效率。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据现场运输条件和实际需要,将设备间70与实验舱10分体设置。本发明提供的实验舱组件布置在用户指定的矿山巷道内,可根据巷道情况择优布置。实验舱10与设备间70可分体就近布置。
如图1所示,本发明的实施例中,控制部包括监控模块,监控模块与压力检测部连接,以通过显示、存储记录、报警等方式进行输出。
具体地,如图1所示,本发明的实施例中,控制部包括监控模块和控制模块,其中,监控模块包括监控屏101和监控主机102,控制模块包括控制屏103和控制主机104,压力传感器94将检测的结果以信号形式传递给监控模块,并在监控屏101显示,在监控主机102处存储记录,控制模块根据监控模块显示的压力传感器94的检测结果,通过控制屏103对送风装置或者排气装置的启闭进行控制,从而对实验舱10内的气体压力进行调节,上述操作过程在控制主机104处存储记录;当检测结果出现异常时,通过报警等方式告知现场工作人员。控制部布置在巷道内指定位置,控制部需预留2个显示器工位供实验舱组件使用(其中,一台为控制电脑,即上述的控制模块,另一台为舱内监控,即上述的监控模块)。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使控制部包括监控模块,监控模块与压力检测部连接,以通过显示、存储记录、报警的一种或两种方式进行输出。
优选地,监控模块包括电脑终端,电脑终端包括显示器、蜂鸣报警器和报警指示灯。
电脑终端用于实现对实验舱10的舱内监控,本发明的实施例中,监控模块包括监控屏101和监控主机102,因此电脑终端包括监控屏101和监控主机102,此处监控屏101即为显示器;电脑终端能够对压力传感器94检测的结果进行显示,实现监控模块的监控功能,当检测结果出现异常时,能够通过报警指示灯发出信号,并通过蜂鸣报警器告知现场工作人员,方便、快捷。
本发明的实施例中,电脑终端选用戴尔商务机系列,显示器选用冠捷AOCT2264MD。当然,可根据市场情况选择其他的电脑终端。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使监控模块包括电脑终端,电脑终端包括显示器、蜂鸣报警器和报警指示灯中的一种或两种。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,控制部还包括UPS(UninterruptiblePower System/Uninterruptible Power Supply,即不间断电源)电源105,UPS电源105能够为控制部提供30分钟正常供电,防止试验数据丢失。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括通讯模块,通讯模块的一端与控制部连接,通讯模块的另一端与实验舱10连接,通讯模块用于控制部内的操作人员与实验舱10内的试验人员之间的通讯连接,通过通讯模块可以使控制部内的操作人员与实验舱10内的试验人员进行即时通讯联系,及时了解对方的情况,并及时作出适当调整,使沟通更便利,实现外部操作人员与实验舱10内的试验人员对讲要求。
具体地,通讯模块为对讲装置106。
优选地,对讲装置106选用双向对讲机,双向对讲机包括话机与免提盒,其工作电压为220V,分辨率为1920×1080,双向对讲机的使用方法为免提盒一侧仅需按下按钮,话机一侧拿起话筒即可建立连接,实现对讲功能。
如图1所示,本发明的实施例中,对讲装置106为有线连接对讲装置。当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,将对讲装置106设置为是无线式的对讲装置。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括与实验舱10连通的气体通路80,气体通路80上设有气压高度表81。
上述技术方案中,气体通路80与实验舱10连通,设置在气体通路80上的气压高度表81能够检测实验舱10内的气体压力并将气体压力转化为与该气体压力相对应的高度值,并对上述的高度值进行显示,因此,通过气压高度表81,可以确定,当实验舱10内的气体压力为某一值时,与该气体压力相对应的实验舱10所处的海拔高度值,从而可以得知,实验舱10所处的海拔高度以及舱体13的高度变化速率。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,气体通路80上还设有第六控制阀82,且第六控制阀82位于实验舱10与气压高度表81之间,第六控制阀82用于控制气体通路80的通断。
第六控制阀82设置在气体通路80上,第六控制阀82可以打开或者关闭,从而控制气体通路80的通断,进而能够控制气体通路80与实验舱10的连通或者不连通;当第六控制阀82打开时,气体通路80打开,气体通路80与实验舱10连通,气压高度表81能够检测实验舱10内的气体压力并显示与该气体压力相对应的高度值,从而得到与实验舱10所模拟的低压低氧环境相对应的海拔高度值;当第六控制阀82关闭时,气体通路80关闭,气体通路80与实验舱10不连通,此时气压高度表81无法检测到实验舱10内的气体压力,气压高度表81不能显示与实验舱10所模拟的低压低氧环境相对应的海拔高度值。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括温湿度传感器91、氧浓度传感器92和二氧化碳浓度传感器93,温湿度传感器91用于检测实验舱10内的温度和湿度,氧浓度传感器92用于检测实验舱10内的氧气浓度,二氧化碳浓度传感器93用于检测实验舱10内的二氧化碳浓度。
上述技术方案中,温湿度传感器91、氧浓度传感器92和二氧化碳浓度传感器93均设置在实验舱10上并均与控制部连接,温湿度传感器91、氧浓度传感器92和二氧化碳浓度传感器93分别将检测的结果以信号形式传递给控制部,实现控制部对实验舱10内的温湿度、氧浓度和二氧化碳浓度的实时监控,从而能够保证实验舱10内的温湿度、氧浓度和二氧化碳浓度一直保持在预设范围内,并能够保证当出现异常时及时作出调整;控制部可以实现对实验舱10内的温湿度、气体含量等的自动检测,实现试验过程的自动化。
具体地,在本发明的实施例中,温湿度传感器91可选用深圳蓝月公司生产的温湿度变送器,其技术参数为:
型号:BM-RHT-S;
量程:温度:-40℃~+60℃;
湿度:0-100%RH;
工作电压:DC24V;
精度:0.5%;
输出:4-20m两线制。
其中,在本发明的实施例中,根据要求将实验舱10内的温度监测范围设置为15~25℃,优选地,将实验舱10内的温度设置为20℃。
具体地,在本发明的实施例中,氧浓度传感器92选用英国SST公司的氧化锆变送器,其技术参数为:
型号:O2S-FR-T2-18C;
量程:0~25;
工作电压:DC24V;
精度:0.5%;
输出:4-20mA三线制。
其中,在本发明的实施例中,根据要求将实验舱10内的氧浓度监测范围设置为≤21%。
进一步地,在本发明的实施例中,根据需要将实验舱10内的氧浓度为25%设为报警浓度,当实验舱10内的氧浓度≥25%时,通过报警方式提示操作人员采取相应措施以降低实验舱10内的氧浓度。
具体地,在本发明的实施例中,二氧化碳浓度传感器93可选用深圳蓝月公司生产的二氧化碳浓度变送器,其技术参数为:
型号:BM3000-CO2
量程:0~+2000PPm;
工作电压:DC24V;
精度:0.5%。
其中,在本发明的实施例中,根据要求将实验舱10内的二氧化碳浓度监测范围设置为≤0.5%。
进一步地,操作人员应随时注意实验舱10内的氧浓度及二氧化碳浓度的变化,当氧浓度≥25%时或二氧化碳浓度>0.5%,应立即进行通风换气,直至氧浓度<25%或二氧化碳浓度≤0.5%为止。同时查明原因并给予排除。无法查明原因的,必须通知厂家处理。
优选地,可以根据实际需要,将温湿度传感器91、氧浓度传感器92和二氧化碳浓度传感器93分别布置在实验舱10的适当位置,温湿度传感器91、氧浓度传感器92和二氧化碳浓度传感器93可以采用在实验舱10的舱体壁139上钻孔引压的方式进行采样测量,这样设置的温湿度传感器91、氧浓度传感器92和二氧化碳浓度传感器93无需温度补偿。
优选地,在本发明的实施例中,为保证实验舱组件的正常运行,设备关键参数的传感器(如温湿度传感器91、氧浓度传感器92、二氧化碳浓度传感器93和压力传感器94)各配备2套。当然,还可以根据实际需要,将上述的传感器配备为1套或者3套以上。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使实验舱组件包括温湿度传感器91、氧浓度传感器92和二氧化碳浓度传感器93中的一种或两种,其中,温湿度传感器91用于检测所述实验舱10内的温度和湿度;氧浓度传感器92用于检测所述实验舱10内的氧气浓度;二氧化碳浓度传感器93用于检测所述实验舱10内的二氧化碳浓度。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱10包括健身区11和试验区12,实验舱组件还包括位于健身区11内的摄像组件95和位于试验区12的应急吸氧装置121。
上述技术方案中,实验舱10内的试验人员在试验区12内进行试验,在健身区11内锻炼健身,强身健体,增强身体机能,提高对实验舱10内的环境适应能力,使试验人员更适应于实验舱10内的压力环境,增加试验人员在实验舱10内的舒适度,提高试验人员在实验舱10内的人机功效;如图1所示,两个摄像组件95设置在健身区11内的对角处,能够保证无死角监控健身区11内的具体情况,摄像组件95与控制部连接,摄像组件95将健身区11内的情况传递给控制部,控制部通过摄像组件95对健身区11内的具体情况进行实时监控及录像,如果遇到突发情况,可以及时的采取应对措施,避免更严重情况的发生;供电模块60为摄像组件95提供安全可靠的供电保证;实验舱10内配备4套应急吸氧装置121以防紧急情况的发生,应急吸氧装置121用于在应急情况下给实验舱10内的试验人员提供氧气,可以缓解试验人员在实验舱10内的低压低氧环境中出现的身体不适,保证试验人员的人身安全,提高试验人员的工作效率;应急吸氧装置121包括氧气瓶等可以制备或存储、提供氧气的供氧装置,供氧装置设置在实验舱10的外部,实验舱10的舱体壁139上设有氧气船舱件1211,该氧气船舱件1211用于连接位于实验舱10外部的供氧装置和位于实验舱10内部的应急吸氧装置121。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,在健身区11和试验区12内均设置应急吸氧装置121,还可以根据实际需要,在健身区11和/或试验区12内设置包含绷带等医疗用品在内的医疗箱等应急救援装置。
优选地,在本发明的实施例中,在试验区12内也设置摄像组件95,摄像组件95设置在试验区12内的对角处,保证无死角监控试验区12内的试验过程,摄像组件95与控制部连接,摄像组件95将试验区12内的试验过程传递给控制部,控制部通过摄像组件95对试验区12内的试验过程进行实时监控及录像,供电模块60为摄像组件95提供安全可靠的供电保证。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,仅在健身区11或者试验区12内设置摄像组件95,供电模块60为摄像组件95提供安全可靠的供电保证,控制部通过摄像组件95为健身区11内的具体情况或者试验区12内的试验过程提供实时监控及录像。
如图1所示,本发明的实施例中,实验舱组件还包括监控模块,监控模块与摄像组件95连接,以通过显示、存储记录、报警的方式进行输出。
具体地,如图1所示,本发明的实施例中,监控模块包括监控屏101和监控主机102,摄像组件95将健身区11内的情况传递给监控模块,并在监控屏101显示,在监控主机102处存储记录,控制部内的操作人员通过监控屏101对健身区11内的情况进行实时监控,以防健身区11内意外情况的发生,如果健身区11内发生意外情况,控制部内的操作人员可以及时的采取应对措施。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使控制部包括监控模块,监控模块与摄像组件95连接,以通过显示、存储记录、报警的一种或两种方式进行输出。
优选地,监控模块包括电脑终端,电脑终端包括显示器、蜂鸣报警器和报警指示灯。
电脑终端用于实现对实验舱10的舱内监控,本发明的实施例中,监控模块包括监控屏101和监控主机102,因此电脑终端包括监控屏101和监控主机102,此处监控屏101即为显示器;电脑终端能够通过摄像组件95对实验舱10内的试验过程和舱内具体情况进行监控,实现监控模块的监控功能,当实验舱10内出现异常时,能够通过报警指示灯发出信号,并通过蜂鸣报警器告知现场工作人员,方便、快捷。
本发明的实施例中,电脑终端选用戴尔商务机系列,显示器选用冠捷AOCT2264MD。当然,可根据市场情况选择其他的电脑终端。
当然,在本发明的附图未示出的替代实施例中,还可以根据实际需要,使监控模块包括电脑终端,电脑终端包括显示器、蜂鸣报警器和报警指示灯中的一种或两种。
优选地,本发明的实施例中,实验舱组件配有英飞拓摄像机、硬盘录像机,可以无间断记录试验过程,并存储长达3个月的历史视频记录。通过安装的英飞拓摄像机、硬盘录像机,可以监视、观察、记录舱内任意点的工作过程,录像机具备大容量录像,高清晰度回放功能。在进行图像录制时,不需要专用的录像设备,通过软件支持,直接将图像录制在电脑硬盘上。大容量的电脑硬盘可存储3个月的录像资料,随时调取回放录像。具体地,英飞拓摄像机可选用深圳英飞拓高速球机,硬盘录像机可选用HTHD-系列网络硬盘录像机。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,实验舱10的试验区12内还设置有舱压显示装置18,舱压显示装置18用于检测并显示实验舱10内的气体压力,以使实验舱10内的试验人员能够随时、方便、快捷地得知实验舱10内的气体压力,使实验舱10内的试验人员不必从控制部才能得知实验舱10内的气体压力,节省操作步骤;舱压显示装置18检测的数据还可以与压力检测部检测的结果进行对比,进一步验证压力检测部检测的结果的准确性,舱压显示装置18检测的数据具有一定的参考价值。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,实验舱10上设有舱门19,试验设备通过舱门19进入实验舱10内,舱门19是试验设备和试验人员进入实验舱10内的通道。
优选地,如图1所示,本发明的实施例中,实验舱10内还设有多个插座17,插座17与供电模块60电连接,实验舱10内的试验设备通过插座17与供电模块60连接,使供电模块60为实验舱10内的试验设备供电,插座17为实验舱10内的试验设备的通电提供了安全保障。本发明的实施例中,实验舱10内配置2路380V/220V电源插座,以满足用户舱内设备用电要求。
本发明的实施例中,实验舱10的舱体壁139上设有多个接口,上述多个接口包括电接口123和气接口,上述的多个接口在实验舱10的舱体壁139上的穿舱方式需要满足实验舱10的气密性要求,因此针对不同的接口需要采取相应的穿舱方式。
本发明的实施例的实验舱10的管道穿舱方式采用法兰接管形式,即在实验舱10的舱体壁139上预留法兰接口,用于与需要连接在实验舱10上的管道连接。
具体地,排气装置的排气管路22为软管组件,软管组件包括软管和套设在软管外部的网套,软管的两端均设有法兰,软管一端的法兰与实验舱10的舱体壁139上预留的法兰接口匹配连接,软管另一端的法兰与真空泵21上的法兰匹配连接,利用真空泵21使实验舱10内的气体通过软管排出,套设在软管外部的网套是软管安装在排气管路22中的主要承压件,同时对软管起护套作用,根据管道中的压力大小及应用场所,可选择一层或多层的不锈钢丝或钢带进行编织,软管的压力范围一般为PN0.6~32.0Mpa。优选地,软管可以选用波纹金属软管,实验舱10与排气装置通过波纹金属软管软连接,通过波纹金属软管软连接易吸收各种运动变形和循环载荷,尤其能够满足系统需较大位移的补偿,对管道系统的运动、振动吸收起着重要作用。
具体地,实验舱组件的实验舱10的电缆按强电、弱电分别设置穿舱接口,电缆穿舱方式采用带密封面的航空插头与实验舱10的舱体壁139上预留的法兰接口连接的方式,安装时先将航空插头固定在法兰板上,之后将电缆及其外部的套管连接到航空插头上,连接完成后再将法兰板与实验舱10的舱体壁139上预留的法兰接口连接即可。
优选地,实验舱组件为今后可能的扩展试验,在实验舱10上还预留有多个备用接口122,上述多个备用接口122为块夹式备用接口122,可更换不同的盲板,根据用户需要的不同进行更换盲板,主要优势在于拆卸方便,能很大程度上减少用户的工作量。
在本发明的实施例中,实验舱10配备5个DN100的KF快开接口。
优选地,本发明的实施例中,实验舱10内还设置有照明组件124,照明组件124与供电模块60电连接,照明组件124用于为实验舱10提供照明。具体地,在实验舱10内相对两端各配8个照明灯,以保证舱内照度要求。
具体地,本发明的实施例中,照明组件124选用固态免维护灯。
优选地,本发明的实施例中,实验舱10内还设有踢脚线126,踢脚线126能够美化装饰实验舱10的内部;实验舱10的进气口15设置在踢脚线126上,既不会影响美化效果又可以隐藏进气口15,不需要在实验舱10的其他位置布置进气口15,可以简化实验舱10的加工步骤,节省成本,并能够提高实验舱10的结构强度。踢脚线126上配可调节进气口15,以保证舱内空气的品质均匀,又大大美化舱内外观。
优选地,本发明的实施例中,实验舱10的底部内侧设置有花纹板127,在实验舱10的底部内侧设置花纹板127既美观又能够起到防滑、强化实验舱10底部的机械性能的效果;舱体13的底壁132下部设置有地板支架128,用于支撑实验舱10。
优选地,实验舱10内部还设有座椅,用于供实验舱10内的试验人员休息,本发明的实施例中,实验舱10内相对的侧壁上各配4个折叠座椅,即可减少占用的空间,又方便实用。
优选地,实验舱10内部还设有灭火器125,当实验舱10内发生火灾时灭火器125可以用于灭火,灭火器125方便携带和移动,为实验舱10提供安全保障,本发明的实施例中,实验舱10内配两个灭火器125分别放置在舱内两端。
需要说明的是,本发明的实施例提供的实验舱组件的主要元器件的选型按照经济、安全、成熟、可靠、先进的原则进行选择,在满足使用要求的前提下具有良好的性价比。
本发明的实施例中,控制部协调控制压力调节部的各执行器件,按照工艺要求自动调节各阀门的开关及各阀门的开度,对实验舱10内的压力、高度、氧气等数据进行监测,并能够在设备异常时发出警报。
本发明的实施例中,控制部采用SIEMENS—300系列可编程序控制器为基础的集散控制系统,配备以太网通讯接口,具有较高的稳定性、可靠性及低故障率。所有I/O模块均可带电插拔,运行无风扇要求,紧固耐用且易于扩展和具有广泛的通讯能力,容易实施,分布式结构,便于用户操作、维护,无槽位限制等要求。控制部集控制、数据采集功能为一体,采用“集中监测、分散控制”的原则,由中央监控工作站和现场分散控制站组成全系统的工业级控制网络,完成实验舱组件的过程控制、工艺流程显示、设备运行状态的检测及故障报警等。控制部的人机交互界面为西门子配套的WINCC软件,支持WIN7系统,系统配备1套交互计算机,可独立控制实验舱10的运行。人机界面与PLC通讯采用以太网网络连接,便于扩展远程控制与监视。中央控制系统包括监控所需的计算机网络系统、实时多任务彩色监控系统。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:本发明的技术方案提供的实验舱组件可模拟当地海拔至10000米高空的低压低氧环境,可模拟可调节的1~10m/s的高度变化速率下的压力变化速率;海拔高度及高度变化速率的调节依靠排气装置中的真空泵来实现,使用真空泵抽气可达到的极限真空为2pa,完全能够满足最大模拟高度10000m(26400pa)要求;本发明的技术方案中的实验舱组件能够用于开展高海拔高寒地区矿井人机功效与应急救援技术实验,可满足高原环境模拟的人机功效学测试要求,同时具有一定的扩展性。
显然,上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种实验舱组件,其特征在于,所述实验舱组件包括:
实验舱(10);
压力调节部,包括送风装置和排气装置,所述送风装置与所述实验舱(10)连通,以为所述实验舱(10)内输入气体,所述排气装置与所述实验舱(10)连通,所述排气装置包括真空泵(21),通过所述真空泵(21)对所述实验舱(10)进行抽真空操作;
压力检测部,设置在所述实验舱(10)上,所述压力检测部用于检测所述实验舱(10)内部的气体压力;
控制部,所述压力检测部和所述压力调节部均与所述控制部连接,所述控制部根据所述压力检测部检测到的结果控制所述送风装置或者所述排气装置的启闭,从而调节所述实验舱(10)内的气体压力。
2.根据权利要求1所述的实验舱组件,其特征在于,所述排气装置还包括:
排气管路(22),所述排气管路(22)的一端与所述实验舱(10)连通,所述排气管路(22)的另一端与外界环境连通,所述真空泵(21)设置在所述排气管路(22)上;
第一控制阀(23),设置在所述排气管路(22)上,所述第一控制阀(23)用于控制所述排气管路(22)的通断。
3.根据权利要求2所述的实验舱组件,其特征在于,所述实验舱组件还包括设置在所述排气管路(22)上的消声器(24),所述第一控制阀(23)位于所述消声器(24)和所述真空泵(21)之间。
4.根据权利要求2或3所述的实验舱组件,其特征在于,所述送风装置包括:
进气管路(31),所述进气管路(31)的一端与所述实验舱(10)连通,所述进气管路(31)的另一端与外界环境连通;
第二控制阀(32),设置在所述进气管路(31)上,所述第二控制阀(32)用于控制所述进气管路(31)的通断。
5.根据权利要求4所述的实验舱组件,其特征在于,
所述实验舱组件还包括设置在所述进气管路(31)上的过滤装置(33);或者,
所述实验舱组件还包括设置在所述进气管路(31)上的流量检测装置(34);或者,
所述实验舱组件还包括设置在所述进气管路(31)上的过滤装置(33)和设置在所述进气管路(31)上的流量检测装置(34),其中,所述流量检测装置(34)位于所述第二控制阀(32)和所述过滤装置(33)之间。
6.根据权利要求4所述的实验舱组件,其特征在于,所述实验舱组件还包括与所述进气管路(31)连通的复压管路(41)和设置在所述复压管路(41)上的第三控制阀(42),所述复压管路(41)与所述进气管路(31)的连接点位于所述第二控制阀(32)与所述实验舱(10)的进气口(15)之间。
7.根据权利要求4所述的实验舱组件,其特征在于,所述实验舱组件还包括辅助控制箱(50),所述第一控制阀(23)和所述第二控制阀(32)均与所述辅助控制箱(50)连接。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的实验舱组件,其特征在于,所述实验舱组件还包括供电模块(60),所述供电模块(60)分别与所述控制部和所述真空泵(21)电连接。
9.根据权利要求8所述的实验舱组件,其特征在于,所述实验舱组件还包括设备间(70),所述供电模块(60)、所述送风装置以及所述排气装置均位于所述设备间(70)内。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的实验舱组件,其特征在于,所述控制部包括监控模块,所述监控模块与所述压力检测部连接,以通过显示、存储记录、报警的至少一种方式进行输出。
11.根据权利要求10所述的实验舱组件,其特征在于,所述监控模块包括电脑终端,所述电脑终端包括显示器、蜂鸣报警器和报警指示灯中的至少一种。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的实验舱组件,其特征在于,所述实验舱组件还包括与所述实验舱(10)连通的气体通路(80),所述气体通路(80)上设有气压高度表(81)。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的实验舱组件,其特征在于,所述实验舱组件还包括:
温湿度传感器(91),用于检测所述实验舱(10)内的温度和湿度;和/或,
氧浓度传感器(92),用于检测所述实验舱(10)内的氧气浓度;和/或,
二氧化碳浓度传感器(93),用于检测所述实验舱(10)内的二氧化碳浓度。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的实验舱组件,其特征在于,所述实验舱(10)包括健身区(11)和试验区(12),所述实验舱组件还包括位于所述健身区(11)内的摄像组件(95)和位于所述试验区(12)的应急吸氧装置(121)。
15.根据权利要求14所述的实验舱组件,其特征在于,所述控制部包括监控模块,所述监控模块与所述摄像组件(95)连接,以通过显示、存储记录、报警的至少一种方式进行输出。
16.根据权利要求15所述的实验舱组件,其特征在于,所述监控模块包括电脑终端,所述电脑终端包括显示器、蜂鸣报警器和报警指示灯中的至少一种。
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