CN117160547B - 一种可适应多种环境的大气环境模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可适应多种环境的大气环境模拟装置，属于大气环境模拟相关技术领域，本发明包括水平放置的控制柜，且控制柜的上端固定安装有用来实现大气环境模拟的模拟箱；还包括：输气管，连接于密封盖和气箱之间；调节机构，安装于模拟箱的内侧，通过通入气体压力作用实现移动，所述调节机构包括固定安装于模拟箱内壁的固定柱，且固定柱的外侧滑动安装有调节座，用来实现对污染物进行匀布；预热机构，安装于调节座的外侧，通过调节座的活动进行驱动，实现对实验气体的预热处理。该可适应多种环境的大气环境模拟装置在进行气体填充时，可以实现气体成分的均匀分布，同时可以实现对气体的预热，减小后续升温后的气体压强变化。

Description

一种可适应多种环境的大气环境模拟装置

技术领域

本发明涉及大气环境模拟实验相关技术领域，具体为一种可适应多种环境的大气环境模拟装置。

背景技术

大气环境模拟装置是研究环境大气痕量气体反应演化的关键技术手段，在模拟装置内模拟实际环境中不同环境状态下的大气状态，可用于研究大气二次污染形成的机制。

但是现有技术中，如公开号为CN104707671A 的大气环境模拟实验舱，其可模拟单一或复合空气污染因素环境以及实际环境中不同海拔高度的大气状态等；可准确模拟城市环境中温湿度、光照环境，还原现实城市大气环境；可提供稳定、精准的生物培养条件；在防止二次污染的前提下，能够用于单一或复合空气污染物生物学效应研究以及大气二次污染形成的机制研究。本发明分为外部结构和内部结构，外部结构包括：舱体、舱门、集成控制机柜、人工模拟污染物源，气体处理系统，气体收集系统，内部结构包括：不锈钢网，实验台、气体循环系统、温湿度控制系统、气氛及颗粒污染物采样传感器、紫外可见光灯组，但是其在使用过程中，人工污染源中的污染物采用固定的管道进行输送加入，使得污染物在实验空间中的分布不匀，从而会影响后续的检测精度；

又如CN211013992U的一种大气环境模拟试验装置，它包括透明的箱体，箱体内部中空形成试验室，箱体为由至少六块板块连接而成的多面体结构且以其中一板块为功能板，功能板上设置功能件，功能件包括至少三个与试验室连通的输入孔及至少两个分别设于相邻输入孔之间的循环装置，输入孔沿功能板上部边缘均匀设置并通过开合机构实现开闭；试验箱还包括用于对试验室内温度进行调节的温控加热装置；通过输入孔人工输入水汽、汽车尾气、无机物悬浮颗粒、有机物燃烧颗粒等大气组分，辅以循环装置将各组分混合均匀，以控制试验室中的微环境组分，LED光源发光并从透明的箱体穿过，通过外部光学检测仪器可研究光束在试验箱中传播时的光、色、电综合特性，但是其在热量调节过程中，仅仅依靠加热装置实现温控，无法进行预热升温，而其气体注入完成后通过升温加热的方式，使得气体的气压会发生较大程度变化，进而降低了后续的实验精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可适应多种环境的大气环境模拟装置，以解决上述背景技术提出的目前市场上大气环境模拟装置的不便对气体成分进行匀混合无法进行预热调温的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可适应多种环境的大气环境模拟装置，包括水平放置的控制柜，且控制柜的上端固定安装有用来实现大气环境模拟的模拟箱，并且模拟箱的左端密封连接有密封盖，同时模拟箱的上端检测管口处固定连接有气体监测仪，并且控制柜的内侧固定安装有气箱和过滤器；

还包括：输气管，连接于密封盖和气箱之间，且气箱和过滤器的输出端之间通过泵和管道进行连接，并且过滤器的输入端和密封盖之间连接有排气管；

加热器，固定安装于模拟箱的外侧，实现温度调控，从而达到多种环境模拟的需求；

调节机构，安装于模拟箱的内侧，通过通入气体压力作用实现移动，所述调节机构包括固定安装于模拟箱内壁的固定柱，且固定柱的外侧滑动安装有调节座，用来实现对污染物进行匀布；

预热机构，安装于调节座的外侧，通过调节座的活动进行驱动，实现对实验气体的预热处理。

优选的，所述调节机构包括转动连接于调节座两端的波纹伸缩管，且波纹伸缩管通过阀门、管道与调节座内侧的空腔连通，并且右侧的波纹伸缩管和过滤器杂质仓通过泵体和污染物输送管进行连接。

通过采用上述技术方案，使得启动泵体可以将过滤器杂质仓中的滤出污染物定量输送至右侧的波纹伸缩管，进而可以进入调节座的空腔中，实现杂质的闭环输送，避免影响实验精度。

优选的，所述输气管与左侧的波纹伸缩管相连通，且调节座的左侧均匀开设有与其空腔相连通的排气孔。

通过采用上述技术方案，使得输气管中输送的气体可以进入调节座中，并通过排气孔排出时可以携带污染物，使得气体和污染物可以进行充分混合，提高模拟箱中气体成分的分布均匀。

优选的，所述调节座的外侧转动连接有活塞环，且所述活塞环与模拟箱的内壁过盈配合，并且活塞环和模拟箱构成滑动结构，同时活塞环右侧对称固定安装有用来导向的杆体，避免活塞环旋转。

通过采用上述技术方案，使得排气孔中排出的气体会进入模拟箱中，从而使得活塞环左侧的气体压强增大，从而推动调节座、活塞环沿固定柱滑动，实现位置调节。

优选的，所述固定柱的外侧开设有螺旋状的滑槽，且调节座和固定柱外侧的滑槽滑动连接。

通过采用上述技术方案，使得调节座在气压作用下沿固定柱移动时，其会沿固定柱的滑槽滑动，从而使得调节座进行自动旋转，从而使得排气孔排出的气体和杂质分布更加均匀。

优选的，所述预热机构包括固定安装于调节座外侧的活塞筒，且所述活塞筒的内侧伸缩安装有活塞杆，且所述活塞杆的顶部转动安装有滚轮，并且活塞环的外侧固定安装有导向件，同时滚轮贴合于导向件的内壁滚动，而且导向件呈环形波浪状，所述活塞杆和活塞筒伸缩连接。

通过采用上述技术方案，使得调节座带动活塞筒进行旋转时，可以使得活塞杆上的滚轮沿导向件进行滚动，从而使得活塞杆和活塞筒伸缩调节。

优选的，所述活塞杆位于活塞筒内侧一端固定连接有活塞片，且所述活塞片与活塞筒过盈配合，并且活塞片和活塞筒的顶部内壁之间连接有第一弹簧，同时活塞筒的端部分别连接有吸管和排管，所述吸管、排管两者为流通方向相反的单向流通结构。

通过采用上述技术方案，使得调节座移动时，可以带动活塞筒通过吸管、排管对模拟箱中的气体进行抽取和排放，实现对模拟箱中气体的扰流，进一步提供气体成分均匀性。

优选的，所述排管的内侧固定安装有环形结构的隔板，且所述隔板的中间位置密封安装有圆台形的密封塞，并且密封塞与隔板之间连接有第二弹簧，同时活塞筒为导热材料。

通过采用上述技术方案，使得活塞片靠近排管时，可以压缩活塞筒中的空气，当密封塞因气压过大而发生位置时，可以实现气体的高速排放，而活塞筒对气体进行往复压缩时，可以产生热量，从而实现对气体的预热，从而减小后续加热到预定温度的热量和时间。

优选的，所述排管靠近波纹伸缩管的一端固定连接有吹管，且所述吹管呈螺旋状设置，并且吹管的螺旋圆心在模拟箱的中心轴上。

通过采用上述技术方案，使得排管中压缩后的气体通过吹管高速排出后，可以在反作用力下辅助推动调节座进行旋转，同时产生的螺旋气流可以进一步起到对模拟箱中气体的搅拌，进一步促进气体成分的均匀性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该可适应多种环境的大气环境模拟装置在进行气体填充时，可以实现气体成分的均匀分布，同时可以实现对气体的预热，减小后续升温后的气体压强变化，具体内容如下；

1、设置有波纹伸缩管、固定柱和调节座，当通过输气管向模拟箱内侧输送气体时，可以使得气体进入调节座的内部，并通过排气孔排出，进而携带污染物同时排入模拟箱中，使得气体和污染物在调节座的空腔中进行预混，而当调节座进行移动旋转时，可以进一步的提高气体中污染物的分布均匀性；

2、设置有活塞筒、导向件和排管，随着调节座的旋转，其可以带动外侧的活塞筒进行同步旋转，使得活塞筒外侧的滚轮贴合于导向件的内壁进行滚动，使得活塞杆带动活塞片进行往复移动，此时活塞筒可以通过吸管抽取气体，并在压缩后通过排管排出，因此在连续压缩气体过程中会产生一定的热量，进而实现对模拟箱中气体的预热，减小后续气体加热过程中气压变化，同时高速吹出的气体会进一步提高污染物的分布均匀性；

3、设置有活塞环和吹管，随着活塞环的 移动，其可以对模拟箱内壁上附着的污染物进行刮落，从而便于排气管抽取清理，而吹管吹出的高速气体可以进一步提高对模拟箱内壁的清理，避免残留的污染物对后续实验的影响。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明主剖视结构示意图；

图3为本发明调节机构立体结构示意图；

图4为本发明调节机构剖视结构示意图；

图5为本发明调节座和活塞环安装结构示意图；

图6为本发明调节座立体结构示意图；

图7为本发明预热机构剖视结构示意图；

图8为本发明图7中A处放大结构示意图。

图中：1、控制柜；2、模拟箱；3、密封盖；4、气体监测仪；5、气箱；6、过滤器；601、污染物输送管；7、输气管；8、排气管；9、加热器；10、波纹伸缩管；11、固定柱；12、调节座；13、活塞环；14、排气孔；15、活塞筒；16、活塞杆；17、滚轮；18、导向件；19、活塞片；20、第一弹簧；21、吸管；22、排管；23、隔板；24、密封塞；25、第二弹簧；26、吹管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图8，本发明提供一种技术方案：一种可适应多种环境的大气环境模拟装置，包括水平放置的控制柜1，且控制柜1的上端固定安装有用来实现大气环境模拟的模拟箱2，并且模拟箱2的左端密封连接有密封盖3，同时模拟箱2的上端检测管口处固定连接有气体监测仪4，并且控制柜1的内侧固定安装有气箱5和过滤器6；

还包括：输气管7，连接于密封盖3和气箱5之间，且气箱5和过滤器6的输出端之间通过泵和管道进行连接，并且过滤器6的输入端和密封盖3之间连接有排气管8；

加热器9，固定安装于模拟箱2的外侧，实现温度调控，从而达到多种环境模拟的需求；

调节机构，安装于模拟箱2的内侧，通过通入气体压力作用实现移动，调节机构包括固定安装于模拟箱2内壁的固定柱11，且固定柱11的外侧滑动安装有调节座12，用来实现对污染物进行匀布；

调节机构包括转动连接于调节座12两端的波纹伸缩管10，且波纹伸缩管10通过阀门、管道与调节座12内侧的空腔连通，并且右侧的波纹伸缩管10和过滤器6杂质仓通过泵体和污染物输送管601进行连接。输气管7与左侧的波纹伸缩管10相连通，且调节座12的左侧均匀开设有与其空腔相连通的排气孔14。调节座12的外侧转动连接有活塞环13，且活塞环13与模拟箱2的内壁过盈配合，并且活塞环13和模拟箱2构成滑动结构，同时活塞环13右侧对称固定安装有用来导向的杆体，避免活塞环13旋转。固定柱11的外侧开设有螺旋状的滑槽，且调节座12和固定柱11外侧的滑槽滑动连接。

如图1-图6所示，当需要进行大气环境模拟时，启动泵体通过右侧的波纹伸缩管10向调节座12的空腔中输送预定数量的污染物，然后关闭波纹伸缩管10的阀门，通过输气管7向左侧的波纹伸缩管10中注入气体，使得气体进入调节座12的腔体中，并在腔体中与其内侧的污染物进行预混，气体通过排气孔14排出时，可以携带污染物同时进入模拟箱2中，随着调节座12、活塞环13两者与模拟箱2左端之间的气压升高，使得调节座12、活塞环13沿固定柱11向右侧滑动，此时调节座12会沿固定柱11的滑槽进行滑动，使得活塞环13向右滑动时会带动调节座12进行自动旋转，使得排气孔14可以将气体和污染物均匀吹向模拟箱2内侧，检测完成后，可以通过排气管8抽取模拟箱2中的气体，使得调节座12、活塞环13复位，此时活塞环13可以对模拟箱2内壁附着的污染物刮除，避免影响后续的检测；

预热机构，安装于调节座12的外侧，通过调节座12的活动进行驱动，实现对实验气体的预热处理。预热机构包括固定安装于调节座12外侧的活塞筒15，且活塞筒15的内侧伸缩安装有活塞杆16，且活塞杆16的顶部转动安装有滚轮17，并且活塞环13的外侧固定安装有导向件18，同时滚轮17贴合于导向件18的内壁滚动，而且导向件18呈环形波浪状，活塞杆16和活塞筒15伸缩连接。

活塞杆16位于活塞筒15内侧一端固定连接有活塞片19，且活塞片19与活塞筒15过盈配合，并且活塞片19和活塞筒15的顶部内壁之间连接有第一弹簧20，同时活塞筒15的端部分别连接有吸管21和排管22，吸管21、排管22两者为流通方向相反的单向流通结构。排管22的内侧固定安装有环形结构的隔板23，且隔板23的中间位置密封安装有圆台形的密封塞24，并且密封塞24与隔板23之间连接有第二弹簧25，同时活塞筒15为导热材料。

如图2-图4和图7-图8所示，随着调节座12的旋转，其外侧的活塞筒15会进行同步旋转，从而使得活塞杆16顶部的滚轮17会沿导向件18的内壁进行滚动，使得活塞杆16带动活塞片19在活塞筒15的内侧进行滑动调节，使得活塞筒15可以通过吸管21抽取气体，并经过压缩后通过排管22排出，在活塞筒15对气体进行连续压缩时会产生一定热量，进而实现对模拟箱2中气体的有效预热，避免充气后独立加热而导致气体压力前后变化较大而影响实验精度。

排管22靠近波纹伸缩管10的一端固定连接有吹管26，且吹管26呈螺旋状设置，并且吹管26的螺旋圆心在模拟箱2的中心轴上，如图8所示，随着活塞筒15中气体的压缩，当气压产生的推力大于密封塞24受到的弹力时，密封塞24会进行弹性移动，使得排管22可以通过吹管26将气体高速喷出，进而进一步提高气体中污染物的混匀以及后续的清理效果。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (4)

1.一种可适应多种环境的大气环境模拟装置，包括水平放置的控制柜（1），且控制柜（1）的上端固定安装有用来实现大气环境模拟的模拟箱（2），并且模拟箱（2）的左端密封连接有密封盖（3），同时模拟箱（2）的上端检测管口处固定连接有气体监测仪（4），并且控制柜（1）的内侧固定安装有气箱（5）和过滤器（6）；

其特征在于，还包括：

输气管（7），连接于密封盖（3）和气箱（5）之间，且气箱（5）和过滤器（6）的输出端之间通过泵和管道进行连接，并且过滤器（6）的输入端和密封盖（3）之间连接有排气管（8）；

加热器（9），固定安装于模拟箱（2）的外侧，实现温度调控，从而达到多种环境模拟的需求；

调节机构，安装于模拟箱（2）的内侧，通过通入气体压力作用实现移动，所述调节机构包括固定安装于模拟箱（2）内壁的固定柱（11），且固定柱（11）的外侧滑动安装有调节座（12），用来实现对污染物进行匀布；

预热机构，安装于调节座（12）的外侧，通过调节座（12）的活动进行驱动，实现对实验气体的预热处理；

所述调节机构包括转动连接于调节座（12）两端的波纹伸缩管（10），且波纹伸缩管（10）通过阀门、管道与调节座（12）内侧的空腔连通，并且右侧的波纹伸缩管（10）和过滤器（6）杂质仓通过泵体和管道进行连接；

所述输气管（7）与左侧的波纹伸缩管（10）相连通，且调节座（12）的左侧均匀开设有与其空腔相连通的排气孔（14）；

所述调节座（12）的外侧转动连接有活塞环（13），且所述活塞环（13）与模拟箱（2）的内壁过盈配合，并且活塞环（13）和模拟箱（2）构成滑动结构，同时活塞环（13）右侧对称固定安装有用来导向的杆体，避免活塞环（13）旋转；

所述预热机构包括固定安装于调节座（12）外侧的活塞筒（15），且所述活塞筒（15）的内侧伸缩安装有活塞杆（16），且所述活塞杆（16）的顶部转动安装有滚轮（17），并且活塞环（13）的外侧固定安装有导向件（18），同时滚轮（17）贴合于导向件（18）的内壁滚动，而且导向件（18）呈环形波浪状，所述活塞杆（16）和活塞筒（15）伸缩连接；

所述活塞杆（16）位于活塞筒（15）内侧一端固定连接有活塞片（19），且所述活塞片（19）与活塞筒（15）过盈配合，并且活塞片（19）和活塞筒（15）的顶部内壁之间连接有第一弹簧（20），同时活塞筒（15）的端部分别连接有吸管（21）和排管（22），所述吸管（21）、排管（22）两者为流通方向相反的单向流通结构。

2.根据权利要求1所述的一种可适应多种环境的大气环境模拟装置，其特征在于：所述固定柱（11）的外侧开设有螺旋状的滑槽，且调节座（12）和固定柱（11）外侧的滑槽滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种可适应多种环境的大气环境模拟装置，其特征在于：所述排管（22）的内侧固定安装有环形结构的隔板（23），且所述隔板（23）的中间位置密封安装有圆台形的密封塞（24），并且密封塞（24）与隔板（23）之间连接有第二弹簧（25），同时活塞筒（15）为导热材料。

4.根据权利要求3所述的一种可适应多种环境的大气环境模拟装置，其特征在于：所述排管（22）靠近波纹伸缩管（10）的一端固定连接有吹管（26），且所述吹管（26）呈螺旋状设置，并且吹管（26）的螺旋圆心在模拟箱（2）的中心轴上。