CN201247239Y - 一种环境模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环境模拟实验装置，特别适合工程建筑材料环境模拟测试。它由环境模拟室和中央控制系统构成，具有气体环境模拟实验系统和液体环境模拟实验系统，还有一个监控系统；所述环境模拟室装有压力平衡管、气体传感器等；监控系统包括在线监控器，其信号线与中央控制室的录像机相连接；中央控制室内有中央数据处理机等；气体环境模拟实验系统有储气设备、流量调节器，气体排放管道；液体环境模拟实验系统中有储液设备，液体流量调节器，环境模拟室内固定设置有喷淋系统，还活动安装有供选用其中之一或组合使用的与实验配套的设备或装置。本实用新型模拟环境综合性强、适用范围广、具有很强的应用价值。

Description

一种环境模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种环境模拟实验装置，属于材料环境模拟测试技术领域，特别适合工程建筑材料环境模拟测试。

背景技术

随着科学技术和经济贸易的迅猛发展，自然资源，如海洋、宇宙开发与利用越来越广泛，材料、特别是工程建筑材料在使用中遇到的环境越来越复杂，越来越严酷：从热带到寒带，从平原到高原，从海洋到太空等等，这就使得人们更加关心材料在上述环境中的性能、可靠性和安全性，以保证产品能满意安全地工作，这就必须要进行环境试验；在一些地区的开发过程中，大量应用于超低温、盐碱土壤环境、盐碱水化环境(如海工环境)、酸性环境下的工程材料的能及寿命预测的研究都具有重大的现实意义；还有，实际工程中的有毒、有害气体侵蚀(CO₂、SO₂、SO₃等)环境，使得各种建筑工程材料的应用环境更加多样化和复杂化，使得对工程建筑材料的结构稳定性及工程安全性的研究就显得十分重要。简言之，材料的环境工程性能是表征工程安全性与服役寿命的最主要指标，对于应用于较为复杂的侵蚀环境下的工程材料，了解其在侵蚀环境条件下的性能变化是研究中的重要手段，是当前材料研究必需的项目。

国内外单一系统的环境模拟实验设备已经很成熟，但是，一个完整成套的具有不同针对性的环境模拟实验系统还未建立，许多单一的环境实验箱如恒温恒湿箱、高低温实验箱、湿热交变实验箱等，都只是单体的实验箱，没有真实地模拟出使用环境条件的情况；没有模拟腐蚀气体的侵蚀环境、没有模拟喷淋雨水或酸雨的恶劣侵蚀环境、没有提供冻土环境实验、没有腐蚀液体的侵蚀实验、更没有几种恶劣环境混合的实验环境等。环境模拟实验装置对劣化环境的模拟随地域和用途及时间都有一定的要求。因此，提供真实模拟实验环境是环境实验的主要问题，才能真实地研究材料在实际应用的工程环境下的破坏形式及耐久机理，对工程应用中最为典型的几种环境条件进行智能模拟，从而实现对材料实际应用性能的模拟与仿真，建立实验室研究与工程应用之间的相互关系，为工程安全性提供更为真实可靠的实验室研究数据，为材料学科专家系统提供模拟仿真验证数据，同时也为材料应用的工程安全性及服役寿命预测提供科学、准确的边界条件及实验参数。

发明内容

本实用新型的目的在于：为克服上述现有技术的不足，提供一种具有模拟多种劣化实验环境的、多功能环境模拟智能型的的环境模拟实验装置。

本实用新型的技术方案是：一种环境模拟实验装置，包括环境模拟室，中央控制室，环境模拟室为用于气体或/和液体或/和土壤实验的一个独立的实验室，与中央控制室电连接，具有气体环境模拟实验系统和液体环境模拟实验系统和土壤环境模拟试验系统，还有一个监控系统；所述环境模拟室装有压力平衡管25、气体传感器、湿度传感器、温度传感器、温湿度调节装置；监控系统包括在线监控器，安装在环境模拟室内，其信号线与中央控制室的录像机相连接；安装在中央控制室内的设备包括：中央数据处理机、控制模块、报警器、输入输出系统；所述气体环境模拟实验系统，其中环境模拟室外部与储气设备通过气体流量调节器相连接，调节控制信号与中央控制室相连接，环境模拟室内设有气体排放管道与室外空气环保处理装置连接；所述液体环境模拟实验系统，其中环境模拟室外部与储液设备通过液体流量调节器相连接，液体流量及调节控制信号与中央控制室相连接，环境模拟室内固定设置有喷淋系统，通过管道与室外的喷淋池连接；室内有污水排放管道与室外的中和池连接；环境模拟室内还安装有根据需要的情况来拆卸选用其中之一或组合使用的与实验配套的设备或装置，包括：不锈钢金属样品架、储液罐、土壤池。

在上述技术方案的基础上，具有附加技术特征的进一步的技术方案为：

所述的环境模拟实验装置，其储气设备为一种气体或两种气体的储气钢瓶。

所述的环境模拟实验装置，其储气设备为CO₂储气钢瓶或SO₂储气钢瓶或SO₃储气钢瓶。

所述的环境模拟实验装置，其储气设备为CO₂储气钢瓶和SO₂储气钢瓶或CO₂储气钢瓶和SO₃储气钢瓶。

所述的环境模拟实验装置，其土壤池是加厚耐腐耐温土壤池，该土壤池通过内部安装的不锈钢制冷管道与室外制冷系统连接。

所述的环境模拟实验装置，其环境模拟室内设置有耐腐耐温储液罐，通过液体流量调节器与室外的储液设备连接；所述的储液设备为室外储液容器。

所述的环境模拟实验装置，其储液罐有4个，是活动能拆卸的储液罐，储存的介质随机变动，为储酸液罐或/和储碱液罐或/和储盐液罐。

所述的环境模拟实验装置，其喷淋系统有两排喷淋管道及可转向的八个喷嘴。

所述的环境模拟实验装置，其环境模拟室外部的储液设备中装有加热系统；室外的中和池有在线式PH计与中央控制室连接。

本实用新型的优点是：

集多种实验环境于一体的实验室，实验中可以根据实验内容调整实验室里的布局，如储液罐26、27、28、29是可以拆卸的，可以按需求设定储液罐数量，同时土壤池34、35也是可以拆卸，可以按需求设定土壤池数量，气体实验可以同时做两种气体对同一实验介质的侵蚀实验，也可以只做一种气体侵蚀实验，同时装有压力平衡管25来处理环境室内因气体压力带来的问题，保证环境室安全和气体不泄露，也可以气体、喷淋、土壤等条件同时进行，当然，也可以只进行单一的湿热交变实验，具有一室多用的效果避免了单一环境实验室的不足。

本实用新型由于采用了灵活的组合方式，除气体和喷淋系统24在环境模拟室2固定外，不锈钢金属样品架22、储液罐26、27、28、29、土壤池34、35是可以根据情况来组合的，可以储液罐26、27、28、29和土壤池34、35都搬到室外，只放不锈钢样品架22做实验；也可以环境模拟室1内只放储液罐26、27、28、29或土壤池34、35做溶液侵蚀实验或盐土侵蚀冻融实验，或实验架22与土壤池34、35在室内、或储液罐26、27、28、29与土壤池34、35各留一部份在室内等等，这样做一来可以提高环境模拟室1的利用率，降低用户的设备购买成本，二来可以实现多种组合环境的模拟实验，真实模拟工程材料在自然环境中的情况，而不是只模拟恶劣环境中的一种情况，而本实用新型采用的多种高精度传感器和先进的研华工控设备及智能化的控制软件使得实验数据能够准确地采集及记录下来，整个实验可以模拟包括碳化、酸雨、干湿循环、冷热变化、冻融循环、盐土侵蚀、酸碱盐溶液侵蚀和海洋侵蚀等多种环境条件。同时根据试验要求，可以调控各种环境参数，也可以模拟不同侵蚀环境叠加效果，具有多功能、智能化和精度高等特点。可适用于：水泥混凝土、沥青混凝土、墙体材料、陶瓷、涂料、石材、水泥土等多种建筑工程材料的测试试验。为研究实际应用环境中各类建筑工程材料的能和使用寿命提供理想的研究平台，具有多功能、适用范围广、应用价值高的优点。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图

图2是本实用新型的气体安装示意图

图3是本实用新型的储液罐安装示意图

图4是本实用新型的土壤池安装示意图

图1、图2中：1一环境模拟室，2一中央控制室，3一儲气设备，4一气体流量调节器，5一储液设备，6一液体流量调节器，7一室外中和池，8—气体传感器，9一湿度传感器，10一温度传感器，11—温湿度调节装置，12一温度传感器组，13一中央数据处理机，14一控制模块，15一报警器，16一输入输出模块，17一制冷压缩机组，18一在线式PH计，19一双层加厚密封门，20—气体排放管道，21一污水排放管道，22一不锈钢样品架，23一在线监控器，24—喷淋系统，25一压力平衡管；图3中：26一(1号)储液罐，27一(2号)储液罐，28一(3号)储液罐，29一(4号)储液罐，30一加热系统；图2中：31一(CO₂)储气钢瓶，32一(SO₂)储气钢瓶；图1、图4中：33一室外制冷系统，34一(1号)土壤池，35一(2号)土壤池，36—制冷管道，37一(1号)土壤池温度传感器，38一(2号)土壤池温度传感器，39一溶液管道；图2中：40一气体输入管道；图1中：41一录像机，42一信号控制线，43一(SO₃)储气钢瓶。

具体实施方式

结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如下：

如附图所示，一种环境模拟实验装置，它有一个环境模拟室1，和中央控制室2；环境模拟室1为用于气体或/和液体或/和土壤实验的一个独立的实验室，与中央控制室2电连接，具有气体环境模拟实验系统和液体环境模拟实验系统和土壤环境模拟试验系统，还有一个监控系统；所述环境模拟室1装有压力平衡管25、气体传感器8、湿度传感器9、温度传感器10、温湿度调节装置11；监控系统包括在线监控器23，安装在环境模拟室1内，其信号线与中央控制室2的录像机41相连接；安装在中央控制室2内的设备包括：中央数据处理机13、控制模块14、报警器15、输入输出系统16；所述气体环境模拟实验系统，其中环境模拟室1外部与储气设备3通过气体流量调节器4相连接，调节控制信号与中央控制室2相连接，环境模拟室1内设有气体排放管道20与室外空气环保处理装置连接；所述液体环境模拟实验系统，其中环境模拟室1外部与储液设备5通过液体流量调节器6相连接，液体流量及调节控制信号与中央控制室2相连接，环境模拟室1内固定设置有喷淋系统24，通过管道与室外的喷淋池连接；室内有污水排放管道21与室外的中和池7连接；该中和池7有在线式PH计18与中央控制室2连接；环境模拟室1内还安装有根据需要的情况来拆卸选用其中之一或组合使用的与实验配套的设备或装置：图1中的储气设备3有多种技术方案，如图2实施例储气设备3为CO₂储气钢瓶31和SO₂储气钢瓶32；储气设备3还可选为CO₂储气钢瓶31一种或SO₂储气钢瓶32一种，或SO₃储气钢瓶43，则是另外的实施例；图2还是具有不锈钢金属样品架22的实施例；图3是选用储液罐26、27、28、29的实施例，4个加厚耐腐耐温储液罐26、27、28、29通过液体流量调节器6与室外的储液设备5连接，储液设备5为室外储液容器，储液罐26、27、28、29有4个，是活动能拆卸的储液罐，储存的介质随机变动，为储酸液罐，也可选用储碱液罐，也可以选用储盐液罐，还可以一个是储酸液罐另一个是储碱液罐，一个是储酸液罐另一个是储盐液罐，一个是储碱液罐另一个是储盐液罐，根据实验要求选配。图4是选用土壤池34、35的实施例，土壤池34、35是加厚耐腐耐温土壤池，土壤池内安装有316L不锈钢制冷管道36，制冷管道36与室外制冷系统33连接；上述的环境模拟实验装置，其喷淋系统24有两排喷淋管道及可转向的八个喷嘴，环境模拟室1外部的储液设备5中装有加热系统30，加热系统30含加热器和温控装置。环境模拟室1里的温度、湿度、PH值、储液罐26、27、28、29里的温度、土壤池34、35里的温度、均匀分布的温度传感器12、加热系统30测试的温度等数据通过信号控制线42传输到中央控制室2的中央数据处理机13，控制系统自动监控系统的运行。

上述实施例基本参数为：总容积为30立方米，温度控制范围为一20～60℃，温度均匀度为2℃；温度波动度为0.5℃，湿度控制范围为20---98％R.H，湿度均匀度为3％R.H，湿度波动度为2％R.H，有害气体浓度范围为0％一20％；溶液侵蚀深度最高可达1.2米，土壤池深度也可达1米。

再进一步说明如下：

如图2所示，是气体试验安装实例示意图，室内CO₂气体输入管道40和SO₂气体输入管道40分别安装有气体流量调节器4和气体传感器8，气体排放管道20与室外废气处理装置连接，室外有CO₂储气钢瓶31和SO₂储气钢瓶32与气体输入管道40相连，环境实验室1上安装有压力平衡管25来调节室内气体压力的，环境模拟室1内中央顶部装有喷淋系统24，由两排喷淋管道及可转向的八个喷嘴，管道与室外的喷淋池连接，室内有污水排放管道21与室外的中和池7连接，中和池7有在线式PH计18与中央控制室2连接，用来监控喷淋的液体酸度和污水酸度情况。室内根据实验要求可放置一到两个不锈钢样品架22，均匀分布的温度传感器组12是八支在箱体的八个脚落附近和箱体中央一支。实验过程中，气体可以用一种或两种任意组合，在计算机上设定后系统会自动运行，安装的多角度在线监控器23可以观察到样品的变形情况，气体传感器8等的控制信号通过信号控制线42传送到中央控制室(2)。本实验可以做有毒气体CO₂，、SO₂、SO₃的侵蚀实验，也可以同时做酸雾、酸雨、喷水等侵蚀实验。本实验的废气和废水，都经过环保处理后才排放。

如图3所示，是溶液试验安装实例示意图，在环境模拟室1内左右各装有两个可以自由拆卸的储液罐26、27、28、29，1号储液罐26和2号储液罐27在左边，3号储液罐28和4号储液罐29在右边，储液罐通过液体流量调节器6和溶液管道39与室外的储液设备5连接，室外储液设备5内安装有加热系统30，其信号通过信号控制线42与中央控制室2连接，由中央控制室2控制其工作情况，不锈钢样品架22移除或保留由实验要求决定，喷淋系统24和气体的使用，由实验要求决定。实验过程中和实验完毕后污水经过污水排放管道21排放到室外中和池7做中和处理，其酸碱度情况由在线式PH计18检测，信号经信号控制线42传送到中央控制室2，达到排放标准中央控制室2才会发出指令将其排放到下水道。本实验可以同时做酸、碱、盐等不同性质的液体侵蚀实验，和冻融实验。

如图4所示，是土壤试验安装实例示意图，在环境模拟室1内左右各装有一个可以自由拆卸的土壤池34、35，1号土壤池34在左边，2号土壤池35在右边，土壤池内盘有316L不锈钢管和温度传感器，通过制冷管道36与室外的室外制冷系统33连接，不锈钢样品架22和储液罐的移除或保留由实验要求决定，喷淋系统24和气体的使用，由实验要求决定。环保处理和前面一样。本实验可以做冻土、化冰盐、盐土、碱性土、酸性土等的侵蚀实验。

本环境模拟实验系统，可以做高低温湿热交变实验、提供酸雨、喷水、酸雾、碳化、冻融、冻土、有害溶液、有害气体等的侵蚀实验环境，是一个面向建筑材料工程研究的实验装置，有很广阔的推广价值和市场前景。

本实用新型的保护范围不限于上述实施例。

Claims (9)

1、一种环境模拟实验装置，包括环境模拟室(1)，中央控制室(2)，其特征在于：环境模拟室(1)为用于气体或/和液体或/和土壤实验的一个独立的实验室，与中央控制室(2)电连接，具有气体环境模拟实验系统和液体环境模拟实验系统和土壤环境模拟试验系统，还有一个监控系统；所述环境模拟室(1)装有压力平衡管(25)、气体传感器(8)、湿度传感器(9)、温度传感器(10)、温湿度调节装置(11)；监控系统包括在线监控器(23)，安装在环境模拟室(1)内，其信号线与中央控制室(2)的录像机(41)相连接；安装在中央控制室(2)内的设备包括：中央数据处理机(13)、控制模块(14)、报警器(15)、输入输出系统(16)；所述气体环境模拟实验系统，其中环境模拟室(1)外部与储气设备(3)通过气体流量调节器(4)相连接，调节控制信号与中央控制室(2)相连接，环境模拟室(1)内设有气体排放管道(20)与室外空气环保处理装置连接；所述液体环境模拟实验系统，其中环境模拟室(1)外部与储液设备(5)通过液体流量调节器(6)相连接，液体流量及调节控制信号与中央控制室(2)相连接，环境模拟室(1)内固定设置有喷淋系统(24)，通过管道与室外的喷淋池连接；室内有污水排放管道(21)与室外的中和池(7)连接；环境模拟室(1)内还安装有根据需要的情况来拆卸选用其中之一或组合使用的与实验配套的设备或装置，包括：不锈钢金属样品架(22)、储液罐(26、27、28、29)、土壤池(34、35)。

2、根据权利要求1所述的环境模拟实验装置，其特征在于：所述的储气设备(3)为一种气体或两种气体的储气钢瓶。

3、根据权利要求2所述的环境模拟实验装置，其特征在于：所述的储气设备(3)为CO₂储气钢瓶(31)或SO₂储气钢瓶(32)或SO₃储气钢瓶(43)。

4、根据权利要求2所述的环境模拟实验装置，其特征在于：所述的储气设备(3)为CO₂储气钢瓶(31)和SO₂储气钢瓶(32)或CO₂储气钢瓶(31)和SO₃储气钢瓶(43)。

5、根据权利要求1所述的环境模拟实验装置，其特征在于：所述的土壤池(34、35)是加厚耐腐耐温土壤池，该土壤池(34、35)通过内部安装的不锈钢制冷管道(36)与室外制冷系统(33)连接。

6、根据权利要求1所述的环境模拟实验装置，其特征在于：所述的环境模拟室(1)内设置有耐腐耐温储液罐(26、27、28、29)，通过液体流量调节器(6)与室外的储液设备(5)连接；所述的储液设备(5)为室外储液容器。

7、根据权利要求6所述的环境模拟实验装置，其特征在于：所述的储液罐(26、27、28、29)有4个，是活动能拆卸的储液罐，储存的介质随机变动，为储酸液罐或/和储碱液罐或/和储盐液罐。

8、根据权利要求1所述的环境模拟实验装置，其特征在于：所述的喷淋系统(24)有两排喷淋管道及可转向的八个喷嘴。

9、根据权利要求1所述的环境模拟实验装置，其特征在于：所述的环境模拟室(1)外部的储液设备(5)中装有加热系统(30)；室外的中和池(7)有在线式PH计(18)与中央控制室(2)连接。

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