CN202860554U

CN202860554U - 一种小型高原环境模拟舱

Info

Publication number: CN202860554U
Application number: CN 201220535929
Authority: CN
Inventors: 张丽; 刘毅; 康生; 胡铸洪
Original assignee: SHAANXI ZHENGFAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Current assignee: SHAANXI ZHENGFAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-10-18

Abstract

本实用新型涉及一种小型高原环境模拟舱，包括舱体以及控制舱体内压力的压力控制单元、控制舱体内温度和湿度的温湿度控制单元、为舱体内提供照明的辐照控制单元；所述舱体包括工作舱和电机舱，所述工作舱设置在电机舱上方且两者成一体式结构，在该一体式结构的前部中间区域为控制显示面板。本实用新型不仅设备运行噪音低于55dB，达到城市噪音1类标准，并且无有害气体、液体等污染排放，可以达到环保要求，可保护实验对象，同时保证设备安全。

Description

一种小型高原环境模拟舱

技术领域

本实用新型属于医学科学、生命科学和地球科学技术领域，涉及一种环境模拟实验设备，尤其是一种可以模拟高海拔地区环境的小型高原环境模拟舱。即在实验室复制低压低氧、低温、低湿度、高辐照的复加实验条件，用于在实验室进行的高原医学、高原动植物保护、高原水土保持等领域的科学研究。

背景技术

目前大、中型高原环境模拟舱由国内指定企业制造，有相应的标准和规范，但控制复杂，成本很高；小型高原环境模拟舱多由使用者自行改造或研制，没有统一标准，无法模拟真实高原环境，自动化程度低，难以工业化量产。现将该领域研究水平和技术难题列举如下：

（1）大、中型环境模拟舱

大、中型高原环境模拟舱多被用来进行高原医学研究、高海拔作训人员筛选和适应性训练。舱体通常大于100m³，外壁由钢板焊接而成，中间填充保温材料，内壁进行一般内墙装饰，留有进出通道和钢化玻璃制成的观察窗。模拟舱的门窗的密闭性都很好，整个舱体可以承受较大压力。舱体的出气口由抽气管与真空泵相连接，进气口设有控制阀，通过控制抽气量与进气量的比例，可以使舱内造成相应的低气压条件，并可以模拟海拔“上升”，“下降”和“停留”等动态气压变化过程。

目前这种模拟舱还没有考虑到高原的其他环境条件，比如低温、低湿、高辐照等。这类高原环境模拟舱是以人作为应用对象，由国内少数企业特许生产，设备造价高，动辄就在千万人民币以上；设备占地面积大，一般需要300m²地面和5m空间高度；操作维护复杂，需要至少4名专业人员同时操作，且运行费用昂贵。对于主要以小型动物、小样本植物等为对象的实验室科学研究，显然不适合使用这种大、中型高原环境模拟舱。

（2）小型高原环境模拟舱

小型高原环境模拟舱供以小型实验动物、小样本植物和小规模土样等为研究对象的实验室使用，当前国内外市场均无产品化的设备，因此多由使用者根据自己需要，自行研制或改造，一般只能模拟单一的高原气候条件。低温环境模拟舱是由冰箱、低温展示柜等改造而成，依靠原有设备的制冷和温控系统实现低温环境的模拟；低氧环境模拟舱是由单层有机玻璃和不锈钢金属板构成密封舱体，出气口连接真空泵，抽出舱内空气使压力下降，进气口为可调阀门，开始抽气时处于关闭状态，当达到预定压力位时，通过手动控制进气量，使之与真空泵的抽气量保持平衡，以维持舱内低压状态。

这种自行制造的高原环境模拟舱大都只能模拟单一条件，而无法完成复杂综合条件的复制，比如，高原环境下不仅存在低氧，还有寒冷、低湿、高紫外线等环境条件。其次，这些装置大都由使用者自行制造，结构简单，重复性差，性能不稳定，标准不统一，安全无保证，不利于生产和推广。另外，上述设备结构分散，自动化程度低，很多参数需要手动调节和人为控制，操作复杂且精度较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种小型高原环境模拟舱，通过合理的结构设计，使其能够适用于研究对象为小型动物（小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、幼犬、幼猪等）、低矮植被（草甸、经济作物、苔藓、地衣、菌类等）和小面积土层的高原科学研究，可以在实验室复制模拟出低压低氧、寒冷、低湿和高辐照的高原气候条件。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种小型高原环境模拟舱，包括舱体以及控制舱体内压力的压力控制单元、控制舱体内温度和湿度的温湿度控制单元、为舱体内提供照明的辐照控制单元；所述舱体包括工作舱和电机舱，所述工作舱设置在电机舱上方且两者成一体式结构，在该一体式结构的前部中间区域为控制显示面板。

进一步，上述温湿度控制单元包括温湿度控制器、温湿度传感器、冷凝器、压缩机、空气干燥器；所述温湿度控制器安装在控制显示面板上，与温湿度控制器连接的温湿度传感器布置在工作舱内的侧壁中间；冷凝器布置在工作舱的内胆顶部，通过冷凝管与电机仓内的压缩机连接；压缩机放置于电机舱内，压缩机的电极通过线缆连接温湿度控制器；所述空气干燥器通过三通管的一支管与工作舱连通，且其电极通过线缆连接温湿度控制器，在空气干燥器的进气端还连接有电磁阀。

进一步，上述压力控制单元包括压力控制器、压力控制箱；所述压力控制器安装在电机舱内，所述压力控制箱独立于舱体之外，压力控制箱内装有两台由交替继电器控制的真空泵；所述真空泵通过管道连接至工作舱；所述压力控制器通过所述三通管的一支管与工作舱连通。

上述辐照控制单元包括两个全波长卤素灯和辐照控制器；所述全波长卤素灯通过软管灯颈安装在工作舱的内侧壁的上、中两点，电极通过线缆连接外部的辐照控制器。

上述工作舱的侧壁或底部还安装有与舱内连通的真空负压安全阀；所述压力控制器电路的下限位电极通过线缆连接电磁阀，通电触发信号为阀门开放；上限位电极通过线缆连接电磁阀，通电信号为阀门关闭。

本实用新型具有已下发有益效果：

本实用新型的小型高原环境模拟舱结构简洁，具有压力、温湿度、辐照控制精确，各个控制元件配合良好的优点，本实用新型不仅设备运行噪音低于55dB，达到城市噪音1类标准，并且无有害气体、液体等污染排放，可以达到环保要求，可保护实验对象，同时保证设备安全。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的工作舱1与各部件之间的连接关系示意图。

其中：1为工作舱；2为压缩机；3为总控制器；4为压力控制器；5为温湿度控制器；6为辐照控制器；7为指针式压力表；8为压力控制箱；9为真空泵；10为交替继电器；11为电磁阀；12为真空负压安全阀；13为温湿度传感器；14为冷凝器；15为空气干燥器；16为全波长卤素灯。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型的小型高原环境模拟舱，包括舱体以及控制舱体内压力的压力控制单元、控制舱体内温度和湿度的温湿度控制单元、为舱体内提供照明的辐照控制单元；舱体包括工作舱1和电机舱，工作舱1设置在电机舱上方且两者成一体式结构，在该一体式结构的前部中间区域为控制显示面板。

以下结合附图对本实用新型的各个单元进行详细介绍：

（1）舱体

以标准外形尺寸为820x820x1700mm的模拟舱为例，外壳材料为冷轧钢板烤三聚氰酰胺。上部为工作舱1，由不锈钢冷轧板制成内胆，相应尺寸为600x600x600mm，容积约为216L，前部设有400x400mm钢化玻璃观察窗。下部为电机仓，装配有压缩机2和管道线路。设备前部中间区域为控制显示面板，装配有总控制器3、压力控制器4、温湿度控制器5、辐照控制器6、指针式压力表7等。底部装配万向轮，便于移动设备。

（2）压力控制单元

包括压力控制器4、压力控制箱8、指针式压力表7。压力控制箱8独立于舱体之外，箱内装有两台气速度均为0.5L/S的真空泵9，由交替继电器10控制，真空泵9通过管道连接至工作舱1。使两个真空泵以1h为周期轮换工作。工作时真空泵抽气，舱内开始压力下降；安装在电机舱的压力控制器4在工作舱1内压力下降到设定下限位后，接通电磁阀11向舱内进气，此时压力开始上升；当舱内压力上升到设定的上限位时，关闭电磁阀，舱内压力下降。这样周而复始，使工作舱内压力保持在设定范围内动态平衡。工作舱1另设有真空负压安全阀12，当舱内压力下降到设定压力下限以下时自动开启进气，以保证在控制失效的情况下舱内实验对象和设备的安全。所述压力控制器4通过三通管的一支管与工作舱1连通（如图2所示）。

（3）温湿度控制单元

所述温湿度控制单元包括温湿度控制器5、温湿度传感器13、冷凝器14、压缩机2、空气干燥器15；温湿度控制器5安装在控制面板上，其温湿度传感器13布置在工作舱侧壁中间。冷凝器14布置在工作舱内胆顶部，压缩机2放置于电机舱；当设定温度低于室温时，启动压缩机，温度下降到设定水平后自动切断。空气干燥器15安装在工作舱进气管路，当舱内湿度大于设定湿度时开启，向舱内吹入干燥空气。如图2所示：空气干燥器15是通过三通管的一支管与工作舱1连通，且其电极通过线缆连接温湿度控制器5，在空气干燥器15的进气端还连接有电磁阀11。

（4）辐照控制单元

述辐照控制单元包括两个全波长卤素灯16和辐照控制器6。辐照控制器6安装在控制面板上，可以进行照明周期和强度的可编程调节。两个全波长卤素灯16通过软管灯颈安装在舱内侧壁的上、中两点，通过弯曲灯颈可以调节照明角度。

本实用新型以小型动物作为使用对象进行了试验。小鼠为15只，大鼠5只，分养在两个繁殖笼内，每天放置舱内23h，连续30天。实验要求舱内压力380±20mmHg，温度-15℃，相对湿度<30％，紫外辐照量10μW/CM²。整个试验期间设备运行良好，主要性能特征如下：

（1）压力、温湿度、辐照控制精确，各个控制元件配合良好，未出现指标超出预设范围的情况；

（2）动物在工作舱内活动正常，试验期间无动物死亡，说明该设备达到动物实验设备规范要求；

（3）运行期间，电机舱内始终低于65℃，真空泵电机温度未达到过热保护温度，说明电机舱内布置合理、散热良好；

（4）设备运行噪音低于55dB，达到城市噪音1类标准，无有害气体、液体等污染排放，可以达到环保要求；

（5）在模拟意外断电、真空、温度控制器失效的情况下，设备的真空负压安全阀、温度保护等装置正常启动，说明安装装置有效，可保护实验对象，同时保证设备安全。

Claims

1.一种小型高原环境模拟舱，其特征在于，包括舱体以及控制舱体内压力的压力控制单元、控制舱体内温度和湿度的温湿度控制单元、为舱体内提供照明的辐照控制单元；所述舱体包括工作舱（1）和电机舱，所述工作舱（1）设置在电机舱上方且两者成一体式结构，在该一体式结构的前部中间区域为控制显示面板。

2.根据权利要求1所述的小型高原环境模拟舱，其特征在于，所述温湿度控制单元包括温湿度控制器（5）、温湿度传感器（13）、冷凝器（14）、压缩机（2）、空气干燥器（15）；所述温湿度控制器（5）安装在控制显示面板上，与温湿度控制器（5）连接的温湿度传感器（13）布置在工作舱（1）内的侧壁中间；冷凝器（14）布置在工作舱（1）的内胆顶部，通过冷凝管与电机仓内的压缩机（2）连接；压缩机（2）放置于电机舱内，压缩机（2）的电极通过线缆连接温湿度控制器（5）；所述空气干燥器（15）通过三通管的一支管与工作舱（1）连通，且其电极通过线缆连接温湿度控制器（5），在空气干燥器（15）的进气端还连接有电磁阀（11）。

3.根据权利要求2所述的小型高原环境模拟舱，其特征在于，所述压力控制单元包括压力控制器（4）、压力控制箱（8）；所述压力控制器（4）安装在电机舱内，所述压力控制箱（8）独立于舱体之外，压力控制箱（8）内装有两台由交替继电器（10）控制的真空泵（9）；所述真空泵（9）通过管道连接至工作舱（1）；所述压力控制器（4）通过所述三通管的一支管与工作舱（1）连通。

4.根据权利要求2所述的小型高原环境模拟舱，其特征在于，所述辐照控制单元包括两个全波长卤素灯（16）和辐照控制器（6）；所述全波长卤素灯（16）通过软管灯颈安装在工作舱（1）的内侧壁的上、中两点，电极通过线缆连接外部的辐照控制器（6）。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的小型高原环境模拟舱，其特征在于，所述工作舱（1）的侧壁或底部还安装有与舱内连通的真空负压安全阀（12）；所述压力控制器（4）电路的下限位电极通过线缆连接电磁阀（11），通电触发信号为阀门开放；上限位电极通过线缆连接电磁阀（11），通电信号为阀门关闭。