CN205680022U - 一种文物保护充氮实验舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种文物保护充氮实验舱，属于文物保护装备技术领域。本实用新型的文物保护充氮实验舱包括实验舱体，所述实验舱体上连接有风淋间，所述风淋间与实验舱体之间设置有可开闭的舱门。本实用新型的文物保护充氮实验舱在实验舱体上连接风淋间，进入实验舱体的操作人员在风淋间进行风淋，除去操作者身体上的细菌和尘埃，避免其对实验舱体内的保护气体环境造成破坏。

Description

一种文物保护充氮实验舱

技术领域

本实用新型涉及一种文物保护充氮实验舱，属于文物保护装备技术领域。

背景技术

由于文物的不可再生性决定了文物遭受的任何损失都将是无法挽回的，因此，在文物的发掘、保存、修复等过程中，必须对其进行保护。随着文物发掘的不断拓展，越来越多的珍贵文物被发现，可是由于在考古现场甚至是文物研究单位缺乏必要的条件和环境，现在仍有好多类似棺木、椁室、彩陶俑等大量珍贵的文物不能立即开展发掘工作。

氮气是一种无色无味的气体，是空气的主要组成部分，具有良好的化学稳定性，在常温、常压下，不与其他物质发生化学反应。氮气作为保护性气体，能有效保护有机质文物中的书籍字画、纺织品、粮食、漆木器、皮革、尸体、骨质文物、象牙制品等，还能保护无机质类文物中彩绘陶器、铁器等以及其他带有彩绘的文物。氮气在文物保护领域的作用日益被该领域的专家学者所关注，并在文物保护领域得到广泛应用。文物研究低氧实验舱能够利用氮气的上述性质在考古发掘现场提供一个适宜文物研究和保存的环境，可针对特殊文物和重要文物进行抢救和修复，能更完整的保留文物原始形态，使其更加长久的保存，同时使古代文明、艺术瑰宝得到更悠久的传承。

授权公告号为CN201536872U的中国实用新型专利公开了一种主动富氮文物保护系统，包括放置文物的密闭的保护空间，保护空间外设置有依次连通的进气阀、进气管、空压机、制氮装置、氮气管构成的制氮通路，并在保护空间内设置有压力探头、温湿度探头、氧气探头和氮气探头中的一个，还设置有恒温调节装置和恒湿调节装置，用于将保护空间调节为一个恒温恒湿环境。该保护系统能够为文物提供一个富氮的保护环境，但是该保护系统是用来对文物进行存放保护，当有人员进入操作时，会向保护空间内的气体中引入细菌和尘埃，对其中的文物保护气体环境造成破坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够避免操作人员对文物保护气体环境造成破坏的文物保护充氮实验舱。

为实现上述目的，本实用新型的文物保护充氮实验舱的技术方案是：

一种文物保护充氮实验舱，包括实验舱体，所述实验舱体上连接有风淋间，所述风淋间与实验舱体之间设置有可开闭的舱门。

所述风淋间上连接有更衣间，所述风淋间与实验舱体沿横向依次布置，风淋间与更衣间沿纵向依次布置。

所述更衣间内设置有供操作者穿戴的人体低氧防护装置。

所述实验舱体底部设置有用来向实验舱体中通入氮气的进风口，实验舱顶部设置有从实验舱体内向外排气的排风口。

所述实验舱体在水平方向的截面为方形，所述进风口设置在实验舱体底部靠近中心位置并通过通氮管道与对应的氮源装置相连，所述排风口设置在实验舱体顶部四角位置并通过排氮管道通向实验舱体外部。

所述文物保护充氮实验舱还包括用来对通入实验舱体的氮气的湿度进行调节的净化空调系统。

所述净化空调系统按照如下方式进行调节：实验舱体内气体的压力调节，通过压力的实际值和目标值做比较，根据差值开启氮源装置进行气体压力调节。设置气体压力目标值，系统利用气体压力采集器(压力传感器)自动采集实验舱的气体压力的实际值，并通过总线传递给控制器，控制器把气体压力采集器传递过来的气体压力的实际值和目标值做比较，根据差值判断是否开启氮源装置。净化空调系统通过温度、湿度的实际值和目标值做比较，根据差值开启净化空调进行温度、湿度调节。设置温度、湿度目标值，系统利用温度、湿度采集器自动采集实验舱的温度、湿度的实际值，并通过总线传递给控制器，控制器把温度、湿度采集器传递过来的温度、湿度的实际值和目标值做比较，根据差值判断是否开启净化空调升温或降温，根据差值控制加湿除湿一体机加湿或除湿。

所述文物保护充氮实验舱还包括用来对实验舱体内的气体湿度进行监测的监测装置，所述监测装置上连接有控制器，所述控制器与所述净化空调装置相连。所述监测装置还包括对实验舱体内的气体温度监测的温度监测器，所述净化空调装置还包括用来对通入实验舱体的氮气的温度进行调节的温度调节器。

所述文物保护充氮实验舱还包括用来对通入实验舱体的氮气的流量进行监测的流量计以及用来控制通入实验舱体的氮气流量的氮气阀，所述流量计与氮气阀均与控制器相连。

所述净化空调装置还包括用来对进入实验舱体的氮气进行过滤的过滤器。

所述文物保护充氮实验舱还包括氮源装置，所述氮源装置包括依次相连的空压机、空气净化装置、空气储罐、氧氮分离系统、氮气储罐。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的文物保护充氮实验舱在实验舱体上连接风淋间，进入实验舱体的操作人员在风淋间进行风淋，除去操作者身体上的细菌和尘埃，避免其对实验舱体内的保护气体环境造成破坏。

本实用新型的文物保护充氮实验舱通过充入洁净的氮气置换舱内空气，有效减少舱内的氧气、污染性气体的含量，抑制其对文物的氧化与腐蚀，能够对有机质文物、无机质类文物中彩绘陶器、铁器等在考古发掘现场进行快速、有效、安全的研究和保护，也能为大件文物(如棺木、椁室等)提供适宜的研究和保存环境，为珍贵文物提供适宜的研究和保存环境，使考古研究工作在低氧环境中进行成为可能；同时，也可作为考古发掘现场的临时低氧库房。

本实用新型的文物保护充氮实验舱组成部分均能整体移动，易于运输，满足考古发掘的工作特性。而且结构完整，设计合理、功能齐全、可靠性高，能够为考古发掘现场及文物考古研究单位提供一个适宜的、科学的工作环境，让一些大件文物和重要文物能够得到更好的保护，也能使文物研究人员更详细彻底的对文物的价值进行发掘，填补了文化和技术的空白。

进一步的，进风口设置在实验舱体底部，排风口设置在实验舱体顶部，制得的纯净的氮气送入舱内，由于实验舱体内人员及设备都会产生热量，相对的，氮气温度比舱内气体温度低，所以氮气进入舱内后能够在舱体地板上形成一层较薄的气湖，室内的热源(人员及设备)产生向上的对流气流，氮气随对流气流向室内上部流动形成室内气体运动的主导气流，排风口设置在房间的顶部，将空气排出。

进一步的，在氮源装置和实验舱体进风口之间设置用来对通入实验舱体的氮气的流量、压力、温度、湿度中的一个或者多个参数进行调节的调节装置，可以通过对通入实验舱体的氮气的状态的调节，来实现对实验舱体内气体的压力、温度、湿度等状态参数的调节。无需对实验舱体内的气体单独进行循环调节，而且通过对通入实验舱体的氮气的调节，大大提高了对实验舱体内气体状态调节的效率，还有利于节约成本。

进一步的，本实用新型的文物保护充氮实验舱的氮源装置的原料空气取自自然，只需提供压缩空气和电源即可制氮气，设备能耗低，运行成本费用少，氮气纯度只受氮气排气量的影响，氮气纯度调整方便，制氮纯度在95％－99.99％之间任意调节。氮源装置自动化程度高，产气快，可无人值守，启动、关机只需按一下按钮，开机10-15分钟内即可产氮气，设备工艺流程简单，设备结构外形小，占地面积少，设备装置适应性强。具有特殊气缸压紧装置，避免高压气流冲击导致分子筛粉化现象，行程超限时还能自动声光报警。

附图说明

图1为本实用新型的文物保护充氮实验舱的实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的文物保护充氮实验舱的实施例的工作原理图；

图3为本实用新型的文物保护充氮实验舱的实施例的氮源装置的结构示意图；

图4为本实用新型的文物保护充氮实验舱的实施例的呼吸器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的文物保护充氮实验舱的具体实施例，如图1至图4所示，本实施例的文物保护充氮实验舱包括长方体形的实验舱体1以及与实验舱体相连的过渡舱2，实验舱体上设置有进风口3和排风口4，进风口为两个，设置在实验舱体内底部的靠近中心位置，两个进风口沿横向间隔布置，并通过进风管与实验舱体外的氮源装置相连，排风口为四个，设置在实验舱体内的顶部的四个角位置。

实验舱体外壁上设置有用来向实验舱体内通入氮气的氮源装置5，氮源装置5和实验舱体1之间连接有净化空调装置。

氮源装置包括通过管道及阀门依次相连的空压机51、空气净化装置52、空气储罐53、氧氮分离装置54、氮气储罐55，空气经空压机压缩后进入空气净化装置进行净化，净化后的空气储存在空气储罐中，空气储罐中的空气进入氧氮分离装置，氧氮分离装置中设置有碳分子筛，碳分子筛能够对空气中的氮和氧进行分离，分离生成的氮气进入氮气储罐进行储存。

氧氮分离装置的工作原理是变压吸附法(简称为PSA)，即利用分子筛对不同气体分子吸附性能的差异将气体混合物分离。本实施例中的氧氮分离装置以空气为原料，空气中的氧和氮在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的氧气扩散较快，会较多地进入分子筛固相，这样在气相中就存在较多的氮的富集，即得分离后的氮气。使用一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，使分子筛再生。本实施例中采用两塔并联，交替进行吸附和解压再生的过程，从而获得连续的氮气流，并方便将富氧空气排出。氮气经塔顶富集由管路输送到氮气储罐。

氮源装置的氮气储罐与实验舱体的进风口之间连接净化空调装置，净化空调装置通过对通入实验舱体的氮气的流量、压力、温度、湿度等参数的调节，以实现对实验仓体内的相应参数进行调节，调节的方式可以采取现有技术中的手段。

氮源装置与进风口之间的管道上还设置有氮气流量计及控制氮气流量的氮气阀。

本实施例的文物保护充氮实验舱还包括监测装置及控制器，监测装置设置在实验舱体中，包括设置在压力传感器、氧浓度传感器、温度传感器以及湿度传感器，还包括上述氮气流量计，控制器与压力传感器、氧浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、流量计均相连，控制器还与净化空调装置中的干燥器、加热器以及管道上的氮气阀相连，控制器能够根据监测装置传输的信号判断实验舱体中的各项参数是否符合设定值，并在偏离该设定值时控制净化空调装置中的各部件启动或者停止工作或者调节相应的参数。由于氮源装置制得的氮气的温度较低、湿度较大，因此，在控制进入实验舱体的氮气的状态时，只需在需要的时候控制除湿器或者加热器启动，即可降低实验舱体内的湿度或者升高温度，而在需要升高实验舱体内的湿度或者需要降低实验舱体内的温度时，只需停止除湿器或者加热器即可控制实验舱体内的湿度和温度。控制器还与氧氮分离装置的开关相连，以在适当的时候停止或者开启氧氮分离装置。

过渡舱2包括更衣间21和风淋间22，风淋间22与实验舱体1通过可开闭的密闭舱门相连，同时通过可开闭的密闭舱门与更衣间相连，更衣间内设置有人体低氧防护装置，人体低氧防护装置包括抗静电防尘服及呼吸器6，呼吸器包括空气压缩瓶61及固定连接在空气压缩瓶上以将空气压缩瓶固定在使用者身体上的背带62，空气压缩瓶上通过管道连接有透明呼吸面罩63，管道上设置有压力表64及阀门。风淋间与实验舱体沿横向依次布置，更衣间与风淋间沿纵向依次布置，风淋间与更衣间在纵向上的宽度与实验舱体的纵向宽度相同。需要说明的是，更衣间中的人体低氧防护装置不是必须设置的装置，可以根据使用时的具体情况另外配置。

本实施例的文物保护充氮实验舱在使用时，先启动氮源装置，制取氮气并通入实验舱体中，根据监测装置测得的实验舱体内各项参数的水平，判断实验舱体内的气体环境达到要求时，操作者在更衣间内穿戴人体低氧防护装置，进入风淋间进行风淋，然后经密闭门进入实验舱体进行操作。

本实用新型的文物保护充氮实验舱的其他实施例中，文物保护充氮实验舱不设置更衣间，操作者在穿戴防护装置后直接进入风淋间风淋操作。

在其他实施例中，氮源装置使用现有技术中的氮源，如直接使用氮气瓶。

在其他实施例中，文物保护充氮实验舱不设置监测装置和控制器。

在其他实施例中，干燥器、加热器及氮气阀可以仅设置其中的一个或者几个，相应的，流量计、压力传感器、氧浓度传感器、温度传感器以及湿度传感器也设置对应的一个或者几个。

在其他实施例中，进风口不设置过滤器。

在其他实施例中，进风口设置在舱体顶部，排风口设置在舱体底部。

Claims (10)

1.一种文物保护充氮实验舱，包括实验舱体(1)，其特征在于，所述实验舱体上连接有风淋间(22)，所述风淋间与实验舱体之间设置有可开闭的舱门。

2.根据权利要求1所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述风淋间(22)上连接有更衣间(21)，所述风淋间(22)与实验舱体(1)沿横向依次布置，风淋间(22)与更衣间(21)沿纵向依次布置。

3.根据权利要求2所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述更衣间(21)内设置有供操作者穿戴的人体低氧防护装置(6)。

4.根据权利要求1所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述实验舱体(1)底部设置有用来向实验舱体中通入氮气的进风口(3)，实验舱体顶部设置有从实验舱体内向外排气的排风口(4)。

5.根据权利要求4所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述实验舱体(1)在水平方向的截面为方形，所述进风口(3)设置在实验舱体底部靠近中心位置并通过通氮管道与对应的氮源装置相连，所述排风口(4)设置在实验舱体顶部四角位置并通过排氮管道通向实验舱体外部。

6.根据权利要求1所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述文物保护充氮实验舱还包括用来对通入实验舱体(1)的氮气的湿度进行调节的净化空调系统。

7.根据权利要求6所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述文物保护充氮实验舱还包括用来对实验舱体(1)内的气体湿度进行监测的监测装置，所述监测装置上连接有控制器，所述控制器与所述净化空调装置相连。

8.根据权利要求7所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述监测装置还包括对实验舱体内的气体温度监测的温度监测器，所述净化空调装置还包括用来对通入实验舱体的氮气的温度进行调节的温度调节器。

9.根据权利要求6所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述文物保护充氮装置还包括用来对通入实验舱体的氮气的流量进行监测的流量计以及用来控制通入实验舱体的氮气流量的氮气阀，所述流量计与氮气阀均与控制器相连。

10.根据权利要求6所述的文物保护充氮实验舱，其特征在于：所述净化空调装置还包括用来对进入实验舱体的氮气进行过滤的过滤器。