专利名称：西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种复合环境模拟实验舱，尤其涉及一种以模拟西北地区高原沙漠特殊环境的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱。二、背景技术西北地区有着特殊的地理结构，西北地区地处内陆，空气干燥，使得西北地区气候环境整体呈现昼夜温差大、气候极度干燥的特点。不仅有着位于西藏、青海、新疆南部的有着“世界屋脊”之称的世界平均海拔最高的青藏高原，新疆地区还拥有地处塔里木盆地的世界第二大沙漠塔克拉玛干大沙漠、地处准葛尔盆地的世界第三、中国第二大沙漠古尔班通古特沙漠，沙漠地区夏季最高温度达67. 2°C，昼夜温差达40°C以上；平均年降水最低只有四五毫米；而平均蒸发量高达2500-3400毫米。沙漠、高原地区紫外线辐射强度大，塔中地区六月紫外线观测级值就达到了罕见的70瓦每平方米。经检索，现有的人工环境模拟舱一般只具备低温、低压模拟功能，无法准确模拟出在西北地区特殊的高原、沙漠地带高低温温差大、气候极度干燥和强紫外线环境，无法满足科学研究、军事卫勤保障、体育训练等需求。三、发明内容本实用新型的目的在于提出一种能够模拟西北地区特殊复合环境，满足西北地区科学研究、军事卫勤保障、体育训练等需求的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱。本实用新型的目的是这样实现的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，包括过渡舱，和连通在过渡舱两侧的实验舱。实验舱包括低温低压舱和高温常压舱。低温低压舱处连通真空系统、制冷系统，高温常压舱处连通加热系统，过渡舱处连通排污系统，实验舱共用新风系统、供氧系统，干燥系统以及太阳紫外线模拟系统。干燥系统使用除湿机组进行干燥，其装设在舱体外，除湿管口位于低温低压舱、高温常压舱内。加热系统可直接使用热泵加热，也可使用电加热器进行加热。热泵或电加热器构成加热机组，加热机组设置在高温常压舱内。新风系统包括新风机、过滤器、空气除湿机、及连接至舱体内通风孔的新风管道。制冷系统包括制蒸发器、冷凝器、制冷机组、水泵、冷却塔。真空系统包括四组真空装置，每组真空装置包括真空泵、缓冲罐、消声器。低温低压舱和高温常压舱顶部固定有太阳紫外线模拟器，其与紫外线控制系统共同构成太阳紫外线模拟系统。由于实施上述技术方案，就使得本实用新型整体结构简单，造价低，便于养护维修，舱体强度高，稳定性好，且绝热效果好。舱体内空气流通好，同时又不会对舱体内温度、湿度产生影响。整体运行时能耗低、噪音小，可长时间连续运行，模拟新疆特殊复合环境，满足西北地区科学研究、军事卫勤保障、体育训练等需求。
本实用新型的具体结构由以下的附图和实施例给出图I是西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱外部结构示意图；图2是西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱内部结构示意图；图3是舱顶结构示意图；图4是新风、真空、低温、高温系统结构示意图；图5是真空系统和排污系统结构不意图；图6是循环水系统结构示意图；[0013]图7是供氧系统结构示意图；图8是太阳紫外线模拟系统原理示意图；图9是总控制系统原理示意图。图例1、舱体，2、外舱门，3、传物筒，4、观察窗，5、温度湿度感应器，6、保温墙，7、保温盖，8、通风孔，9、低温低压舱，10、内舱门，11、扩音器，12、过渡舱，13、卫生间，14、高温常压舱，15、显示器，16、太阳紫外线模拟器，17、日光灯，18、蒸发器，19、摄像头，20、新风机，21、过滤器，22、空气除湿机，23、新风管道，24、加热机组，25、总控箱，26、除湿管道，27、除湿机组，28、冷凝器，29、制冷机组，30、冷气管道，31、水泵，32、循环水池，33、冷却塔，34、水管，35、真空管道，36、真空泵，37、缓冲罐，38、消声器，39、气水热交换器，40、气气热交换器，41、排污罐，42、消防泵，43、吸氧终端，44、氧气管线，45、供氧装置，46、紫外线控制系统。 五具体实施方式
本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。实施例如图1-9所示，西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱包括过渡舱12，和连通在过渡舱12两侧的实验舱。实验舱包括低温低压舱9和高温常压舱14。低温低压舱9处连通真空系统、制冷系统，高温常压舱14处连通加热系统，过渡舱12处连通的排污系统，实验舱共用新风系统、供氧系统，干燥系统以及太阳紫外线模拟系统。舱体I由外到内由外壳、保温防湿层、装饰构架层组成，在保温防湿层和装饰构架层间预留间隙，形成空气层，空气层与装饰构架层间填充绝热材料，形成绝热层，绝热材料可选用聚氨酯发泡材料。舱体I内通过两道保温墙6将其内分隔为三个独立的空腔，即为低温低压舱9、高温常压舱14和过渡舱12，在保温墙6上开有通道，通道口处装设内舱门10，内舱门10与保温墙6密封连接。在各舱顶部、底部设置通风孔8，顶部通风孔8与新风系统、真空系统、供氧系统连通，底部通风孔8为各舱抽气端。在低温低压舱9、高温常压舱14和过渡舱12内均装设有用以舱体I内外人员沟通的扩音器11、摄像头19、显示器15，用以照明的日光灯17，以及用以探测舱体I内温度、湿度的温度湿度感应器5，温度湿度感应器5可装设在保温墙6上，也可装设在低温低压舱9、高温常压舱14和过渡舱12的其他内壁处。在低温低压舱9、高温常压舱14和过渡舱12的舱体I上开设有进出口，进出口内装设外舱门2，两者密封连接。在舱体I上还开设有观察窗4和传物筒3，其均与舱体I密封连接。传物筒3内外端口处装设保温盖7，用以减少舱体I内温度、湿度流失，确保实验环
境稳定。干燥系统使用除湿机组27进行干燥，其装设在舱体I外，除湿管口位于低温低压舱9、高温常压舱14内。除湿机组27选用ZHS-250型除湿机，其为已有技术，在此不对其结构做详细描述。室外空气进入除湿机组27，分为两步除湿先进行冷冻除湿，将空气中的大部分水分分离出来，使空气露点温度降至4°C左右，同时空气也被冷却到4°C左右；空气再进行吸附式除湿，将空气的露点温度降至_30°C左右。加热系统可直接使用热泵加热，也可使用电加热器进行加热。热泵或电加热器构成加热机组24，加热机组24设置在高温常压舱14内。热泵、电加热器均是采用市场采购件，为已有技术，在此不对其结构做详细描述。如图4所示，新风系统包括新风机20、过滤器21、空气除湿机22、及连接至舱体I内通风孔8的新风管道23。新风机20和过滤器21构成新风过滤装置，其后连通的新风管道23分为三路，一路后接空气除湿机22、孔板流量计、电动调节阀、气气热交换器40、消声器与低温低压舱9内的通风孔8连通；另一路后接孔板流量计、电动调节阀、消声器与过渡舱12内的通风孔8连通；还有一路后接孔板流量计、电动调节阀、消声器与高温常压舱14连通。新风过滤装置用以向舱体I内送入经过过滤的空气，保障送入新风中杂质降至最低，维护舱体I内洁净环境。孔板流量计用以测量送风量的大小，并将信号反馈给总控制系统。电动调节阀用以接收总控制系统的信号，调节新风机20转速，从而调节送风量的大小。消声器采用阻抗复合型消声器，用以消除新风管道23上的阀件、弯头等产生的脉动气流噪声。空气除湿机22用以将送入空气除湿、降温，使新风温度降至露点后再送入舱体1，降低制冷机组及舱体I内蒸发器负荷。同时降低送入舱体I内新风湿度，实现干燥目的。气气热交换器40利用低温低压舱9抽气端出来的低温空气与新风进行冷热交换，进一步降低新风温度。其具体结构为已有技术，在此不做详细描述。如图4、6所不，制冷系统包括制蒸发器18、冷 规器28、制冷机组29、水栗31、冷却塔33。蒸发器18布设在低温低压舱9内，其与设置在低温低压舱外的冷凝器28连接，冷凝器28后接制冷机组29，制冷机组29后接水泵31，水泵31与循环水池32连通。在制冷机组29与冷却塔33间连接气水热交换器39，冷却塔33也与循环水池32连通。气水热交换器39按照管壳式换热器原理设计，其为公知技术，在此不做详细描述。其是利用制冷机组29出来的热水，与低温低压舱9内出来的冷空气进行冷热交换，提高真空泵36抽气温度，同时降低制冷机组29出流温度，减轻冷却塔33的热负荷。如图4、5所示，真空系统包括四组真空装置，每组真空装置包括真空泵36、缓冲罐37、消声器38。一组真空装置通过真空管道35与气水热交换器39、气气热交换器40连通，并与高温常压舱14连通；另一组真空装置通过真空管道35与过渡舱12连通；另外两组真空装置与低温低压舱9连通。在真空泵36的抽气端顺次连接可屈挠接头和真空止回阀，真空止回阀后接缓冲罐37、消声器38。各组真空装置的真空电磁阀和缓冲罐37间的管线互相连通，连通处装设真空电磁阀。真空泵36可采用2BV系列水环式真空泵，或者螺杆式真空泵。水环式真空泵其具有稳定、长时间连续工作的特点，但不利于今后提高试验高度。螺杆式真空泵的极限真空度高；冷却方式为干式，无需冷却水，节能；无油润滑，空气通过泵腔后不会被污染，确保排气符合环保要求；真空度可调；噪声低。消声器38采用阻抗复合型消声器，用以消除真空管道35上的阀件、弯头等产生的脉动气流噪声。缓冲罐37采用钢制结构，其为空腔罐体，用以减弱真空管道35内的周期性脉动气流，稳定真空管道35中的压力，使真空系统工作压力稳定在允许范围内，消除系统内真空度的彼此干扰。同时，缓冲罐37能滤除空气中部分杂质，起到保护真空泵36的作用。[0038]如图6所示，循环水系统是将真空系统和冷却系统共用同一循环水池32，真空系统内的真空泵36的进水口与水泵31连通，出水口与循环水池32连通。[0039]如图2、4所示，在过渡舱12内设置有卫生间13，卫生间13的污物排口处连接排污罐41，排污罐41排口与下水管道连通，构成排污系统。[0040]如图7所示，供氧系统设置在舱体I外的供氧装置45和设置在舱体I内的吸氧终端43组成。供氧装置45可使用氧气汇流排，也可以使用分子筛制氧机。氧气汇流排是由两组氧气瓶组成，两组氧气瓶间连通氧气管线44，在氧气管线44上装设减压、稳压阀。[0041]如图8所示，低温低压舱9和高温常压舱14顶部固定有太阳紫外线模拟器16。太阳紫外线模拟器16是由太阳紫外线传感器和太阳紫外线发出装置组成，太阳紫外线发出装置选用长中波紫外线灯，其波长在280nm-400nm间，可达到模拟太阳紫外线的效果。太阳紫外线传感器用以收集低温低压舱9和高温常压舱14内的紫外线强度，将其转变为电子信号，反馈给舱体I外的紫外线控制系统46，太阳紫外线传感器和太阳紫外线发出装置与紫外线控制系统46共同构成太阳紫外线模拟系统。[0042]如图9所示，控制系统是由上位机和下位机组成一个集散控制系统，该系统包括了电源模块、CPU模块、以太网模块、模拟输入模块、模拟输出模块、数字输入模块、数字输出模块和DP总线模块。上位机可采用西门子SIMATICS7-412-2DPPLC，下位机可采用西门子 S7-314PLC。控制系统分别与制冷机组29、加热机组24、除湿机组27、真空泵36和紫外线控制系统46连接。[0043]通过控制系统对制冷机组29、加热机组24、除湿机组27、真空泵36和紫外线控制系统46的复合控制，即可实现对低温低压舱9、高温常压舱14内的温度、气压、干燥度的调节，从而实现高温、低温、高压、常压、干燥、强紫外线任意环境的配对组合，进而实现在不同环境 中的实验、训练。
权利要求1.一种西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，包括过渡舱，和连通在过渡舱两侧的实验舱，其特征在于实验舱包括低温低压舱和高温常压舱，低温低压舱处连通真空系统、制冷系统，高温常压舱处连通加热系统，过渡舱处连通排污系统，实验舱共用新风系统、供氧系统，干燥系统以及太阳紫外线模拟系统，干燥系统使用除湿机组进行干燥，其装设在舱体外，除湿管口位于低温低压舱、高温常压舱内，加热系统可直接使用热泵加热，也可使用电加热器进行加热，热泵或电加热器构成加热机组，加热机组设置在高温常压舱内，新风系统包括新风机、过滤器、空气除湿机、及连接至舱体内通风孔的新风管道，制冷系统包括蒸发器、冷凝器、制冷机组、水泵、冷却塔，真空系统包括四组真空装置，每组真空装置包括真空泵、缓冲罐、消声器，低温低压舱和高温常压舱顶部固定有太阳紫外线模拟器，其与紫外线控制系统共同构成太阳紫外线模拟系统。
2.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于制冷机组、加热机组、除湿机组、真空泵和紫外线控制系统均与控制系统连接，控制系统是由上位机和下位机组成一个集散控制系统，该系统包括了电源模块、CPU模块、以太网模块、模拟输入模块、模拟输出模块、数字输入模块、数字输出模块和DP总线模块。
3.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于舱 体由外到内由外壳、保温防湿层、装饰构架层组成，在保温防湿层和装饰构架层间预留间隙，形成空气层，空气层与装饰构架层间填充绝热材料，形成绝热层。
4.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于舱体内通过两道保温墙将其内分隔为三个独立的空腔，即为低温低压舱、高温常压舱和过渡舱，在保温墙上开有通道，通道口处装设内舱门，内舱门与保温墙密封连接，在低温低压舱、高温常压舱和过渡舱内均装设有扩音器、摄像头、显示器、日光灯，以及温度湿度感应器，温度湿度感应器可装设在保温墙上，也可装设在低温低压舱、高温常压舱和过渡舱的其他内壁处，在低温低压舱、高温常压舱和过渡舱的舱体上开设有进出口，进出口内装设外舱门，两者密封连接，在舱体上还开设有观察窗和传物筒，其均与舱体密封连接，传物筒内外端口处装设保温盖，用以减少舱体内温度、湿度流失，确保实验环境稳定。
5.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于在各舱顶部、底部设置通风孔，顶部通风孔与新风系统、真空系统、供氧系统连通，底部通风孔为各舱抽气端。
6.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于蒸发器布设在低温低压舱内，其与设置在低温低压舱外的冷凝器连接，冷凝器后接制冷机组，制冷机组后接水泵，水泵与循环水池连通，在制冷机组与冷却塔间连接气水热交换器，冷却塔也与循环水池连通。
7.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于一组真空装置通过真空管道与气水热交换器、气气热交换器连通，并与高温常压舱连通；另一组真空装置通过真空管道与过渡舱连通；另外两组真空装置与低温低压舱连通，在真空泵的抽气端顺次连接可屈挠接头和真空止回阀，真空止回阀后接缓冲罐、消声器，各组真空装置的真空电磁阀和缓冲罐间的管线互相连通，连通处装设真空电磁阀。
8.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于真空系统内的真空泵的进水口与水泵连通，出水口与循环水池连通。
9.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于在过渡舱内设置有卫生间，卫生间的污物排口处连接排污罐，排污罐排口与下水管道连通，构成排污系统。
10.如权利要求I所述的西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，其特征在于 太阳紫外线模拟器是由太阳紫外线传感器和太阳紫外线发出装置组成，太阳紫外线发出装置选用长中波紫外线灯，其波长在280nm-400nm间。·
专利摘要本实用新型涉及一种西北地区平战特殊环境卫勤保障人工实验舱，包括过渡舱和实验舱，实验舱包括低温低压舱和高温常压舱，两舱顶部设有太阳紫外线模拟器，其与紫外线控制系统构成太阳紫外线模拟系统。低温低压舱处连通真空系统、制冷系统，高温常压舱处连通加热系统，过渡舱处连通排污系统，实验舱共用新风系统、供氧系统，干燥系统以及太阳紫外线模拟系统。干燥系统使用除湿机组进行干燥，加热系统使用热泵或电加热器加热。新风系统包括新风机、过滤器、空气除湿机、新风管道。制冷系统包括制蒸发器、冷凝器、制冷机组、水泵、冷却塔。真空系统包括四组真空装置，每组真空装置包括真空泵、缓冲罐、消声器。本实用新型可以模拟新疆特殊复合环境，满足科学研究、军事卫勤保障、体育训练等需求。
文档编号B01L1/00GK202778516SQ20122008917
公开日2013年3月13日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者许永华, 张琼, 曹金军, 雷权, 王忠明, 张东辉, 是文辉, 杨自更, 文湘阳, 龙建勇 申请人:中国人民解放军兰州军区乌鲁木齐总医院