专利名称：一种小型高原环境模拟舱的制作方法
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( I)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I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。
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I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
以下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兀;舱体包括工作舱I和电机舱，工作舱I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( I)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独立于舱体之夕卜，箱内装有两台气速度均为O. 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I。使两个真空泵以Ih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I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I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I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I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土20mmHg，温度_15°C，相对湿度〈30%，紫外辐照量10 μ W/CM2。整个试验期间设备运行良好，主要性能特征如下[0033](I)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°C，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I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。
权利要求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(I)和电机舱，所述工作舱(I)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(I)内的侧壁中间；冷凝器(14)布置在工作舱(I)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(I)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(I);所述压力控制器(4)通过所述三通管的一支管与工作舱(I)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(I)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(O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。
专利摘要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。
文档编号B01L1/00GK202860554SQ201220535929
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者张丽, 刘毅, 康生, 胡铸洪 申请人:陕西正凡科技发展有限公司