一种废气回收实验系统及实现方法与流程

本发明涉及实验技术领域，特别涉及一种废气回收系统及实现方法。

背景技术：

在卫星平台进行的空间实验为各个领域提供了大量的实验数据及实验结果，因此，不同类型的各种实验都在卫星平台进行实施。在卫星平台进行实验的成本很高，包括发射成本、实验能源成本及在空间轨道运行成本等。为了降低研究实验成本，在实验设计和规划方面尽可能遵循低成本及高可靠性的原则，在卫星平台中设置的实验系统尽可能完成多项不同实验，因此，在设置实验系统时，采用专用性实验系统向通用性实验系统靠拢的指导思想，尽可能对设置的实验系统的功能进行拓展。更进一步地，考虑到卫星平台环境的复杂性，所设置的实验系统需要尽可能地避免对外界环境的依赖。

在卫星平台中可以构造真空及加压系统，用于进行真空及加压的空间实验。但是，在卫星平台的真空和/或加压工况下完成实验，均需要依赖外界环境提供的一级真空或废气接口，如果直接将气体排到卫星平台的废气系统，会造成气体的浪费，增加了卫星平台的气体运输成本，频繁地更换装载实验所需的气体的气瓶造成了不容易实施。

同样地，在地面上构造的真空及加压系统，在真空和/或加压工况下完成实验，也会将废气气体直接排放到环境中，造成了气体的浪费及气体对环境的污染。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种废气回收实验系统，该系统能够在提供实验的真空/加压工况的情况下，实现对废气气体的回收。

本发明实施例提供一种废气回收实验实现方法，该方法能够在提供实验的真空/加压工况的情况下，实现对废气气体的回收。

本发明实施例是这样实现的：

一种废气回收系统，包括：实验腔体、真空单元、气体储存与供应单元、及废气回收单元，其中，

气体储存与供应单元通过气体入口连接到实验腔体中，通过气体入口将气体输入到实验腔体中，直到实验腔体的压力达到设定值；

真空单元的一端接入到实验腔体的气体出口中，另一端接入到废气回收单元中，在加压之前对实验腔体抽真空，在加压实验完成后，将废气气体回收到废气回收单元中；

废气回收单元设置有回收气瓶，废气回收单元接入到真空单元的另一端中，接收真空单元输入的废气气体储存到回收气瓶中。

还包括：气体回收与复用单元，废气回收单元中还包括四通开关，其中，

四通开关分别与真空单元的另一端连接，及气体回收与复用单元的另一端连接；

气体回收与复用单元的一端接到气体储存与供应单元，通过四通开关的开闭，使得通过真空单元回收实验腔体中的回收气体，经过气体回收与复用单元输入到气体储存与供应单元中储存。

所述废气回收单元包括：四通开关串联接入第二升压泵、第四电磁阀及回收气瓶，第二升压泵在接收真空单元输入的废气气体储存到回收气瓶中时，第二升压泵打开以使废气气体升压，打开第四电磁阀使得升压的废气气体通入到回收气瓶中。

所述回收气瓶与第四电磁阀之间还设置有第三截止阀，对回收气瓶流入的废气气体进行截止。

所述废气回收单元中的四通开关还具有浓度传感器，对废气气体的浓度进行检测，当废气气体的浓度达到设定值时，关闭第二升压泵及第四电磁阀，停止废气气体流入到回收气瓶中。

所述废气回收单元还包括回收气瓶的压力传感器，设置在第三截止阀和回收气瓶之间，监测回收气瓶的压力。

废气回收单元中的四通开关的开闭真空单元另一端的一路开关还设置有真空单元的温度传感器及第五电磁阀，真空单元的温度传感器监测流入到废气回收单元的废气气体的温度，当温度达到设定值时，关闭第五电磁阀，停止废气回收单元回收废气气体。

一种废气回收实现方法，该方法包括：

设置实验腔体、真空单元、气体储存与供应单元、及废气回收单元；

气体储存与供应单元通过气体入口连接到实验腔体中，通过气体入口将气体输入到实验腔体中，直到实验腔体的压力达到设定值；

真空单元的一端接入到实验腔体的气体出口中，另一端接入到废气回收单元中，在加压之前对实验腔体抽真空，在加压实验完成后，将废气气体回收到废气回收单元中；

废气回收单元设置有回收气瓶，废气回收单元接入到真空单元的另一端中，接收真空单元输入的废气气体储存到回收气瓶中。

所述方法还包括：

设置气体回收与复用单元，气体回收与复用单元的一端接入到真空单元中，另一端接入到气体储存与供应单元中；

通过真空单元回收实验腔体中的回收气体，经过气体回收与复用单元输入到气体储存与供应单元中储存。

该方法还包括：

废气回收单元监测输入的废气气体的气体浓度是否达到设定值，如果是，则停止输入废气气体；

所述设定值为气体储存与供应单元中的储气瓶浓度值、或者设定值为0时且实验腔体内的真空值被测量达到设置的初始目标真空值。

如上所见，本发明实施例在设置的真空/加压实验系统中，增加废气回收单元，该废气回收单元接入到该实验系统的真空单元的一端，接收实验产生的废气并储存到设置的回收气瓶中，这样，本发明实施例在提供实验的真空/加压工况的情况下，实现对废气气体的回收。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种废气回收实验系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种废气回收实验实现方法流程图。

附图标记

101-实验腔体

1011-真空计单元

1012-压力计单元

102-真空单元

1021-机械泵

1022-第三电子阀

1023-过滤器

1024-分子泵

1025-第四电子阀

1026-机械泵单向阀

103-气体储存与供应单元

1031-储气瓶

1032-第一截止阀

1033-减压阀

1034-第二截止阀

1035-第一电磁阀

1036-充气单向阀

1037-第一压力传感器

1038-第二压力传感器

1039-安全阀

104-气体回收与复用单元

1041-升压泵

1042-稳压瓶

1043-第二电子阀

1044-第三压力传感器

105-废气回收单元

1051-回收气瓶

1052-四通开关

1053-第二升压泵

1054-第四电磁阀

1055-第三截止阀

1056-浓度传感器

1057-回收气瓶的压力传感器

1058-真空单元的温度传感器

1059-第五电磁阀

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例在设置的真空/加压实验系统中，增加废气回收单元，该废气回收单元接入到该实验系统的真空单元的一端，接收实验产生的废气并储存到设置的回收气瓶中，

这样，本发明实施例在提供实验的真空/加压工况的情况下，实现对废气气体的回收。

本发明实施例设置的废气回收系统可以应用在地面上，也可以应用在卫星平台中。无论是应用在卫星平台上还是应用在地面上，都可以在实现加压或/和真空实验后，对废气进行有效回收。以下以应用在卫星平台的废气回收系统如何具体进行废气回收为例进行详细说明。

图1为本发明实施例提供的废气回收实验系统结构示意图，该系统设置在卫星平台中，包括：实验腔体101、真空单元102、气体储存与供应单元103、及废气回收单元105，其中，

气体储存与供应单元103通过气体入口连接到实验腔体101中，通过气体入口将气体输入到实验腔体101中，直到实验腔体101的压力达到设定值；

真空单元102的一端接入到实验腔体101的气体出口中，另一端接入到废气回收单元105中，在加压之前对实验腔体101抽真空，在加压实验完成后，将废气气体回收到废气回收单元105中；

废气回收单元105设置有回收气瓶1051，废气回收单元105接入到真空单元102的另一端中，接收真空单元102输入的废气气体，储存到回收气瓶1051中。

在该系统中，还包括气体回收与复用单元104，废气回收单元105中还包括四通开关1052，四通开关1052分别与真空单元102的另一端连接，及气体回收与复用单元104的另一端连接；气体回收与复用单元104的一端接到气体储存与供应单元103，通过四通开关1052的开闭，使得通过真空单元102回收实验腔体101中的回收气体，经过气体回收与复用单元104输入到气体储存与供应单元103中储存。

在该系统中，废气回收单元105包括：四通开关1052串联接入第二升压泵1053、第四电磁阀1054及回收气瓶1051，第二升压泵1053在接收真空单元102输入的废气气体储存到回收气瓶1051中时，第二升压泵1053打开以使废气气体升压，打开第四电磁阀1054使得升压的废气气体通入到回收气瓶1051中。

在该系统中，回收气瓶1051与第四电磁阀1054之间还设置有第三截止阀1055，对回收气瓶1051流入的废气气体进行截止。

在该系统中，废气回收单元105中的四通开关1052还包括浓度传感器1056，对废气气体的浓度进行检测，当废气气体的浓度达到设定值时，关闭第二升压泵1053及第四电磁阀1054，停止废气气体流入到回收气瓶1051中。

在这里，可以将设定值设置为气体储存与供应单元103中的储气瓶1031的浓度值，当到达该设定值时，证明实验腔体101被清洗干净或实验产生的多余气体被排空干净，则关闭第二升压泵1053及第四电磁阀1054，使得剩余的气体通过气体回收与复用单元104压缩回气体储存与供应单元103中的储气瓶1031中。

在这里，还可以将设定值设置为0，当达到设定值0时且实验腔体101内的真空值被测量达到设置的初始目标真空值时，证明实验腔体101内部气体均压缩到回收气瓶1051中。

在该系统中，废气回收单元105还包括回收气瓶的压力传感器1057，设置在第三截止阀1055和回收气瓶1051之间，监测回收气瓶1051的压力。

在该系统中，废气回收单元105中的四通开关1052的开闭真空单元102另一端的一路开关还设置有真空单元的温度传感器1058及第五电磁阀1059，真空单元的温度传感器1058监测流入到废气回收单元105的废气气体的温度，当温度达到设定值时，关闭第五电磁阀1059，停止废气回收单元105回收废气气体。

本发明实施例在卫星平台或地面上进行实验时，为了避免实验之间的交叉污染，需要在一次实验完成后对实验腔体101进行冲洗，且冲洗的废气进行统一回收处理，本发明实施例提供的废气回收单元105的作用就在此。

本发明实施例提供的系统可提供全种类的真空/加压环境的实验腔体，且兼容实验过程中产生的有毒、有污染的废气气体回收处理，及独立完成对实验腔体的清洁及处理工作，同时实验的废气气体回收对后期分析实验中产生的气体成分等科学实验工作也提供了便利及依据。

在本发明实施例中，本系统采用废气气体回收模式时主要适用于以下实验：

1)在实验过程中产生多余或有污染的气体实验；

2)在实验过程中对实验腔体产生污染，实验完成后需要对实验容器进行清洗的实验；

3)在实验过程中产生的气体需要收集，后期需进行科学分析研究的实验。

本发明实施例提供的系统极大地扩展了卫星平台或地面上的可用实验范围，同时降低了对外界环境的依赖。卫星平台或地面上的常规实验在完成压力实验后，采用气体回收与复用单元直接将回收气体回收到气体储存与供应单元中，完成回收气体的回收再利用。对于特殊实验，真空或加压实验完成后，需要采用废气回收单元，对于不同的实验废气气体进行回收。

在该系统中，气体储存与供应单元103由充气单向阀1036、储气瓶1031、第一截止阀1032、减压阀1033、第二截止阀1034、及第一电磁阀1035串联组成，其中，

在为实验腔体101加压时，关闭充气单向阀1036，依次打开第一截止阀1032、减压阀1033、第二截止阀1034、及第一电磁阀1035，使得储气瓶1031中的气体通过气体入口输入到实验腔体101中，直到实验腔体101的压力达到设定值，依次关闭第一截止阀1032、减压阀1033、第二截止阀1034、及第一电磁阀1035；

在排出实验腔体101的气体时，开启充气单向阀1036，依次关闭第一截止阀1032、减压阀1033、第二截止阀1034、及第一电磁阀1035，将气体回收与复用单元104从实验腔体101回收的气体通过充气单向阀1036输入到储气瓶1031中。

在储气瓶1031中的气体可以是实验腔体101进行压力测试的各种类型气体，比如氩气。

在储气瓶1031与第一截止阀1032之间中置有第一压力传感器1037，检测储气瓶1031的压力，压力大时，则开启减压阀1033；在第一截止阀1032与第二截止阀1033之间中置有第二压力传感器1038，检测气体储存与供应单元103中的气道中传输的气体压力，在第二压力传感器1038位置处，还可以置有温度传感器，用于对气体储存与供应单元103中的气道中的气体温度进行检测。

在第一电磁阀1035与气体入口之间置有安全阀1039，用于当气体储存与供应单元103中的气道中传输的气体不安全时，关闭。在安全阀1039处还置有电磁阀，用于控制安全阀1039的开闭。

在该系统中，气体回收与复用单元104由升压泵1041、稳压瓶1042、第二电子阀1043串联组成，其中，

在排出实验腔体101的气体时，打开第二电子阀1043，启动升压泵1041，实验腔体101回收的气体通过气体出口，依次经过稳压瓶1042和升压泵1041后，传输到气体储存与供应单元103中；

在为实验腔体101加压或废气回收单元105回收废气气体时，关闭第二电子阀1043。

在气体回收与复用单元104中，还包括第三压力传感器1044，位于升压泵1041与稳压瓶1042之间，监测升压泵1041与稳压瓶1042之间的压力。

在气体回收与复用单元104中的升压泵1041与充气单向阀1036之间还包括压力传感器和温度传感器，用于对升压泵1041的压力及温度进行检测。

在该系统中，真空单元102包括：

机械泵1021、第三电子阀1022、过滤器1023及分子泵1024进行串联后，接入气体出口；

在对实验腔体101形成一级真空时，打开第三电子阀1022，启动机械泵1021，实验腔体101中的空气分子在机械泵1021的作用下，通过气体出口及分子泵1024后，经过过滤器1023的过滤后，通过第三电子阀1022被抽取到机械泵1021中，直到实验腔体101达到分子泵1024的启动压力后，启动分子泵1024，继续抽取实验腔体101中的空气分子，为实验腔体101实现高真空环境。

在该真空单元102中，所述一级真空环境实际上就是低真空环境。

在该真空单元102中，还包括第四电子阀1025，第四电子阀1025的一端接入到第三电子阀1022与过滤器1023之间，另一端接入到机械泵1021置有的机械泵单向阀1026上，当在对实验腔体101抽真空的过程中，第四电子阀1025关闭。

在为实验腔体101加压时，第四电子阀1025、第三电子阀1022、机械泵1021及分子泵1024关闭。

在为实验腔体101排出加压的气体时，打开第四电子阀1025，直到实验腔体的压力达到升压泵1041设置的压力后，则打开第三电子阀1022，启动机械泵1021，关闭第四电子阀1025，直到实验腔体的压力达到分子泵1024的启动压力后，开启分子泵1024持续排气到气体回收与复用单元104或废气回收单元105中。

在该系统中，分子泵1024实际上就是控制实验腔体101中的空气分子定向流动，使得空气分子持续的排出实验腔体101。

在该系统中，实验腔体101还接入真空计单元1011，对实验腔体101的真空环境进行监测得到真空值，并显示。

在该系统中，实验腔体101还接入压力计单元1012，对实验腔体101进行压力监测得到压力值，并显示。

在该系统中，过滤器1023的作用是对从实验腔体101中抽取的空气分子的杂质进行过滤，避免对机械泵1021的损伤。

图2为本发明实施例提供的加压实验实现方法流程图，其具体步骤为：

步骤201、设置实验腔体、真空单元、气体储存与供应单元、及废气回收单元；

步骤202、气体储存与供应单元通过气体入口连接到实验腔体中，通过气体入口将气体输入到实验腔体中，直到实验腔体的压力达到设定值；

步骤203、真空单元的一端接入到实验腔体的气体出口中，另一端接入到废气回收单元中，在加压之前对实验腔体抽真空，在加压实验完成后，将废气气体回收到废气回收单元中；

步骤204、废气回收单元设置有回收气瓶，废气回收单元接入到真空单元的另一端中，接收真空单元输入的废气气体储存到回收气瓶中。

在该方法中，还包括：设置气体回收与复用单元，气体回收与复用单元的一端接入到真空单元中，另一端接入到气体储存与供应单元中；

通过真空单元回收实验腔体中的回收气体，经过气体回收与复用单元输入到气体储存与供应单元中储存。

在该方法中，还包括：

废气回收单元监测输入的废气气体的气体浓度是否达到设定值，如果是，则停止输入废气气体。

所述设定值为气体储存与供应单元中的储气瓶浓度值、或者设定值为0时且实验腔体内的真空值被测量达到设置的初始目标真空值。

在该方法中，真空单元还设置有过滤器，对通过实验腔体与机械泵之间的气道排出的空气分子进行过滤。

在该方法中，还对实验腔体进行实时压力监测和真空监测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。