一种模块化组合式的环境模拟箱

技术领域

本发明属于模拟环境腐蚀试验技术领域，尤其涉及一种模块化组合式的环境模拟箱。

背景技术

腐蚀试验是针对金属材料进行腐蚀规律研究、腐蚀寿命评估和防护方案提出的重要依据之一。

为了模拟不同的金属腐蚀环境，常用的加速腐蚀装置包括周浸加速腐蚀试验箱、喷淋试验箱和盐雾试验箱等，其中，周浸加速腐蚀试验箱用于溶液浸润腐蚀试验，盐雾试验箱用于盐雾腐蚀试验，喷淋试验箱用于喷淋腐蚀试验。

当金属材料需要进行模拟不同环境腐蚀试验时，通常需要采用不同加速腐蚀装置和试验方法进行评估导致环境腐蚀试验装置多样、影响腐蚀结果的温度、湿度控制组件不统一，每种加速腐蚀装置的尺寸、结构均不相同，导致模拟环境腐蚀试验缺少相对统一的设备条件。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种模块化组合式的环境模拟箱，实现腐蚀试验装置组件到装置总成的标准化，用于解决现有技术中对金属材料进行全面的环境腐蚀试验装置多样、影响腐蚀结果的温、湿度控制组件不统一、同种试验方法采用不同厂家的设备、试验结果存在较大差异性中的至少一个问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种模块化组合式的环境模拟箱，包括加热组件、喷淋组件、加湿组件、盐雾组件、溶液槽、固定试样架和旋转轮盘；环境模拟箱具有喷淋模式、周浸模式和盐雾模式；环境模拟箱处于喷淋模式，加热组件、喷淋组件和加湿组件开启，盐雾组件和旋转轮盘拆除，试样设于固定试样架上；环境模拟箱处于周浸模式，加热组件和加湿组件开启，喷淋组件和盐雾组件拆除，试样设于旋转轮盘上，旋转轮盘旋转使得试样周期性浸入溶液槽的溶液中；环境模拟箱处于盐雾模式，加热组件、加湿组件和盐雾组件开启，喷淋组件和旋转轮盘拆除，试样设于固定试样架上。

进一步地，加热组件为红外灯。

进一步地，加热组件为浴霸灯。

进一步地，还包括水循环组件。

进一步地，水循环组件包括依次连接的净化器、冷却器和循环水泵。

进一步地，循环水泵的出水口与喷淋组件的进水口、加湿组件的进水口和盐雾组件的进水口连接。

进一步地，还包括法兰盘，旋转轮盘的转动轴穿过法兰盘后与法兰盘转动连接。

进一步地，法兰盘的数量为两个，为第一法兰盘和第二法兰盘。

进一步地，旋转轮盘的转动轴的一端穿过第一法兰盘后与法兰盘转动连接，旋转轮盘的转动轴的另一端穿过第二法兰盘后与法兰盘转动连接。

进一步地，固定试样架包括安装板和起吊器，试样置于安装板上，起吊器的起吊端与试样连接。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一。

A)本发明提供的模块化组合式的环境模拟箱采用模块化的组合方式，将加热组件、加湿组件、喷淋组件、盐雾组件、溶液槽、固定试样架和旋转轮盘集成到同一环境模拟箱中，根据需要拆组切换，使得环境模拟箱能够具有多种腐蚀试验模式(即喷淋模式、周浸模式和盐雾模式)，无需配备多种试验装置，从而能够实现加热、加湿关键组件、工作室空间统一。

B)本发明提供的模块化组合式的环境模拟箱，由于喷淋腐蚀试验、周浸腐蚀试验、盐雾腐蚀试验均在同一壳体内进行，通过对工艺参数的调控，能够实现空间条件和试验条件的统一，有效提高喷淋腐蚀试验、周浸腐蚀试验和盐雾腐蚀试验的温湿度控制标准化，更加有利于腐蚀装置的标准化。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一提供的模块化组合式的环境模拟箱处于喷淋模式的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的模块化组合式的环境模拟箱处于周浸模式的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的模块化组合式的环境模拟箱处于盐雾模式的结构示意图；

图4a为发明实施例一提供的模块化组合式的环境模拟箱试样翻转或升降的第一过程图；

图4b为发明实施例一提供的模块化组合式的环境模拟箱试样翻转的第二过程图；

图4c为发明实施例一提供的模块化组合式的环境模拟箱试样翻转的第三过程图；

图5为发明实施例一提供的模块化组合式的环境模拟箱中喷射孔的结构示意图。

附图标记：

1-壳体；2-加热组件；3-喷淋组件；4-加湿组件；5-盐雾组件；6-溶液槽；7-固定试样架；71-板体；72-翻转面；73-支撑条；74-进水恒径孔；75-缩颈孔；76-低压恒径孔；77-扩径孔；8-旋转轮盘；9-送风组件；10-抽风组件；11-水循环组件；12-试样。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

本实施例提供了一种模块化组合式的环境模拟箱，参见图1至图3，包括壳体1以及设于壳体1内的加热组件2(例如，红外灯或浴霸灯)、喷淋组件3、加湿组件4、盐雾组件5、溶液槽6、固定试样架7和旋转轮盘8。

该环境模拟箱具有喷淋模式、周浸模式和盐雾模式。环境模拟箱处于喷淋模式，加热组件2、喷淋组件3和加湿组件4开启，盐雾组件5和旋转轮盘8拆除，试样12设于固定试样架7上；环境模拟箱处于周浸模式，加热组件2和加湿组件4开启，喷淋组件3和盐雾组件5拆除，试样12设于旋转轮盘8上，旋转轮盘8旋转使得试样12周期性浸入溶液槽6的溶液中；环境模拟箱处于盐雾模式，加热组件2、加湿组件4和盐雾组件5开启，喷淋组件3和旋转轮盘8拆除，试样12设于固定试样架7上。

为了便于更清楚地知晓处于不同模式所需要的部件，上述图1至图3仅显示相应模式下所需要的部件，其他模式下的部件省略。

需要说明的是，在实际应用中，环境模拟箱至少处于一种模式，为了能够实现特定试验条件下的环境模拟，环境模拟箱可同时处于喷淋模式、盐雾模式，试样12设于旋转轮盘8上。

与现有技术相比，本实施例提供的模块化组合式的环境模拟箱采用模块化的组合方式，将加热组件2(例如，红外灯或浴霸灯)、喷淋组件3、加湿组件4、盐雾组件5、溶液槽6、固定试样架7和旋转轮盘8集成到同一环境模拟箱中，使得环境模拟箱能够具有多种腐蚀试验模式切换或组合(即单独的喷淋模式、单独的周浸模式、单独的盐雾模式、喷淋模式+盐雾模式交替组合)，无需配备多种试验装置，从而能够实现组件标准化和实验装置总成标准化，同时满足特定环境模拟试验要求。

考虑到在实际应用中，对于金属材料不同的服役环境，可能仅需要进行其中一种或两种腐蚀试验，剩余的腐蚀试验所涉及的部件可以拆除，因此，上述喷淋组件3、盐雾组件5、溶液槽6、固定试样架7和旋转轮盘8均与壳体1可拆卸连接，操作人员可以根据实际需求选择合适的部件置于壳体1内，其他部件可以拆除，以便实现腐蚀试验功能切换。

从空间布局的角度考虑，对于上述部件的具体设置位置，示例性地，加热组件2和加湿组件4设于壳体1的侧壁，喷淋组件3设于壳体1的上壁，盐雾组件5、溶液槽6、固定试样架7和旋转轮盘8均设于壳体1的底壁，盐雾组件5设于底壁的中心位置，固定试样架7设于盐雾组件5的一侧，旋转轮盘8设于盐雾组件5的另一侧。

对于加湿组件4的结构，具体来说，其包括供水箱和雾化器，供水箱、雾化器和壳体1依次连通，供水箱中的水通过雾化器，从而能够提高壳体1内空间的湿度。

为了能够更好地控制壳体1内的湿度，使其维持在阈值范围内，可以采用以下两种方式：

第一种方式，通过提高壳体1内的空气流动，采用干燥气体置换部分壳体1内的湿热气体，上述模块化组合式的环境模拟箱还包括送风组件9，送风组件9与壳体1内连通，壳体1上开设排风口。这样，当壳体1内的湿度超过阈值时，开启送风组件9，送风组件9吹出的风能够促进壳体1内的空气流动，促进湿热气体排出壳体1，从而能够有效降低壳体1内的湿度。

示例性地，送风组件9可以为百叶风扇，通过自动调节百叶风扇的风速和风叶摆动方向，实现送风强度满足湿度控制要求。

第二种方式，通过加速金属材料和壳体1内水的蒸发，使得水汽能够快速排出壳体1，上述模块化组合式的环境模拟箱还包括设于壳体1内的抽风组件10，壳体1上开设进风口，这样，当壳体1内的湿度超过阈值时，开启抽风组件10，抽风组件10利用高温加速金属材料和壳体1内水汽的蒸发，使得湿热气体能够快速排出壳体1，从而能够有效降低壳体1内的湿度。

需要说明的是，在对湿度进行调节的过程中，可以同时采用以上两种方式，这是因为，抽风组件10的开启会导致壳体1内的温度快速升高，不利于恒温的控制，通过送风组件9，将干燥的低温空气供入壳体1内，能够在降低湿度的同时降低壳体1内的温度。

为了能够实现水资源的循环利用，上述模块化组合式的环境模拟箱还包括水循环组件11，具体来说，水循环组件11包括依次连接的净化器、冷却器和循环水泵，净化器的进水口与壳体1内连通，循环水泵的出水口与喷淋组件3的进水口、加湿组件4的进水口和盐雾组件5的进水口连接，使得净化器、冷却器、循环水泵和壳体1构成水循环通路。这样，通过净化器能够对壳体1内排出的水进行过滤和净化，净化后的水供入冷却器，与冷却器进行热交换，使得净化后的水温下降，然后通过循环水泵提供水的流动动力，再次用于环境模拟用水。

为了能够提高旋转轮盘8的安装稳定性，上述模块化组合式的环境模拟箱还包括两个法兰盘，旋转轮盘8的转动轴的一端穿过其中一个法兰盘后与法兰盘转动连接，旋转轮盘8的转动轴的另一端穿过另一个法兰盘后与法兰盘转动连接。这样，通过法兰盘能够对旋转轮盘8的转动轴的两端进行稳定支撑，从而能够提高旋转轮盘8的安装稳定性。

在实际应用中，根据要求需要对不同尺寸的试样12进行腐蚀试验，为了保证试样上下表面或者特殊形状的事件全截面均匀腐蚀，对于固定试样架7的结构，可以升降或翻转，具体来说，其包括安装板和起吊器，安装板相对于水平方向倾斜设置，试样12的一侧加工起吊环，试样12置于安装板上，起吊器的起吊端与起吊环连接，在喷淋腐蚀试样12过程中，通过起吊器将试样12吊起并进行翻转，从而能够在不打开壳体1的基础上，实现试样12的翻转。

对于安装板的结构，具体来说，参见图4a至4c，其分为沿安装板平面方向依次设置的第一支撑面、翻转面72和第二支撑面，第一支撑面、翻转面72和第二支撑面依次向下倾斜，喷淋腐蚀试验过程中，先将试样12置于第一支撑面上，试样12的起吊环置于第一支撑面远离第二支撑面的一侧，参见图4a，需要翻转时，定义试样12设有起吊环的一侧为起吊侧，与起吊侧相对的一侧为翻转支点侧，开启起吊器，试样12的起吊侧以翻转支点侧为中心轴旋转；然后，翻转支点侧立于翻转面72上，参见图4b，在重力作用下，试样12会向第二支撑面侧继续倾斜，并最终置于第二支撑面上，参见图4c，实现试样12的翻转。

需要说明的是，第一支撑面和第二支撑面的结构基本相同，两者均包括板体71以及设于板体71上表面的支撑条73，支撑条73设于板体71的上表面，示例性地，支撑条73的数量为多个，多个支撑条73之间具有空隙且平行布置，试样12置于支撑条73上，支撑条73的形状为直角梯形或直角三角形，直角梯形的斜边或直角三角形的斜边朝上，支撑条73设有贯穿直角边和斜边且朝向试样12的喷射孔。这样，喷淋水喷淋至支撑条73，并流入喷射孔中，产生喷射水流对试样12下表面进行喷淋。同时，通过多个支撑条73的设置，喷淋水从上一个支撑条73的喷射孔喷出后与试样12的下表面接触，会沿着板体71下表面流动，而后进入下一个支撑条73的喷射孔进一步喷射。

对于喷射孔的结构，具体来说，参见图5，包括沿斜边至直边方向依次连接的进水恒径孔74、缩颈孔75、低压恒径孔76和扩径孔77。这样，喷淋初期，喷淋水在流经缩颈孔75时，会形成射流，并使得低压恒径孔76内的气压降低；喷淋过程中，当喷淋水流至支撑条73外壁时会封堵进水恒径孔74，在低压恒径孔76内低压的促使下，进一步流经缩颈孔75和低压恒径孔76和扩径孔77，进入支撑条73内，与试样12下表面接触。

考虑到仅采用压力可能存在喷淋的水动力不足影响喷射的情况，因此，上述安装板还包括供水条(图中未示出)，供水条与支撑条73一一对应，喷淋水供给单元通过供水条与喷射孔连接，为喷淋水提供足够的动力实现喷射。

为了能够提高上述壳体1的防腐性，延长壳体1的使用寿命，示例性地，上述壳体1采用纯钛或316L不锈钢材质。

为了能够实现环境模拟的自动控制，上述模块化组合式的环境模拟箱还包括总控制器以及与总控制器连接的加热控制器、喷淋控制器、加湿控制器、盐雾控制器、轮盘控制器、送风控制器和烘干控制器，需要说明的是，对于自动控制的部件图中均未示出，总控制器通过加热控制器控制加热组件2的开闭和发热温度，总控制器通过喷淋控制器控制喷淋组件3的开闭和喷淋量，总控制器通过加湿组件4控制加湿组件4的开闭和加湿流量，总控制器通过盐雾控制器控制盐雾组件5的开闭和盐雾压力，总控制器通过轮盘控制器控制轮盘的启停和转动速度，总控制器通过送风控制器控制送风组件9的送风流量，总控制器通过烘干控制器控制抽风组件10的烘干温度。

为了能够保证试验过程中温度在阈值范围内，上述模块化组合式的环境模拟箱还包括温度传感器，温度传感器采集壳体1内的实时温度并传送至总控制器，总控制器判断实时温度是否在阈值范围内，若实时温度不在阈值范围内，则总控制器发送调节信号至加热组件2，加热组件2根据调节信号调节加热温度，使得壳体1内的实时温度处于阈值范围内。

为了能够保证试验过程中湿度在阈值范围内，上述模块化组合式的环境模拟箱还包括湿度传感器，湿度传感器采集壳体1内的实时湿度并传送至总控制器，总控制器判断实时湿度是否在阈值范围内，若实时湿度不在阈值范围内，则总控制器发送调节信号至抽风组件10和送风组件9，抽风组件10和送风组件9根据调节信号调节实时湿度，使得壳体1内的实时湿度处于阈值范围内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。