一种气体均匀性控制设备的制作方法

本技术涉及气体均匀设备，尤其是涉及一种气体均匀性控制设备。

背景技术：

1、在气体检测、环境模拟、材料腐蚀试验、精密仪器防护及化工实验等技术领域中，通常需要为试验对象提供温度稳定、流速平稳、分布一致的气体环境。气体的温度均匀性、流速稳定性及空间分布均匀性，将直接影响试验数据的准确性、检测结果的可靠性以及产品试验的可重复性，是保证高精度实验顺利开展的关键条件。

2、为满足上述需求，现有气体混合装置通常采用均流板导流及缓冲腔扩散等结构，以提升混合均匀度。然而在实际使用过程中，气体在缓冲腔内部混合、扩散及流动时，受腔体结构限制，腔体边角、拐角区域易形成流动死区，处于死区内的气体流速极低，导致局部气体更新滞后，无法及时与主流气体充分混合，易造成局部过冷或过热现象，使整体气体温度场分布不均，直接导致装置输出的气体温度难以达到全域均匀稳定状态，严重影响实验环境的稳定性与检测精度，无法满足高精度环境模拟、精密仪器防护及标准化腐蚀试验的使用要求。

技术实现思路

1、为了实现为实验操作平台提供温度稳定均匀的气体，本技术提供一种气体均匀性控制设备。

2、本技术提供的一种气体均匀性控制设备。采用如下的技术方案：

3、一种气体均匀性控制设备，包括操作箱和送风箱，所述操作箱和所述送风箱之间连接有循环管道和输送管道，所述送风箱内设置有混合室，所述循环管道的一端与所述混合室连通，所述混合室连接有新风组件；

4、所述混合室的输出端连接有连接管道，所述连接管道上设置有第一电加热器，所述连接管道的输出端连接有第一混合腔，所述第一混合腔与所述输送管道连通，所述第一混合腔内设置有第一扰动组件，所述输送管道上设置有第二电加热器，所述输送管道远离所述第一混合腔的一端设置有第二混合腔，所述第二混合腔内设置有第二扰动组件；

5、所述操作箱内设置有混流腔，所述混流腔与所述第二混合腔连通，所述混流腔中设置有第三扰动组件，所述混流腔与所述操作箱的操作台之间设置有均流板和第一过滤板；

6、所述第一扰动组件、所述第二扰动组件和所述第三扰动组件均能够带动腔内边角处气体加速流动。

7、通过采用上述技术方案，循环管道将操作箱中气体送回送风箱中，新风系统持续补给和更新，既减少气体和气体温度损耗，又确保气体充足，可长时间维持实验环境的一致性；气体经过多级加热和多级混流，实现气体输送过程中温度分布均匀稳定，为实验提供稳定的温度环境；三个扰动组件，可主动带动腔体边角、拐角区域的气体加速流动，消除破除传统设备中的气体滞留和流动死区，使腔内所有气体全程参与循环、充分混合，有效避免气体局部过冷或过热，提升气体混合均匀度；同时两个混合腔和混流腔实现主机混流稳压，降低气流脉动与涡流，使进入操作箱操作平台的气体流速平稳、压力稳定，均流板与第一过滤板进一步整流过滤，保证输出气流均匀、洁净；整体设备将混合、加热、扰动、均流、过滤功能集于一体，结构紧凑合理，能够稳定输出温度、浓度、流速全域均匀的气体，适应于高精度实验场景。

8、可选的，所述新风组件包括进气管道和气泵，所述连接管道内设置有第二过滤板，所述连接管道内设置有多层孔板，多层所述孔板孔径不同，所述孔板位于所述第二过滤板和所述混合室之间。

9、通过采用上述技术方案，气泵与进气管道配合，可实现新风的稳定可控输入，与循环气体协同形成供气体系，维持设备内气体的长期恒定，避免气体损耗，保证试验环境气体供给稳定性；第二过滤板可有效滤除气体中的粉尘、颗粒物等杂质，避免杂质进入加热器、扰动组件及操作箱内，既保护内部精密结构不受磨损和堵塞，又能保证气体检测对洁净气流的使用要求；多层异径孔板使气流依次穿过不同孔径孔板，对新风与循环气体进行初步混合与整流，削弱气流脉动与冲击，提前改善气流均匀性，为后续多级扰动混合奠定良好基础，提升整体混合效果。

10、可选的，所述连接管道和所述第一混合腔之间、所述输送管道和所述第二混合腔之间均转动连接有多个混流块，所述混流块朝向所述混流层的进风端固定设置有旋转叶片。

11、通过采用上述技术方案，利用进风气流直接冲击旋转叶片，带动混流块自动旋转，形成持续的旋流紊动场，无需额外电机或驱动机构，即可主动搅动腔体进风端及边角区域的滞留气体，对加热器加热过的气流强制剪切、充分掺混，消除流动死区，避免局部气体堆积、混合滞后，加快气体间的热量传递，使冷热气体快速均匀换热，提升气体浓度与温度的全域均匀性；气流驱动的转动连接结构简单可靠，不额外增加能耗，长期运行稳定性高，且维护简便。

12、可选的，所述第一扰动组件包括链条和至少两个旋转链轮，所述旋转链轮与对应的所述混流块同轴固定，所述链条和所述旋转链轮均位于所述第一混合腔内，所述旋转链轮与所述链条啮合连接，所述链条上固定设置有多个第一扰动板，所述第一扰动板与所述链条的移动方向相垂直。

13、通过采用上述技术方案，旋转链轮与混流块同轴固定，由进风气流带动旋转叶片及混流块转动，即可同步驱动旋转链轮和链条运转，从而带动第一扰动板移动，第一扰动板扰流面积大，形成大面积强剪切的扰流面，扇动第一混合腔中气体加快流动，强制气体掺混，提升气体温度混合均匀性，多个第一扰动板在整个混合腔中移动，覆盖第一混合腔内全域，形成大范围气体循环扰动路径，避免混合腔体角落、拐角处气体滞留，无需额外动力，实现整套第一扰动组件的自动驱动运行，结构简单可靠性高。

14、可选的，所述第一混合腔靠近所述输送管道的一端设置有第一温度传感器，当所述第一温度传感器检测气体温度低于设定值时，所述第一电加热器增大开度；

15、所述第二混合腔靠近所述混流腔的一端设置有第二温度传感器，当所述第二温度传感器检测气体温度低于预设值时，所述第二电加热器增大开度。

16、通过采用上述技术方案，通过第一温度传感器实时监测第一混合腔输出气体温度，第二温度传感器实时监测第二混合腔输出气体温度，当传感器检测到气体温度低于设定阈值时，可自动增大对应电加热器的加热开度，提升气体加热功率，实时补偿温降偏差，保障气体温度持续贴合设定标准温度；两个温度传感器近距离紧邻气体输出端，温度数据采集实时精准，无监测滞后问题，电加热器响应调节速度快，可快速修正温度波动，提升设备温控运行稳定性。

17、可选的，所述第二扰动组件还包括螺旋杆，所述螺旋杆转动连接在第二混合腔内，所述螺旋杆与对应的所述混流块同轴固定，所述螺旋杆的螺旋部上开设有若干第一通孔。

18、通过采用上述技术方案，螺旋杆与混流块同轴固定，由进风气流带动旋转叶片及混流块同步驱动螺旋杆转动，同轴自驱动，无需额外动力，结构简洁可靠，便于维修；螺旋杆的螺旋部对气体形成轴向推送和径向全域搅动双重作用，既能推动气体向前平稳输送，又能破除第二混合腔内边角气体流动死区；第一通孔使气体在螺旋推送过程中会反复穿过通孔，实现气流穿流切割，混合更均匀，增大气流之间的换热频率，保证温度分布全域一致；第一通孔可有效疏导气流、减小旋压阻力，提升输送平稳性。

19、可选的，所述混流腔靠近所述输送管道输出端的一侧设置有第一弧形挡板，所述第一弧形挡板朝向所述输送管道弯曲，所述第一弧形挡板上开设有若干第二通孔。

20、通过采用上述技术方案，第一弧形挡板朝向输送管道输出端弯曲，可对进入混流腔的气流形成弧形导向与柔性缓冲，避免高速气流直接冲击腔壁产生涡流，使气流输送更平稳，并且在弧形挡板的导向作用下，部分气流穿过若干第二通孔，部分气流向入口区分布扩散，使气流能够到达混流腔靠近输送管道一侧侧壁和边角处，抑制边角死区气流产生，防止气体在入口区域滞留堆积，使集中进风转为全域扩散式进风，提升混流腔气流分布的均匀性。

21、可选的，所述混流腔内设置有套筒，所述套筒开口朝向所述第一弧形挡板设置，所述套筒内设置有多个均流膜。

22、通过采用上述技术方案，套筒内均流膜对气流进行梳理均流，消除残余紊流与流速脉动，使气体在混流腔的轴向和径向上的分布一致，为操作箱的操作台输出超高均匀度的气流环境。

23、可选的，所述扰动组件包括第二弧形挡板和旋转杆，所述第二弧形挡板固定设置在所述混流腔远离所述第一弧形挡板的一端，所述旋转杆转动连接在套筒上，所述旋转杆的一端固定设置有驱动风轮，所述驱动风轮位于所述套筒内，所述旋转杆的另一端固定设置有扰动风轮，所述扰动风轮靠近所述第二弧形挡板。

24、通过采用上述技术方案，气流推动驱动风轮旋转，运行稳定可靠，带动扰动风轮搅动混流腔末端和腔壁边角的滞留气体，第二弧形挡板对末端气流起到导向收拢作用，配合扰动风轮的旋转剪切，使气流在混流腔末端混匀均温，进一步提升气体全域均匀性，为后续气体输出提供平稳均匀的气流；旋转杆依靠套筒直接连接在套筒上，实现精准定位，避免转动过程中刮擦混流腔壁。

25、可选的，所述均流板位于所述混流腔和所述第一过滤板之间，所述均流板上开设有若干第一容纳槽，所述第一容纳槽的侧壁开设有多个出气通道，所述出气通道将所述混流腔与所述均流板、所述第一过滤板之间空间连通；

26、所述第一容纳槽中开设有第二容纳槽，所述第二容纳槽中固定设置有支撑弹簧，所述第一容纳槽内滑动连接有移动块，所述移动块与所述支撑弹簧固定连接，所述支撑弹簧支撑所述移动块将所述出气通道堵住，当所述混流腔中气体处于正压状态时，所述混流腔中气压压动所述移动块，使所述混流腔与所述出气通道连通。

27、通过采用上述技术方案，依靠混流腔内气体正压自动顶开移动块，从而连通出气通道，腔内压力不足时支撑弹簧自动复位封堵，形成自适应稳压结构，可自动维持混流腔内压力稳定，避免气流压力忽高忽低，保证输出气流持续平稳；移动块仅在混流腔内正压时开启，可有效防止后端气体倒流回混流腔，避免混流腔内压力过大，提升系统运行稳定性，保障气路循环安全。

28、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

29、1.气体经过多级加热和多级混流，实现气体输送过程中温度分布均匀稳定；三个扰动组件，可主动带动腔体边角、拐角区域的气体加速流动，消除气体滞留和流动死区，使腔内所有气体全程参与循环、充分混合，有效避免气体局部过冷或过热，提升气体混合均匀度；整体设备将混合、加热、扰动、均流、过滤功能集于一体，结构紧凑合理，能够稳定输出温度、浓度、流速全域均匀的气体，适应于高精度实验场景。

30、2.第二过滤板滤除气体中的粉尘、颗粒物等杂质，既保护内部精密结构不受磨损和堵塞，又能保证气体检测对洁净气流的使用要求；多层异径孔板使气流依次穿过不同孔径孔板，对新风与循环气体进行初步混合与整流，削弱气流脉动与冲击，提前改善气流均匀性。

31、3.利用进风气流直接冲击旋转叶片，带动混流块自动旋转，形成持续的旋流紊动场，主动搅动腔体进风端及边角区域的滞留气体，对加热器加热过的气流强制剪切、充分掺混，消除流动死区，加快气体间的热量传递，使冷热气体快速均匀换热，提升气体浓度与温度的全域均匀性；

32、旋转链轮与混流块同轴固定，由进风气流带动旋转叶片及混流块转动，即可同步驱动旋转链轮和链条运转，从而带动第一扰动板移动，扇动第一混合腔中气体加快流动，强制气体掺混，提升气体温度混合均匀性，避免混合腔体角落、拐角处气体滞留；

33、螺旋杆与混流块同轴固定，由进风气流带动旋转叶片及混流块同步驱动螺旋杆转动，螺旋杆的螺旋部对气体形成轴向推送和径向全域搅动双重作用，既能推动气体向前平稳输送，又能破除第二混合腔内边角气体流动死区；

34、气流推动驱动风轮旋转，运行稳定可靠，带动扰动风轮搅动混流腔末端和腔壁边角的滞留气体，第二弧形挡板对末端气流起到导向收拢作用，配合扰动风轮的旋转剪切，使气流在混流腔末端混匀均温，进一步提升气体全域均匀性，为后续气体输出提供平稳均匀的气流。

35、4.第一弧形挡板对进入混流腔的气流形成弧形导向与柔性缓冲，避免高速气流直接冲击腔壁产生涡流，使气流输送更平稳，并且在弧形挡板的导向作用下，部分气流穿过若干第二通孔，部分气流向入口区分布扩散，抑制边角死区气流产生，防止气体在入口区域滞留堆积，提升混流腔气流分布的均匀性。

36、5.依靠混流腔内气体正压自动顶开移动块，从而连通出气通道，腔内压力不足时支撑弹簧自动复位封堵，形成自适应稳压结构，可自动维持混流腔内压力稳定，避免气流压力忽高忽低，保证输出气流持续平稳；移动块仅在混流腔内正压时开启，可有效防止后端气体倒流回混流腔，避免混流腔内压力过大，提升系统运行稳定性，保障气路循环安全。