一种常压低氧充氮文物保护气密空间的制作方法

1.本发明涉及一种文物保护气密空间技术领域，特别是指一种常压低氧充氮文物保护气密空间。


背景技术：

2.近年来，氮气被广泛应用于文物保护，纸张除霉真空袋、充氮气调杀虫等也开始应用在博物馆库房内，关于氮气杀虫除霉的效果研究，业界也有相关研究文献，益阳市博物馆的何斌先生在温度14~18℃，湿度50%~60%条件下，将两片发霉纸画分别放置于氮气箱和室内一年。试验发现，氮气箱内纸画的霉变消失，而室内纸画霉变严重、残损破坏。国家文物局木质文物科学技术研究所，在温度23
±
2℃，相对湿度30%~40%，氧气浓度0.1%的环境条件下，考察了花斑皮蠹幼虫的生存情况。试验表明：0.1%的氧气环境杀虫效果明显。虽理论依据充分，但在实际应用中，极少出现长期固定完备的氮气文物保护装置，纸张除霉真空袋为一次性真空密封袋，无各项监控系统，无法保证文物安全。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明设计组装了一款文物保护气密空间，用于各类文物的保护工作。气密空间采用常压充氮的方式使气密空间内部的氧气浓度达到微量程度，制造低氧稳定环境，对于无机文物，充氮低氧保存，惰性气体氮气可以减缓文物的老化速度、氧化速度。对于有机文物，可充氮杀虫、充氮除霉、惰性气体保护、防老化、防火、防止光化学腐蚀和酸化水解氧化反应、防鼠。
4.发明的一种常压低氧充氮文物保护气密空间：气密空间材质为聚甲基丙烯酸甲酯（paam），其上设置有一进气口、一出气口、一气密门、一走线口；根据氮气密度略小于空气的原理，设置进气口在上方，出气口在下方；供氮系统直接采用氮气瓶充气，浓度为99.999%的高纯氮气瓶，出口设置减压阀和流量表，并通过输气管连接至气密空间进气口；出气口内径为进气口内径的1.5倍，通过增大出气流量释放空间内部瞬时压力。出气口的无压差只出不进单向阀门，调整舱内压力的同时保证空间气密性。出气口阀门连接的离心风机，使气密空间充排气为上充下强排方式，分散空间瞬时正压，高效完成气调工作。设备运行成本小，操作难度低，气体的洁净度高，系统运行的安全可靠；气密门根据需要设置尺寸，使用密封圈封围在门框四周；空间内部设置多层置物平台；可根据文物库房及空间条件建设不同尺寸的的气密空间，小尺寸使用10mmpmma透明板材粘接而成，大尺寸气密空间构建304不锈钢结构支撑框架，中间使用双层6mmpmma透明板材进行填充；氧气监控系统包含氧气检测探头和数显屏，分布在箱体内。氧气监控系统对空间内氧气浓度实时监测控制，监测装备网格状分布在空间的水平和垂直方向，排线走边，数量根据空间大小设计；
压力监控系统分布在实验空间内部，当内部压力达到1.25个大气压（126.65kpa），系统自动报警释压，关闭进气阀门；温湿度监控系统分布在实验空间内部，对库内的湿度进行实时监测控制，保证气密储藏空间内相对湿度在40％
‑
60％可调。温湿度监控系统借助于多个温湿度传感器进行检测，该湿控单元具有功耗低的特点，达到净化、除尘洁净稳定均匀的目的。可根据文物原储存温湿度进行调控，排除温湿度变量干扰。针对气密空间内的湿度均匀性问题，利用低氧控湿技术进行湿度稳定性及均匀性试验研究，在气密空间内五个不同位置放置温湿度传感器；空间内部各检测装置外部设置安全防护罩，防止与文物间产生碰撞摩擦。
5.报警系统包含氧气浓度超限报警、压力超限报警、温湿度超限报警（界限分上限（最高）和下限（最低））。
6.排风换气系统布置于实验空间外部操作空间，实时监测外部操作氧气浓度，低于下限（19.5%）报警自动启动排风换气系统。
7.远程监控系统，通过局域网、互联网等形式监控。远程监控系统通过计算机或手机等终端设备与高纯制氮显控箱通讯，进行异地监控、查询和访问，设定参数及运行状况，接收历史数据、报警故障等。
8.根据文物种类设置对应的自评估项目，以判断氮气保护对文物的影响。
附图说明
9.图1为一种常压低氧充氮文物保护气密空间系统示意图（以容积1m3为例）。
10.图2为一种大尺寸常压低氧充氮文物保护气密空间效果示意图（以容积30m3为例）。
具体实施方式
11.小尺寸气密空间：切割10mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯材料，构造气密空间，空间设置进出气口、气密门、走线口，内部安装置物平台，将各检测装置按照要求布置在空间内部，在各检测装置外安装仪器安全防护罩，防止与文物间产生碰撞摩擦。各接口使用聚甲基丙烯酸甲酯材料专用强力胶密封粘接。整体效果如图1所示，以容积1m3为例，最上方一面中心及出气口处设置温湿度检测仪；最上方面中心、左侧面中心、出气口上方设置氧气检测装置；进气口下方及出气口上方设置压力检测装置；出气口连接离心风机；所有检测装置控制器集中在集控板，集控板通过数据传输至电脑，手机通过app实时监控数据。
12.大尺寸气密空间：使用304不锈钢焊接钢结构主体框架，框架中间使用双层6mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯材料填充粘接，空间设置进出气口、气密门、走线口，内部安装置物架（可按尺寸定制多个置物架），将各检测装置按照要求布置在空间内部，在各检测装置外安装仪器安全防护罩，防止与文物间产生碰撞摩擦。如图2所示，以容积30m3为例，室门宽1.5m，高1.8m，以密封条贴合杀虫室，形成气密门。构件设置为方便气密杀虫室施工建设、工作人员的日常检查与维护保养，在四周预留约0.8m通道。
13.将气体阀门连接至进出气口，出气口阀门为只出不进单向阀门，进气管一端连接至气密空间进气口气体阀门，另一端连接至连接氮气瓶的减压阀，出气口气体阀门连接至
离心风机，制作为上充下强排模式。高效完成气密空间内部气体的置换工作。充氮气时同时打开阀门，充氮结束后先后关闭离心风机及进出气口阀门，以保证空间密闭性。气密门设置在气密空间外层，以密封圈封围，使用七字把手扣锁紧，方便气密门开关的同时保证气密性。
14.打开仪器并连接至集控中心，充入氮气至含氧量达到目标浓度，在充氮结束后，保护开始前，由专业人员对气密性进行检测，气密性检测合格后，调节氧气浓度监测上下报警限，调节温湿度至所需数值（文物原储存环境温湿度），设置上下压力报警限，设置外部排风报警下限，待空间内部各实验参数达到稳定状态后，打开气密门，放入文物，关闭气密门。继续缓缓充入氮气至稳定值为目标浓度，关闭氮气充入阀门，关闭进出气口。
15.保护过程中，实时监测调控空间内部各参数。并将集控系统连接至工作人员电脑，也可通过app在手机上实时监控保护状态，确保工作人员能在第一时间收到各异常参数的报警并可远程处理异常。
16.按照保护项目不同，文物于空间内存放相应天数后，取出文物，通过实验观察及自评估系统判断是否达到预期目标。
17.待下一次保护前，调整各检测装备系统的控制参数，系统达到稳定值后即可开始保护。


技术特征：
1.一种常压低氧充氮文物保护气密空间，其特征在于它包括：一气密空间，其上设置有一进气口、一出气口、一气密门、一走线口，空间内部设置多层置物平台；一浓度为99.999%的高纯氮气瓶，出口设置减压阀和流量表，并通过输气管连接至气密空间进气口；一出气口的只出不进单向阀门，调整舱内压力的同时保证空间气密性；一与阀门连接的离心风机，使气密空间充排气为上充下强排方式，分散空间瞬时正压；一氧气检控系统，包含氧气检测探头和数显屏，分布在箱体内；一压力检控系统，分布在实验空间内部，当内部压力达到1.25个大气压（126.65kpa），系统自动报警释压，关闭进气阀门；一温湿度监控系统，分布在实验空间内部，对库内的湿度进行实时检控，保证气密储藏空间内相对湿度在40％
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60％可调；一报警系统，包含氧气浓度超限报警、压力超限报警、温湿度超限报警（界限分上限（最高）和下限（最低））；一排风换气系统，实验空间外部空间，实时监测氧气浓度，低于下限（19.5%）报警自动启动排风换气系统；一远程监控系统，通过局域网、互联网等形式监控。2.气密空间材质为聚甲基丙烯酸甲酯（paam）。3.可根据文物库房及空间条件建设不同尺寸的的气密空间，大尺寸气密空间构建钢结构支撑框架，中间使用双层6mmpmma透明板材进行填充。4.根据氮气密度略小于空气的原理，设置进气口在上方，出气口在下方。5.出气口尺寸略大于进气口，通过增大出气流量释放空间内部压力。6.气密门根据需要设置尺寸，使用密封圈封围在门框四周。7.氧气检控系统对空间内氧气浓度实时监控，监测装备网格状分布在空间的水平和垂直方向，数量根据空间大小设计。8.温湿度监控系统借助于多个温湿度传感器进行检测，该湿控单元具有功耗低的特点，达到净化、除尘洁净稳定均匀的目的；可根据文物原储存温湿度进行调控，排除温湿度变量干扰；针对气密空间内的湿度均匀性问题，利用低氧控湿技术进行湿度稳定性及均匀性试验研究，在气密空间内五个不同位置放置温湿度传感器。9.远程监控系统通过计算机或手机等终端设备与高纯制氮显控箱通讯，进行异地监控、查询和访问，设定参数及运行状况，接收历史数据、报警故障等。10.根据文物种类设置对应的自评估项目，以判断氮气保护对文物的影响。

技术总结
本发明提供一种常压低氧充氮文物保护气密空间，可根据库房及文物的具体情况建设集浓度99.99%氮气供应设备、氧气监控系统、温湿度监控系统、压力监控装置、压力监控系统、报警系统以及管线阀门为一体的常压低氧充氮文物保护气密空间(图以容积1m3为例)。气密空间采用常压充氮的方式使气密空间内部的氧气浓度达到微量程度，制造低氧稳定环境，对于无机文物，充氮低氧保存，惰性气体氮气可以减缓文物的老化速度、氧化速度。对于有机文物，常压低氧充氮文物保护气密空间可充氮杀虫、充氮除霉、惰性气体保护、防老化、防火、防止光化学腐蚀和酸化水解氧化反应、防鼠。防鼠。防鼠。


技术研发人员：束梦盼 龚固
受保护的技术使用者：江苏龚匠文物保护研究有限公司
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2021/11/23