一种多功能实验装置

1.本实用新型涉及新材料技术设备领域，尤其涉及一种多功能实验装置。


背景技术：

2.在相关技术中，恒温恒湿养护箱只能提供某一设定的养护条件，无法同时对不同样品在不同温度和湿度条件下同时养护。高校实验室面积紧缺，难以购买多台设备，仪器配备不足。当实验室多名同学同时进行实验时，由于各同学实验内容不同，所制出的不同样品需要不同的养护条件。然而实验室恒温恒湿养护箱数量有限，因此在使用恒温恒湿养护箱时会出现时间上的冲突。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的问题是提供一种多功能实验装置，能够提供多温湿环境，实现不同样品在不同温度和不同湿度条件下同时养护的目的。
4.本实用新型所提供的技术方案如下：
5.一种多功能实验装置，包括：
6.养护仓，所述养护仓内设有彼此隔开且各自封闭的多个养护单元，每一所述养护单元内设有用于放置样品的置物架，所述养护单元被所述置物架分为相通的第一腔室和第二腔室；
7.用于调节所述养护单元内的温度和湿度的环境调节单元，所述环境调节单元设置于所述第一腔室内；
8.用于监测所述第二腔室内温度和湿度的环境监测单元，所述环境监测单元设置于所述第二腔室或所述第一腔室内；
9.控制单元，与所述环境监测单元和所述环境调节单元连接，用于根据所述环境监测单元所监测的温度和湿度信息，控制所述环境调节单元的工作状态。
10.示例性的，所述环境调节单元包括：
11.盛装有饱和盐溶液的容器；
12.用于加热所述饱和盐溶液的加热器，设置于所述第一腔室内；
13.用于向所述容器中注入水的自动注水机构，所述自动注水机构包括注水管及水阀，所述注水管的一端连接至水源，另一端连接至所述容器，所述注水管上设有所述水阀；及
14.用于向所述容器内填加盐的自动加盐机构，所述自动加盐机构包括加盐管及填盐组件，所述加盐管的一端连接至所述容器，另一端连接至所述填盐组件；
15.其中，所述控制单元与所述水阀和所述填盐组件连接，用于根据所述温度和湿度信息，控制所述水阀与所述填盐组件的工作状态。
16.示例性的，所述填盐组件包括：
17.漏斗状储存盒，所述漏斗状储存盒内包括多个存储区，不同所述存储区内分别储
存有不同种类的盐颗粒；
18.称重部件，设置于各所述存储区内，用于对各所述存储区内剩余的盐颗粒进行称重；
19.控制阀，设置于各所述存储区的出盐口；
20.其中，所述控制单元与所述称重部件及所述控制阀连接，用于根据所述称重部件所称取的重量信息，控制所述控制阀的开关。
21.示例性的，所述置物架上设有多个贯通孔，所述第一腔室和所述第二腔室通过所述贯通孔相通。
22.示例性的，所述养护仓的内腔设有多个隔板，且所述养护仓的内腔被所述隔板分隔为多个所述养护单元。
23.示例性的，所述隔板为绝热材质制成。
24.示例性的，所述养护单元与所述养护仓的外壳之间设有保温层，所述保温层的材料选用纳米孔超级绝热材料。
25.示例性的，所述多功能实验装置还包括超温保护单元，所述超温保护单元与所述环境监测单元连接，用于当温度高于预定值时进行报警。
26.示例性的，所述多功能实验装置还包括水位报警单元，所述水位报警单元用于监测所述容器当前水位，并当所述水位高于最高水位线和/或低于最低预定水位线时进行报警。
27.示例性的，所述环境监测单元包括温度传感器和湿度传感器。
28.本实用新型所带来的有益效果如下：
29.本实用新型提供的多功能实验装置，其养护仓内包括多个彼此隔离的养护单元，每个养护单元内设置环境调节单元及环境监测单元，可以通过环境监测单元监测各养护单元内部温度和湿度等环境条件，并自动控制环境调节单元对各养护单元内部温度和湿度进行调节，这样，可以实现一个装置内具有多个不同的养护环境，从而实现多个样品在不同温度和不同湿度调节下同时养护的目的。
附图说明
30.图1所示为本公开实施例提供的多功能实验装置的整体结构示意图；
31.图2所示为本公开实施例提供的多功能实验装置内部一个养护单元的俯视剖面图；
32.图3所示为本公开实施例提供的多功能实验装置内部一个养护单元的底部剖图示意图；
33.图4所示为nacl二元水盐体系相图。
34.图中，各部件标记如下：
35.养护仓10；隔板11；环境调节单元环境监测单元养护单元21；置物架22；贯通孔221；第一腔室a；第二腔室b；控制单元40；容器201；加热器202；注水管203；水阀204；加盐管205；填盐组件206；漏斗状储存盒50；称重部件60；排水口207。
具体实施方式
36.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
37.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
38.在相关技术中，不同盐的饱和盐溶液在特定的理想状态下可以作为定点湿度发生器。将特定盐和纯水在密闭空间内混合后，在特定温度和压力下，经过溶液内的电离和水合作用、及溶液与空气的蒸发和凝结作用后，该空间形成了一个三相热力学平衡体系。密闭空间内的湿度与盐的种类、盐的浓度和环境温度有关。选择饱和浓度后，在温度恒定和平衡的条件下，改变溶液的组分就可以获得不同的湿度。各类盐的饱和盐溶液在不同温度下的湿度值如表1所示。
39.表1一些盐类饱和溶液在不同温度时的相对湿度(单位：％)
[0040][0041]
基于以上，发明人经过创造性研究，在本公开实施例提供了一种多功能实验装置，其可以实现多个样品在不同温度和不同湿度条件下同时养护，温度和湿度数据通过温度和
湿度传感器实时传输到电脑上进行实时监控，并作出调整。
[0042]
如图所示，本公开实施例提供的多功能实验装置包括：养护仓10、环境调节单元、环境监测单元及控制单元40，其中，所述养护仓10内设有彼此隔开且各自封闭的多个养护单元21，每一所述养护单元21内设有用于放置样品的置物架22，所述养护单元21被所述置物架22分为相通的第一腔室a和第二腔室b；所述环境调节单元用于调节所述养护单元21内的温度和湿度，所述环境调节单元设置于所述第一腔室a内；所述环境监测单元用于监测所述第二腔室b内温度和湿度，所述环境监测单元设置于所述第二腔室b或所述第一腔室a内；所述控制单元40与所述环境监测单元和所述环境调节单元连接，用于根据所述环境监测单元所监测的温度和湿度信息，控制所述环境调节单元的工作状态。
[0043]
本实用新型提供的多功能实验装置，所述养护仓10内包括多个彼此隔离的养护单元21，多个所述养护单元21彼此隔离相互之间不会有空气流通。各所述养护单元21分别放在互相隔绝的小空间中独立工作，互不干扰。每个所述养护单元21内设置环境调节单元及环境监测单元，可以通过环境监测单元监测各养护单元21内部温度和湿度等环境条件，并自动控制环境调节单元对各养护单元21内部温度和湿度进行调节，这样，可以实现一个装置内具有多个不同的养护环境，从而实现多个样品在不同温度和不同湿度调节下同时养护的目的。
[0044]
需要说明的是，以图所示为例，所述养护单元21的数量有4个。在实际应用中，所述养护单元21的数量不限于此。
[0045]
示例性的，所述环境调节单元包括：
[0046]
盛装有饱和盐溶液的容器201；
[0047]
用于加热所述饱和盐溶液的加热器202，设置于所述第一腔室a内；
[0048]
用于向所述容器201中注入水的自动注水机构，所述自动注水机构包括注水管203及水阀204，所述注水管203的一端连接至水源，另一端连接至所述容器201，所述注水管203上设有所述水阀204；及
[0049]
用于向所述容器201内填加盐的自动加盐机构，所述自动加盐机构包括加盐管205及填盐组件206，所述加盐管205的一端连接至所述容器201，另一端连接至所述填盐组件206；
[0050]
其中，所述控制单元40与所述水阀204和所述填盐组件206连接，用于根据所述温度和湿度信息，控制所述水阀204与所述填盐组件206的工作状态。
[0051]
上述方案中，该环境调节单元是采用容器201、自动注水机构及自动加盐机构等来实现，其中该第一腔室a和第二腔室b可以是上下分层设置，加热器202及容器201均位于下层的第二腔室b内，第一腔室a用于放置样品。该加热器202用于均匀的加热所述容器201内的饱和盐溶液，使饱和盐溶液的温度保持恒定。每个养护单元21的底部装有所述环境监测单元，该环境监测单元可以包括温度传感器和湿度传感器等任意合适的环境监测部件。所述环境监测单元可将所述养护单元21的温度和湿度等监测信息传输至控制单元40，由连接至所述控制单元40的所述环境调节单元实现对温度和湿度的自动控制。其中所述环境调节单元主要是通过控制向所述容器201中注入水和填加盐颗粒的量以及加热器202的温度，来使得所述容器201内的饱和盐溶液达到预定状态，以实现将所述养护单元21内的温度和湿度达到在样品所需养护条件。
[0052]
其中，所述自动注水机构的水管一端连接水源，另一端连接至所述容器201内，且在所述水管上设置水阀204，所述容器201上还设有排水口207，所述控制单元40可在用户操作下设定预定的温度和湿度条件，当接收到所述环境监测单元所检测的湿度和温度信息后，与所述预定的温度和湿度进行对比，并根据对比结果控制所述水阀204的开关，以控制所述水管的进水和排水。
[0053]
所述自动加盐机构主要包括加盐管205及填盐组件206，所述加盐管205的一端连接至所述容器201，另一端连接至所述填盐组件206，所述控制单元40可在用户操作下设定预定的温度和湿度条件，当接收到所述环境监测单元所检测的湿度和温度信息后，与所述预定的温度和湿度进行对比，并根据对比结果控制所述填盐组件206的盐颗粒添加量，以调节所述容器201内的饱和盐溶液组分。
[0054]
其中，示例性的，所述填盐组件206包括：
[0055]
漏斗状储存盒50，所述漏斗状储存盒50内包括多个存储区，不同所述存储区内分别储存有不同种类的盐颗粒；
[0056]
称重部件60，设置于各所述存储区内，用于对各所述存储区内剩余的盐颗粒进行称重；
[0057]
控制阀，设置于各所述存储区的出盐口；
[0058]
其中，所述控制单元40与所述称重部件60及所述控制阀连接，用于根据所述称重部件60所称取的重量信息，控制所述控制阀的开关。
[0059]
上述方案中，所述漏斗状储存盒50内在不同储存区内可放置不同种类的盐，使用者需要在漏斗状储存盒50子中装上不同种类的盐颗粒，并在控制单元40中对每个盒子中的盐种类给出标记。漏斗状储存盒50虽然无法对盐的种类进行自动识别，但是能够对不同储存区的盐的重量进行自动测量，在填盐时通过测量所剩的盐重量可以计算填到养护单元21的烧杯中的盐的种类和重量。
[0060]
同时，由于所述自动注水单元可根据控制单元40计算的饱和盐溶液所需水量向容器201内注入水，这样所述控制单元40可以计算出所需盐颗粒的重量，便于自动填盐以制作饱和盐溶液。所述养护单元21的底部可带有湿度传感器，能够对盐溶液形成的湿度环境进行检测。
[0061]
此外，所述环境调节单元还可以包括搅拌机构，例如电磁搅拌器，其可以设置于所述容器201上方，且所述搅拌机构包括可旋转的搅拌部件，所述搅拌部件可伸入至所述容器201内。所述控制单元40可以控制所述搅拌机构对所述容器201内的饱和盐溶液进行搅拌，以使所述容器201内更容易形成均匀的饱和盐溶液。
[0062]
此外，示例性的，所述置物架22上可设有多个贯通孔221，所述第一腔室a和所述第二腔室b通过所述贯通孔221相通。所述置物架22可以选用导热性良好的网格状隔板制成，其可以将所述养护单元21的内腔分成上下两层，即分为第一腔室a和第二腔室b。所述置物架22的上层的第一腔室a用于放置样品，下层的第二腔室b用于放置盛放有饱和盐溶液的容器201。
[0063]
此外，所述养护仓10的内腔设有多个隔板11，且所述养护仓10的内腔被所述隔板11分隔为多个所述养护单元21。采用上述方案，所述养护单元21之间是通过隔板11将所述养护仓10内腔分隔而成。所述隔板11为绝热材质制成。在实际应用中，所述养护单元21也可
以是单独的腔室放置于所述养护仓10内。
[0064]
示例性的，所述养护单元21与所述养护仓10的外壳之间设有保温层，所述保温层的材料选用纳米孔超级绝热材料。这样的设置，可以有效防止不同养护单元21之间的温度干扰且减少热量散失。
[0065]
此外，示例性的，所述多功能实验装置还包括超温保护单元，所述超温保护单元与所述环境监测单元连接，用于当温度高于预定值时进行报警。
[0066]
示例性的，所述多功能实验装置还包括水位报警单元，所述水位报警单元用于监测所述容器201当前水位，并当所述水位高于最高水位线和/或低于最低预定水位线时进行报警。所述多功能实验装置还可以设置有传感器短路或断路保护器等。
[0067]
如图1所示，本公开实施例提供的多功能实验装置中，所述控制单元40可以是电脑主机等，可以在所述多功能实验装置的外壳上设置操作面板，以对各个养护单元21的温度和湿度环境数据进行设定。所述操作面板上可设置开关41、自动填盐控制器42、自动注水控制器43、温湿度显示屏44和集成电路控制面板45等。
[0068]
此外，所述温度传感器和所述湿度传感器可以选用电阻贴片等实现。
[0069]
此外，所述养护单元的侧壁上可设置透明观察窗，以便于观察其内部情况。
[0070]
本公开实施例提供的多功能实验装置，一方面，大大提升了样品养护过程的自动化水平和准确度；另一方面，可以同时对不同温、湿环境要求的样品同时养护，或是对要求同一温湿环境的多个样品进行养护，大大提升了样品养护效率。
[0071]
此外，需要说明的是，以氯化钠饱和盐溶液为例，图4所示为nacl(氯化钠)的二元水盐体系相图。根据图4中nacl二元水盐体系相图可以看出，nacl溶液在0度时达到转熔点q，该图中可看出不同温度下nacl溶液达到饱和状态对应的nacl的质量分数。所述控制单元40可根据不同盐类的热力学水盐体现相图计算出达到饱和盐溶液所需盐和水的比例。
[0072]
下面结合具体实施例对本公开实施例提供的多功能实验装置进行更为详细的说明。
[0073]
实施例1
[0074]
实验室对钙矾石进行脱水和再水化，各个样品需要在不同的温度和湿度条件下养护不同的时间。采用本公开实施例提供的多功能实验装置可以通过控制不同盐种类和温度调节所需相对湿度分别进行养护，如nacl饱和盐溶液在25℃下，相对湿度为75％；kcl饱和盐溶液在50℃下，相对湿度为80％，可以对钙矾石进行不同温湿条件下的养护。
[0075]
实施例2
[0076]
实验室对多孔材料样品吸湿性测定，如硬硅钙石、碱式碳酸镁等多孔材料。采用本公开实施例提供的多功能实验装置可以通过选取不同盐种类在不同温度下的相对湿度进行吸湿性的测定，如mgcl2饱和盐溶液在50℃下，相对湿度为30％；ch3cook饱和盐溶液在40℃下，相对湿度为20％。
[0077]
使用本公开实施例提供的多功能实验装置的方法包括以下步骤：
[0078]
步骤一、设定
[0079]
根据所需的养护温度和湿度要求，选取不同的饱和盐溶液，通过控制单元40操作面板设定温度和湿度预设值，所述控制单元40即开机，接收所述温度传感器和所述湿度传感器反馈的温度和湿度信息，控制所述自动注水机构与所述自动填盐机构分别向各养护单
元21的容器201内注入水及填加盐，并控制所述加热器202对所述溶液进行加热，所述温度传感器和所述湿度传感器实时监控所述养护单元21内的温度和湿度，当所述养护单元21内的温度和湿度达到预设值时，保持养护单元21在此条件下持续工作至预定的时间。
[0080]
步骤二、放样
[0081]
将实验室制好的样品放入养护单元21的置物架22上，对样品进行养护。
[0082]
步骤三、养护
[0083]
将样品放好之后，便通过所述控制单元40对养护单元21内的温度和湿度、饱和盐溶液的温度进行实时监测、记录与控制，养护时间达到预定时间取出。
[0084]
有以下几点需要说明：
[0085]
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
[0086]
(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
[0087]
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0088]
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。