簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置，包括一個內部由連接法蘭和柔性皮腔隔離成上下兩層的實驗艙體，下層為實驗區，密封連接在柔性皮腔上部的剛性頂板上表面和實驗艙體頂部之間安裝有平衡彈簧，實驗艙體上平面上通過兩個軸承支架安裝有傳動軸，其上固定著用吊索繩連接剛性頂板的升降滑輪，通過手動旋轉固定在傳動軸一端的手動搖把帶動剛性頂板上升隨之拉伸柔性皮腔使實驗區擴展，當達到所需要模擬的低氣壓和缺氧環境時停止轉動手動搖把，止退齒輪和彈簧齒牙相嚙合保證了剛性頂板平衡靜止不動，滿足了實驗艙體內模擬低氣壓缺氧的靜式實驗的條件。本發明的有益效果是：開發了一種簡便手動操作靜式模擬低氣壓缺氧環境的實驗裝置，從根本上解決了該領域科研和實驗中進行精確、簡便、快捷、低成本標準實驗的難題。
【專利說明】簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置。

【背景技術】
[0002] 隨著近代高原環境醫學、低氧病理藥理學、環境保護科學以及多學科科研領域針 對低氣壓缺氧環境造成的危害和效應研究的逐步深入，發展過程中模擬高原環境的低氣壓 缺氧環境的實驗和鑒定科學研究中經常要求進行相應的科學實驗，過去大部分實驗采用到 高原現場進行，或者已經有一些實驗裝置可以通過充入惰性氣體模擬缺氧環境，用抽吸氣 體方式模擬低氣壓環境，但是由于設備結構比較復雜方法又笨拙，所以操作復雜不便于控 制，設備運行需要的資源和成本較高不利于廣泛推廣應用，不能適應當前大批量科研實驗 和越來越細化的環境模擬實驗的要求，在一定程度上影響了該領域科學研究的進展、阻礙 了相關研究的深入發展，為了克服上述困難，從根本上解決科研工作中上述存在的問題，滿 足科研和實驗中大批量進行簡便、快捷、低成本標準實驗的需要，研發一種不再使用傳統的 結構復雜、方法笨拙，費用高的實驗裝置到現場實驗的簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗 裝置就成了必然和迫切的需要。


【發明內容】

[0003] 為解決上述問題，本發明的目的是提供一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝 置，采用簡便手動操作的靜式方法模擬低氣壓缺氧環境進行實驗，滿足了該領域科研和實 驗中大批量進行精確、簡便、快捷、低成本標準實驗的需要。
[0004] 為實現上述目的，本發明的技術方案是提供一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實 驗裝置，包括一個內部由連接法蘭和柔性皮腔隔離成上下兩層的實驗艙體，下層為實驗區， 密封連接在柔性皮腔上部的剛性頂板上表面和實驗艙體頂部之間安裝有平衡彈簧，實驗艙 體上平面上通過兩個軸承支架安裝有傳動軸，其上固定著用吊索繩連接剛性頂板的升降滑 輪，通過手動旋轉固定在傳動軸一端的手動搖把帶動剛性頂板上升隨之拉伸柔性皮腔使實 驗區擴展，當達到所需要模擬的低氣壓和缺氧環境時停止轉動手動搖把，止退齒輪和彈簧 齒牙相嚙合保證了剛性頂板平衡靜止不動，滿足了實驗艙體內模擬低氣壓缺氧的靜式實驗 的條件。
[0005] 本發明的有益效果是：開發了一種簡便手動操作靜式模擬低氣壓缺氧環境的實驗 裝置，克服了以前作模擬高原低氣壓缺氧環境試驗時必須使用傳統的結構復雜、方法笨拙， 費用高的實驗裝置到現場實驗，從根本上解決了高原環境醫學、低氧病理藥理學、環境保護 科學以及多學科科研領域中科研和實驗的成本高、周期長、難度大、不精確的難題，滿足了 大批量進行簡便、快捷、低成本標準實驗的需要。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 附圖1為本發明結構的示意圖。
[0007] 圖 1 中： 1.傳動軸2.松開扳手3.止退齒輪4.手動搖把5.彈簧齒牙6.柔性皮腔 7.束行鋼環8.密封壓扣9.密封艙門10.受試物11.實驗區 12.實驗艙體 13.壓力氣管14.連接法蘭15.剛性頂板16.艙內壓力表17.吊索繩18.平衡彈簧 19.吊索氣孔20.軸承支架21.升降滑輪。

【具體實施方式】
[0008] 結合附圖1及實施例對本發明加以說明。
[0009] 如附圖1所示，本發明提供一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置，其特征 是包括一個密封的實驗艙體12,實驗艙體12是由剛性耐腐蝕材料制作成的，內壁光滑密封 不透氣，實驗艙體12是結構呈圓柱形或者不僅僅局限于圓柱形的空心腔體艙，這個空心腔 體設計成中間有連接法蘭14和柔性皮腔6隔離的上下兩層結構，下層即密封的標準體積的 實驗區11，柔性皮腔6的上部是一個密封連接的剛性頂板15,上層結構被設計成能使柔性 皮腔6上升擴展的不密封延展空間；柔性皮腔6是用能夠伸縮自如不漏氣的橡膠材料制作 成折疊風箱結構并能夠在外力作用下延展伸縮的密封活動腔體，在其下邊通過連接法蘭14 被密封固定在實驗艙體12的上下層結構的交界處，在其上邊密封連接剛性頂板15,在柔性 皮腔6的每個折疊皺褶內部安裝有束形鋼環7,剛性頂板15向上運動時完全折疊的風箱結 構在外力作用下延展伸開，束形鋼環7約束著柔性皮腔6不會因為內部壓力變化和形狀拉 伸產生向內收縮變形，保證實驗艙體12擴張體積準確；柔性皮腔6的剛性頂板15貼上實驗 艙體12的頂部時上層空間最小，位于實驗艙體下層的實驗區11的側壁中間安裝有密封艙 門9,實驗區11另一邊的側壁上安裝有艙內壓力表16 ;密封艙門9是由剛性耐腐蝕材料制 作成的內壁光滑完全密封不透氣的活動門，密封艙門9和實驗艙體12之間用橡膠條密封， 密封艙門9上有可以牢固鎖定密封艙門9的密封壓扣8,密封艙門9的材料及其外形尺寸能 夠適合放入實驗受試物10,并能夠保證密封艙門9密封來進行相關操作；實驗艙體12內的 底部是一個可以放置實驗受試物10的圓形平面，剛性頂板15的上表面和實驗艙體12頂部 之間安裝有平衡彈簧18,在平衡彈簧18作用下剛性頂板15處于最低的位置時柔性皮腔6 折疊使得實驗區11內部空間容積最小，此時大氣壓為正常大氣壓：101. 325Kpa和正常氧氣 含量21% ;實驗艙體12上平面上通過兩個軸承支架20安裝有傳動軸1，傳動軸1是由金屬 材料制作成的能夠自由旋轉的長圓棒體，由實驗艙體12頂部的兩個軸承支架20固定水平 安裝，在傳動軸1相對應實驗艙體12頂部中心位置固定一個升降滑輪21，升降滑輪21上連 接有用堅韌材料制作而成的不會因為拉伸而變長的吊索繩17,吊索繩17穿過位于實驗艙 體12頂部中間圓心位置的吊索氣孔19固定連接在剛性頂板15中間，在傳動軸1上還安裝 有止退齒輪3,止退齒輪3是一個金屬材料制作的圓形齒輪，其所有的輪齒都被加工成向一 邊傾斜形成長齒邊和短齒邊，與其相嚙合的彈簧齒牙5被安裝在實驗艙體12頂部，用齒牙 頂住短齒邊，當旋轉手動搖把4提升剛性頂板15時止退齒輪3的長齒邊向前運動，推開彈 簧齒牙5讓傳動軸1旋轉帶動升降滑輪21提升剛性頂板15,當達到需要的實驗艙體12內 壓力值時，停止旋轉手動搖把4,彈簧齒牙5在彈簧壓力作用下頂在止退齒輪3的短齒邊上 保證傳動軸1不動，也就保證了提升后的剛性頂板15靜止不動，在彈簧齒牙5上邊安裝有 松開扳手2,能夠隨時松開與止退齒輪3相嚙合的彈簧齒牙5,讓傳動軸1帶動升降滑輪21 反向旋轉，在平衡彈簧18和重力作用下將剛性頂板15和柔性皮腔6恢復到壓縮狀態；傳動 軸1的最外邊一端連接一個手動搖把4,通過手動旋轉手動搖把4帶動剛性頂板15上升隨 之拉伸折疊的柔性皮腔6使得實驗區11內部空間擴展，當達到所需要模擬的低氣壓和缺氧 環境時停止轉動手動搖把4,固定在傳動軸1上的止退齒輪3和彈簧齒牙5相嚙合保證提升 停止后的剛性頂板15平衡靜止不動，滿足了實驗艙體12內模擬低氣壓缺氧的靜式實驗的 條件。
[0010] 實施例： 使用一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置進行模擬高原低氣壓缺氧環境進行 相關科學研究和實驗時，首先準備好實驗用受試物10如實驗動物或者一些原材料樣品等， 提前計劃好所要求的高原海拔和低氣壓的目標值例如拉薩市區海拔3700米左右，大氣壓 力在65KPa左右，將簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置準備好，打開安裝在實驗艙體 12的下層結構側壁中間的密封艙門9,將準備好的實驗用受試物10放入到實驗艙體12的 下層底部的放置實驗受試物10的圓形平面上，檢查剛性頂板15的位置是否在最低的位置 既柔性皮腔6處于被壓緊空間最小的位置，如果不是最小位置應該用手搬起安裝在彈簧齒 牙5上的松開扳手2,松開與止退齒輪3嚙合的彈簧齒牙5,釋放止退齒輪3讓傳動軸1帶 動升降滑輪21反向旋轉，在平衡彈簧18和重力作用下將剛性頂板15和柔性皮腔6恢復到 壓縮狀態，將密封艙門9關閉好，密封艙門9和實驗艙體12之間用橡膠條密封，鎖緊密封艙 門9上的密封壓扣8,此時的實驗艙體12下層實驗區11的體積為標準精確體積，觀察實驗 艙體12的下層實驗區11另一側的側壁中間的艙內壓力表16,此時的艙內壓力表16應該 顯示的是當前所處地域的海拔高度所對應的大氣壓數值，例如在海平面高度的大氣壓應該 為正常大氣壓：101. 325Kpa，正常氧氣含量21%，此時緩緩轉動手動搖把4,使得傳動軸1旋 轉帶動傳動軸1中間固定的升降滑輪21，升降滑輪21上連接的吊索繩17帶動剛性頂板15 上升隨之拉伸折疊的柔性皮腔6使得實驗區11內部空間擴展，柔性皮腔6是用能夠伸縮自 如不漏氣的橡膠材料制作成折疊風箱結構并能夠在外力作用下延展伸縮的密封活動腔體， 在每個折疊的皺褶內部安裝有束形鋼環7,剛性頂板15向上運動時完全折疊的風箱結構在 外力作用下延展伸開，束形鋼環7約束著柔性皮腔6不會因為內部壓力變化和形狀拉伸產 生向內收縮變形，保證實驗艙體12擴張體積準確，隨著剛性頂板15的提起觀察艙內壓力表 16上所顯示的數值，隨著實驗艙體12下層的密閉實驗區11的體積不斷擴大，大氣壓力不斷 減小，當達到實驗所需要的高原條件下的大氣壓力和缺氧環境時例如當到達所需要模擬的 大氣壓力值65Kpa時，停止轉動手動搖把4,此時實驗艙體12下層的實驗區11內的大氣壓 力值為65Kpa，此時實驗區11內的氧氣含量雖然沒有變化，但是實驗區11內的大氣壓力減 少將近一倍，體積增加了將近一倍，氧氣含量也就下降將近一倍，滿足了實驗環境缺氧的條 件，此時停止旋轉手動搖把4,彈簧齒牙5在彈簧壓力作用下頂在止退齒輪3短齒邊上保證 傳動軸1不動，也就保證了提升后的剛性頂板15靜止不動，保證達到了實驗區11內部空間 靜式實驗條件所需要的大氣壓力值65Kpa，然后持續維持此狀態不變直到所有的模擬高原 環境的低氣壓缺氧環境的實驗和相應的科學實驗完成，要結束實驗時可以用手搬起安裝在 彈簧齒牙5上邊的松開扳手2,及時松開與止退齒輪3嚙合的彈簧齒牙5,讓傳動軸1帶動升 降滑輪21反向旋轉，在平衡彈簧18和重力作用下將剛性頂板15和柔性皮腔6恢復到壓縮 狀態，此時實驗艙體12下層的實驗區11內的體積逐漸還原到原有的體積，大氣壓力隨之逐 漸增加達到原來所具有的海平面條件下的大氣壓力101. 325Kpa和氧氣環境，實驗區11內 的氧氣含量雖然沒有變化，但是由于實驗區11內的大氣壓力還原到原來的數值，體積也還 原到原有的體積，氧氣含量也就恢復到原有的21%含量；然后松開鎖緊密封艙門9的密封壓 扣8,打開密封艙門9,取出放在實驗艙體12底部的圓形平面上已經完成實驗的受試物10， 進行進一步的科學分析和研究。
【權利要求】
1. 一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置，其特征是：包括一個密封的實驗艙體 (12)，在實驗艙體（12)內的底部是一個可以放置實驗受試物（10)的圓形平面，在實驗艙體 (12)的中部通過連接法蘭（14)密封安裝一個柔性皮腔（6)，柔性皮腔（6)的上部是一個密 封連接的剛性頂板（15)，連接法蘭（14)和柔性皮腔（6)將實驗艙體（12)隔離成上下兩層， 下層為密封的實驗區（11 )，剛性頂板（15)的上表面和實驗艙體（12)頂部之間安裝有平衡 彈簧（18)，在平衡彈簧（18)作用下剛性頂板（15)處于最低的位置時柔性皮腔（6)折疊使 得實驗區（11)內部空間容積最小，此時大氣壓為正常大氣壓：101. 325Kpa和正常氧氣含量 21%，在實驗區（11)的側壁下部中間開有一個密封艙門（9)，在實驗區（11)的另一側的側壁 下部中間開有一個小孔密封安裝一個艙內壓力表（16)，實驗艙體（12)上平面上通過兩個 軸承支架（20 )安裝有傳動軸（1 )，傳動軸（1)中間固定一個升降滑輪（21 )，升降滑輪（21)上 連接有吊索繩（17)，吊索繩（17)的另一端固定在剛性頂板（15)的中間位置，傳動軸（1)的 最外邊一端連接一個手動搖把（4)，通過手動旋轉手動搖把（4)帶動剛性頂板（15)上升隨 之拉伸折疊的柔性皮腔（6)使得實驗區（11)內部空間擴展，當達到所需要模擬的低氣壓和 缺氧環境時停止轉動手動搖把（4)，固定在傳動軸（1)上的止退齒輪（3)和彈簧齒牙（5)相 嚙合保證提升停止后的剛性頂板（15)平衡靜止不動，滿足了實驗艙體（12)內模擬低氣壓 缺氧的靜式實驗的條件。
2. 根據權利要求1所述的一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置，其特征是：所 述實驗艙體（12)是由剛性耐腐蝕材料制作成的，內壁光滑密封不透氣，實驗艙體（12)是結 構呈圓柱形或者不僅僅局限于圓柱形的空心腔體艙，這個空心腔體設計成中間有連接法蘭 (14)和柔性皮腔（6)隔離的上下兩層結構，下層即密封的標準體積的實驗區（11)，上層結 構被設計成能使柔性皮腔（6)上升擴展的不密封延展空間，柔性皮腔（6)的剛性頂板（15) 貼上實驗艙體（12)的頂部時上層空間最小，實驗區（11)的側壁中間安裝有密封艙門（9)， 實驗區（11)另一邊的側壁上安裝有艙內壓力表（16)。
3. 根據權利要求1所述的一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置，其特征是：所 述密封艙門（9)是由剛性耐腐蝕材料制作成的內壁光滑完全密封不透氣的活動門，密封艙 門（9)和實驗艙體（12)之間用橡膠條密封，密封艙門（9)上有可以牢固鎖定密封艙門（9) 的密封壓扣（8)，密封艙門（9)的材料及其外形尺寸能夠適合放入實驗受試物（10)，并能夠 保證密封艙門（9)密封來進行相關操作。
4. 根據權利要求1所述的一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置，其特征是：所 述柔性皮腔（6)是用能夠伸縮自如不漏氣的橡膠材料制作成折疊風箱結構并能夠在外力作 用下延展伸縮的密封活動腔體，在其下邊通過連接法蘭（14)被密封固定在實驗艙體（12) 的上下層結構的交界處，在其上邊密封連接剛性頂板（15)，在柔性皮腔（6)的每個折疊皺 褶內部安裝有束形鋼環（7)，剛性頂板（15)向上運動時完全折疊的風箱結構在外力作用下 延展伸開，束形鋼環（7)約束著柔性皮腔（6)不會因為內部壓力變化和形狀拉伸產生向內 收縮變形，保證實驗艙體（12)擴張體積準確。
5. 根據權利要求1所述的一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置，其特征是：所 述傳動軸（1)是由金屬材料制作成的能夠自由旋轉的長圓棒體，由實驗艙體（12)頂部的兩 個軸承支架（20 )固定水平安裝，在傳動軸（1)相對應實驗艙體（12 )頂部中心位置固定一個 升降滑輪（21)，升降滑輪（21)上連接有用堅韌材料制作而成的不會因為拉伸而變長的吊 索繩（17)，吊索繩（17)穿過位于實驗艙體（12)頂部中間圓心位置的吊索氣孔（19)固定連 接在剛性頂板（15)中間，在傳動軸（1)上還安裝有止退齒輪（3)，傳動軸（1)的最外邊一端 連接一個手動搖把（4)，通過手動旋轉手動搖把（4)帶動剛性頂板（15)上升隨之拉伸折疊 的柔性皮腔（6)使得實驗區（11)內部空間擴展。
6.根據權利要求1所述的一種簡便手動靜式模擬低氣壓缺氧實驗裝置，其特征是：所 述止退齒輪（3)是一個金屬材料制作的被固定在傳動軸（1)上的圓形齒輪，其所有的輪齒 都被加工成向一邊傾斜形成長齒邊和短齒邊，與其相嚙合的彈簧齒牙（5)被安裝在實驗艙 體（12)頂部，用齒牙頂住短齒邊，當旋轉手動搖把（4)提升剛性頂板（15)時止退齒輪（3) 的長齒邊向前運動，推開彈簧齒牙（5)讓傳動軸（1)旋轉帶動升降滑輪（21)提升剛性頂板 (15)，當達到需要的實驗艙體（12)內壓力值時，停止旋轉手動搖把（4)，彈簧齒牙（5)在彈 簧壓力作用下頂在止退齒輪（3)的短齒邊上保證傳動軸（1)不動，也就保證了提升后的剛 性頂板（15)靜止不動，在彈簧齒牙（5)上邊安裝有松開扳手（2)，能夠隨時松開與止退齒輪 (3)相嚙合的彈簧齒牙（5)，讓傳動軸（1)帶動升降滑輪（21)反向旋轉，在平衡彈簧（18)和 重力作用下將剛性頂板（15)和柔性皮腔（6)恢復到壓縮狀態。
【文檔編號】G09B25/00GK104096595SQ201410361693
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】范維林 申請人:天津開發區合普工貿有限公司