[0001] 本发明涉及机械摩擦技术领域，具体涉及一种适用于摩擦实验的多功能气体环境舱。

[0002] 在深入研究机械零件的摩擦特性过程中，气体环境的影响至关重要。通过精确控制和改变气体环境，能够更准确地理解零件在不同气氛条件下的摩擦反应。使用氮气、氩气等惰性气体可以有效防止材料表面的氧化反应，这对于分析金属零件的摩擦行为尤为关键。此外，精确的环境控制还有助于排除空气中可能存在的杂质和水分对实验结果的干扰，确保实验条件的稳定性和可重复性。通过在气体环境中进行摩擦研究，能够更全面地评估机械设备零件在不同工作环境下的性能表现，为优化设计和改进工程实践提供科学可靠的数据支持。

[0003] 在摩擦实验中，控制气体环境的装置设计必须根据具体实验需求和条件进行，关键在于精确控制和测量气体的各个参数。目前的可控气体环境装置包括气体环境舱、气体流动控制系统、真空室和气氛控制室等。目前气体环境舱在实际应用中面临几个显著问题：运行时可能会出现漏气现象，这可能由于密封不完善或管道连接问题导致，进而影响到实验环境的稳定性和准确性；气体混合不充分是另一个常见的挑战，有时候由于混合室设计不当或混合过程中的机械问题引起，这可能导致不同区域气体组成的不均匀性，影响实验结果的可靠性和再现性；现有气体环境舱的混合方式通常比较单一，难以满足复杂实验条件下的多种气体组合需求，限制了其在不同实验设置中的灵活性和适用性。

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 本实施例提供了一种适用于摩擦实验的多功能气体环境舱，如图1结构所示，该气体环境舱包括舱体1、动密封薄膜2、加热装置3、进气管4、混气管5以及传感装置6；

[0029] 舱体1为顶部开口的箱体，内部空间用于放置摩擦实验的摩擦副7；在本实施例中，以长方形箱体为例，在实际实验过程中，箱体可以为其它任意形状，并且箱体内还可以存储有浸没摩擦副7的润滑油等冷却液，箱体可以采用金属材料制成；

[0030] 动密封薄膜2密封安装于箱体的顶部，用于密封开口，并用于使驱动摩擦副7的传动件10穿过且动密封配合；动密封薄膜2可以采用具有柔性的高强度橡胶制成，能够承受气体环境舱内气体压力，并且能够在保证密封性的同时最大限度提升摩擦实验的灵活性；动密封薄膜2具有两个作用：一是与箱体配合，安装于箱体的顶部，将箱体的开口密封，在动密封薄膜2和箱体之间形成密封空间，便于安装摩擦副7；二是使驱动摩擦副7相对摩擦的传动件10穿过且与传动件10之间密封配合，从而为摩擦副7的摩擦动作提供驱动力，避免动密封薄膜2在穿过传动件10的部分漏气；为了提高传动件10与动密封薄膜2之间的密封性，可以对传动件10与动密封薄膜2采用卡箍、密封胶等密封措施。动密封薄膜2的形状可以如图1中的伞形结构。

[0031] 进气管4密封地贯穿箱体的侧壁底部，用于向箱体内输送摩擦实验需要的各种气体；进气管4安装于箱体的底部，穿过箱体的侧壁，从箱体外部伸入箱体内部；进气管4可以设置有1个、2个或多个。进气管4设置有多个进气支管；如图1所示，每个进气管4的进口一端设置有2个进气支管，每个进气支管可以输入一种气体。设置有2个或多个进气支管的多头进气管4可以实现多种气体的混合通入，使得气体能够充分均匀混合，尤其是在箱体内放置有润滑油时，旨在确保从底部通入的气体与润滑油充分均匀混合；采用这种结构能够有效地提高气体与液态介质之间的混合效率，确保实验中气体和液体相互作用的均匀性和一致性，从而保证实验数据的可靠性和准确性。

[0032] 混气管5置于箱体内底部，并与进气管4连通；混气管5用于快速混合经进气管4输入的各种气体，以达到特定的气体组成要求；混气管5上分布有多个微孔51，在图1中，在每个混气管5上仅示意了3个微孔51，实际上可以设置多个微孔51，微孔51的数量可以根据实际需要开设。

[0033] 箱体的侧壁上还设置有加湿用进气口8和排气口9；加湿用进气口8用于连接加湿装置，如：超声波加湿器等加湿器，通过加湿用进气口8向箱体内输入水蒸气，调节和维持实验环境的湿度水平，实现对箱体内气体湿度的控制；排气口9用于连接气泵，气泵可以为真空泵；通过气泵实现箱体内气体的排出和抽真空。排气口9与气泵之间的管路中安装有过滤器，过滤器用于去除有害气体，维持实验环境的安全和稳定性。

[0034] 传感装置6和加热装置3固定安装于箱体的侧壁；传感装置6用于实时监测、记录箱体内的温度、压力、气体浓度和湿度，从而确保实验环境始终在预定的温度、压力、气体浓度和湿度范围内；传感装置6包括安装于箱体侧壁的温度传感器、压力传感器、气体浓度传感器和湿度传感器；加热装置3可以为粘贴于箱体侧壁的电加热片，图1中仅示意了一个加热装置3，实际使用过程中，可以设置2个或多个加热装置3，从而提高加热速度和加热效率；加热装置3用于调节箱体内的温度。

[0035] 为了方便控制各种气体的输入量，在进气管4上安装有质量流量控制器、预混管路以及阀门；通过质量流量控制器和阀门控制气体的流速和比例，从而使箱体内的气体环境达到实验要求。

[0036] 为了实现自动控制，上述气体环境舱还可以包括控制单元，控制单元与加热装置3、传感装置6、加湿装置、安装于进气管4上的质量流量控制器以及阀门等信号连接，控制单元可以根据实验要求以及传感装置6检测的信号控制加热装置3、加湿装置、质量流量控制器以及阀门实现气体环境的自动控制。

[0037] 上述气体环境舱通过采用高强度的动密封薄膜2对箱体和传动件10实现动态密封，允许在不完全封闭摩擦磨损实验设备的情况下进行实验，仅需将涉及摩擦运动的部分置于箱体内即可完成实验，能够有效防止气体泄漏，确保舱内环境稳定，有效地解决了气体环境舱在运行时可能出现的漏气问题，保证了舱体1在运动过程中的稳定性和气密性，提升了实验环境的可控性和精度。同时，使用混气管5可以确保气体混合更加充分、均匀，能够有效地将不同气体均匀混合，避免了混气不充分的情况，从而提高了实验数据的准确性和可靠性。气体环境舱具备灵活的调节能力，能够根据不同的摩擦实验需求灵活调整箱体的形状和尺寸、精确控制气体的组合比例，适应各种实验样品的尺寸和形态，满足多样化的实验条件和要求，确保实验过程中的舱内空间利用率和实验条件的精确控制，提升了气体环境舱在各类科学研究和工程实验中的应用价值和实用性。

[0038] 上述气体环境舱的工作原理为：

[0039] 在准备开启气体环境舱之前，首先需要仔细检查各个设备，确保它们正常运行和连接良好，包括检查加热装置3、加湿装置、传感装置6以及动密封薄膜2的状态和功能；接着，将摩擦副7等摩擦实验装置轻柔地放入气体环境舱内，确保安放位置合适并不会影响其他设备或管道的正常操作；然后，使用由橡胶套构成的动密封薄膜2仔细密封气体环境舱，确保舱内的气体环境能够稳定保持。打开传感装置6，以便监测和记录舱内的温度、湿度等重要参数。随后，依次打开进气装置，同时启动加湿和加热装置3。这些步骤需要逐步调节，确保舱内的气体组成和条件符合实验的要求和设定。在实验达到所需的预定条件后，可以开始正式进行实验操作。在实验结束后，使用排气口9进行排气，安全有效地去除舱内可能积聚的废气或排泄物。通过以上步骤，可以保证实验过程中舱内环境的稳定性和实验数据的准确性，确保实验顺利进行并得出可靠的结果。

[0040] 显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。