瀝青路面高溫傳熱性能測定儀器的制作方法

本實用新型屬于導熱系數測定領域，具體涉及一種瀝青路面高溫傳熱性能測定儀器。

背景技術：

導熱系數是反映材料導熱性能的重要參數之一，道路交通瀝青混凝土路面傳熱，樓房外墻保溫貼板，冷庫保溫隔層，以及日常生活中筆記本散熱銅管、水壺等設備都要考慮其中材料的導熱能力。所以，準確測定該參數顯得尤為重要。

傳統導熱系數測定儀通常是通過移動冷板對試樣件進行夾緊，并且由于操作人員感覺的不同往往不能精確控制夾緊力的大小，也就不能精確的進行參數的測量。此外，傳統的導熱系數測定儀對溫度往往不能進行精確的控制，導致測量結果誤差較大。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的問題，本實用新型提出一種能夠對試樣件夾緊力進行精確控制，保證熱流均勻的由試件上表面向下傳遞，對溫度能夠進行精確的控制，同時試驗時試件取放方便的瀝青路面高溫傳熱性能測定儀器。

為了實現以上目的，本實用新型所采用的技術方案為：包括中空的整體外框架，整體外框架內自上而下依次設置有熱板和冷板，熱板和冷板之間為試樣件放置空間，熱板的上端固連有螺旋進給機構，冷板的下端設置有夾緊力測量機構，所述熱板包括與螺旋進給機構固連的固定框架，固定框架上設置有加熱片，加熱片下端設置有均熱銅板，均熱銅板上設置有溫度傳感器；所述冷板內設置有槽道，槽道設有進水口和出水口。

所述均熱銅板包括護熱均熱銅板，護熱均熱銅板的中心開有通孔，所述通孔內設置有中心量熱均熱銅板，中心量熱均熱銅板與護熱均熱銅板的通孔側邊間設有隔縫。

所述加熱片上端設置有石棉保溫層。

所述熱板的下端設置有防止熱板向四周散熱的保溫結構，試驗時試樣件放置到冷板上，保溫結構能夠罩在試樣件上。

所述保溫結構的外側設置有絕熱材料外圍板。

所述加熱片連接有溫度控制裝置，溫度控制裝置包括依次連接的PC、電壓輸出模塊、信號放大器、繼電器、保險絲和與加熱片連接的直流電源。

所述冷板內的槽道采用雙螺旋槽道，雙螺旋槽道采用逆流式螺旋通道，包括兩個螺旋方向和水流方向均相反的冷板螺旋水槽。

所述整體外框架上設置有導柱，熱板的上端兩側設置有第一導向槽件，冷板的下端兩側設置有第二導向槽件，第一導向槽件和第二導向槽件均與導柱滑動連接。

所述夾緊力測量機構為S型拉壓力傳感器。

所述螺旋進給機構包括沿豎直向設置在整體外框架上的絲杠，絲桿一端通過軸承與熱板固定連接，另一端固定設置有手輪。

與現有技術相比，本實用新型在整體外框架內設置熱板和冷板，熱板位于冷板上端，試驗時試樣件位于冷板上，通過螺旋進給機構帶動熱板向下位移，并將試樣件壓緊在熱板和冷板之間，試樣件壓力傳遞給夾緊力測量機構，得到壓力信息并調節合適的夾緊力，設定好熱板和冷板的溫度，測量通過加熱片對試樣件進行加熱，將熱量傳遞給試樣件，待導熱過程處于穩定狀態時，通過溫度傳感器檢測的瀝青塊的上表面和下表面的溫度差，以及檢測的電源加熱功率等數據進行處理，即求得瀝青塊的導熱系數。本實用新型通過夾緊力測量機構能夠對試樣件夾緊力進行精確控制，保證了熱流均勻的由試件上表面向下傳遞，試樣件位于冷板上，熱板通過螺旋進給機構豎直位移，方便取放試樣件。

進一步，熱板通過均熱銅板向下傳遞熱量，采用中心量熱均熱銅板和護熱均熱銅板對試樣件分別進行主加熱和輔助加熱作用，保證了熱板的熱量均勻的傳遞給試樣件的上表面，并且能與試樣件表面保持良好接觸。

更進一步，加熱片上端設置石棉保溫層，石棉保溫層緊貼加熱片，能夠有效阻止熱量向上傳遞。

更進一步，均熱銅板表面布有溫度傳感器，能夠檢測熱板的表面溫度，并能對護熱均熱銅板溫度進行反饋，進而實現熱板的溫度控制。

更進一步，熱板的下端設置有防止熱板向四周散熱的保溫結構，試驗時試樣件放置到冷板上，保溫結構能夠罩在試樣件上，能夠有效減少熱板和試樣件向四周散失熱量。

進一步，冷板內的槽道采用雙螺旋槽道，雙螺旋槽道采用逆流式螺旋通道，包括兩個螺旋方向和水流方向均相反的冷板螺旋水槽，恒溫水由進水口流入，經過冷板的螺旋水槽由出水口流回，這種結構使得相鄰水槽水流方向相反，大大減小了冷板表面的溫度不均勻性。

進一步，導向槽件的作用類似導套，當熱板上下移動時，帶動熱板兩側的導向槽件沿整體框架上的導柱上下滑動，起到導向和增加熱板結構剛性的作用，結構簡單，加工方便。冷板兩側亦各有一個導向槽件，其作用主要是保證夾緊力測量裝置的剛性，并對冷板的小位移移動起到一定導向作用。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為熱板的結構示意圖；

圖3為冷板的結構示意圖；

圖4為導向槽件的結構示意圖；

圖5為冷板和熱板的裝配結構示意圖；

其中，1.整體外框架、2.第一導向槽件、3.熱板、4.保溫結構、5.冷板、6.螺旋進給機構、7.軸承、8.試樣件放置空間、9.絕熱材料外圍板、10.夾緊力測量機構、11.護熱均熱銅板、12.隔縫、13.中心量熱均熱銅板、14.進水口、15.出水口、16.冷板螺旋水槽、17.第二導向槽件。

具體實施方式

下面結合具體的實施例和說明書附圖對本實用新型作進一步的解釋說明，但不應該理解為本實用新型上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本實用新型上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本實用新型的保護范圍內。

參見圖1，本實用新型主要包括整體外框架1、熱板3、保溫結構4、冷板5、螺旋進給機構6、夾緊力測量機構10，本實用新型保溫結構4為石棉外防護保溫層，夾緊力測量機構10為S型拉壓力傳感器，熱板3位于儀器上方，冷板5位于下方，熱板3和冷板5之間形成試樣件放置空間8，熱板3的上方與螺旋進給機構6連接，并可以沿整體外框架1上下移動，冷板5的下方與拉壓力傳感器連接。螺旋進給機構6包括沿豎直向設置在整體外框架1上的絲杠，絲桿一端通過軸承7與熱板3固定連接，另一端固定設置有手輪。當放入試樣件后，通過旋轉頂部手輪使熱板結構向下移動，繼續旋轉手輪，對試樣件施加壓力，通過電腦顯示界面顯示壓力數據，同時通過手輪調節夾緊力的大小，精確控制試樣件所受夾緊力。整體外框架1上設置有導柱，熱板3的上端兩側設置有第一導向槽件2，冷板5的下端兩側設置有第二導向槽件17，第一導向槽件2和第二導向槽件17均與導柱滑動連接。

參見圖2，熱板3包括與螺旋進給機構6固連的固定框架，固定框架上設置有加熱片，加熱片上端設置有石棉保溫層，加熱片下端設置有均熱銅板，均熱銅板包括護熱均熱銅板11，護熱均熱銅板11的中心開有通孔，通孔內設置有中心量熱均熱銅板13，中心量熱均熱銅板13與護熱均熱銅板11的通孔側邊間設有隔縫12，熱板3的下端設置有防止熱板3向四周散熱的保溫結構4，試驗時試樣件放置到冷板5上，保溫結構4能夠罩在試樣件上，保溫結構4的外側設置有絕熱材料外圍板9，均熱銅板上設置有溫度傳感器。加熱片連接有溫度控制裝置，溫度控制裝置包括依次連接的PC、電壓輸出模塊、信號放大器、繼電器、保險絲和與加熱片連接的直流電源，通過裝有Labview軟件的PC、溫度傳感器、電壓輸出模塊、放大器、繼電器、保險絲和開關電源進行溫度控制。具體步驟為，通過Labview軟件采用脈寬調制(PWM)控制電路的方法，通過電壓輸出模塊、繼電器進而控制開關電源的開啟與關閉，調節加熱片的功率，使熱板接觸的瀝青上表面的溫度達到設定的溫度。溫度控制采用的算法：為提高瀝青路面高溫傳熱性能測定儀器的工作效率，該儀器采用如下的控制算法：令均熱銅板上采集的溫度為t1,冷板上采集的溫度為t2，當t1-t2>5℃時，采用全功率加熱，即將直流電源的功率調制最大，當t1-t2≤5℃時，采用PID進行對熱板進行溫度控制。

參見圖3，冷板5內設置有槽道，槽道設有進水口14和出水口15，冷板5內的槽道采用雙螺旋槽道，雙螺旋槽道采用逆流式螺旋通道，包括兩個螺旋方向和水流方向均相反的冷板螺旋水槽16。

參見圖1，本實用新型的工作過程：通過旋轉連接在整體外框架1上的螺旋進給機構6可以實現熱板結構的升降，當熱板3升到合適位置時，將試樣件放入熱板3和冷板5形成的試樣件放置空間8中，然后反方向旋動螺旋進給機構6壓緊試樣件，在壓緊過程中，試樣件將壓力傳遞給連接在冷板5下方的夾緊力測量機構10，通過顯示界面可以觀察并調節到合適的夾緊力，給熱板3和冷板5設定好溫度，等溫度達到穩定狀態，就可以通過計算得到試樣件的導熱系數。

參見圖2，熱板由加熱片、固定框架、中心量熱均熱銅板13和護熱均熱銅板11組成，中心量熱均熱銅板13為150mmx150mm的矩形結構，護熱均熱銅板11為300mmx300mm的回字形結構，中心量熱均熱銅板13和護熱均熱銅板11之間設有隔縫12。熱板3的下端四周設有保溫結構4，能夠有效減少熱板3向四周散失熱量，熱板3內部有加熱片和石棉保溫層，石棉保溫層緊貼加熱片，能夠有效阻止熱量向上傳遞。溫度傳感器布置在加熱片下面的均熱銅板上，用以測量主加熱板和護熱板的溫度，反饋到主機，完成對護熱板溫度的控制。熱板3上方連接一個帶有手輪的絲杠，可以通過旋轉手輪調節熱板3的升降，并且熱板3兩側各有一個起導向作用的第一導向槽件2，能夠對熱板3上下移動起到導向作用，同時也可以提高熱板結構的整體剛性。

參見圖3，冷板5位于整體結構的下方，左右兩側各設有一個恒溫水進出口14，冷板5內部結構為雙螺旋槽道，包括兩個冷板螺旋水槽16，冷板螺旋水槽16采用逆流式螺旋通道，恒溫水由進水口14流入，經過冷板螺旋水槽16由出水口15流回，這種設計使得相鄰水槽水流方向相反，使得進出流緊鄰，方向相反，大大減小了冷板5表面的溫度不均勻性，能夠使冷板5溫度更均勻。冷板5兩側同樣各設有一個第二導向槽件17，增加剛度的同時也能夠起到微導向作用，冷板5底部連接一個S型拉壓力傳感器，試樣件受到熱板3施加的壓力時，就會傳遞到冷板5下部的拉壓力傳感器上，從而能夠讀取試樣件所受壓力的大小。

參見圖4，導向槽件其作用類似導套，當熱板3上下移動時，帶動熱板3兩側的第一導向槽件2沿整體外框架1上的導柱上下滑動，起到導向和增加熱板結構剛性的作用，但其結構簡單，加工方便。冷板5兩側亦各有一個第二導向槽件17，其作用主要是保證夾緊力測量機構10的剛性，并對冷板5的小位移移動起到一定導向作用。

參見圖5，熱板3位于上方，冷板5位于下方，試驗測量時，將試樣件放置到冷板5上，通過螺旋進給機構6使熱板3向下移動，試樣件周圍被保溫結構4圍繞，起到保溫隔熱作用。當要取出試樣件時，反向旋轉螺旋進給機構6，熱板3上升，此結構既能起到絕熱保溫作用，又能方便試樣件的放取，保溫效果好、結構簡單。

本實用新型通過旋轉儀器頂部手輪調節熱板結構的升降，當熱板接觸到試樣件后，繼續施加壓力，通過數據顯示界面調節壓力值的大小，此方法能夠精確控制夾緊力大小，操作簡單、可靠。此外，儀器結構采用熱板在上冷板在下結構，而且試樣件放入和取出方便，不會因為保溫隔熱結構的存在，而出現試樣件卡住取不出的現象。