CN102590269A

CN102590269A - 一种真空玻璃热导测量装置

Info

Publication number: CN102590269A
Application number: CN2012100173694A
Authority: CN
Inventors: 宁铎; 金岩; 张磊; 辛登科
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: CN102590269B

Abstract

一种真空玻璃热导测量装置，包括有支架，支架左侧上设有热板，热板上方设有冷板，冷板与冷却软水管相连通，冷板上部通过三根软绳绕过与横梁上的垂直方向上升限位开关的动滑轮与电动轮相连，而且在垂直方向位移还受到下降限位开关及控制装置的限制及绕绳，保证热冷板处于水平位置状态，调节三根软绳的长度保证热板、冷板处于水平状态，一旦接触到真空玻璃上表面时，三根软绳处于空载状态而导致对于带有动滑轮的垂直方向上升限位开关压力下降为几乎为零，从而自动断开电机电源电路而停止下降；另外，水平仪在正常检测前自动提供冷板处于是否水平状态的信号，具有实现检测中压强恒定、接触良好均匀和检测数据准确的特点。

Description

一种真空玻璃热导测量装置

技术领域

本发明涉及一种测量装置，改进了在实际操作中恒定压强及均匀良好接触条件，具体涉及一种真空玻璃热导测量装置。

背景技术

因为真空玻璃隔热保温、降低噪音的性能远优于中空玻璃，所以在节能降耗为主题的今天具有很大的市场前景。而真空玻璃产品的隔热保温性能参数是由其热导来表示的，其热导具体为辐射热导、支撑物热导和残余气体热导之和，合格的真空玻璃产品，其残余气体热导可忽略不计。通常真空玻璃热导参数的测量采用热流法原理实现，此即为真空玻璃热导仪，其工作原理如图1所示。

根据国家“真空玻璃-----JC/T1079－2008”检测标准要求所设计制作的真空玻璃热导通常结构如图2所示，选用一个正方形的高热导金属材料做测量头，其面积等于相邻四个支撑物所围成之正方形面积,测量头各点温度可视为均匀的，测量头的上表面贴紧真空玻璃样品，下表面紧贴一片已知热导为C_标的标准板，再下是一块带加热控温器的金属板（称为热板），它的温度被控制在T_热：40±0.01℃。真空玻璃样品的另一侧是带有制冷器的金属平板(称为冷板)，其温度控制在T_冷：10±0.01℃。因为T_测高于T_冷，于是热流从热板向上，经标准板、测量头再经被测样品，最后热流到达冷板。

热平衡后，热流恒定，测量头的温度稳定在T_測。由于热流通道上各部件是串联的，它们的温差降与它们的热阻成正比，和热导成反比。样品上的温差降为（T_测－T_冷），标准板的温差降为（T_热－T_测）。因而得出：

C_测＝（T_热－T_測）C_标/（T_測－T_冷）……………………(1)

其中：

C_测为真空玻璃的热导测量值，单位为W/(m²·K)

C_标为标准板的热导值，单位为W/(m²·K)

T_热为热板的温度，单位为K

T_測为测量头的温度，单位为K

T_冷为冷板的温度，单位为K

但是在实际应用中发现真空玻璃热导C_测除了与以上因素有关外，上下检测板（即冷板，热板）在检测时与真空玻璃是否保持良好均匀接触以及恒定压强的数据大小也有着重要的影响。从理论上仔细分析也得知同样的结论：上下检测板与真空玻璃的接触状况和压强大小二个因素将直接影响着真空玻璃热导C_测，而这又是国家检测标准中没有考虑的二个因素。

虽然目前一些真空玻璃热导仪设计中已经考虑以上二个因素对于C_测参数的影响，但是所述的结构设计中，其中恒定压强的检测条件是通过压力传感器检测和自动控制的方法来实现的；而利用二个平行检测板通过滑道的上下机械运动方法实现均匀良好接触；这在理论上是非常理想的方案，然而在实际使用中却遇到了很大挑战。例如当热板表面或者被测真空玻璃样品上下表面附着杂物时（这种情况在实际中是不可避免的客观存在），将导致检测板不能够达到与被测玻璃的均匀良好的接触，从而不但导致检测结果数据缺乏准确性，而且由于玻璃的不可形变性使得冷板上的其中某一个压力传感器因为检测不到压力而使得计算机做出错误的判断，以至于指示电机拖动冷板继续下降，所产生过大压力将直接引起被测的真空玻璃样品被压坏或者冷板被顶坏的严重后果。

所以，寻找一种新的方法，以便在实际检测操作中真正能够实现恒定压强和均匀良好接触二个检测条件，就成为真空玻璃热导仪推广应用中的关键技术。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种真空玻璃热导测量装置，具有实现检测中压强恒定、接触良好均匀和检测数据准确的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种真空玻璃热导测量装置，包括有支架，支架左侧上面设有水平状态的热板，热板上方设有冷板，冷板与冷却软水管相连通，冷板上部通过三根软绳绕过垂直方向上升限位开关上的动滑轮与电动轮相连，冷板在垂直方向的位移还受到下降限位开关的限制，横梁上还设有垂直方向下降限位开关、控制装置，电动轮与驱动电机相连。

所述的热板内设有加热与控温装置。

所述的冷板通过软连接上下水平运动，且三根软绳与冷板按照定点连接，冷板上设有水平仪。

所述的冷板内部设有冷却和温度控制部件。

所述的横梁设置在支架较长一侧的支腿上。

所述的支架的支腿底部设有水平调节脚。

本发明的有益效果是：

为了保证真空玻璃热导仪在实际使用操作过程中真正实现恒定压强和均匀良好接触二个检测条件，提高检测数据的可靠准确性，采用依靠冷板本身固有重量来代替压力传感器及信号处理电路与驱动等部分来，方便准确的实现恒定压强的测量条件；以绳软连接的可形变方式代替机械式滑道上下升降装置，在保证检测设备使用过程中安全的前提下，通过水平仪实现检测板是否与玻璃处于均匀良好的接触。这种改进不但大幅度降低了仪器的生产成本，而且提高了实际应用中的可靠性和易操作性。

附图说明

图1为热导仪测量原理图。

图2为现有技术中真空玻璃热导仪的结构图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为本发明冷板3的上表面连接点示意图。

图5为本发明控制装置6的控制电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图3，一种真空玻璃热导测量装置，包括有支架10，支架10左侧上面设有水平状态的热板1，热板1上方设有冷板3，冷板3与冷却软水管8相连通，冷板3上部通过三根软绳绕过垂直方向上升限位开关5上的动滑轮与电动轮7相连，冷板3在垂直方向的位移还受到下降限位开关13 的限制，横梁12上还设有垂直方向下降限位开关13、控制装置6，电动轮7与驱动电机相连。控制装置6按照需要实现信号的处理并发出相应指令，保证整个检测系统协调工作。

所述的热板1内设有加热与控温装置。保证热板一直处于水平状态。

所述的冷板3通过软连接上下水平运动，且三根软绳与冷板按照定点连接，冷板3上设有水平仪9。

所述的冷板3内部设有冷却和温度控制部件。

所述的横梁12设置在支架10较长一侧的支腿上。

所述的支架10的支腿底部设有水平调节脚11。

控制装置6负责信号采集与处理。

内部安装有加热与控温装置的热板1和设有水平调节脚11的支架10组成基本测量水平台，其仪器安装放置时通过旋转水平调节腿脚11的螺栓来保证热板处于水平位置；

参见图4，而内部安装有冷却和温度控制部件及水平仪9的冷板3与将其处于悬挂状态的三根软绳4组成水平放置的恒定压强部件，并且其中的软绳15和软绳14与冷板3的连接点处于，与通过软绳4连接点的直线二侧对称位置，再由垂直方向上升限位开关5、垂直方向下降限位开关13和控制装置6以及驱动电机与转动轮7组成的恒定压强自动控制系统。

本发明的工作原理如下：

安装真空玻璃测定仪时，首先通过手动旋转四个水平调节腿脚11的螺栓来保证热板1处于水平位置状态；然后通过调节三根软绳的长度来保证热板上升或者下落时始终处于水平状态，而专门设计的非对称结构的三根绳是为了保证在冷却水软管斜向下合力的作用下仍然能够保证其上下运动及静止状态下始终处于水平位置；在设定压力下处于闭合状态的垂直方向上升限位开关5、垂直方向下降限位开关13用来自动控制冷板下降位置。在下降过程中一旦接触到真空玻璃上表面时，三根软绳处于空载状态而导致对于带有动滑轮的垂直方向上升限位开关5的压力下降为几乎为零，从而自动断开电机电源电路而停止下降。而垂直方向下降限位开关13则是为了防止电机带动热板上升时因为误操作等偶然因素导致与悬挂架接触而导致电机等传动系统损坏而专门设置，但是其工作状态相反，即通过触头接收到位置信号（受到压力时）自动断开电路。而水平仪9在正常检测前自动提供冷板处于是否水平状态的信号，则是为了防止检测时由于其他原因（如因为热板平台上面或者玻璃上面附着杂物）引起上下检测盘不能够和玻璃形成良好的接触而影响检测数据的准确性，从而从实际操作过程中真正保证了在恒定压强情况下，又实现了检测盘与真空玻璃的良好均匀的接触状态的二个检测条件。

本发明的实施过程为：

参见图5，检测真空玻璃导热系数时，首先打开控制装置上的总电源开关SB1，再按下上升开关SB_F后，电机将通过悬挂软绳拖着冷板上升，并且上升到设定高度后由于碰到垂直方向下降限位开关13而断开电机电源电路并且停止在此位置，以便把被测真空玻璃样品2顺利放置于热板1上，热板1作为检测平台。此时由于垂直方向上升限位开关5承载着整个冷板的重量而使得电路处于闭合状态；所以当再按下下降开关SB_R后，电机将通过悬挂绳使得冷板在重力作用下开始下降，一旦接触并水平压在真空玻璃样品2上表面后，由于此时三根软绳处于空载状态而导致对于带有动滑轮的垂直方向上升限位开关5的压力几乎下降为零，从而在复位弹簧作用下自动断开电机电源电路而停止下降，此时已经实现了恒定压强的条件。如果延时后再由水平仪提供的信号判断出该热板处于水平位置，则说明也满足均匀良好接触的条件，则测量按照设计程序开始正常进行。但是如果由于玻璃样品2或者热板1上的杂物质导致玻璃样品与热板、冷板的二个或者其中一个没有在恒定压强条件下形成均匀接触，则单片机根据水平仪提供的异常信息自动制止测量进程，并在显示屏上提醒显示，以便操作者排除故障后再重复上面的操作，直到满足条件（水平仪提供检测信号正常）后才能继续继续参数检测，从而有效的防止了因为不可避免的客观原因导致错误的检测数据的产生。另外，采用软绳结构，完全避免了由于被测真空玻璃样品放置的不水平而导致样品被压坏或者冷板被顶坏的严重后果。

整个检测结束后，再次按下上升开关SB_F，待取出真空玻璃样品2后再按下下降开关SB_R并等待冷板下落并停止在热板上面后。通过手动SB2关闭电源。

Claims

1.一种真空玻璃热导测量装置，包括有支架（10），其特征在于，支架（10）左侧上面设有水平状态的热板（1），热板（1）上方设有冷板（3），冷板(3)与冷却软水管（8）相连通，冷板（3）上部通过三根软绳绕过垂直方向上升限位开关（5）上的动滑轮与电动轮（7）相连，冷板（3）在垂直方向的位移还受到下降限位开关(13) 的限制，横梁（12）上还设有垂直方向下降限位开关（13）、控制装置（6），电动轮（7）与驱动电机相连。

2.根据权利要求1所述的一种真空玻璃热导测量装置，其特征在于，所述的热板（1）内设有加热与控温装置。

3.根据权利要求1所述的一种真空玻璃热导测量装置，其特征在于，所述的冷板（3）通过三根软绳按照定点连接，冷板（3）上设有水平仪（9）。

4.根据权利要求1所述的一种真空玻璃热导测量装置，其特征在于，所述的冷板（3）内部设有冷却和温度控制部件。

5.根据权利要求1所述的一种真空玻璃热导测量装置，其特征在于，所述的横梁（12）设置在支架（10）较长一侧的支腿上。

6.根据权利要求1所述的一种真空玻璃热导测量装置，其特征在于，所述的支架（10）的支腿底部设有水平调节脚（11）。