CN103543767A - 木材弯曲弹性模量测量的温控装置 - Google Patents

木材弯曲弹性模量测量的温控装置 Download PDF

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Abstract

一种木材弯曲弹性模量测量的温控装置。本发明提供了木材弯曲弹性模量测量过程中的木材温度的自行设定、控制及稳定的装置和方法，解决了传统弯曲弹性模量测量中的木材温度变化过快和平衡难的问题。本发明装置包括温控箱、温度控制装置、温度监测装置、弯曲弹性模量测量装置和液态二氧化碳输送装置。温控箱是封闭式温度循环装置，具有隔热、隔冷的功效，其内布有电动小风扇、电热棒、木材试样、支撑木材试样的金属滚轮和输送二氧化碳的铜线管。通过二氧化碳的输送和风扇运转给木材试样降温。木材试样的两个不同位置布有的热电偶与温度监测装置相连接，用来监测木材的温度变化。电动小风扇和电热棒与温度控制装置相连，用来调节温控箱内环境温度。

Description

木材弯曲弹性模量测量的温控装置
技术领域
本发明涉及一种的木材弯曲弹性模量测量的温度可控装置及方法，能够准确控制和稳定木材试样测试温度。
背景技术
木材的弯曲弹性模量是木材的重要力学性能之一，是评价木材质量等级的重要标准。一些研究已经表明冻结与非冻结木材的弯曲弹性模量的差异显著，而且不同冻结程度的木材的弯曲弹性模量也存在着差异，因此说明温度对木材力学性能存在一定影响。传统的木材弯曲弹性模量的温度影响测试都通过冰箱或者冰窖在将木材试样冻结到一定温度条件下后，拿到室温环境进行弯曲弹性模量测试。
传统木材弯曲弹性模量的温度影响测试存在的技术问题是：由于木材的冷冻环境和测试环境的变化，木材的温度也发生改变，因此弯曲弹性模量测量上的温度对应就会产生偏差，影响测量结果，另外应用冰箱或者冰窖制冷，所能达到的测试温度有限，且耗费时间相当长，而且需要不断地拿出冰冻环境反复测温观察，而且温度难于控制且不易稳定。
发明内容
本发明实现了一种木材弯曲弹性模量测量温度可控的装置及测试方法，实现了木材弯曲弹性模量测量过程中的小试样木材温度的控制和稳定，解决了现有研究中木材弯曲弹性模量测量中温度定位难的问题。本发明包括温度控制系统和木材弯曲弹性模量测量装置。温度控制系统由温控箱（1）、温度控制装置（5）、温度监测装置（6）和液态二氧化碳瓶（7）组成，木材弯曲弹性模量测量装置是万能力学试验机(10)。温控箱（1）是单层温度循环盒式结构，具有隔热、隔冷功效。温控箱（1）内布有电动小风扇（4）、电热棒（11）、木材试样（2）和用来支撑木材试样（2）的金属滚轮（3）。液态二氧化碳瓶（7）由一根铜管线（8）连接穿透温控箱侧壁伸入温控箱内，用来导入液态二氧化碳使箱内温度降低。温控箱的盖子与力学试验机的压头（9）相连，在压力试验进行时以保证温控箱（1）密封。箱内的电动小风扇（4）和电热棒（12）与温度控制装置（7）相连，通过温度控制装置（7）来控制电动小风扇（5）的运转和电热棒（10）的工作来调节温控箱（6）内的环境温度。木材试样（3）的两个不同位置布有热电偶（4），该热电偶（4）与温度监测装置（8）相连接以监测木材不同位置的温度变化。
本发明工作时，是先将压力机的运行，待力学试验机（10）的压头（9）接触到木材试样后，此时温控箱已经完全闭合，再将液态二氧化碳由液态二氧化碳瓶（7）导入封闭的温控箱（1），然后通过温度控制装置（7）控制电动小风扇（5）运转，使温控箱（1）内空气在木材试样（3）的周围不断地循环流通，而使得木材试样（3）降温达到待测温度后，再通过调节风扇的运行时间和速度来维持木材温度，待木材温度即温度监测装置（6）的读数稳定15-20分钟后，即可开始木材弯曲弹性模量测量。当所测温度为冰点以室温以上温度时，关闭液态二氧化碳的输入，通过温度控制装置（5）开启电热棒，通过电动小风扇（4）的运行使木材温度升高。该温度控制装置可实现的最低测试温度可达-80℃，最高温度可达50℃。待测温度点间隔和维持时间可根据风扇的运行速度（功率）和时间进行调节。
本发明组装简单，方便操作，温度易于控制且测量准确，适用于规格尺寸的小试样木材的温度控制和稳定，解决了木材弯曲弹性模量测量中木材温度变化过快和平衡难的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1为本发明的木材弯曲弹性模量温控装置的纵剖面结构示意图
图2为本发明的木材弯曲弹性模量温控装置的侧视图
图3为本发明的温控箱的俯视结构示意图
图中：1.温控箱  2.木材试样  3.金属滚轮  4.电动小风扇  5.温度控制装置  6.温度监测装置 7.液态二氧化碳（瓶）8.铜管线  9.压头 10.力学试验机  11.热电偶  12.加热棒
具体实施方式
本发明包括温度控制系统和木材弯曲弹性模量测量装置。如图1所示，温度控制系统由温控箱（1）、温度控制装置（5）、温度监测装置（6）和液态二氧化碳瓶（7）组成，木材弯曲弹性模量测量装置是万能力学试验机。温控箱（1）是由泡沫材料胶合而成单层温度循环盒式结构，具有隔热、隔冷功效。温控箱（1）内布有电动小风扇（4）、电热棒（12）、木材试样（2）和用来支撑木材试样（2）的金属滚轮（3）。温控箱（1）内置两个电动小风扇（5）和电热棒（12）分别固置在角落。液态二氧化碳瓶（7）由一根铜管线（8）连接穿透温控箱侧壁伸入温控箱内，用来导入液态二氧化碳使箱内温度降低。温控箱的盖子与力学试验机的压头（9）相连，可随着压头的升降而开合。在压力试验进行时以保证温控箱（1）密封。箱内的电动小风扇（4）和电热棒（12）与温度控制装置（7）相连，通过温度控制装置（5）来控制电动小风扇（4）的运转和电热棒（12）的工作来调节温控箱（6）内的环境温度。温度控制装置（5）可预先设定一个温度值，环境温度达到预设温度时，电动小风扇（4）便会停止运转，当温度偏离该温度时，电动小风扇（4）便又开始运转。温控箱（1）的下层的木材试样（2）由两个金属滚轮（3）支撑，用作弯曲试验的支撑点。木材试样（2）的两个不同位置布有热电偶（10），一个在试样的中心位置处，另一个在1/4位置处，该热电偶（11）与温度监测装置（6）相连接以监测木材不同位置的温度变化。
该发明装置应用的具体操作方法是，在将木材试样（2）放入温控箱（1）后，是先将压力机的运行，待力学试验机（10）的压头（9）接触到木材试样并温控箱闭合，然后输入液态二氧化碳。然后通过温度控制装置（7）控制电动小风扇（5）运转，使温控箱（1）内空气在木材试样（3）的周围不断地循环流通，而使得木材试样（3）降温达到待测温度后，再通过调节风扇的运行时间和速度来维持木材温度，待木材温度即温度监测装置（6）的读数稳定15-20分钟后，即可开始木材弯曲弹性模量测量。当所测温度为冰点以室温以上温度时，关闭液态二氧化碳的输入，通过温度控制装置（5）开启电热棒，通过电动小风扇（4）的运行使木材温度升高。该温度控制装置可实现的最低测试温度可达-80℃，最高温度可达50℃。待测温度点间隔和维持时间可根据风扇的运行速度（功率）和时间进行调节。
值得说明的是，上述实施例中，所包括的系统只是按照功能模块进行划分的，但并不局限于上述的划分，仅为本发明较佳的具体实施方式只要能够实现相应的功能即可，各功能部件的布置位置指是为了实现相应功能，并不用于限制本发明的保护范围。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种木材弯曲弹性模量测量的温控装置，包括温控箱（1）、温度控制装置（5）、温度监测装置（6）、液态二氧化碳输送装置以及木材弯曲弹性模量测量装置（10），其特征在于通过调节木材试样所处环境的温度变化而控制木材温度，且弯曲弹性模量测量过程中不需要移动试样。
2.根据权利要求1所述的材弯曲弹性模量测量的温控装置，其特征在于所述的温控箱（1）是封闭式具有隔热、隔冷功效的盒子装置，其内布有电动小风扇（4）、电热棒（12）、木材试样（2）和用来支撑木材试样（2）的金属滚轮（3），其侧壁穿透有输送液态二氧化碳的铜管线（8）。
3.根据权利要求1所述的木材弯曲弹性模量测量的温控装置，其特征在于所述的液态二氧化碳输送装置是由铜管线（8）和液态二氧化碳瓶（7）所组成。
4.根据权利要求1所述的木材弯曲弹性模量测量的温控装置，其特征在于所述的温控箱（1）内环境降温过程是通过控制液态二氧化碳的输送和调节电动小风扇的运转来实现木材温度的控制的。
5.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于所述的温度控制装置（7）连接电动小风扇（5）和电热棒（10），用来调节温控箱（6）内空气温度，所述的温度监测装置（7）由两根热电偶（4）相连接，2个热电偶（4）分别固置在木材试样（3）的两个不同位置来监测木材试样温度变化。
6.根据权利要求6所述的温度控制装置（7），其特征在于：当箱内空气温度达到预先设定好温度后，该装置自动停止电动小风扇（5）和电热棒（10）的工作，当箱内空气温度偏离预设的温度后，该装置自动开启电动小风扇（5）和电热棒（10）的工作。
7.根据权利要求2所述的温控箱（1），其特征在于所述的温控箱（6）的下层的木材试样（3）由两个金属滚轮支撑，以完成弯曲弹性模量测量的支点作用。
8.根据权利要求2所述的温控箱（1），其特征在于温控箱的盖子与木材弯曲弹性模量测量装置（10）的压头（9）相连接，以满足测量过程中箱子的开启和闭合。
9.根据权利要求1所述的木材弯曲弹性模量测量温控式装置，其特征在于所采用的降温过程是借助液态二氧化碳拉实现，升温过程是借助电热棒来实现的。
10.根据权利要求1所述的木材弯曲弹性模量测量温控式装置，其特征在于所测的温度点和温度间隔可自由设定，但是为了温度控制的准确性，一般温度间隔不宜小于2℃，所测的温度一般为-80℃～50℃。
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