CN111257152A - 一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备及方法 - Google Patents

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何玉龙
孔中科
谢洪涛
傅斌
何世安
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content

Abstract

本发明涉及一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备及方法。该设备包括支架，安装在支架上的分析天平、控制器和被测样品移动机构以及放置在分析天平的秤盘上的烧杯。所述被测样品移动机构包括安装在支架上的步进电机、与步进电机的输出轴相连的滚珠丝杠、套设在滚珠丝杠上且与滚珠丝杠螺纹配合的直线滑块以及安装在直线滑块上的用于固定被测样品的固定杆。本发明在均温板制作过程中即可剔除吸液性能不合格的吸液芯，能够提高均温板的合格率。

Description

一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备及方法
技术领域
本发明涉及均温板技术领域，具体涉及一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备及方法。
背景技术
均温板是一个内壁具有烧结吸液芯的真空腔体。当热量由热源传导至蒸发区时，腔体内部的工质会在真空环境中产生液相气化的现象。此时工质吸收热能并且体积迅速膨胀，气相的工质接触到比较冷的区域时便会产生凝结的现象，凝结过程会释放出蒸发时累积的热。凝结后的液相工质会通过烧结吸液芯的毛细现象再回流到蒸发热源处，此工质的运作将在腔体周而复始进行，这就是均温板的工作原理。而影响均温板性能的关键因素为烧结吸液芯的吸液性能，主要为吸液速率和饱和吸液量。
目前，均温板在生产过程中，吸液芯一般采用粉末烧结、化学生长或多孔金属填充等工艺方法制作而成，但无论采用哪种方法都是在真空封装环境下完成，形成均温板后再测试均温板的综合性能，无法对均温板吸液芯的性能进行及时控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备及方法，该设备及方法在均温板制作过程中即可剔除吸液性能不合格的吸液芯，能够提高均温板的合格率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备，包括支架，安装在支架上的分析天平、控制器和被测样品移动机构以及放置在分析天平的秤盘上的烧杯。
所述被测样品移动机构包括安装在支架上的步进电机、与步进电机的输出轴相连的滚珠丝杠、套设在滚珠丝杠上且与滚珠丝杠螺纹配合的直线滑块以及安装在直线滑块上的用于固定被测样品的固定杆。
进一步的，所述支架包括底座和安装在底座一端上方的纵向支柱；所述步进电机安装在纵向支柱的顶部。
进一步的，所述分析天平包括天平和罩设在天平上方的物品罩。
进一步的，所述底座包括底座主体和可拆卸安装在底座主体底部的若干地脚；所述底座主体材料铝板；所述地脚通过螺栓连接到底座主体上；所述底座主体上开设有若干安装孔。
进一步的，所述固定杆的上端固定在直线滑块上，下端设有样品夹。
进一步的，所述分析天平的型号为BSM-220.4。
本发明还涉及一种上述设备的测试方法，该方法包括以下步骤：
(1)将均温板烧结吸液芯固定在固定杆的样品夹上。
(2)将盛有工质的烧杯放在分析天平的秤盘上。
(3)启动设备，读取此时的分析天平示数并保存在控制器中。
(4)控制器驱动步进电机转动，步进电机带动滚珠丝杠转动，进而驱动直线滑块沿滚珠丝杠直线滑动，从而使样品夹上的均温板烧结吸液芯向下运动。
(5)当均温板烧结吸液芯接触到烧杯中的工质时，分析天平示数发生变化，控制器驱动步进电机停止转动，同时记录此时的时刻T0。
(6)均温板烧结吸液芯吸取烧杯中的工质，当分析天平示数停止变化时，记录此时的时刻Ts，同时控制器驱动步进电机反向转动，使直线滑块回到初始位置。
(7)采用以下公式求得均温板烧结吸液芯的吸液速率K和吸液芯量Q：
K＝(Ms-M0)/(Ts-T0) (1)
Q＝Ms-M0 (2)
其中，M0表示均温板烧结吸液芯初始质量，T0表示均温板烧结吸液芯吸液开始时刻，Ms表示均温板烧结吸液芯饱和质量，Ts表示均温板烧结吸液芯吸液结束时刻。
由以上技术方案可知，本发明在均温板制作过程中即可剔除吸液性能不合格的吸液芯，同时提供可量化的均温板烧结吸液芯的吸液性能数据，有利于提高均温板的性能和合格率。本发明具有简单、可靠、经济、有效等特点。
附图说明
图1是本发明中设备的结构示意图；
图2是本发明中方法的方法流程图。
其中：
1、步进电机，2、滚珠丝杠，3、直线滑块，4、物品罩，5、待测物，6、控制器，7、底座，8、分析天平，9、纵向支柱，10、地脚，11、烧杯，12、固定杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备，包括支架，安装在支架上的分析天平8、控制器6和被测样品移动机构以及放置在分析天平8的秤盘上的烧杯11。烧杯11中盛有工质。
所述被测样品移动机构包括安装在支架上的步进电机1、与步进电机1的输出轴相连的滚珠丝杠2、套设在滚珠丝杠2上且与滚珠丝杠2螺纹配合的直线滑块3以及安装在直线滑块3上的用于固定被测样品的固定杆12。步进电机1、滚珠丝杠2和直线滑块3构成直线模组，直线模组的行程为300mm。所述直线模组通过4个M5*15螺钉安装固定在支架上。步进电机1转动，驱动滚珠丝杠2转动，进而驱动直线滑块3沿滚珠丝杠2轴向直线移动。步进电机1旋转方向不同，直线滑块3的移动方向也不同。
进一步的，所述支架包括底座7和安装在底座7一端上方的纵向支柱9；所述步进电机1安装在纵向支柱9的顶部。所述支架采用铝合金2A12焊接后进行表面处理形成。
进一步的，所述分析天平8包括天平和罩设在天平上方的物品罩4。所述物品罩4，用于为待测物5提供相对静止的环境，防止空气流动对测试结果的影响。物品罩4通过卡扣安装在分析天平8的法兰上。分析天平8通过3个M3*10的螺钉安装在支架上。
进一步的，所述底座7包括底座主体和可拆卸安装在底座主体底部的四个地脚10。所述底座主体材料铝板，铝板通过阳极氧化处理进行防腐。所述地脚10通过螺栓连接到底座主体上。所述底座主体上开设有若干安装孔，安装孔为反向沉孔，用于安装分析天平和控制器。所述地脚10采用橡胶材质，四个地脚用M6*12螺栓固定在12mm厚的铝板上。地脚10具有调平功能。
进一步的，所述固定杆12的上端固定在直线滑块3上，下端设有样品夹。
进一步的，所述分析天平8的型号为BSM-220.4，测试精度为0.1mg，带RS232串口通讯。
进一步的，所述控制器6包括控制器箱体和位于控制器箱体内的控制电路、输出电路、保护电路和反馈电路。控制器6的作用为：为分析天平和步进电机供电，接收分析天平8反馈的质量信号并且根据该质量信号控制步进电机1的动作。控制器6的面板具有电源、启动、停止三个按钮，同时具有面板显示功能，显示测试结果和测试曲线。所述控制器采用微控芯片，微控芯片的型号为dspic30f4011。
本发明的工作原理为：
先将装有工质的烧杯放置在分析天平8上，控制器6读取此时的工质质量。然后将均温板烧结吸液芯浸入到装有特定液体工质的烧杯11中一定深度处，记录此时的时刻，烧杯11中的工质会迅速爬上均温板烧结吸液芯，当分析天平8上的示数不再变化时，记录此时的时刻。在上述过程中，分析天平8示数的变化，即为工质的减少量，分析天平8示数的变化时间段通过控制器6记录下来，从而可以求出工质的减少速率，根据工质的减少量和减少速率来判断均温板烧结吸液芯的吸液性能，同时绘出均温板烧结吸液芯的吸液性能曲线。
如图2所示，本发明还涉及一种上述设备的测试方法，该方法包括以下步骤：
(1)将待测物5均温板烧结吸液芯固定在固定杆12的样品夹上，用螺钉夹紧，待测物可随直线滑台上下移动。
(2)将盛有工质的烧杯11放在分析天平8的秤盘上。
(3)启动设备，读取此时的分析天平8示数并保存在控制器6中。
(4)控制器6驱动步进电机1转动，步进电机1带动滚珠丝杠2转动，进而驱动直线滑块3沿滚珠丝杠2直线滑动，从而使样品夹上的均温板烧结吸液芯向下运动。
(5)当均温板烧结吸液芯接触到烧杯11中的工质时，分析天平8示数发生变化，控制器6驱动步进电机1停止转动，同时记录此时的时刻T0。
(6)均温板烧结吸液芯吸取烧杯11中的工质，当分析天平8示数停止变化时，记录此时的时刻Ts，同时控制器6驱动步进电机1反向转动，使直线滑块3回到初始位置。
(7)采用以下公式求得均温板烧结吸液芯的吸液速率K和吸液芯量Q：
K＝(Ms-M0)/(Ts-T0) (1)
Q＝Ms-M0 (2)
其中，M0表示均温板烧结吸液芯初始质量，T0表示均温板烧结吸液芯吸液开始时刻，Ms表示均温板烧结吸液芯饱和质量，Ts表示均温板烧结吸液芯吸液结束时刻，K的单位为g/s，Q的单位为g。M0表示均温板烧结吸液芯初始质量和Ms表示均温板烧结吸液芯饱和质量可以采用分析天平测量均温板烧结吸液芯来获取，也可以通过均温板烧结吸液芯吸液前后的烧杯中工质的质量变化来求得，工质的质量变化和吸液芯量Q相等。采用公式(1)绘制出的曲线，即为均温板烧结吸液芯的质量随时间的变化曲线，K为该曲线的斜率，表示均温板烧结吸液芯的吸液速率，Q代表均温板烧结吸液芯的吸液性能。K和Q能够为后期均温板的充液量提供依据。
本发明所述的设备用于均温板制造过程检测，解决传统均温板封装后才能进行测试的问题，用途创新；本发明所述的测量方法采用吸液量及吸液速率双重参数表征吸液芯性能，属于方法创新；本发明所述的设备采用一键启动测试及输出测试线图，设计流程创新；本发明所述的控制器采用带反馈的自动控制系统，确保各项参数测试的准确性，特别是时间参数的读取，精确到毫秒级别，排除了人工反应误差。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备，其特征在于：包括支架，安装在支架上的分析天平、控制器和被测样品移动机构以及放置在分析天平的秤盘上的烧杯；
所述被测样品移动机构包括安装在支架上的步进电机、与步进电机的输出轴相连的滚珠丝杠、套设在滚珠丝杠上且与滚珠丝杠螺纹配合的直线滑块以及安装在直线滑块上的用于固定被测样品的固定杆。
2.根据权利要求1所述的一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备，其特征在于：所述支架包括底座和安装在底座一端上方的纵向支柱；所述步进电机安装在纵向支柱的顶部。
3.根据权利要求1所述的一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备，其特征在于：所述分析天平包括天平和罩设在天平上方的物品罩。
4.根据权利要求2所述的一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备，其特征在于：所述底座包括底座主体和可拆卸安装在底座主体底部的若干地脚；所述底座主体材料铝板；所述地脚通过螺栓连接到底座主体上；所述底座主体上开设有若干安装孔。
5.根据权利要求1所述的一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备，其特征在于：所述固定杆的上端固定在直线滑块上，下端设有样品夹。
6.根据权利要求1所述的一种用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备，其特征在于：所述分析天平的型号为BSM-220.4。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的用于均温板烧结吸液芯吸液性能测试的设备的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将均温板烧结吸液芯固定在固定杆的样品夹上；
(2)将盛有工质的烧杯放在分析天平的秤盘上；
(3)启动设备，读取此时的分析天平示数并保存在控制器中；
(4)控制器驱动步进电机转动，步进电机带动滚珠丝杠转动，进而驱动直线滑块沿滚珠丝杠直线滑动，从而使样品夹上的均温板烧结吸液芯向下运动；
(5)当均温板烧结吸液芯接触到烧杯中的工质时，分析天平示数发生变化，控制器驱动步进电机停止转动，同时记录此时的时刻T0；
(6)均温板烧结吸液芯吸取烧杯中的工质，当分析天平示数停止变化时，记录此时的时刻Ts，同时控制器驱动步进电机反向转动，使直线滑块回到初始位置；
(7)采用以下公式求得均温板烧结吸液芯的吸液速率K和吸液芯量Q：
K＝(Ms-M0)/(Ts-T0) (1)
Q＝Ms-M0 (2)
其中，M0表示均温板烧结吸液芯初始质量，T0表示均温板烧结吸液芯吸液开始时刻，Ms表示均温板烧结吸液芯饱和质量，Ts表示均温板烧结吸液芯吸液结束时刻。
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