CN113447523A - 摇摆式加载温度梯度的试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摇摆式加载温度梯度的试验箱，包括：箱体、制冷件、加热件、伸缩隔离板、固定板、移动组件以及吊篮。本申请提供的上述方案，由于吊篮的一半位于第一腔室中，另一半位于第二腔室，所以放在吊篮上的试验对象可以实现整体升温、整体降温、高低温循环、两端高低温的温冲；通过调节伸缩隔离板的长度，使得其与吊篮抵接，此时，放在吊篮上的试验对象一部位于高温区内，受到高温区的高温加载作用，另一部分在低温区，受到低温区的低温加载作用，通过移动组件带动吊篮纵向或横向摆动以及纵向运动，从而可以对试验对象纵向或横向进行一段一段的温度冲击，在冲击过程中就可以形成纵向或横向温度梯度变化以及纵向温度变化。

Description

摇摆式加载温度梯度的试验箱

技术领域

本发明涉及土木工程结构加载温度试验技术领域，特别是涉及一种摇摆式加载温度梯度的试验箱。

背景技术

随着全球温室效应变化，服役的土木工程结构面临着不同的温度荷载，例如日温差、年温差、极端温度等，由于钢筋混凝土材料的导热系数比较慢，容易导致工程结构产生温度梯度，特别如桥梁箱梁内外温度梯度、多层轨道结构竖向温度梯度等。

为了准确模拟真实的温度效应，现有的温度试验箱可以调节温度的大小，也可以调节温度的加载和降低速率，甚至还有温度冲击试验箱可以实现试验对象在同一时间处于两种不同温度，但是无法实现让试验对象不同部位同步形成温度梯度，也无法实现随时切换不同部位的温冲效应，以达到试验对象不同部位快速可控的温度梯度。此外，对于温度箱内部的太阳辐射加热，常采用加热灯管或红外加热技术近似模拟太阳辐射，因此需要利用反光技术实现室内温度箱的真正太阳辐射加热。

发明内容

基于此，有必要针对现有的温度试验箱无法实现不同部位同步加载不同的温度的问题，提供一种摇摆式加载温度梯度的试验箱。

本发明提供了一种摇摆式加载温度梯度的试验箱，包括：箱体、制冷件、加热件、伸缩隔离板、固定板、移动组件以及吊篮；

所述箱体的内部分成第一腔室和第二腔室，所述固定板设置在所述箱体内部的底面，所述固定板能够沿高度方向伸缩，所述固定板位于所述第一腔室和第二腔室之间，所述伸缩隔离板设置在所述箱体内部的顶部，所述伸缩隔离板和所述固定板的位置相对应；

所述第一腔室和所述第二腔室中分别设置有一个所述移动组件，所述吊篮的一端与其中一个所述移动组件连接，所述吊篮的另一端穿过所述伸缩隔离板和所述固定板之间的间隙后与其中另一个所述移动组件连接；

所述制冷件设置在所述第一腔室，所述加热件设置在所述第二腔室。

上述摇摆式加载温度梯度的试验箱，通过制冷件对第一腔室进行降温，通过加热件对第二腔室进行加热，由于吊篮的一半位于第一腔室中，另一半位于第二腔室，所以放在吊篮上的试验对象可以实现整体升温、整体降温、高低温循环、两端高低温的温冲效应；通过调节伸缩隔离板的长度，使得其与吊篮抵接，同时吊篮的另一侧与固定板卡接，这样第一腔室和第二腔室之间的气体相互不流通，此时，放在吊篮上的试验对象一部位于高温区内，受到高温区的高温加载作用，另一部分在低温区，受到低温区的低温加载作用，通过移动组件带动吊篮运动，从而可以对试验对象纵向进行一段一段的温度冲击，在冲击过程中就可以形成纵向温度梯度。

在其中一个实施例中，所述移动组件包括：底座、滚轮、支撑杆、第一定滑轮、驱动件、第二定滑轮以及连接绳；

所述滚轮位于所述箱体内部的底面，所述底座与所述滚轮连接，所述支撑杆垂直安装在所述底座上，所述第一定滑轮设置在所述支撑杆的一端，所述第二定滑轮设置在所述支撑杆的另一端，所述驱动件设置在所述底座上；

所述连接绳的一端连接在所述驱动件上的输出轴上，另一端依次穿过所述第一定滑轮和所述第二定滑轮后与所述吊篮连接。

在其中一个实施例中，所述移动组件还包括吊环，所述吊环设置在所述吊篮上，所述连接绳的另一端依次穿过所述第一定滑轮和所述第二定滑轮后与所述吊环连接。

在其中一个实施例中，所述移动组件还包括挡块，所述挡块设置在所述吊篮朝向所述箱体内部底面的一侧，所述挡块与所述固定板上的卡槽相匹配。

在其中一个实施例中，所述移动组件还包括弹性密封垫，所述吊篮的两侧均设置有所述弹性密封垫。

在其中一个实施例中，还包括湿度传感器、温度传感器以及控制器，所述第一腔室和所述第二腔室的内部均设置有所述湿度传感器和所述温度传感器；

所述控制器设置在所述箱体的外侧，所述湿度传感器、所述温度传感器、所述驱动件以及所述伸缩隔离板上的开关分别与所述控制器电连接。

在其中一个实施例中，还包括两个光照组件，所述第一腔室和所述第二腔室上分别设置有一个所述光照组件。

在其中一个实施例中，所述光照组件包括第一反光镜、第一框体、第二框体、第三框体以及第二反光镜，所述第一框体、所述第二框体以及所述第三框体的内壁上均设置有反光玻璃，所述第一腔室和所述第二腔室中分别设置有一个所述第一反光镜；

所述第一框体的上端为开口结构，所述第一框体的下端与所述第二框体同轴连接，所述第二框体与所述第三框体垂直连接，其中一个所述光照组件上的第三框体与所述第一腔室连通，其中另一个所述光照组件上的第三框体与所述第二腔室连通；

所述第二反光镜设置在所述第二框体与所述第三框体的拐角处，所述第二反光镜与所述第一反光镜的角度相对应。

在其中一个实施例中，所述光照组件还包括隔热玻璃，所述箱体的两侧均设置有所述隔热玻璃；

其中一个所述光照组件上的第三框体通过对应的所述隔热玻璃与所述第一腔室连接，其中另一个所述光照组件上的第三框体通过对应的所述隔热玻璃与所述第二腔室连接。

在其中一个实施例中，还包括滤光网，所述滤光网设置在所述隔热玻璃上。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的摇摆式加载温度梯度的试验箱的结构示意图；

图2为图1中的移动组件示意图；

图3为本申请一实施例的吊篮纵向向左摆动运动示意图；

图4为本申请又一实施例的吊篮纵向向右摆动运动示意图；

图5为本申请一实施例的移动组件运动示意图；

图6为本申请又一实施例的移动组件运动示意图；

图7为本申请一实施例的吊篮横向向外摆动示意图；

图8为本申请又一实施例的吊篮横向向里摆动示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本发明一实施例中，提供了一种摇摆式加载温度梯度的试验箱，包括：箱体1、制冷件2、加热件3、伸缩隔离板4、固定板5、移动组件6以及吊篮7；其中，箱体1的内部分成第一腔室101和第二腔室102，固定板5设置在箱体1内部的底面，固定板5能够沿高度方向伸缩，固定板5位于第一腔室101和第二腔室102之间，伸缩隔离板4设置在箱体1内部的顶部，伸缩隔离板4和固定板5的位置相对应；第一腔室101和第二腔室102中分别设置有一个移动组件6，吊篮7的一端与其中一个移动组件6连接，吊篮7的另一端穿过伸缩隔离板4和固定板5之间的间隙后与其中另一个移动组件6连接；制冷件2设置在第一腔室101，加热件3设置在第二腔室102。

上述制冷件和加热件都为现有技术，制冷件选用制冷机，加热件选用电加热板，伸缩隔离板选用现有的电动伸缩板，此处不再累述，通过调节伸缩隔离板与固定板之间的间距，可以使得第一腔室和第二腔室处于贯通或者隔离状态，当伸缩隔离板远离固定板时，通过制冷件对第一腔室进行降温，通过加热件对第二腔室进行加热，由于吊篮的一半位于第一腔室中，另一半位于第二腔室，所以放在吊篮上的试验对象可以实现整体升温、整体降温、高低温循环、两端高低温的温冲效应；

当伸缩隔离板与吊篮抵接，同时吊篮的另一侧与固定板卡接，这样第一腔室和第二腔室之间的气体相互不流通，此时，放在吊篮上的试验对象一部位于高温区内，受到高温区的高温加载作用，另一部分在低温区，受到低温区的低温加载作用，通过移动组件带动吊篮运动，从而可以对试验对象纵向进行一段一段的温度冲击，在冲击过程中就可以形成纵向温度梯度。

在一些实施例中，如图2所示，本申请中的移动组件6包括：底座601、滚轮602、支撑杆603、第一定滑轮604、驱动件605、第二定滑轮606以及连接绳607；其中，滚轮602位于箱体1内部的底面，底座601与滚轮602连接，支撑杆603垂直安装在底座601上，第一定滑轮604设置在支撑杆603的一端，第二定滑轮606设置在支撑杆603的另一端，驱动件605设置在底座601上；连接绳607的一端连接在驱动件605上的输出轴上，另一端依次穿过第一定滑轮604和第二定滑轮606后与吊篮7连接。

在使用时，通过驱动件605带动连接绳607收缩或者伸长，从而就可以带动两个连接绳607之间的吊篮7摆动(如图3、图4所示)，从而可以使得位于吊篮7上的试验对象方便在第一腔室101和第二腔室102之间纵向摆动，在试件结构温度到达一定温度后，可以通过驱动件带动连接绳收缩，把原先暴露在高温区一端的试件部位往低温室一端摆动，就这样让试件一段一段的往相反温度区移动，实现大角度纵向摆动，形成纵向高差，反之亦可，形成试验对象不同部位的温度冲击和阳光辐射带来的温度梯度变化，在冲击过程中形成纵向温度梯度。

在使用时，通过驱动件605带动连接绳607收缩或者伸长，从而就可以带动两个连接绳607之间的吊篮7横向摆动(如图7、图8所示)，从而可以使得位于吊篮7上的试验对象方便在第一腔室101和第二腔室102之间横向摆动，在试件结构温度到达一定温度后，可以通过驱动件带动连接绳收缩，把原先试件所处的位置往横向向里摆动，就这样让试件一段一段的往不同高度移动，实现大角度横向摆动，形成横向高差，反之亦可，形成试验对象不同部位的温度冲击和阳光辐射带来的温度梯度变化，在冲击过程中形成横向温度梯度。

通过滚轮602带动底座601运动，从而可以使得位于吊篮7上的试验对象整体位于第一腔室101或第二腔室102中纵向移动(如图5、图6所示)。当吊篮7全部位于第一腔室101或第二腔室102中，即吊篮7全部围位于低温区或者高温区，这样就能够让吊篮7上的试验对象也能整个的暴露在低温区或高温区中，对试验对象纵向进行一段一段的温度冲击，在冲击过程中形成纵向温度变化，和一段一段的挪动进行温度冲击试验形成对比。

在一些实施例中，如图2所述，本申请中的移动组件6还包括吊环608，该吊环608设置在吊篮7上，连接绳607的另一端依次穿过第一定滑轮604和第二定滑轮606后与吊环608连接。

具体地，上述吊环608焊接在吊篮7，每个移动组件6上的连接绳607均与吊环608连接，这样就能够让吊篮7的转动角度或幅度大一些。

在一些实施例中，如图2所示，本申请中的移动组件6还包括挡块609，挡块609设置在吊篮7朝向箱体1内部底面的一侧，挡块609与固定板5上的卡槽相匹配。

具体地，上述吊篮7朝向箱体1内部底面的一侧间隔设置有多个挡块609，该挡块609能够卡在固定板5上的卡槽中，这就能让吊篮7上的试验对象一段一段的挪动，让其中一段从第一腔室101移动到第二腔室102中，或者从第二腔室102移动到第一腔室101中，同时，当挡块609卡入到固定板5上的卡槽中后，此时，固定板5就会对吊篮7起到支撑作用，从而减轻连接绳607的拉力

在一些实施例中，如图2所述，本申请中的移动组件6还包括弹性密封垫6010，该弹性密封垫6010可选用橡胶垫，吊篮7的两侧均设置有弹性密封垫6010。当吊篮7在来回摆动且放在固定板5上时，此时，调节伸缩隔离板4的长度，使得伸缩隔离板4与吊篮7抵接，这样伸缩隔离板4和固定板5就能够分别压缩对应的弹性密封垫6010，从而可以提高第一腔室101与第二腔室102之间的密封性，且能够减少伸缩隔离板4和固定板5的磨损。

在一些实施例中，本申请中的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，还包括湿度传感器8、温度传感器9以及控制器10，第一腔室101和第二腔室102的内部均设置有湿度传感器8和温度传感器9；其中，控制器10设置在箱体1的外侧，湿度传感器8、温度传感器9、驱动件605以及伸缩隔离板4上的开关分别与控制器10电连接。

通过湿度传感器8和温度传感器9将第一腔室101和第二腔室102内的温湿度信息实时发送给控制器10，从而可以方便监控第一腔室101和第二腔室102内的温湿度信息，并根据需要调节第一腔室101和第二腔室102内的温湿度；通过控制器10控制驱动件605的启闭，从而方便控制连接绳607的伸缩，通过控制器10控制伸缩隔离板4的伸长或者缩短，从而方便伸缩隔离板4与吊篮7接触或者分离。

在一些实施例中，本申请中的摇摆式加载温度梯度的试验箱还包括两个光照组件，第一腔室101和第二腔室102上分别设置有一个光照组件。

具体地，如图1所示，上述光照组件包括第一反光镜11、第一框体12、第二框体13、第三框体14以及第二反光镜15，第一框体12、第二框体13以及第三框体14的内壁上均设置有反光玻璃，第一腔室101和第二腔室102中分别设置有一个第一反光镜11；其中，第一框体12的上端为开口结构，第一框体12的下端与第二框体13同轴连接，第二框体13与第三框体14垂直连接，其中一个光照组件上的第三框体14与第一腔室101连通，其中另一个光照组件上的第三框体14与第二腔室102连通；第二反光镜15设置在第二框体13与第三框体14的拐角处，第二反光镜15与第一反光镜11的角度相对应。

在使用时，通过第二反光镜15将外部光源发射到第一反光镜11上，调节第一反光镜11的角度，使得第一反光镜11上的光源更多的反射到试验箱中的试验对象上。通过调整反光镜的角度可以使得试验对象进行局部太阳辐射加热，模拟不同位置的太阳辐射影响。光照组件和对应的制冷件或加热件的配合使用，从而方便了对试验对象温度的双重处理。

在一些实施例中，如图1所示，本申请中的光照组件还包括隔热玻璃16，箱体1的两侧均设置有隔热玻璃16，其中一个光照组件上的第三框体14通过对应的隔热玻璃16与第一腔室101连接，其中另一个光照组件上的第三框体14通过对应的隔热玻璃16与第二腔室102连接。由于阳光辐射和制冷加热要同步进行，所以在试验箱的两侧上安装一块可隔热的玻璃16,此玻璃既可隔热也可让光源进入试验箱。

在一些实施例中，本申请中的摇摆式加载温度梯度的试验箱还包括滤光网，该滤光网设置在隔热玻璃16上。滤光网的设置，方便控制进入到试验箱内光源的大小。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，包括：箱体(1)、制冷件(2)、加热件(3)、伸缩隔离板(4)、固定板(5)、移动组件(6)以及吊篮(7)；

所述箱体(1)的内部分成第一腔室(101)和第二腔室(102)，所述固定板(5)设置在所述箱体(1)内部的底面，所述固定板(5)能够沿高度方向伸缩，所述固定板(5)位于所述第一腔室(101)和第二腔室(102)之间，所述伸缩隔离板(4)设置在所述箱体(1)内部的顶部，所述伸缩隔离板(4)和所述固定板(5)的位置相对应；

所述第一腔室(101)和所述第二腔室(102)中分别设置有一个所述移动组件(6)，所述吊篮(7)的一端与其中一个所述移动组件(6)连接，所述吊篮(7)的另一端穿过所述伸缩隔离板(4)和所述固定板(5)之间的间隙后与其中另一个所述移动组件(6)连接；

所述制冷件(2)设置在所述第一腔室(101)，所述加热件(3)设置在所述第二腔室(102)。

2.根据权利要求1所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，所述移动组件(6)包括：底座(601)、滚轮(602)、支撑杆(603)、第一定滑轮(604)、驱动件(605)、第二定滑轮(606)以及连接绳(607)；

所述滚轮(602)位于所述箱体(1)内部的底面，所述底座(601)与所述滚轮(602)连接，所述支撑杆(603)垂直安装在所述底座(601)上，所述第一定滑轮(604)设置在所述支撑杆(603)的一端，所述第二定滑轮(606)设置在所述支撑杆(603)的另一端，所述驱动件(605)设置在所述底座(601)上；

所述连接绳(607)的一端连接在所述驱动件(605)上的输出轴上，另一端依次穿过所述第一定滑轮(604)和所述第二定滑轮(606)后与所述吊篮(7)连接。

3.根据权利要求2所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，所述移动组件(6)还包括吊环(608)，所述吊环(608)设置在所述吊篮(7)上，所述连接绳(607)的另一端依次穿过所述第一定滑轮(604)和所述第二定滑轮(606)后与所述吊环(608)连接。

4.根据权利要求2所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，所述移动组件(6)还包括挡块(609)，所述挡块(609)设置在所述吊篮(7)朝向所述箱体(1)内部底面的一侧，所述挡块(609)与所述固定板(5)上的卡槽相匹配。

5.根据权利要求2所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，所述移动组件(6)还包括弹性密封垫(6010)，所述吊篮(7)的两侧均设置有所述弹性密封垫(6010)。

6.根据权利要求2所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，还包括湿度传感器(8)、温度传感器(9)以及控制器(10)，所述第一腔室(101)和所述第二腔室(102)的内部均设置有所述湿度传感器(8)和所述温度传感器(9)；

所述控制器(10)设置在所述箱体(1)的外侧，所述湿度传感器(8)、所述温度传感器(9)、所述驱动件(605)以及所述伸缩隔离板(4)上的开关分别与所述控制器(10)电连接。

7.根据权利要求1所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，还包括两个光照组件，所述第一腔室(101)和所述第二腔室(102)上分别设置有一个所述光照组件。

8.根据权利要求7所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，所述光照组件包括第一反光镜(11)、第一框体(12)、第二框体(13)、第三框体(14)以及第二反光镜(15)，所述第一框体(12)、所述第二框体(13)以及所述第三框体(14)的内壁上均设置有反光玻璃，所述第一腔室(101)和所述第二腔室(102)中分别设置有一个所述第一反光镜(11)；

所述第一框体(12)的上端为开口结构，所述第一框体(12)的下端与所述第二框体(13)同轴连接，所述第二框体(13)与所述第三框体(14)垂直连接，其中一个所述光照组件上的第三框体(14)与所述第一腔室(101)连通，其中另一个所述光照组件上的第三框体(14)与所述第二腔室(102)连通；

所述第二反光镜(15)设置在所述第二框体(13)与所述第三框体(14)的拐角处，所述第二反光镜(15)与所述第一反光镜(11)的角度相对应。

9.根据权利要求8所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，所述光照组件还包括隔热玻璃(16)，所述箱体(1)的两侧均设置有所述隔热玻璃(16)；

其中一个所述光照组件上的第三框体(14)通过对应的所述隔热玻璃(16)与所述第一腔室(101)连接，其中另一个所述光照组件上的第三框体(14)通过对应的所述隔热玻璃(16)与所述第二腔室(102)连接。

10.根据权利要求9所述的摇摆式加载温度梯度的试验箱，其特征在于，还包括滤光网，所述滤光网设置在所述隔热玻璃(16)上。

Images