CN208171904U - 测量真空玻璃传热系数的自动化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测量真空玻璃传热系数的自动化装置，该装置主要由气动装置单元、制冷单元、加热单元、温度及功率测量单元、交互控制单元、单片机数据采集处理单元和人机交互单元组成。其中温度及功率测量单元连接制冷单元和加热单元，制冷单元与人机交互单元都安装在支撑板上；制冷单元的正下方是工作台，工作台内安装加热单元；工作台的升降由气动装置单元决定；交互控制单元分别通过电气接线连接气动装置单元、制冷单元、温度及功率测量单元、加热单元，单片机数据采集处理单元。本实用新型操作简单，各部分单元化便于维护和检修，能够实时监测冷热板的温度，快速且准确地输出测量结果，同时具有人机对话的功能，具有很强的实用性，适于推广应用。

Description

测量真空玻璃传热系数的自动化装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量玻璃节能性能的仪器，特别是用于真空玻璃稳态传热系数测定的仪器。

背景技术

真空玻璃具有很强的隔热、保温、防结露、防结霜、隔音等性能，广泛应用于建筑、家电、车船、太阳能等领域；真空玻璃的热导主要由辐射热导、真空层支撑物热导以及残余气体的热导组成，质量合格的真空玻璃产品，由于真空层的高真空度，其残余气体的热导极小以致可以忽略不计，则可以通过直接地测量真空玻璃待测样品中心部位的热导值，然后根据一定的算法计算得到真空玻璃样品的传热系数U值。

目前用于测量真空玻璃U值的装置和方法普遍存在以下问题：测量精度低；测量周期长，一般采用液体介质循环制冷，温度下降慢，达到稳态平衡的时间长；可重复性差，测量值受环境影响大；装置自动化程度低，玻璃试样测试过程中浪费大量的人力劳动；智能化程度低，不能实现人机对话功能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种测量精度高、测量效率高、操作简单、自动化程度高、可实现人机对话功能的传热系数测定自动化装置，有效解决了测量过程中现存的一些问题，具有使用方便、实用性的特点。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种测量真空玻璃传热系数的自动化装置，该装置主要由气动装置单元、制冷单元、加热单元、温度及功率测量单元、交互控制单元、单片机数据采集处理单元和人机交互单元组成；其中温度及功率测量单元连接制冷单元和加热单元，制冷单元与人机交互单元都安装在支撑板上；制冷单元的正下方是工作台，工作台内安装加热单元；工作台的升降由气动装置单元决定；交互控制单元分别通过电气接线连接气动装置单元、制冷单元、温度及功率测量单元、加热单元，单片机数据采集处理单元。

气动装置单元由气缸、活塞杆、气源处理及智能控制器构成；气源处理及智能控制器安装在床身的下方；气缸均匀对称分布在床身的上方，活塞杆通过柔性联接器与工作台相连。

压力传感器位于真空玻璃与缓冲垫之间，保证测量传热系数时冷热板之间的压强在2～4KPa范围之内；气源处理及智能控制器通过电气接线连接压力传感器，根据其反馈的电信号对气缸中活塞杆的运动进行控制。

加热单元在制冷单元的正下方；加热单元包括热板和精密加热装置，热板内有多个精密温度传感器。

制冷单元包括冷板、半导体制冷片、密齿型散热片和风扇；半导体制冷片镶嵌在冷板的中上部，密齿型散热片紧贴冷板，位于支撑板的正上方，风扇安装在密齿型散热片的上方；冷板内有多个精密温度传感器。

冷板和热板的周围均设有绝热层；所述绝热层为聚苯乙烯泡沫塑料等高热阻的轻质材料。

冷板、热板与真空玻璃之间均设有缓冲垫；所述缓冲垫为高导热系数、高耐磨性、高耐冲击的软质材料。

精密测功仪位于热板与真空玻璃之间的缓冲垫的正中心位置；所述精密测功仪的测量面积由支撑柱陈列的周期性与测量信号的大小决定。

人机交互单元包括液晶显示屏与键盘输入设备，二者均位于支撑板的上方；液晶显示屏与单片机数据采集处理单元、键盘输入设备相连接，实时监测冷热板的温度，实现人机对话的功能。

交互控制单元将反馈的数据信息传输给单片机数据采集处理单元进行处理，通过人机交互单元中的液晶显示屏输出测定真空玻璃的传热系数。

可调节脚均匀对称分布在床身的下方，通过调节旋入螺纹长度实现床身的水平放置；水平仪安装在工作台的下端面，实时检测工作台的水平程度；真空玻璃的端面上用铅箔胶带密封，防止热辐射影响。

本实用新型具有以下优点和有益效果：测量精度高；测量效率高，本装置的制冷单元降温快，有效地缩短达到稳态平衡的时间；可重复性好，采用绝热层防护，测量值受环境影响很小；装置自动化程度高，可实现待测试样从生产平台便捷推入工作台，减少人力劳动；智能化程度高，可实现人机对话功能。

附图说明

图1是本实用新型组装结构示意图。

图2是本实用新型测量部分结构示意图。

图3是本实用新型原理结构示意图。

图标记说明：1—可调节脚，2—气源处理及智能控制器，3—气缸，4—床身，5—活塞杆，6—水平仪，7—柔性联接器，8—精密加热控温装置，9—支撑板，10—工作台，11—液晶显示屏，12—键盘输入设备，13—密齿型散热片，14—精密低温控温装置，15—绝热层，16—缓冲垫，17—精密测功仪，18—铝箔，19—支撑柱，20—支撑套，21—风扇，22—半导体制冷片，23—冷板，24—精密温度传感器，25—压力传感器，26—真空玻璃，27—热板，28—精密加热装置，29—气动装置单元，30—制冷单元，31—加热单元，32—温度及功率测量单元，33—交互控制单元，34—单片机数据采集处理单元，35—人机交互单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：本实用新型是一种测量真空玻璃传热系数的自动化装置，该装置主要由气动装置单元29、制冷单元30、加热单元31、温度及功率测量单元32、交互控制单元33、单片机数据采集处理单元34和人机交互单元35组成。其中温度及功率测量单元32连接制冷单元30和加热单元31，制冷单元30与人机交互单元35都安装在支撑板9上；制冷单元30的正下方是工作台10，工作台10内安装加热单元31；工作台10的升降由气动装置单元29决定；交互控制单元33分别通过电气接线连接气动装置单元29、制冷单元30、温度及功率测量单元32、加热单元31，单片机数据采集处理单元34。

气动装置单元29由气缸3、活塞杆5、气源处理及智能控制器2构成；气源处理及智能控制器2安装在床身的下方；气缸3均匀对称分布在床身4的上方，活塞杆5通过柔性联接器7与工作台10相连。

压力传感器25位于真空玻璃26与缓冲垫16之间，保证测量传热系数时冷热板之间的压强在2～4KPa范围之内；气源处理及智能控制器2通过电气接线连接压力传感器25，根据其反馈的电信号对气缸3中活塞杆5的运动进行控制。

加热单元31在制冷单元30的正下方；加热单元31包括热板27和精密加热装置28，热板27内有多个精密温度传感器24。

制冷单元30包括冷板23、半导体制冷片22、密齿型散热片13和风扇21；半导体制冷片22镶嵌在冷板23的中上部，密齿型散热片13紧贴冷板23，位于支撑板9的正上方，风扇21安装在密齿型散热片13的上方；冷板23内有多个精密温度传感器24。

冷板和热板的周围均设有绝热层15；所述绝热层15为聚苯乙烯泡沫塑料等高热阻的轻质材料，防止泄露散热。

冷板23、热板27与真空玻璃26之间均设有缓冲垫16；所述缓冲垫16为高导热系数、高耐磨性、高耐冲击的软质材料，防止压力不稳定损坏玻璃。

精密测功仪17位于热板27与真空玻璃26之间的缓冲垫16的正中心位置；所述精密测功仪17的测量面积由支撑柱19陈列的周期性与测量信号的大小决定。

人机交互单元35包括液晶显示屏11与键盘输入设备12，二者均位于支撑板9的上方；液晶显示屏11与单片机数据采集处理单元34、键盘输入设备12相连接，实时监测冷热板的温度，实现人机对话的功能。

交互控制单元33将反馈的数据信息传输给单片机数据采集处理单元34进行处理，通过人机交互单元35中的液晶显示屏11输出测定真空玻璃的传热系数。

可调节脚1均匀对称分布在床身4的下方，通过调节旋入螺纹长度实现床身的水平放置；水平仪6安装在工作台10的下端面，实时检测工作台10的水平程度；真空玻璃26的端面上用铅箔胶带密封，防止热辐射影响。

本实用新型工作过程如下：当进入工作模式后，根据玻璃生产台的高度通过键盘输入设备12给工作台10设定一个初始高度，同时设定冷板23与热板27的目标温度及测量过程中的目标压强，待活塞杆5带动工作台10达到设定高度后，将待测的玻璃试样推入工作台10上，再次通过键盘输入设备12发出开始测量的指令，活塞杆5带动工作台10向上运动与缓冲层16接触；交互控制单元33通过电气连线连接压力传感器25与气缸3，使冷热板之间的压强达到设定的目标压强；之后交互控制单元33控制加热单元31与制冷单元30，使冷热板达到设定的目标温度；最后交互控制单元（33）将反馈的数据信息传输给单片机数据采集处理单元（34）进行处理，通过人机交互单元（35）中的液晶显示屏（11）输出测定真空玻璃的传热系数。

当进行加热单元31加热时，交互控制单元（33）控制精密加热装置28升温，并接收精密温度传感器24反馈的温度值后，对精密加热装置28的温度进行调节，最终使热板27达到设定的温度值；当进行制冷单元30制冷时，交互控制单元（33）控制半导体制冷片22下表面快速降温，并接收精密温度传感器24反馈的温度值后，对半导体制冷片22的温度进行调节，半导体制冷片上表面会产生大量的热量，通过密齿型散热片13对热进行吸收后，通过风扇21将热量排出，最终使冷板23达到设定的温度值。

Claims (11)

1.一种测量真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于，该装置主要由气动装置单元（29）、制冷单元（30）、加热单元（31）、温度及功率测量单元（32）、交互控制单元（33）、单片机数据采集处理单元（34）和人机交互单元（35）组成，其中温度及功率测量单元（32）连接制冷单元（30）和加热单元（31），制冷单元（30）与人机交互单元（35）都安装在支撑板（9）上；制冷单元（30）的正下方是工作台（10），工作台（10）内安装加热单元（31）；工作台（10）的升降由气动装置单元（29）决定；交互控制单元（33）分别通过电气接线连接气动装置单元（29）、制冷单元（30）、温度及功率测量单元（32）、加热单元（31），单片机数据采集处理单元（34）。

2.根据权利要求1所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：气动装置单元（29）由气缸（3）、活塞杆（5）、气源处理及智能控制器（2）构成；气源处理及智能控制器（2）安装在床身的下方；气缸（3）均匀对称分布在床身（4）的上方，活塞杆（5）通过柔性联接器（7）与工作台（10）相连。

3.根据权利要求2所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：压力传感器（25）位于真空玻璃（26）与缓冲垫（16）之间，保证测量传热系数时冷热板之间的压强在2～4KPa范围之内；气源处理及智能控制器（2）通过电气接线连接压力传感器（25），根据其反馈的电信号对气缸（3）中活塞杆（5）的运动进行控制。

4.根据权利要求1所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：加热单元（31）在制冷单元（30）的正下方；加热单元（31）包括热板（27）和精密加热装置（28），热板（27）内有多个精密温度传感器（24）。

5.根据权利要求1所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：制冷单元（30）包括冷板（23）、半导体制冷片（22）、密齿型散热片（13）和风扇（21）；半导体制冷片（22）镶嵌在冷板（23）的中上部，密齿型散热片（13）紧贴冷板（23），位于支撑板（9）的正上方，风扇（21）安装在密齿型散热片（13）的上方；冷板（23）内有多个精密温度传感器（24）。

6.根据权利要求4或5所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：冷板和热板的周围均设有绝热层（15）；所述绝热层（15）为聚苯乙烯泡沫塑料高热阻的轻质材料。

7.根据权利要求4或5所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：冷板（23）、热板（27）与真空玻璃（26）之间均设有缓冲垫（16）；所述缓冲垫（16）为高导热系数、高耐磨性、高耐冲击的软质材料。

8.根据权利要求7所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：精密测功仪（17）位于热板（27）与真空玻璃（26）之间的缓冲垫（16）的正中心位置；所述精密测功仪（17）的测量面积由支撑柱（19）陈列的周期性与测量信号的大小决定。

9.根据权利要求1所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：人机交互单元（35）包括液晶显示屏（11）与键盘输入设备（12），二者均位于支撑板（9）的上方；液晶显示屏（11）与单片机数据采集处理单元（34）、键盘输入设备（12）相连接，实时监测冷热板的温度，实现人机对话的功能。

10.根据权利要求9所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：交互控制单元（33）将反馈的数据信息传输给单片机数据采集处理单元（34）进行处理，通过人机交互单元（35）中的液晶显示屏（11）输出测定真空玻璃的传热系数。

11.根据权利要求1所述的真空玻璃传热系数的自动化装置，其特征在于：可调节脚（1）均匀对称分布在床身（4）的下方，通过调节旋入螺纹长度实现床身的水平放置；水平仪（6）安装在工作台（10）的下端面，实时检测工作台（10）的水平程度；真空玻璃（26）的端面上用铅箔胶带密封，防止热辐射影响。