CN213633248U - 一种导热系数测试用的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种导热系数测试用的试验装置，包括顶板、热极安装板、冷极安装板、热极铜棒、冷极铜棒、弹簧、测力传感器、环状加热器和动力驱动机构，顶板、热极安装板和冷极安装板自上至下依次设置，热极安装板和冷极安装板相对顶板均可上下移动；测力传感器固定设置在所述顶板的底面，所述测力传感器连接有朝下的压杆，所述压杆所受压力大小由所述测力传感器测得，所述弹簧竖向设置在所述热极安装板的顶面，所述弹簧的顶部用于与所述压杆的下端弹性顶触。本实用新型能够更加精准的控制试样周围的环境温度，使得可测试试样在不同环境温下的导热系数，整套装置的结构简单，控制精准。

Description

一种导热系数测试用的试验装置

技术领域

本实用新型涉及导热系数测试装置领域，具体涉及一种导热系数测试用的试验装置。

背景技术

目前，在热流法导热系数测试仪中，测量的导热系数一般是测试的室温下的导热系数，很难实现测不同环境温样品的导热系数。

传统的测试仪在测试过程中，需对试样进行加荷施压和控温，根据试样材料的类型不同，所需要的力大小也不同，例如，软性材料，力的大小会受材料的厚度影响，从而影响导热系数测量的准确性；而且，加荷方式有交流电机加载和气动加载，这两种加荷方式都不能精确控制压力，从而影响了测试精度；另外，试样由铜棒进行固定，控温是通过铜棒的加热方式和冷却方式实现，通常是给铜棒的外围加热和冷却，使得加热源的体积更大，与外界接触大，热量损失大，控制滞后性大，控温稳定时间长，从而导致了测量数据的准确性较差。

发明内容

基于此，本实用新型提供了一种导热系数测试用的试验装置，以解决现有的导热系数测试仪不仅不能测不同环境温样品的导热系数，而且试样的加荷施压和控温精度差，从而导致测量数据的准确性较差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种导热系数测试用的试验装置，包括顶板、热极安装板、冷极安装板、热极铜棒、冷极铜棒、弹簧、测力传感器、环状加热器和动力驱动机构，其中：

所述顶板、热极安装板和冷极安装板自上至下依次设置，所述热极安装板和所述冷极安装板相对所述顶板均可上下移动；

所述测力传感器固定设置在所述顶板的底面，所述测力传感器连接有朝下的压杆，所述压杆所受压力大小由所述测力传感器测得，所述弹簧竖向设置在所述热极安装板的顶面，所述弹簧的顶部用于与所述压杆的下端弹性顶触；

所述热极铜棒竖向朝下连接在所述热极安装板的底面，所述冷极铜棒竖向朝上连接在所述冷极安装板的顶面，上下相对设置的所述热极铜棒和所述冷极铜棒之间用于放置试样，所述环状加热器套连在所述热极铜棒和所述冷极铜棒之间衔接处以对试样周围的环境温度进行加热；

所述热极铜棒的内部设有安装腔，所述安装腔内安装有加热管，所述冷极铜棒的内部设有水冷循环槽，所述水冷循环槽用于与外部的循环冷却水管路连通；

所述热极铜棒、所述冷极铜棒和所述环状加热器上均设有测温传感器，所述热极安装板与所述冷极安装板之间连接有测距仪；

所述动力驱动机构与所述冷极安装板连接以用于带动冷极安装板升降运动，冷极铜棒在上升过程中通过试样将推力传递给热极铜棒，从而对试样进行加压，同时使得测力传感器通过压杆与弹簧弹性抵触，进而对试样加压的压力进行测量。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述热极安装板的底面设有上铜棒固定座，所述冷极安装板的顶面设有下铜棒固定座，所述热极铜棒安装在所述上铜棒固定座内，所述冷极铜棒安装在所述下铜棒固定座内。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述上铜棒固定座于所述热极铜棒的四周，以及所述下铜棒固定座于所述冷极铜棒的四周均形成有筒状的保温腔，所述保温腔内填充有保温棉。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述上铜棒固定座的保温腔底面设有套设在热极铜棒下端的上盖，所述下铜棒固定座的保温腔顶面设有套设在冷极铜棒上端的下盖，所述上盖与所述下盖之间设有环状的保温盖，所述环状加热器位于所述保温盖、所述上盖与所述下盖围合的空间内。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述热极安装板固定设有弹簧套，所述弹簧竖向设置在所述弹簧套内，所述弹簧的底部与所述热极安装板接触，所述压杆的下端插入所述弹簧套内并与所述弹簧的顶部接触。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述动力驱动机构包括丝杠、蜗轮蜗杆减速机和伺服电机，所述伺服电机与所述蜗轮蜗杆减速机传动连接，所述蜗轮蜗杆减速机与所述丝杠传动连接，所述丝杠与所述冷极安装板连接，伺服电机运转带动蜗轮蜗杆减速机运转，从而带动丝杠的运行，进而带动冷极安装板升降。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述热极铜棒上的测温传感器为三个，三个测温传感器沿热极铜棒的长度方向依次以25mm的间距间隔设置，且最下端的测温传感器距热极铜棒的下端端面为15mm；所述冷极铜棒上的测温传感器为三个，三个测温传感器沿冷极铜棒的长度方向依次以25mm的间距间隔设置，且最上端的测温传感器距热极铜棒的上端端面为15mm；所述环状加热器上的测温传感器为一个。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述顶板的两端各连接有一根竖向朝下的立柱，所述热极安装板的两侧及所述冷极安装板的两侧各自设有与对应侧的所述立柱套连的直线轴承，以使所述热极安装板和所述冷极安装板沿所述立柱上下滑动。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述试验装置还包括控制柜，所述控制柜的侧面设有控制系统仪表板，所述立柱的下端固定在所述控制柜的台面上。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述顶板与所述立柱构成试验装置的支撑框架，控制柜上还设有罩盖住所述支撑框架的防护罩，所述防护罩上与所述热极铜棒和所述冷极铜棒相对应的区域开设有操作窗。

本实用新型的导热系数测试用的试验装置，通过采用上述技术方案，使得本实用新型中的热极铜棒采用内置式加热控温，冷极铜棒采用内置式循环水冷控温，热极铜棒与冷极铜棒分置于试样的两端，提高了试样环境温度测量的精度，能够更加精准的控制试样周围的环境温度，使得可测试试样在不同环境温下的导热系数；而且，通过测力传感器来控制加载时的加荷值，由动力驱动机构进行驱动加荷，结构简单，控制精准。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为导热系数测试用的试验装置提供的一实例的结构示意图。

图2为图1中导热系数测试用的试验装置的侧视图。

图中：1、控制柜，2、控制系统仪表板，3、防护罩，4、立柱，5、直线轴承，6、丝杠，8、保温棉，9、厚度测量传感，10、冷极铜棒，11、环状加热器，12、热极铜棒，13、加热管，14、弹簧套，15弹簧，16、压杆，17，测力传感器，18、顶板，19、热极安装板，20、试样，21、上盖，22、保温盖，23、下盖，24、水冷循环槽，25、冷极安装板，26、伺服电机，27、蜗轮蜗杆减速机。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1和图2所示，一种导热系数测试用的试验装置，包括顶板18、热极安装板19、冷极安装板25、热极铜棒12、冷极铜棒10、弹簧15、测力传感器17、环状加热器11和动力驱动机构，其中：

所述顶板18、热极安装板19和冷极安装板25自上至下依次设置，所述热极安装板19和所述冷极安装板25相对所述顶板18均可上下移动；

所述测力传感器17固定设置在所述顶板18的底面，所述测力传感器17连接有朝下的压杆16，所述压杆16所受压力大小由所述测力传感器17测得，所述弹簧15竖向设置在所述热极安装板19的顶面，所述弹簧15的顶部用于与所述压杆16的下端弹性顶触；

所述热极铜棒12竖向朝下连接在所述热极安装板19的底面，所述冷极铜棒10竖向朝上连接在所述冷极安装板25的顶面，上下相对设置的所述热极铜棒12和所述冷极铜棒10之间用于放置试样20，所述环状加热器11套连在所述热极铜棒12和所述冷极铜棒10之间衔接处以对试样20周围的环境温度进行加热；

所述热极铜棒12的内部设有安装腔，所述安装腔内安装有加热管13，所述冷极铜棒10的内部设有水冷循环槽24，所述水冷循环槽24用于与外部的循环冷却水管路连通；

所述热极铜棒12、所述冷极铜棒10和所述环状加热器11上均设有测温传感器，所述热极安装板19与所述冷极安装板25之间连接有厚度测量传感9；

所述动力驱动机构与所述冷极安装板25连接以用于带动冷极安装板25升降运动，冷极铜棒10在上升过程中通过试样20将推力传递给热极铜棒12，从而对试样20进行加压，同时使得测力传感器17通过压杆16与弹簧15弹性抵触，进而对试样20加压的压力进行测量。

具体实施中，所述热极安装板19的底面设有通过螺栓固定安装的上铜棒固定座，所述冷极安装板25的顶面设有通过螺栓固定安装的下铜棒固定座，所述热极铜棒12安装在所述上铜棒固定座内，上铜棒固定座内具有卡接热极铜棒12的安装槽，所述冷极铜棒10安装在所述下铜棒固定座内，下铜棒固定座内具有卡接冷极铜棒10的安装槽，这样，不仅使得安装方便，而且稳固性好。

优选地，所述上铜棒固定座于所述热极铜棒12的四周，以及所述下铜棒固定座于所述冷极铜棒10的四周均形成有筒状的保温腔，所述保温腔内填充有保温棉8，保温棉8可对热极铜棒12和冷极铜棒10的进行保温、隔热，使得试样20、热极铜棒12和冷极铜棒10的环境温度保持在一个相对稳定、密闭的环境内，从而提高了试验数据的准确性。

进一步优选地，所述上铜棒固定座的保温腔底面设有套设在热极铜棒12下端的上盖21，所述下铜棒固定座的保温腔顶面设有套设在冷极铜棒10上端的下盖23，所述上盖21与所述下盖23之间设有环状的保温盖22，所述环状加热器11位于所述保温盖22、所述上盖21与所述下盖23围合的空间内，进一步使得环状加热器11及试样20的环境温度保持在一个相对稳定、密闭的环境内，从而提高了试验数据的准确性。

具体实施中，所述热极安装板19固定设有弹簧套14，所述弹簧15竖向设置在所述弹簧套14内，所述弹簧15的底部与所述热极安装板19接触，所述压杆16的下端插入所述弹簧套14内并与所述弹簧15的顶部接触。

在一实施例中，所述动力驱动机构包括丝杠6、蜗轮蜗杆减速机27和伺服电机26，所述伺服电机26与所述蜗轮蜗杆减速机27传动连接，所述蜗轮蜗杆减速机27与所述丝杠传动连接，所述丝杠6与所述冷极安装板25连接，伺服电机26运转带动蜗轮蜗杆减速机27运转，从而带动丝杠6的运行，进而带动冷极安装板25升降，采用伺服驱动，精度高，试验数据可靠。当然，还可采用其他类型的动力驱动机构，以能精确的带动冷极安装板25升降移动均可满足要求。

具体实施中，所述热极铜棒12上的测温传感器为三个，三个测温传感器沿热极铜棒12的长度方向依次以25mm的间距间隔设置，且最下端的测温传感器距热极铜棒12的下端端面为15mm；所述冷极铜棒10上的测温传感器为三个，三个测温传感器沿冷极铜棒10的长度方向依次以25mm的间距间隔设置，且最上端的测温传感器距热极铜棒12的上端端面为15mm；所述环状加热器11上的测温传感器为一个。使所有测温传感器的测温点布局合理，而且接触良好，提高了测温精度。

具体实施中，所述顶板18的两端各连接有一根竖向朝下的立柱4，所述热极安装板19的两侧及所述冷极安装板25的两侧各自设有与对应侧的所述立柱4套连的直线轴承5，以使所述热极安装板19和所述冷极安装板25沿所述立柱4上下滑动。

具体实施中，所述试验装置还包括控制柜1，所述控制柜1的侧面设有控制系统仪表板2，所述立柱4的下端固定在所述控制柜1的台面上，一体式结构，操作方便，便于运输。所述顶板18与所述立柱4构成试验装置的支撑框架，控制柜1上还设有罩盖住所述支撑框架的防护罩3，所述防护罩3上与所述热极铜棒12和所述冷极铜棒10相对应的区域开设有操作窗。

本实施例的工作原理：在冷极铜棒10上放置直径约为30mm，厚为1-3mm的试样20，然后运行伺服电机26，通过蜗轮蜗杆减速机27带动丝杠6运转，从而使冷极安装板25带动冷极铜棒10向上移动，使样品接触热极铜棒12，然后继续加压，使弹簧15挤压变形后通过轮辐式传感器测量加荷的压力，通过厚度测量传感9测量出加荷后样品的实际厚度；通过加热管13对上热极铜棒12进行加热，通过循环冷却水对冷极铜棒10的进行温度控制，同时环状加热器11对试样周围环境进加热，所有加热、冷却温度由对应的测温传感器进行控制，待试样20两端温度稳定后，即可通过公式计算导热系数。

本实施例的导热系数测试用的试验装置，热极铜棒12采用内置式加热控温，冷极铜棒10采用内置式循环水冷控温，热极铜棒12与冷极铜棒10分置于试样20的两端，提高了试样20环境温度测量的精度，能够更加精准的控制试样20周围的环境温度，使得可测试试样在不同环境温下的导热系数；而且，通过测力传感器17来控制加载时的加荷值，由动力驱动机构进行驱动加荷，与现有技术相比，结构简单，控制精准。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种导热系数测试用的试验装置，其特征在于，包括顶板、热极安装板、冷极安装板、热极铜棒、冷极铜棒、弹簧、测力传感器、环状加热器和动力驱动机构，其中：

所述顶板、所述热极安装板和冷极安装板自上至下依次设置，所述热极安装板和所述冷极安装板相对所述顶板均可上下移动；

所述测力传感器固定设置在所述顶板的底面，所述测力传感器连接有朝下的压杆，所述压杆所受压力大小由所述测力传感器测得，所述弹簧竖向设置在所述热极安装板的顶面，所述弹簧的顶部用于与所述压杆的下端弹性顶触；

所述热极铜棒竖向朝下连接在所述热极安装板的底面，所述冷极铜棒竖向朝上连接在所述冷极安装板的顶面，上下相对设置的所述热极铜棒和所述冷极铜棒之间用于放置试样，所述环状加热器套连在所述热极铜棒和所述冷极铜棒之间衔接处以对试样周围的环境温度进行加热；

所述热极铜棒的内部设有安装腔，所述安装腔内安装有加热管，所述冷极铜棒的内部设有水冷循环槽，所述水冷循环槽用于与外部的循环冷却水管路连通；

所述热极铜棒、所述冷极铜棒和所述环状加热器上均设有测温传感器，所述热极安装板与所述冷极安装板之间连接有测距仪；

所述动力驱动机构与所述冷极安装板连接以用于带动冷极安装板升降运动，冷极铜棒在上升过程中通过试样将推力传递给热极铜棒，从而对试样进行加压，同时使得测力传感器通过压杆与弹簧弹性抵触，进而对试样加压的压力进行测量。

2.根据权利要求1所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述热极安装板的底面设有上铜棒固定座，所述冷极安装板的顶面设有下铜棒固定座，所述热极铜棒安装在所述上铜棒固定座内，所述冷极铜棒安装在所述下铜棒固定座内。

3.根据权利要求2所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述上铜棒固定座于所述热极铜棒的四周，以及所述下铜棒固定座于所述冷极铜棒的四周均形成有筒状的保温腔，所述保温腔内填充有保温棉。

4.根据权利要求3所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述上铜棒固定座的保温腔底面设有套设在热极铜棒下端的上盖，所述下铜棒固定座的保温腔顶面设有套设在冷极铜棒上端的下盖，所述上盖与所述下盖之间设有环状的保温盖，所述环状加热器位于所述保温盖、所述上盖与所述下盖围合的空间内。

5.根据权利要求1所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述热极安装板固定设有弹簧套，所述弹簧竖向设置在所述弹簧套内，所述弹簧的底部与所述热极安装板接触，所述压杆的下端插入所述弹簧套内并与所述弹簧的顶部接触。

6.根据权利要求1所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述动力驱动机构包括丝杠、蜗轮蜗杆减速机和伺服电机，所述伺服电机与所述蜗轮蜗杆减速机传动连接，所述蜗轮蜗杆减速机与所述丝杠传动连接，所述丝杠与所述冷极安装板连接，伺服电机运转带动蜗轮蜗杆减速机运转，从而带动丝杠的运行，进而带动冷极安装板升降。

7.根据权利要求1所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述热极铜棒上的测温传感器为三个，三个测温传感器沿热极铜棒的长度方向依次以25mm的间距间隔设置，且最下端的测温传感器距热极铜棒的下端端面为15mm；所述冷极铜棒上的测温传感器为三个，三个测温传感器沿冷极铜棒的长度方向依次以25mm的间距间隔设置，且最上端的测温传感器距热极铜棒的上端端面为15mm；所述环状加热器上的测温传感器为一个。

8.根据权利要求1至7任一项所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述顶板的两端各连接有一根竖向朝下的立柱，所述热极安装板的两侧及所述冷极安装板的两侧各自设有与对应侧的所述立柱套连的直线轴承，以使所述热极安装板和所述冷极安装板沿所述立柱上下滑动。

9.根据权利要求8所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括控制柜，所述控制柜的侧面设有控制系统仪表板，所述立柱的下端固定在所述控制柜的台面上。

10.根据权利要求9所述的导热系数测试用的试验装置，其特征在于，所述顶板与所述立柱构成试验装置的支撑框架，控制柜上还设有罩盖住所述支撑框架的防护罩，所述防护罩上与所述热极铜棒和所述冷极铜棒相对应的区域开设有操作窗。

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