CN216051466U - 一种高效的全自动低温冻融试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效的全自动低温冻融试验机，包括箱体，箱体采用立体结构设置，内部设置有控制系统、制冷系统以及冻融系统，冻融系统设置有冻融装置，包括设置有若干个均匀的冻融试验格的冻融试验箱，冻融试验格包括内胆和外壳，内胆和外壳中间设置有保温层，外壳外部设置有带防腐蚀层的冷肼，内胆内部设置有防粘连层，内胆上边沿设置有提手。本实用新型有利于提高冻融试验箱的自动化，智能化，并缩短了试验的循环时间、设备运行时间，节省了能源，提高了工作效率。

Description

一种高效的全自动低温冻融试验机

技术领域

本实用新型属于实验仪器技术领域，具体涉及到一种高效的全自动低温冻融试验机。

背景技术

为了检测混凝土试件的抗冻性能，需要模拟自然界环境温度变化，对混凝土试件进行测试，称为冻融试验。寒冷地区，冻融作用对渠道、路基及各类工程建筑物造成了很大危害，近年来，随着科技发展和人们对冻融问题的重视，提出了不同的防冻融结构形式、防冻融材料和方法，并应用于工程中，然而这些防冻融结构形式、防冻融材料和方法需要通过现场试验后才可以应用到实际工程中，而现场试验过程周期长，费用高，因此人们发明了冻融试验机。

现有技术中，冷冻设备和融化设备是分开的，降温阶段要将混凝土试件放在冷冻箱(冷冻介质为空气)中，完成后需要人工从冷冻箱中取出试件，然后放入融化设备(水融)中融化，然后再人工取出试件，放入冷冻箱内进行下一循环，将混凝土试件来回置于冻、融设备中，费工、费力，劳动强度大，而且混凝土时间在转换过程中要和外界大气环境接触，增加了测试误差。

同时目前国内外进行土壤冻融试验的室内试验设施简单，不能很好地模拟冻融的实际大自然环境，这些实验室研究与真实情况差异较大，例如在实际土壤冻融的过程中土壤内部的温度往往相差不大，整个土壤通过其表面接受来自大自然(阳光、热空气等)的热辐射进行热交换逐渐融化，而其内部整体温度也在同时发生一定的变化，直至最终被融化。而目前很多室内冻融模拟装置对冻融土样的侧边均采用的是冰块和保温结构对其温度进行维持，由于冰块属于晶体，其在固体状态直至固液状态的过程中其温度始终保持在零度以下或者维持在零度，与大自然中土壤上表面吸收热量辐射，同时其内部温度也在逐渐变化的溶解规律并不相符，因此不能准确的模拟大自然中土壤冻融过程。

为此我们提出一种高效的全自动低温冻融试验机。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高效的全自动低温冻融试验机，可以解决上述问题。

为达上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种高效的全自动低温冻融试验机，包括箱体，箱体采用立体结构设置，箱体内部设置有控制系统、制冷系统以及冻融系统，冻融系统设置有冻融装置，冻融装置包括冻融试验箱，冻融试验箱设置有若干个均匀的冻融试验格，冻融试验格包括内胆和外壳，内胆和外壳中间设置有保温层，外壳外部设置有带防腐蚀层的冷肼，内胆内部设置有防粘连层，内胆上边沿设置有提手；

其中，制冷系统包括冷水箱和热水箱，冷水箱依次通过冷水泵、压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器与冷肼连接，热水箱通过热水管道与冷肼的下表面接触但不相连；控制系统包括控制组件和PLC控制器，PLC控制器与制冷系统、冻融系统均电性连接。

采用上述方案的有益效果是：本实用新型提供的是一种可以提高效率的低温冻融试验机，在箱体中设置冻融仪器以及冻融动力装置，也可以节约空间。其中箱体采用箱柜式立体结构设置，上层设置有冻融系统，下层设置有制冷系统，冻融系统包括冻融装置，冻融装置包括设置有若干个冻融试验格的冻融试验箱，每个冻融试验格里都可以单独承装一个试样，内胆用于承接试样，与外壳活动连接，通过内胆上的把手可以随时取出一份试样，避免手工取放试样时造成试样塌陷污染仪器。内胆和外壳之间设置有保温层，可以对冷冻或融化后的样品进行保温，减少能量的消耗。外壳设置有带防腐蚀层的冷肼，可以避免水蒸气等对冻融装置的损害，冷肼作为热交换媒介，可以避免水分子和水蒸气直接与试样接触，影响实验的准确性。本实用新型中的制冷系统包括冷水箱和热水箱，可以分别对试样进行冷冻和融化试验，其中冷水箱依次通过冷水泵、压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器与冷肼连接，压缩机将冷水泵中的冷水吸入并进行压缩，得到高温高压的水蒸气并将水蒸气压至冷凝器内，温度较高的水蒸气与温度较低的空气或冷却水进行热交换，水蒸气冷凝成液体被输送至膨胀阀，经过膨胀阀节流成了低温低压的液体并进入蒸发器；在蒸发器内低温、低压的液体吸收冷肼上方试样的热量，即完成对试样进行降温处理。热水箱中的热水在循环管道中进行循环，经过冷肼下方时，与冷肼进行热交换，即可以完成对试样的升温处理。整个低温冻融试验机通过PLC控制器与各个系统连接，通过控制组件完成指令的输入和人为检测，使整个低温冻融试验机操作简单、数据精准。其中PLC控制器的型号可以为OMRONCP1E-N20DR-D的PLC控制器。

进一步地，控制组件包括设置有箱体外部的控制面板，控制面板包括数控显示器以及控制按钮。

进一步地，热水管道上设置有温度传感器A和热水泵，温度传感器A、热水泵与PLC控制器电性连接。

进一步地，热水箱底部设置有加热装置，加热装置包括电热丝和温度传感器B，电热丝和温度传感器B均与PLC控制器电性连接。

进一步地，冷肼底部设置有温度传感器C，温度传感器C与冷凝器、膨胀阀和PLC控制器均电性连接。

进一步地，热水箱连接有补水装置，补水装置包括放置于箱体外部的带有电磁阀门的补水管以及设置于热水箱内部的水位计，水位计、电磁阀门与PLC控制器电性连接。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过控制器自动控制制冷系统对试样进行冷却温度补偿，更加真实的通过室内模拟实现了更加接近大自然环境下的土壤冻融过程；

2、本实用新型通过独立的冷水系统和热水系统实现对试样进行冷冻和融化的热交换，有利于确保试验数据的准确性并缩短了试验的循环时间、设备运行时间，节省了能源；

3、本实用新型通过三个温度传感器进行不同区域的温度检测，与PLC控制器配合，可以实时监控反应温度，对试样的温度控制更精准；

4、本实用新型通过外部设置补水装置，可以及时对系统中缺失的热水进行补给，避免出现空箱以及电加热损坏的事故。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为冻融试验格的结构示意图；

其中，1、冻融试验格；101、内胆；102、外壳；103、提手；104、保温层；105、防腐蚀层；2、冷水箱；3、压缩机；4、冷凝器；5、膨胀阀；6、蒸发器；7、控制组件；71、数控显示器；72、控制按钮；8、热水箱；9、热水管道；10、冷肼；11、温度传感器C；12、温度传感器B；13、电热丝；14、补水装置；15、温度传感器A。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本实用新型的一个实施例中，如图1所示，提供了一种高效的全自动低温冻融试验机，包括箱体，箱体采用立体结构设置，箱体内部设置有控制系统、制冷系统以及冻融系统，冻融系统设置有冻融装置，冻融装置包括冻融试验箱，冻融试验箱设置有若干个均匀的冻融试验格1，如图2所示，冻融试验格1包括内胆101和外壳102，内胆101和外壳102中间设置有保温层104，外壳102外部设置有带防腐蚀层105的冷肼10，内胆101内部设置有防粘连层，内胆101上边沿设置有提手103；

其中，制冷系统包括冷水箱2和热水箱8，冷水箱2依次通过冷水泵、压缩机3、冷凝器4、膨胀阀5以及蒸发器6与冷肼10连接，热水箱8通过热水管道9与冷肼10的下表面接触但不相连；控制系统包括控制组件7和PLC控制器，PLC控制器与制冷系统、冻融系统均电性连接。

其中，控制组件7包括设置于箱体外部的控制面板，控制面板包括数控显示器71以及控制按钮72。

其中，热水管道9上设置有温度传感器A 15和热水泵，温度传感器A 15、热水泵与PLC控制器电性连接。热水箱8底部设置有加热装置，加热装置包括电热丝13和温度传感器B12，电热丝13和温度传感器B12均与PLC控制器电性连接。冷肼10底部设置有温度传感器C11，温度传感器C11与冷凝器4、膨胀阀5和PLC控制器均电性连接。

其中，热水箱8连接有补水装置14，补水装置14包括放置于箱体外部的带有电磁阀门的补水管以及设置于热水箱8内部的水位计，水位计、电磁阀门与PLC控制器电性连接。值得提出的是，虽然没有单独指出其余电磁阀门的位置，但应理解的是与PLC控制器连接的结构，均设置有相应的电磁阀门控制开关和闭合，而相应的电磁阀门均能通过PLC控制器控制。

使用方法：首先将冷水箱2和热水箱8中的水补给到合适的位置，打开冻融试验箱，将不同含水量的试样放置在不同的冻融试验格1中，通过控制按钮72操作，配合PLC控制器，实现冻融试验机的运行。使用时，通过人工操作打开冷水泵，将冷水箱2中的冷水经过上述循环对试样进行制冷，模拟寒冷天气下试样的抗冻能力。再关闭冷水箱2，等抗冻实验结束后，打开热水箱8的电磁阀门，控制热水的加热和循环，对试样进行融化试验，以此完成循环的冻融试验。

虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种高效的全自动低温冻融试验机，其特征在于：包括箱体，所述箱体采用立体结构设置，所述箱体内部设置有控制系统、制冷系统以及冻融系统，所述冻融系统设置有冻融装置，所述冻融装置包括冻融试验箱，所述冻融试验箱设置有若干个均匀的冻融试验格(1)，所述冻融试验格(1)包括活动连接的内胆(101)和外壳(102)，所述内胆(101)和外壳(102)中间设置有保温层(104)，所述外壳(102)外部设置有带防腐蚀层(105)的冷肼(10)，所述内胆(101)内部设置有防粘连层，所述内胆(101)边沿设置有提手(103)；

其中，所述制冷系统包括冷水箱(2)和热水箱(8)，所述冷水箱(2)依次通过冷水泵、压缩机(3)、冷凝器(4)、膨胀阀(5)以及蒸发器(6)与所述冷肼(10)循环连接，所述热水箱(8)通过热水管道(9)与所述冷肼(10)的下表面接触但不相连；所述控制系统包括控制组件(7)和PLC控制器，所述PLC控制器与所述制冷系统、冻融系统均电性连接。

2.如权利要求1所述的高效的全自动低温冻融试验机，其特征在于：所述控制组件(7)包括设置有所述箱体外部的控制面板，所述控制面板包括数控显示器(71)以及控制按钮(72)。

3.如权利要求1所述的高效的全自动低温冻融试验机，其特征在于：所述热水管道(9)上设置有温度传感器A(15)和热水泵，所述温度传感器A(15)、热水泵与所述PLC控制器电性连接。

4.如权利要求1所述的高效的全自动低温冻融试验机，其特征在于：所述热水箱(8)底部设置有加热装置，所述加热装置包括电热丝(13)和温度传感器B(12)，所述电热丝(13)和温度传感器B(12)均与所述PLC控制器电性连接。

5.如权利要求1所述的高效的全自动低温冻融试验机，其特征在于：所述冷肼(10)底部设置有温度传感器C(15)，所述温度传感器C(15)与所述冷凝器(4)、膨胀阀(5)和PLC控制器均电性连接。

6.如权利要求1所述的高效的全自动低温冻融试验机，其特征在于：所述热水箱(8)连接有补水装置(14)，所述补水装置(14)包括放置于所述箱体外部的带有电磁阀门的补水管以及设置于所述热水箱(8)内部的水位计，所述水位计、电磁阀门与所述PLC控制器电性连接。

Images