CN216117421U - 一种精准加压的测试机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精准加压的测试机，包括：机架；压力传感器，用于测量待测工件受到的压力；热板和冷板，均配置在机架上，至少一个移动配置在机架上，热板与冷板相对布置；驱动装置，用于使热板和冷板中的至少一个移动；热板包括对热板进行加热的加热装置和检测热板向待测工件辐射热量的热传感器；冷板包括检测来自待测工件的热量的热传感器；所述驱动装置与热板或冷板之间设置弹簧，驱动装置移动热板或冷板对待测工件施加压力时弹簧发生形变；机架设置有测长器，用于测量弹簧的形变量。弹簧的弹性模量较小，驱动装置施加压力过程中，弹簧的弹性形变量较大，相对待测工件的形变较为明显，通过弹簧的形变量以精准控制施加在待测工件上的压力。

Description

一种精准加压的测试机

技术领域

本发明涉及材料导热性能测试设备，具体为一种精准加压的测试机，能够精准控制施加的压力进而精确检测材料导热系数。

背景技术

导热系数是表征物质导热能力的重要指标，是衡量材料热物理性能的重要参数。导热系数的测量方法主要可分为稳态法和非稳态法，其中稳态法是指试件内的温度分布是不随时间变化的稳态温度场，当试样达到热平衡后，借助测量试样单位面积的热流速率和温度梯度，就可以直接测定试件的导热系数。材料稳态导热系数所用热流法的原理是当热板和冷板在恒定温度和恒定温差的稳定状态下，通过热流计装置在热流计中心测量区域和试件中心区域建立一个单向稳定热流密度，该热流穿过热流计的测量区域及试件的中间区域，实现对导热系数的测定。

由于现有导热系数测试仪多采用压紧的设计，而压力的大小直接影响被测试样的接触热阻等，因此，压力是影响被测试样的导热系数的因素之一。现有导热系数测试仪均设有压力传感器用于检测对被测试样施加的压力。但在测试过程中，随着测试温度传递给被测试样，在测试温度影响下被测试样会发生一定程度膨胀或收缩，由此造成施加在被测试样上的压力发生变化进而影响导热系数测试，而由于造成的压力变化难以精准控制。对弹性模量较大的材料如碳碳复合材料、碳陶复合材料进行测试时，测试机压紧被测试样但由于材料弹性模量较大导致试样稍有形变时测试机施加压力已超过测试要求，压力传感器虽能检测被施加的压力，但仅通过压力传感器检测的数据工作人员难以精准控制施加在试样上的压力，进而影响试样导热系数测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔热测试机，用于解决目前的导热系数测试机施加压力难以精准控制的技术问题。

本发明的精准加压的测试机采用如下技术方案：

精准加压的测试机包括：

机架；

压力传感器，用于测量待测工件受到的压力；

热板和冷板，均配置在机架上，至少一个移动配置在机架上，热板与冷板相对布置，以夹紧待测工件；

驱动装置，用于使热板和冷板中的至少一个移动，对待测工件施加压力；

热板包括对热板进行加热的加热装置和检测热板向待测工件辐射热量的热传感器；

冷板包括检测来自待测工件的热量的热传感器；

所述驱动装置与热板或冷板之间设置弹簧，驱动装置移动热板或冷板对待测工件施加压力时弹簧发生形变；机架设置有测长器，用于测量弹簧的形变量。

有益效果：针对现有测试机测试过程中施加的压力难以精准控制的问题，本发明的测试机中，在驱动装置与冷板或热板之间设置弹簧，弹簧的弹性模量较小，驱动装置施加压力过程中，弹簧的弹性形变量较大，相对待测工件的形变较为明显，通过弹簧的形变量以精准控制施加在待测工件上的压力。

进一步的，所述弹簧包括金属螺旋弹簧和橡胶弹簧，金属螺旋弹簧为金属弹簧，耐温性能较好，橡胶弹簧为由普通橡胶制备的橡胶弹簧或由金属螺旋弹簧及其外边包裹的硫化橡胶构成的复合橡胶弹簧，普通橡胶制备的弹簧橡胶耐温性能差，较好地，驱动装置驱动冷板移动时，选用普通橡胶制备的橡胶弹簧；驱动装置驱动热板移动时，选用金属螺旋弹簧或复合橡胶弹簧。

进一步的，所述热板和冷板上下布置，所述热板和冷板上下布置，采用方式①：冷板在上侧，热板在下侧，所述驱动装置对冷板施加向下的作用力使冷板向下移动，所述驱动装置和冷板之间设置有压力传感器；

或方式②：冷板在下侧，热板在上侧，所述驱动装置对热板施加向下的作用力使热板向下移动，所述冷板与机架之间设置有压力传感器。

压力传感器设置在冷板与驱动装置之间或冷板与机架之间，可减少热板热量对压力传感器测量压力的影响，将压力传感器置于弹簧与冷板之间或将压力传感器置于驱动装置端部与弹簧之间或将压力传感器置于冷板与机架之间均可减少热量影响。

进一步的，所述弹簧与冷板或热板之间设置有连接板，连接板一端面与弹簧的端部连接，连接板另一端面与冷板或热板连接，避免弹簧与连接板直接连接。

进一步的，所述连接板与冷板可拆卸连接，如驱动装置驱动冷板移动，将冷板与连接板可拆卸连接，有助于在测试结束后更换冷板，省去等待冷板降温时间，能够有效提高测试效率。

进一步的，所述连接板与冷板之间通过滑槽与滑块可拆卸连接，滑槽与滑块结构简单，便于工作人员快速拆卸。

进一步的，所述连接板与冷板或热板之间设置压力传感器，将压力传感器设置于连接板与冷板或热板之间，压力传感器设置于两板之间使压力传感器相较设置于其他位置所受到的压力较为均匀。

进一步的，所述驱动装置驱动冷板移动对待测工件施加压力时，压力传感器与冷板接触连接，压力传感器受热板温度影响较小，压力传感器与冷板接触连接无连接件，便于测试结束后快速更换冷板，无需拆卸连接件。

进一步的，所述驱动装置的端部与弹簧之间设置弹簧安装板，弹簧安装板一端面与驱动装置端部连接固定，另一端面与弹簧的端部连接固定，通过弹簧安装板可将若干个弹簧均匀的连接于驱动装置的端部，设置多个弹簧可减小施加在每个弹簧上的压力，便于更精确的控制施加在待测工件上的压力。

进一步的，弹簧安装板上安装测长器用于测量弹簧的形变量，将测长器设置于弹簧安装板上更便于精确测量弹簧的形变量。

附图说明

图1是本发明隔热测试机具体实施例1中的结构示意图；

图2是本发明隔热测试机具体实施例1中的主视图；

图3是本发明隔热测试机具体实施例1中的剖面图；

图4是本发明隔热测试机具体实施例2中的主视图；

图5是本发明隔热测试机具体实施例2中的剖面图；

图中：1、热板；101、热板测试面；102、加热件；103、外壳；2、冷板；201、冷板测试面；3、连接板；4、弹簧；5、弹簧安装板；601、支撑台；602、支撑柱；603、顶板；7、驱动装置；8、压力传感器；9、测长器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明精准加压的测试机具体实施例1：

如图1至图3所示，精准加压的测试机包括机架、压力传感器8、热板1和冷板2，均配置在机架上，所述热板1和冷板2上下布置，冷板2在上侧，热板1在下侧，所述驱动装置7对冷板2施加向下的作用力使冷板2向下移动，对待测工件施加压力。热板1包括对热板进行加热的加热件102和检测热板向待测工件辐射热量的热传感器（图中未示出）。冷板2包括检测来自待测工件的热量的热传感器（图中未示出）。所述驱动装置7与冷板2之间设置弹簧4，驱动装置7移动冷板2对待测工件施加压力时弹簧4发生形变，设置测长器9测量弹簧4的形变量，通过控制弹簧4的形变量精准控制测试机对待测工件施加的压力。

热板1的上表面为用于与待测工件接触的热板测试面101，冷板2的下表面为用于与待测工件接触的冷板测试面201。本实施例中，冷板2的热传感器采用热电偶，冷板2的热传感嵌入冷板中并延伸至冷板测试面201。热板1的热传感器采用热电偶，热板1的热传感器嵌入热板1中并延伸至热板测试面101。

机架包括支撑台601、固定在支撑台上的支撑柱602，支撑柱602的顶部设置有顶板603，驱动装置7设置在顶板603上。本实施例中，驱动装置7为手轮驱动的立式丝杆升降机，丝杆向下伸长能够推动冷板2向下移动。

本实施例中，驱动装置7的端部与弹簧4之间设置弹簧安装板5，弹簧安装板5上端面与驱动装置7端部连接固定，弹簧安装板5的下端面与弹簧4的端部连接固定，通过弹簧安装板5将若干个弹簧4均匀布置分别安装连接。弹簧4的另一端部连接有连接板3，弹簧4与连接板3的上端面连接，连接板3导向滑动装配到支撑柱602上，连接板3下端面连接压力传感器7的壳体上端面，压力传感器7的壳体下端面与冷板2固定连接。

本实施例中，所述的弹簧4为金属螺旋弹簧，将若干个金属螺旋弹簧置于弹簧安装板5与连接板3之间，金属螺旋弹簧的两端部分别连接弹簧安装板5的下端面与连接板3的上端面。弹簧安装板5与连接板3之间设置测长器9，用于测量弹簧4的形变量。

本实施例中，热板1置于支撑台601上，热板1包括外壳103、设置在外壳103内的加热件102、热板测试面101，热板测试面101裸露在外壳103上端部，热板测试面101用于与待测工件接触，加热件102对热板测试面101加热。外壳103内部设置有中空结构作为隔热结构，减少加热件102的热量损耗。

本实施例中，加热件102为硅碳棒，加热温度可以达到1000℃。

测试机外接有数据收集和控制系统，数据收集和控制系统由计算机的中央运算装置（CPU）控制，数据收集和控制系统接收和收集热板1的热传感器和冷板2的热传感器采集的温度和热流、压力传感器8采集的压力、测长器9测定的形变量。加热件102由外接的中央运算装置控制，中央运算装置电连接有显示屏和输入装置。通过输入装置输入加热件102的控制温度，以显示热板热传感器和冷板热传感器采集的温度、显示测长器9测定的弹簧4形变量、显示输入装置输入的控制温度、显示压力传感器8采集的加载在待测试样上的压力。

使用过程：打开电源开关，在输入装置预设的热板温度，加热件102对热板测试面101进行升温加热，待热板测试面101的热电偶测得热板1的温度达到预设温度时，将待测工件置于热板1之上，将冷板2向下移动直至位于热板1上方的待测工件与冷板2接触，通过测长器9测得弹簧4形变量及弹簧4的弹性模量经中央运算装置计算及压力传感器8测定的压力达到测试要求的压力时停止，测试过程中待测工件由于加热发生形变，工作人员通过调整弹簧4的形变量控制施加在待测工件的压力，数据收集和控制系统采集待测工件测试过程中的热板测试面101的温度、冷板测试面201的温度等数据，并在显示屏上显示，通过对测试数据进行测试结果记录、计算与分析，得出待测试样的导热系数。

本发明一种精准加压的测试机的具体实施例2，与实施例1的区别仅在于，冷板2在下侧，热板1在上侧，热板1的下表面为用于与待测工件接触的热板测试面101，冷板2的上表面为用于与待测工件接触的冷板测试面201。将冷板2置于支撑台601上，冷板2与支撑台601之间设置压力传感器8。热板1的测试面裸露在热板1的外壳103下端面，热板1的外壳103与连接板3固定连接。驱动装置7驱动热板1移动对待测工件施加压力。

本发明一种精准加压的测试机的具体实施例3，与实施例1的区别仅在于：如图4-5所示，压力传感器8的壳体下端面与冷板2接触连接，即测试时，待热板1温度达到预设的热板1温度时，将待测工件置于热板1上，再将冷板2置于待测工件上，驱动装置7驱动压力传感器8的向下移动至压力传感器8下端面与冷板2接触连接。压力传感器8与冷板2接触连接能够在一个待测工件测试结束后快速更换冷板2，冷板2的热传感器与数据收集和控制系统的电连接之间设置快接插头，用于快速的断开和连接电线和数据线。

本发明一种精准加压的测试机的具体实施例4，与实施例2的区别仅在于：本实施例中，支撑台601上设置限位块，将冷板2置于限位块内，限位块限定冷板2的位置，可快速拆卸冷板2且能保证冷板2与热板1位置对应。

本发明一种精准加压的测试机的具体实施例5，与实施例1的区别仅在于，本实施例中，压力传感器8的壳体下端面设置有T型滑块，冷板2的上端面设置有T型滑槽，T型滑块能够在T型滑槽内滑动。

本发明一种精准加压的测试机的具体实施例6，与实施例1的区别仅在于，本实施例中，驱动装置7为电动液压杆，电动液压杆的伸缩杆带动冷板向下移动。

本发明一种精准加压的测试机的具体实施例7，与实施例1的区别仅在于，本实施例中，弹簧4为橡胶弹簧。

本发明一种精准加压的测试机的具体实施例8，与实施例1的区别仅在于，本实施例中，所述驱动装置对热板1施加向上的作用力使热板1向上移动，对待测工件施加压力。驱动装置7设置在支撑台601上，支撑台601设置有能够容纳驱动装置7伸缩的区域，弹簧安装板5的上端部与机架的顶板603固定连接。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种精准加压的测试机，包括：

机架；

压力传感器，用于测量待测工件受到的压力；

热板和冷板，均配置在机架上，至少一个移动配置在机架上，热板与冷板相对布置，以夹紧待测工件；

驱动装置，用于使热板和冷板中的至少一个移动，对待测工件施加压力；

热板包括对热板进行加热的加热装置和检测热板向待测工件辐射热量的热传感器；

冷板包括检测来自待测工件的热量的热传感器；

其特征在于，所述驱动装置与热板或冷板之间设置弹簧，驱动装置移动热板或冷板对待测工件施加压力时弹簧发生形变；

测长器，用于测量弹簧的形变量。

2.根据权利要求1所述的精准加压的测试机，其特征在于，所述弹簧包括金属螺旋弹簧和橡胶弹簧。

3.根据权利要求1所述的精准加压的测试机，其特征在于，所述热板和冷板上下布置，采用方式①：冷板在上侧，热板在下侧，所述驱动装置对冷板施加向下的作用力使冷板向下移动，所述驱动装置和冷板之间设置有压力传感器；

或方式②：冷板在下侧，热板在上侧，所述驱动装置对热板施加向下的作用力使热板向下移动，所述冷板与机架之间设置有压力传感器。

4.根据权利要求1所述的精准加压的测试机，其特征在于，所述弹簧与冷板或热板之间设置有连接板。

5.根据权利要求4所述的精准加压的测试机，其特征在于，所述连接板与冷板可拆卸连接。

6.根据权利要求4所述的精准加压的测试机，其特征在于， 所述连接板与冷板之间通过滑槽与滑块可拆卸连接。

7.根据权利要求4所述的精准加压的测试机，其特征在于，所述连接板与冷板或热板之间设置压力传感器。

8.根据权利要求7所述的精准加压的测试机，其特征在于，所述驱动装置驱动冷板移动对待测工件施加压力，压力传感器与冷板接触连接。

9.根据权利要求1所述的精准加压的测试机，其特征在于，所述驱动装置的端部与弹簧之间设置弹簧安装板，弹簧安装板一端面与驱动装置端部连接固定，另一端面与弹簧的端部连接固定。

10.根据权利要求9所述的精准加压的测试机，其特征在于，弹簧安装板上安装测长器用于测量弹簧的形变量。

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