專利名稱：一種相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，尤其是ー種應(yīng)用于材料耐久性循環(huán)實(shí)驗(yàn)的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器。
背景技術(shù)：
相變材料是ー種在使用溫度時(shí)會(huì)發(fā)生液-氣、固-氣、固-液或者固-固相變的材料的總稱。相變材料因?yàn)槠鋬?yōu)異的熱物性能，在航空航天、軍事、建筑、服裝、太陽(yáng)能領(lǐng)域越來(lái)越受到人們的重視。并不是所有的相變材料都能在實(shí)際應(yīng)用中使用，對(duì)相變材料的選擇要遵循一定的規(guī)律和要求,其中有一項(xiàng)就是耐久性。相變材料在發(fā)生相變時(shí)會(huì)發(fā)生體積變化,有些相變材料還會(huì)產(chǎn)生過(guò)冷和相分離現(xiàn)象。這些變化都會(huì)或多或少的影響相變材料的長(zhǎng)期耐久性，尤其是對(duì)于復(fù)合定形相變材料更為突出。由于復(fù)合定形相變材料是將相變材料集成在某個(gè)容器或者殼層中，不斷的相變循環(huán)之后，因?yàn)轶w積變化產(chǎn)生的應(yīng)カ會(huì)對(duì)包裹層產(chǎn)生較大的影響。所以在相變材料投入實(shí)際應(yīng)用之前有必要對(duì)其進(jìn)行耐久性測(cè)試，對(duì)其多次凝固\熔化后的質(zhì)量、儲(chǔ)熱值、相變點(diǎn)等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行研究。傳統(tǒng)的方法是手動(dòng)將相變材料置于制冷容器中，待其完全凝固之后再將其放入烘箱中加熱熔化循環(huán)，完成ー個(gè)循環(huán)。這種方法實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)偏差大，可重復(fù)性不好。中國(guó)專利CN102636512A介紹了ー種自動(dòng)化熱循環(huán)裝置，但是其采用循環(huán)冷熱液體的方式，循環(huán)速度較慢，且要使用水泵，閥門等裝置，實(shí)驗(yàn)速度較慢，傳熱液在不斷循環(huán)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生損失，能效不尚。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供ー種能快速、簡(jiǎn)單、節(jié)能地完成材料熱循環(huán)的實(shí)驗(yàn)的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器。本發(fā)明的技術(shù)方案是ー種相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，包括同時(shí)帶有冷液槽與熱液槽的水槽，設(shè)置在冷液槽內(nèi)的第一分隔壁，設(shè)置在熱液槽內(nèi)的第二分隔壁，設(shè)置在水槽內(nèi)且與冷液槽、熱液槽相隔離的電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)，設(shè)置在冷液槽內(nèi)的用于對(duì)冷液制冷的制冷裝置，設(shè)置在熱液槽內(nèi)的用于對(duì)熱液加熱的加熱裝置和實(shí)現(xiàn)儀器進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行的控制模塊；所述第一分隔壁與第二分隔壁上均開(kāi)設(shè)有取樣窗ロ ；所述第一分隔壁上設(shè)有第一斜面；所述第二分隔壁上設(shè)有第二斜面。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，還包括設(shè)置在第一分隔壁內(nèi)且與第一分隔壁上的取樣窗ロ同軸的取樣抽屜和設(shè)置在第二分隔壁內(nèi)且與第二分隔壁上的取樣窗ロ同軸的取樣抽屜。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)相連的第一傳動(dòng)桿和通過(guò)第一彈簧與第一傳動(dòng)桿相連的第一樣品室；所述第一樣品室上設(shè)有與第一分隔壁上第一斜面相平行的第一樣品室斜面。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)相連的第二傳動(dòng)桿和通過(guò)第二彈簧與第二傳動(dòng)桿相連的第二樣品室；所述第二樣品室上設(shè)有與第二分隔壁上的第二斜面相平行的第二樣品室斜面。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述控制模塊包括設(shè)置在冷液槽內(nèi)的用來(lái)測(cè)量冷液槽內(nèi)液體溫度的第一溫度傳感器，設(shè)置在熱液槽內(nèi)的用來(lái)測(cè)量熱液槽內(nèi)液體溫度的第二溫度傳感器，設(shè)置在第一樣品室內(nèi)的用來(lái)測(cè)量第一樣品室內(nèi)樣品溫度的第三溫度傳感器，設(shè)置在第二樣品室內(nèi)的用來(lái)測(cè)量第二樣品室內(nèi)樣品溫度的第四溫度傳感器，同時(shí)與第一溫度傳感器、第二溫度傳感器相連的用來(lái)控制冷液槽內(nèi)的液體溫度與熱液槽內(nèi)的液體溫度的溫度控制器，同時(shí)與第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、電機(jī)相連的用來(lái)控制第一樣品室內(nèi)的樣品溫度、第二樣品室內(nèi)的樣品溫度和電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的傳動(dòng)控制器和與傳動(dòng)控制器相連的用來(lái)記錄樣品相變次數(shù)與溫度并將記錄的信息輸出的記錄輸出裝置。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述制冷裝置包括設(shè)置在冷液槽內(nèi)的冷凝管和與冷凝管相連的壓縮機(jī)。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述加熱裝置包括設(shè)置在熱液槽內(nèi)的傳熱管和與傳熱管相連的加熱器。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述記錄輸出裝置為計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)。本發(fā)明的有益效果是:1、本實(shí)驗(yàn)儀器可以在設(shè)定上下限溫度、循環(huán)次數(shù)的情況下，自動(dòng)快速的進(jìn)行熱循環(huán)，極大的提高實(shí)驗(yàn)效率。2、本實(shí)驗(yàn)儀器可以采集試樣溫度，記錄實(shí)驗(yàn)情況，并可最終輸出時(shí)間-溫度曲線。3、本實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)溫度范圍為-60攝氏度到260攝氏度。4、本實(shí)驗(yàn)儀器能效、時(shí)效高，完成額定循環(huán)次數(shù)的能耗少、速度快。傳熱液溫度恒定、精確、可控?？奢敵鋈虝r(shí)間-溫度曲線。全程自動(dòng)監(jiān)控，自動(dòng)化程度高，改變以往熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)手工化、效率低、精度低、可重復(fù)性差的情況。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖2是第一樣品室越過(guò)第一分隔壁時(shí)的俯視圖。圖3是圖2的A向視圖。圖4是取出第一樣品室樣品的操作俯視圖。圖5是圖4的B向視圖。其中:1、壓縮機(jī)，2、加熱器，3、冷液槽，4、熱液槽，5、冷凝管，6、傳熱管，7、電機(jī)，8、第一傳動(dòng)桿，9、第一樣品室,9-1、第一樣品室斜面，11、第一溫度傳感器，13、溫度控制器，14、傳動(dòng)控制器，15、記錄輸出裝置，16、第一彈簧，17、第一分隔壁，17-1、第一斜面，18、取樣抽屜，19、取樣窗ロ，20、水槽，21、第二分隔壁，22、第二傳動(dòng)桿，23、第二溫度傳感器，24、第
三溫度傳感器。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1-附圖5對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說(shuō)明:本發(fā)明的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，包括水槽20、第一分隔壁17、第二分隔壁21、第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)、第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)、制冷裝置、加熱裝置、電機(jī)7和控制模塊。如圖1所示。第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)包括第一傳動(dòng)桿8、第一彈簧16和第一樣品室9。第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)包括第二傳動(dòng)桿22，第二彈簧和第二樣品室。制冷裝置包括冷凝管5和壓縮機(jī)I。加熱裝置包括傳熱管6和加熱器2。控制模塊包括第一溫度傳感器11、第二溫度傳感器23、第三溫度傳感器24、第四溫度傳感器、溫度控制器13、傳動(dòng)控制器14和記錄輸出裝置15。本發(fā)明的一種相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器的具體結(jié)構(gòu)如下所述:一種相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器包括同時(shí)帶有冷液槽3與熱液槽4的水槽20,設(shè)置在冷液槽3內(nèi)的第一分隔壁17,設(shè)置在熱液槽4內(nèi)的第二分隔壁21,設(shè)置在水槽20內(nèi)且與冷液槽、熱液槽相隔離的電機(jī)7，由電機(jī)7驅(qū)動(dòng)的第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)，由電機(jī)7驅(qū)動(dòng)的第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)，設(shè)置在冷液槽3內(nèi)的用于對(duì)冷液制冷的制冷裝置，設(shè)置在熱液槽4內(nèi)的用于對(duì)熱液加熱的加熱裝置和實(shí)現(xiàn)儀器進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行的控制模塊；所述第一分隔壁17與第二分隔壁21上均開(kāi)設(shè)有取樣窗ロ 19 ;所述第一分隔壁17上設(shè)有第一斜面17-1 ;所述第二分隔壁21上設(shè)有第二斜面。還包括設(shè)置在第一分隔壁17內(nèi)且與第一分隔壁17上的取樣窗ロ 19同軸的取樣抽屜18和設(shè)置在第二分隔壁21內(nèi)且與第二分隔壁21上的取樣窗ロ 19同軸的取樣抽屜18。如圖4、圖5所示。本發(fā)明所述的水槽20為ー個(gè)中空?qǐng)A柱槽并且從中間隔開(kāi)，其內(nèi)壁包裹絕熱保溫材料。其電機(jī)7放置在中空的腔體內(nèi)。本發(fā)明的冷液槽3內(nèi)設(shè)有ー個(gè)樣品測(cè)試點(diǎn)和一個(gè)備用點(diǎn)；熱液槽4內(nèi)同樣設(shè)有一個(gè)樣品測(cè)試點(diǎn)和一個(gè)備用點(diǎn)；當(dāng)冷液槽3內(nèi)的第一樣品室9內(nèi)的樣品滿足進(jìn)入熱液槽4內(nèi)進(jìn)行加熱的條件時(shí):如果熱液槽4內(nèi)第二樣品室內(nèi)樣品也滿足進(jìn)入冷液槽3進(jìn)行制冷的條件時(shí)，此時(shí)電機(jī)7同時(shí)給第一傳動(dòng)桿8和第二傳動(dòng)桿22的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，使得第一樣品室9轉(zhuǎn)動(dòng)到熱液槽4的測(cè)試點(diǎn)的位置上，第二樣品室轉(zhuǎn)動(dòng)到冷液槽3內(nèi)的測(cè)試點(diǎn)的位置上:如果熱液槽4內(nèi)第二樣品室內(nèi)樣品不滿足進(jìn)入冷液槽3進(jìn)行制冷的條件吋，則電機(jī)7會(huì)給第一傳動(dòng)桿8 —個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，使得第一樣品室9轉(zhuǎn)動(dòng)到熱液槽4內(nèi)的備用點(diǎn)位置上，則此時(shí)第一樣品室9與第二樣品室都位于熱液槽4內(nèi)。也就是說(shuō)，任何一個(gè)樣品室轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入另ー個(gè)液槽時(shí)，首先考慮測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)若有其他樣品室，則放置在備用點(diǎn)。如此重復(fù)實(shí)驗(yàn)。電機(jī)7的啟動(dòng)和停止由傳動(dòng)控制器14控制。傳動(dòng)控制器14在第一樣品室9與第二樣品室中的樣品溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值之后發(fā)出轉(zhuǎn)動(dòng)指令，電機(jī)7帶動(dòng)第一傳動(dòng)桿8或第二傳動(dòng)桿22轉(zhuǎn)動(dòng)，或者電機(jī)7帶動(dòng)第一傳動(dòng)桿8與第二傳動(dòng)桿22同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),第一樣品室9被第一傳動(dòng)桿8帶入熱液槽4 ;第二樣品室被第ニ傳動(dòng)桿22帶入冷液槽3。第一樣品室9中樣品溫度由第三溫度傳感器24測(cè)試并通過(guò)導(dǎo)線傳入傳動(dòng)控制器14，第二樣品室中樣品溫度由第四溫度傳感器測(cè)試并通過(guò)導(dǎo)線傳入傳動(dòng)控制器14。本發(fā)明所述的取樣抽屜18設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體狀，有一個(gè)可供樣品室通過(guò)的缺ロ，實(shí)驗(yàn)時(shí)，取樣窗ロ放在分隔壁上。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，樣品室停在分隔壁的頂端，卡扣松開(kāi)，樣品室可以由取樣抽屜取出。
制冷裝置包括設(shè)置在冷液槽3內(nèi)的冷凝管5和與冷凝管5相連的壓縮機(jī)I。加熱裝置包括設(shè)置在熱液槽4內(nèi)的傳熱管6和與傳熱管6相連的加熱器2。本發(fā)明中的冷液槽3中液體由冷凝管5對(duì)其進(jìn)行冷卻，其冷源為壓縮機(jī)I ;熱液槽4中液體由傳熱管6加熱，其熱源為加熱器2。壓縮機(jī)I和加熱器2由溫度控制器13控制啟動(dòng)或停止。溫度控制器13對(duì)比冷液槽3、熱液槽4中的液體溫度與預(yù)設(shè)值，當(dāng)冷液槽3中液體溫度高于預(yù)設(shè)值時(shí)壓縮機(jī)I制冷，當(dāng)熱液槽4中的液體溫度低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)加熱器2加熱。溫度控制器13的溫度數(shù)據(jù)由第一溫度傳感器11與的第二溫度傳感器23測(cè)試并通過(guò)導(dǎo)線傳入。第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)7相連的第一傳動(dòng)桿8和通過(guò)第一彈簧16與第一傳動(dòng)桿8相連的第一樣品室9 ;所述第一樣品室9上設(shè)有與第一分隔壁17上第一斜面17-1相平行的第一樣品室斜面9-1。第一樣品室9掛在第一傳動(dòng)桿8的頂端,第一傳動(dòng)桿8由電機(jī)7帶動(dòng),順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。第一樣品室9上的第一樣品室斜面9-1與第一分隔壁17上的第一斜面17-1相平行，在傳動(dòng)時(shí)，兩斜面接觸，橫向的傳動(dòng)カ產(chǎn)生抬升力，將第一樣品室9向上抬起。第一傳動(dòng)桿8與第一樣品室9之間有第一彈簧16鏈接。第一彈簧16通過(guò)ー個(gè)卡扣鏈接樣品室。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，卡扣卡緊，樣品被傳動(dòng)桿帶動(dòng)不斷循環(huán)實(shí)驗(yàn)。第一彈簧16的自由長(zhǎng)度為當(dāng)?shù)谝粯悠肥?處在第一分隔壁17頂端時(shí)第一傳動(dòng)桿8至第一樣品室9頂端的距離。弾性模量達(dá)到以下要求:第一樣品室9中不放樣品時(shí)，第一彈簧16剛好可完全浸入冷液槽中的液體內(nèi)，放滿樣品時(shí)(取樣品質(zhì)量上限)樣品不接觸液槽底部為宜。第ー彈簧16浸沒(méi)在液體中時(shí)，第一彈簧16拉伸,經(jīng)過(guò)第一分隔壁17時(shí),第一樣品室9向上移動(dòng)，第一彈簧16收縮。如圖2、圖3所示。第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)7相連的第二傳動(dòng)桿22和通過(guò)第二彈簧與第ニ傳動(dòng)桿22相連的第二樣品室；所述第二樣品室上設(shè)有與第二分隔壁21上的第二斜面相平行的第二樣品室斜面。第二樣品室掛在第二傳動(dòng)桿22的頂端，第二傳動(dòng)桿22由電機(jī)7帶動(dòng)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。第二樣品室上的第二樣品室斜面與第二分隔壁21上第二斜面相平行，在傳動(dòng)是，兩斜面接觸，橫向的傳動(dòng)カ產(chǎn)生抬升力，將第二樣品室向上抬起。第二傳動(dòng)桿22與第二樣品室之間有第二彈簧鏈接。第二彈簧通過(guò)ー個(gè)卡扣鏈接樣品室。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，卡扣卡緊，樣品被傳動(dòng)桿帶動(dòng)不斷循環(huán)實(shí)驗(yàn)。第二彈簧的自由長(zhǎng)度為當(dāng)?shù)诙悠肥姨幵诘诙指舯?1頂端時(shí)第二傳動(dòng)桿22至第二樣品室頂端的距離。弾性模量達(dá)到以下要求:第ニ樣品室中不放樣品時(shí)，第二彈簧剛好可完全浸入熱液槽中的液體內(nèi)，放滿樣品時(shí)(取樣品質(zhì)量上限)樣品不接觸液槽底部為宜。第二彈簧浸沒(méi)在液體中時(shí)，第二彈簧拉伸，經(jīng)過(guò)第二分隔壁21時(shí)，第二樣品室向上移動(dòng)，第二彈簧收縮。如圖3所示。控制模塊包括設(shè)置在冷液槽3內(nèi)的用來(lái)測(cè)量冷液槽3內(nèi)液體溫度的第一溫度傳感器11，設(shè)置在熱液槽4內(nèi)的用來(lái)測(cè)量熱液槽4內(nèi)液體溫度的第二溫度傳感器23，設(shè)置在第一祥品室9內(nèi)的用來(lái)測(cè)量第一樣品室9內(nèi)樣品溫度的第三溫度傳感器24，設(shè)置在第二樣品室內(nèi)的用來(lái)測(cè)量第二樣品室內(nèi)樣品溫度的第四溫度傳感器，同時(shí)與第一溫度傳感器11、第ニ溫度傳感器23相連的用來(lái)控制冷液槽3內(nèi)的液體溫度與熱液槽4內(nèi)的液體溫度的溫度控制器13，同時(shí)與第三溫度傳感器24、第四溫度傳感器、電機(jī)相連的用來(lái)控制第一樣品室9內(nèi)的樣品溫度、第二樣品室內(nèi)的樣品溫度和電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的傳動(dòng)控制器14和與傳動(dòng)控制器14相連的用來(lái)記錄樣品相變次數(shù)與溫度并將記錄的信息輸出的記錄輸出裝置15。如圖1所示。本發(fā)明所述的記錄輸出裝置15為現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)，其具體的結(jié)構(gòu)本發(fā)明不做詳細(xì)的描述。記錄輸出裝置15記錄樣品相變次數(shù)和溫度變化曲線。實(shí)驗(yàn)前在記錄輸出裝置15上設(shè)定循環(huán)次數(shù)，在達(dá)到設(shè)定的次數(shù)后裝置蜂鳴提醒實(shí)驗(yàn)員并存儲(chǔ)結(jié)果。記錄輸出裝置與傳動(dòng)控制器由導(dǎo)線相連，記錄傳動(dòng)次數(shù)為相變次數(shù)和樣品溫度信息。本發(fā)明所述的壓縮機(jī)I和加熱器2也均為現(xiàn)有技術(shù)中的壓縮機(jī)和加熱器，其具體的結(jié)構(gòu)本發(fā)明也不做詳細(xì)的描述。本發(fā)明所述的第一溫度傳感器11、第二溫度傳感器23、第三溫度傳感器24和第四溫度傳感器均為現(xiàn)有技術(shù)中能測(cè)量液體溫度的熱電偶，其具體的結(jié)構(gòu)本發(fā)明也不做詳細(xì)的描述。本發(fā)明所述的溫度控制器13、傳動(dòng)控制器14為單片機(jī)或者將溫度控制器、傳動(dòng)控制器和記錄輸出器由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)通過(guò)編程實(shí)施。本發(fā)明的工作過(guò)程如下所述:將樣品放入第一樣品室和第二樣品室，第一樣品室和第二樣品室放入取樣抽屜，通過(guò)取樣窗ロ 19分別放置在第一分隔壁與第二分隔壁上。分別在冷液槽與熱液槽中的加入液體。在溫度控制器13上設(shè)定冷液槽與熱液槽的溫度，冷液槽3的溫度低于相變材料的凝固點(diǎn)，熱液槽4高于相變材料的熔化點(diǎn)。在傳動(dòng)控制器14上設(shè)定傳動(dòng)溫度，以在熱液槽中時(shí)樣品溫度高于相變材料的熔化點(diǎn)低于熱液槽的溫度設(shè)定點(diǎn)為宜，在冷液槽中時(shí)樣品溫度低于相變材料的凝固點(diǎn)高于冷液槽的設(shè)定溫度為宜。在記錄輸出裝置15上設(shè)定循環(huán)次數(shù)。按下記錄輸出裝置上的開(kāi)始。實(shí)驗(yàn)儀器開(kāi)始熱循環(huán)過(guò)程。以下的過(guò)程為儀器自動(dòng)完成。溫度控制器13判斷第一溫度傳感器與第二溫度傳感器傳來(lái)的冷液槽與熱液槽中的液體溫度:若熱液槽中的液體溫度低于設(shè)定溫度則啟動(dòng)加熱器2加熱熱液槽中液體；若冷液槽中液體溫度高于設(shè)定溫度則啟動(dòng)壓縮機(jī)I制冷冷液槽中液體。直到熱液槽中液體溫度略高于設(shè)定溫度，冷液槽中液體溫度略低于設(shè)定溫度則加熱器和壓縮機(jī)停止工作。加熱與制冷系統(tǒng)相互獨(dú)立、互不影響。第一樣品室9浸泡在液體中被不斷加熱或冷卻，第一樣品室9中的樣品在達(dá)到相變點(diǎn)中發(fā)生相變。當(dāng)冷液槽3內(nèi)的第一樣品室9內(nèi)的樣品滿足進(jìn)入熱液槽4內(nèi)進(jìn)行加熱的條件時(shí):如果熱液槽4內(nèi)第二樣品室內(nèi)樣品也滿足進(jìn)入冷液槽3進(jìn)行制冷的條件吋，此時(shí)電機(jī)7同時(shí)給第一傳動(dòng)桿8和第二傳動(dòng)桿22的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，使得第一樣品室9轉(zhuǎn)動(dòng)到熱液槽4的測(cè)試點(diǎn)的位置上，第二樣品室轉(zhuǎn)動(dòng)到冷液槽3內(nèi)的測(cè)試點(diǎn)的位置上:如果熱液槽4內(nèi)第二樣品室內(nèi)樣品不滿足進(jìn)入冷液槽3進(jìn)行制冷的條件吋，則電機(jī)7會(huì)給第一傳動(dòng)桿8 ー個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，使得第一樣品室9轉(zhuǎn)動(dòng)到熱液槽4內(nèi)的備用點(diǎn)位置上，則此時(shí)第一樣品室9與第二樣品室都位于熱液槽4內(nèi)。也就是說(shuō)，任何一個(gè)樣品室轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入另ー個(gè)液槽時(shí)，首先考慮測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)若有其他樣品室，則放置在備用點(diǎn)。如此重復(fù)實(shí)驗(yàn)。樣品的傳動(dòng)次數(shù)和溫度時(shí)間曲線被記錄輸出裝置全程實(shí)時(shí)記錄下來(lái)。如此循環(huán)往復(fù)直到達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定次數(shù)，此時(shí)停止實(shí)驗(yàn)，第一傳動(dòng)桿將第一樣品室9停放在第一分隔壁17的頂端，卡扣松開(kāi)，可在此時(shí)通過(guò)取樣抽屜18取出第一樣品室9,拿出樣品。第二傳動(dòng)桿22將第二樣品室停放在第二分隔壁21的頂端，卡扣松開(kāi)，可在此時(shí)通過(guò)取樣抽屜18取出第二樣品室，拿出樣品。全程時(shí)間-溫度曲線存儲(chǔ)在記錄輸出裝置15中備用。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可取出樣品做進(jìn)ー步測(cè)試，放出傳熱液體以備下一次實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)出時(shí)間-溫度曲線做分析。實(shí)施例:膨脹石墨/蒙脫土 /石蠟插層復(fù)合相變材料的熱耐久性實(shí)驗(yàn)已通過(guò)差示量熱掃描儀測(cè)得材料的相變范圍為27-29攝氏度，潛熱值為160kJ/kg,由熱常數(shù)分析儀測(cè)的導(dǎo)熱系數(shù)為1.6W/mk。在溫度控制器上設(shè)定熱液槽溫度50攝氏度，冷液槽溫度5攝氏度；在傳動(dòng)控制器14上設(shè)置熱液槽4傳動(dòng)溫度為40攝氏度，冷液槽3傳動(dòng)溫度10攝氏度，在記錄輸出裝置15設(shè)置相變次數(shù)為500次。取樣品20g，每個(gè)樣品室中放IOg,將第一樣品室9和第二樣品室分別放入各自的取樣抽屜18,并放置在第一分隔壁17和第二分隔壁21上。從進(jìn)液ロ向冷液槽3、熱液槽4中加入適量的傳熱液體——水。按下記錄輸出裝置上的開(kāi)始按鈕，儀器開(kāi)始工作。到達(dá)設(shè)定循環(huán)次數(shù)后，蜂鳴器報(bào)警，機(jī)器加熱模塊停止工作，傳動(dòng)控制器14控制第一傳動(dòng)桿8與第二傳動(dòng)桿22將第一樣品室9與第二樣品室分別放置在各自的取樣位置的第一分隔壁17與第二分隔壁21上。從取樣窗ロ 19抽出取樣抽屜18,分別拿出第一樣品室9與第二樣品室中的樣品,放入指定樣品袋,放出傳熱液體保存好備下次實(shí)驗(yàn)使用，導(dǎo)出時(shí)間-溫度曲線。在此實(shí)例中，完成一次循環(huán)大概需要5分鐘，完成500次循環(huán)大約需要42小時(shí)，兩天不到可完成實(shí)驗(yàn)，省吋。實(shí)驗(yàn)過(guò)程不需要人工看管，儀器自動(dòng)完成，省力。實(shí)驗(yàn)中傳熱液不需要移動(dòng)，熱量不損失，節(jié)省能源。儀器溫度控制、次數(shù)計(jì)算精準(zhǔn)，且可輸出時(shí)間-溫度曲線，實(shí)驗(yàn)精確、可重復(fù)性高。以上說(shuō)明僅用于說(shuō)明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式都是可以改變的，任何本專業(yè)內(nèi)的人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上進(jìn)行的變換和改進(jìn)，均不排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

權(quán)利要求
1.一種相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在干:包括同時(shí)帶有冷液槽(3)與熱液槽(4)的水槽(20)，設(shè)置在冷液槽(3)內(nèi)的第一分隔壁(17)，設(shè)置在熱液槽(4)內(nèi)的第二分隔壁(21)，設(shè)置在水槽(20)內(nèi)且與冷液槽、熱液槽相隔離的電機(jī)(7)，由電機(jī)(7)驅(qū)動(dòng)的第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)，由電機(jī)(X)驅(qū)動(dòng)的第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)，設(shè)置在冷液槽(3)內(nèi)的用于對(duì)冷液制冷的制冷裝置，設(shè)置在熱液槽(4)內(nèi)的用于對(duì)熱液加熱的加熱裝置和實(shí)現(xiàn)儀器進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行的控制模塊；所述第一分隔壁(17)與第二分隔壁(21)上均開(kāi)設(shè)有取樣窗ロ(19);所述第一分隔壁(17)上設(shè)有第一斜面(17-1);所述第二分隔壁(21)上設(shè)有第二斜面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:還包括設(shè)置在第一分隔壁(17)內(nèi)且與第一分隔壁(17)上的取樣窗ロ(19)同軸的取樣抽屜(18)和設(shè)置在第二分隔壁(21)內(nèi)且與第二分隔壁(21)上的取樣窗ロ(19)同軸的取樣抽屜(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)(X)相連的第一傳動(dòng)桿(8)和通過(guò)第一彈簧(16)與第一傳動(dòng)桿(8)相連的第一樣品室(9);所述第一樣品室(9)上設(shè)有與第一分隔壁(17)上第一斜面(17-1)相平行的第一樣品室斜面(9-1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)(7)相連的第二傳動(dòng)桿(22)和通過(guò)第二彈簧與第二傳動(dòng)桿(22)相連的第二樣品室；所述第二樣品室上設(shè)有與第二分隔壁(21)上的第二斜面相平行的第二樣品室斜面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述控制模塊包括設(shè)置在冷液槽(3)內(nèi)的用來(lái)測(cè)量冷液槽(3)內(nèi)液體溫度的第一溫度傳感器(11)，設(shè)置在熱液槽(4)內(nèi)的用來(lái)測(cè)量熱液槽(4)內(nèi)液體溫度的第二溫度傳感器(23)，設(shè)置在第一樣品室(9)內(nèi)的用來(lái)測(cè)量第一樣品室(9)內(nèi)樣品溫度的第三溫度傳感器(24)，設(shè)置在第二樣品室內(nèi)的用來(lái)測(cè)量第二樣品室內(nèi)樣品溫度的第四溫度傳感器，同時(shí)與第一溫度傳感器(11)、第二溫度傳感器(23)相連的用來(lái)控制冷液槽(3)內(nèi)的液體溫度與熱液槽(4)內(nèi)的液體溫度的溫度控制器(13)，同時(shí)與第三溫度傳感器(24)、第四溫度傳感器、電機(jī)相連的用來(lái)控制第一樣品室(9)內(nèi)的樣品溫度、第二樣品室內(nèi)的樣品溫度和電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的傳動(dòng)控制器(14)和與傳動(dòng)控制器(14)相連的用來(lái)記錄樣品相變次數(shù)與溫度并將記錄的信息輸出的記錄輸出裝置(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述制冷裝置包括設(shè)置在冷液槽⑶內(nèi)的冷凝管(5)和與冷凝管(5)相連的壓縮機(jī)(I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述加熱裝置包括設(shè)置在熱液槽(4)內(nèi)的傳熱管(6)和與傳熱管(6)相連的加熱器(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述記錄輸出裝置(15)為計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種相變材料快速自動(dòng)化熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，包括同時(shí)帶有冷液槽與熱液槽的水槽，設(shè)置在冷液槽內(nèi)的第一分隔壁，設(shè)置在熱液槽內(nèi)的第二分隔壁，設(shè)置在水槽內(nèi)且與冷液槽、熱液槽相隔離的電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二樣品牽引裝載機(jī)構(gòu)，設(shè)置在冷液槽內(nèi)的用于對(duì)冷液制冷的制冷裝置，設(shè)置在熱液槽內(nèi)的用于對(duì)熱液加熱的加熱裝置和實(shí)現(xiàn)儀器進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行的控制模塊。優(yōu)點(diǎn)本實(shí)驗(yàn)儀器能效、時(shí)效高，完成額定循環(huán)次數(shù)的能耗少、速度快。傳熱液溫度恒定、精確、可控。全程自動(dòng)監(jiān)控，自動(dòng)化程度高，改變以往熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)手工化、效率低、精度低、可重復(fù)性差的情況。
文檔編號(hào)G01N25/02GK103091350SQ20131001185
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者李敏, 劉建鵬, 吳智深, 陳美榮, 陳錦祥 申請(qǐng)人:東南大學(xué)