標準針下落高度可控的瀝青針入度儀的製作方法

2023-09-17 17:57:25 2

標準針下落高度可控的瀝青針入度儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種標準針下降高度可控的瀝青針入度儀，包括控制臺，控制臺上安裝豎支架，豎支架上安裝數顯表、橫支架；橫支架上安裝電磁鐵及針連杆穿過，針連杆下端安裝標準針；針連杆上安裝有粗頭連杆，粗頭連杆包括杆體，杆體上端的夾頭夾在凹槽中；杆體下端設有水平的粗頭，粗頭的末端設有豎直的圓筒；標準針的針尖與粗頭的圓筒下表面的距離與凹槽的上下沿距離相等；控制臺上安裝控制面板；時間繼電器、數顯表、加熱絲、溫度傳感器、時間數顯窗口、工作指示燈、溫度數顯窗口、釋放按鈕、入針按鈕、加熱絲開關和復位按鈕與控制器相連。該針入度儀避免了水的幹擾及針尖下降時插入瀝青面導致結果偏大，及針尖磨損嚴重時造成誤差。
【專利說明】標準針下落高度可控的瀝青針入度儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種標準針下落高度可控的浙青針入度儀及針入度測定方法，該方法適於在實驗室設備簡陋，無專門針入度試驗照明設施的條件下或要求針入度非常精確的前提下採用。
【背景技術】
[0002]浙青針入度的測定技術已形成一定的規範方法，利用這種方法基本可以實現浙青針入度的準確測定。然而，分析影響浙青針入度測試準確度的因素，關鍵環節之一就是試驗中標準針與浙青面的接觸，這也是一個難點。對此，現行浙青試驗規程中要求標準針與浙青面剛好接觸，即標準針與浙青薄膜間既無縫隙又不存在針尖進入浙青膜的情況，但實際操作時由於浙青顏色為黑褐色或黑色，標準針針尖極為細長，加上操作在水中進行，僅靠肉眼透過水觀察接觸情況是不科學的，原因是目測針尖與浙青面是否接觸時往往會引起觀測誤差，從而出現試針過早或過遲插入浙青中，最終將導致測試結果偏大或偏小。目前，測定浙青針入度的設備大體分為手動錶盤式針入度儀和自動數顯式浙青針入度儀兩大類，這兩類儀器的共同點是均採用手動調節浙青面與標準針的接觸情況，特別是手動針入度儀，由於沒有像自動針入度儀一樣採用低壓照明燈以及放大鏡等設備，僅憑肉眼的觀察無法在水中準確調整浙青面與標準針的接觸情況，使試驗存在很大誤差，並且當標準針受磨損較嚴重時如沒有及時更換，將使實驗結果偏小，影響實驗的準確性。為解決這個問題，試驗人員曾提出很多方法，如白紙法，改變材料添加順序等，準確性雖有所提高但仍存在較大誤差，測定結果的準確性不夠理想。

【發明內容】

[0003]為了克服上述現有技術中存在的不足，本發明的目的在於，提供一種標準針下降高度可控的浙青針入度儀，該針入度儀增加了粗頭連杆以及伸縮箭頭，針連杆中增加螺紋，此設計基於粗頭連杆下端與標準針相比不易插入浙青中，使用粗頭連杆代替標準針尖先接觸浙青面，通過觸覺代替視覺，有效避免了水的幹擾以及針尖下降時可能插入浙青面預先形成孔洞導致試驗結果偏大的情況，並且避免了當針尖磨損嚴重未及時更換標準針造成實驗誤差的情況。採用螺紋旋轉下降相對於手動下降誤差更小。
[0004]為了達到上述目的，本發明採用了如下的技術方案予以解決:
一種標準針下降高度可控的浙青針入度儀，包括控制臺，控制臺上安裝有豎支架，豎支架上端安裝有數顯表，測杆豎直穿過數顯表且能夠在數顯表中上下移動，數顯表顯示測杆的位移；所述豎支架上安裝有橫支架，橫支架位於測杆下方；
所述橫支架靠近豎支架的一端內安裝有電磁鐵，另一端被針連杆豎直穿過，針連杆下端安裝有標準針；針連杆到電磁鐵之間的橫支架內依次設有相連通的第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔均為柱狀且前者比後者橫截面大；第一空腔內安裝有橫截面大於第二空腔的止緊螺絲；止緊螺絲一端接觸針連杆側面，另一端與滑杆固連，滑杆一部分位於第一空腔，另一部分位於第二空腔；滑杆的位於第一空腔的部分上套有彈簧，彈簧的橫截面大於第二空腔且小於止緊螺絲；彈簧對止緊螺絲的推力將針連杆固定在橫支架內；滑杆位於第二空腔的部分的頂端設有鐵質頭，鐵質頭正對電磁鐵上的電磁鐵磁頭；
所述橫支架安裝有針連杆的一端上設有水平的懸臂，懸臂下方安裝有指示箭頭，指示箭頭的末端指向針連杆；指示箭頭在豎直方向上可伸縮；
針連杆上安裝有粗頭連杆，所述粗頭連杆包括杆體，杆體上端設置的夾頭夾在針連杆外壁上的環狀凹槽中；杆體下端設有水平的粗頭，粗頭的末端設有豎直的圓筒，針連杆內的標準針位於該圓筒上方且標準針的延長線豎直穿過圓筒；標準針的針尖與粗頭的圓筒下表面的距離與凹槽的上下沿距離相等；
控制臺上設有控溫水槽，控溫水槽上安裝有加熱絲，恆溫水槽中設有溫度傳感器；控溫水槽中放置浙青試樣；
控制臺上安裝有控制面板，控制面板上安裝有時間數顯窗口、工作指示燈、溫度數顯窗口、釋放按鈕、入針按鈕、加熱絲開關和復位按鈕，控制臺內設有時間繼電器和控制器；所述時間繼電器、數顯表、加熱絲、溫度傳感器、時間數顯窗口、工作指示燈、溫度數顯窗口、釋放按鈕、入針按鈕、加熱絲開關和復位按鈕分別與控制器相連。
[0005]本發明還包括如下其他技術特徵:
所述測杆內置與其等長的感應晶片，該感應晶片由下至上標定，數顯表中置有能夠讀取感應晶片中標定的數值的探頭。
[0006]所述針連杆上設有外螺紋，針連杆接觸的橫支架的內壁設有內螺紋。
[0007]所述針連杆的下端固定旋鈕,標準針豎直固定在旋鈕下端；旋鈕與針連杆及標準針為一體；所述旋鈕上沿與凹槽的下沿平齊。
[0008]所述控制臺底面上安裝有多個調節旋鈕。
[0009]所述夾頭採用彈簧夾。
[0010]所述凹槽的上下沿距離為10mm，標準針的針尖與粗頭的圓筒下表面的距離為IOmm0
[0011]所述夾頭高度為10mm。
[0012]與現有技術相比，本發明的優點如下:
1、本發明的針入度儀避免了在水中觀察浙青標準針與浙青面的接觸位置偏差而引起的誤差，採用在水面以上調整指示箭頭及針連杆的位置，使標準針與浙青面恰好接觸，從而使試驗準確性從根本上得到提聞。
[0013]2、粗頭連杆下端不會插入浙青中，通過感覺即可確定其恰好接觸，杜絕了用肉眼目測調整標準針時針尖上下浮動範圍較大，易使針尖預先插入浙青中而形成細小孔洞或者針尖懸空未接觸到浙青表面，從而使實驗結果人為偏大或者偏小的現象發生；
3、由於製作材質、操作不當等原因，浙青標準針使用時容易出現彎曲、針尖鈍化、清潔不乾淨而粘上浙青等變化，促使標準針極易磨損，當沒有及時更換而仍然使用時，使針尖與浙青面恰好接觸，會使試驗結果偏小。本發明中當標準針磨損時，仍然能夠正常操作，使針尖與浙青試樣表面有極小間隙，從而在一定程度上彌補由於針尖磨損造成的數值偏小。
[0014]4、由於要求針連杆準確下降一段高度，且不能超過針連杆的凹槽上沿，因此通過螺紋旋轉而不是手動下降，保證了試驗結果的準確性。[0015]以下結合附圖和實施例對本發明進一步解釋說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖。
[0017]圖2為針連杆與橫支架的連接示意圖。
[0018]圖3為粗頭連杆與針連杆的上下關係示意圖。
[0019]圖4為控制面板示意圖。
[0020]圖中各標號含義:1、測杆；2、數顯表3、針連杆；4、鐵質頭；5、懸臂；6、指示箭頭；7、旋鈕；8、標準針；9、粗頭；10、浙青試件；11、控溫水槽；12:加熱絲；13、控制臺；14、調節旋鈕；15、豎支架；16、夾頭；17、連杆；18、溫度傳感器；19、調節按鈕；20、凹槽；21、電磁鐵；21-1、電磁鐵磁頭；22-1、第一空腔；22-2、第二空腔；23、橫支架；24、彈簧；25、滑杆；26、止緊螺絲；27、時間數顯窗口 ；28、工作指示燈；29、溫度數顯窗口 ；30、釋放按鈕；31、入針按鈕；32、加熱絲開關；33、復位按鈕。
【具體實施方式】
[0021]如圖1?圖4所示，本發明的可控浙青標準針下降高度的針入度儀，包括控制臺13，控制臺13底面上安裝有多個調節旋鈕14以調節控制臺13水平；控制臺13上安裝有控制面板和豎支架15，豎支架15上端安裝有數顯表2，測杆I豎直穿過數顯表2，該測杆I內置與其等長的感應晶片，感應晶片由下至上標定，數顯表2中置有能夠讀取感應晶片中標定的數值的探頭；豎支架15上安裝有橫支架23，橫支架23位於測杆I下方；
如圖2所示，所述橫支架23靠近豎支架15的一端內安裝有電磁鐵21，另一端被針連杆3豎直穿過，針連杆3下端安裝有標準針8 ;針連杆3上設有外螺紋，針連杆3接觸的橫支架23的內壁設有內螺紋；針連杆3到電磁鐵21之間的橫支架23內依次設有相連通的第一空腔22-1和第二空腔22-2，第一空腔22-1和第二空腔22_2均為柱狀且前者比後者橫截面大；第一空腔22-1內安裝有橫截面大於第二空腔22-2的止緊螺絲26，使得止緊螺絲26僅在第一空腔22-1內活動而不能進入第二空腔22-2 ;止緊螺絲26 —端接觸針連杆3側面，另一端與滑杆25固連，滑杆25 —部分位於第一空腔28-1，另一部分位於第二空腔22-2 ;滑杆25的位於第一空腔22-1的部分上套有彈簧24，彈簧24的橫截面大於第二空腔22_2且小於止緊螺絲26，使得彈簧24壓縮在止緊螺絲26與第一空腔22-1側壁之間；彈簧24對止緊螺絲26的推力將針連杆3固定在橫支架23內；滑杆25位於第二空腔22_2的部分的頂端設有鐵質頭4，鐵質頭4正對電磁鐵21上的電磁鐵磁頭21-1 ;橫支架23安裝有針連杆3的一端上設有水平的懸臂5，懸臂5下方安裝有指示箭頭6，指示箭頭6的末端指向針連杆3 ;指示箭頭6在豎直方向上可伸縮；
針連杆3的下端固定旋鈕7,標準針8豎直固定在旋鈕7下端；旋鈕7與針連杆3及標準針8為一體,其旋轉時帶動針連杆3以及標準針8 一起旋轉,從而相對於橫支架23上下細微移動。
[0022]針連杆3上安裝有粗頭連杆，如圖3所示，所述粗頭連杆包括杆體17，杆體17上端設置的夾頭16夾在針連杆3外壁上的環狀凹槽20中，凹槽20的下沿與旋鈕7上沿平齊，夾頭16高度為10mm，凹槽20的上下沿距離為IOmm ;杆體17下端設有水平的粗頭9，粗頭9的末端設有豎直的圓筒，針連杆3內的標準針8位於該圓筒上方且標準針8的延長線豎直穿過圓筒；標準針8的針尖與粗頭9的圓筒下表面的距離為10mm。
[0023]控制臺上12上設有控溫水槽11，控溫水槽11上安裝有加熱絲12，恆溫水槽13中設有溫度傳感器18 ;控溫水槽11中放置浙青試樣10 ；
控制面板上安裝有時間數顯窗口 27、工作指示燈28、溫度數顯窗口 29、釋放按鈕30、入針按鈕31、加熱絲開關32和復位按鈕33，控制臺13內設有時間繼電器和控制器；所述時間繼電器、數顯表2、加熱絲12、溫度傳感器18、調節按鈕19、時間數顯窗口 27、工作指示燈28、溫度數顯窗口 29、釋放按鈕30、入針按鈕31、加熱絲開關32和復位按鈕33分別與控制器相連；時間繼電器設置範圍為1-99.9s ；
調節按鈕19包括兩個按鈕，分別用於對入針的規定時間調大或者調小。復位按鈕用於將浙青標準針入針的規定時間歸零。
[0024]粗頭連杆採用鋁合金材質；夾頭16採用彈簧夾，也可以採用其他夾持部件；
本發明的浙青針入度測定方法，具體包括如下步驟:
1、準備工作
旋轉調節旋鈕14使控制臺13水平，向控溫水槽11中加入水，將浙青試件10放入控溫水槽13中；安裝標準針8，將夾頭16夾在針連杆3的凹槽20處，時間繼電器設置為規定時間(5s);開啟加熱絲開關32。
[0025]2、試驗步驟
1)控溫水槽13中水溫達到規定試驗溫度後移動浙青試樣10的位置，使之位於標準針8針尖下方；
2)手持針連杆3，按下釋放按鈕30，控制器接到該信號後控制電磁鐵21通電，電磁鐵21上的電磁鐵磁頭21-1吸附滑杆25上的鐵質頭4，滑杆25帶動止緊螺絲26將彈簧24進一步壓縮，針連杆3被止緊螺絲26鬆開；手持針連杆3使之緩緩下降，直至粗頭9底面與浙青試樣10接觸時，再次按下釋放按鈕30，控制器接到該信號後控制電磁鐵21斷電，彈簧24重新給止緊螺絲26推力，從而鎖住針連杆3 ;此時標準針8針尖與浙青試樣表面(即粗頭9的圓筒底面)的距離為IOmm ；
3)調整指示箭頭6使之指向凹槽20下沿，鬆開夾頭16，取下粗頭連杆；
4)旋轉旋鈕7使針連杆3緩緩下降，當指示箭頭6指向針連杆3的凹槽上沿時停止旋轉,此時標準針8的針尖精確下降了 IOmm,標準針8的針尖恰好與浙青試件10接觸；
5)按下數顯表2測杆1，使之與針連杆3頂端接觸，重置數顯表2讀數為O;
6)按下控制面板上入針按鈕31，控制器接到該信號後，開啟時間繼電器並控制電磁鐵21通電，針連杆3被止緊螺絲26鬆開；針連杆3及標準針8自由落入浙青試樣10，時間繼電器控制到規定時間後，控制器控制電磁鐵斷電，自動鎖住針連杆3。
7)移下測杆I使之與針連杆3上下接觸，此時數顯表2顯示數值為浙青試樣10的針入度值。
[0026]8)同一浙青試件4重複測定至少三次，各測定點之間及測定點與浙青試樣邊緣的距離不少於10mm，每次測定前應將浙青試樣10放入恆溫水中。每次測定換一根乾淨的標準針或用甲苯或其他溶劑擦乾淨，再用乾淨布擦乾。測定針入度大於200的浙青試樣10時，至少用三根標準針9，直至三次測定完成才能把標準針從浙青試樣中取出。取三次的平均值作為實驗結果。
[0027]9)實驗結束，切斷電源。
[0028]注:針連杆3、旋鈕7和標準針8及配重砝碼的總重量為100g，由於實驗時粗頭連杆取下，因此不包括粗頭連杆的質量。
[0029]本發明的針入度儀的工作原理:
非工作狀態時，彈簧24處於壓縮狀態，緊壓住止緊螺絲26，通過止緊螺絲26的螺紋面固定住針連杆3 ;按下釋放按鈕30後，控制器控制電磁鐵21通入電流，滑杆25在電磁鐵21的吸附力下進一步壓縮彈簧24，克服彈簧彈力而運動，止緊螺絲26被拉開，此時針連杆3可自由下降，再次按下釋放按鈕30後，控制器控制電磁鐵21斷開電流，滑杆25在彈簧24作用下恢復到非工作狀態，止緊螺絲26鎖住針連杆3 ；當旋轉旋鈕7進行微調後，浙青試件10與標準針8恰好接觸，按下入針按鈕31，控制器控制開啟時間繼電器，並使電磁鐵21通入電流；時間繼電器控制達到規定時間(5s)後，控制器控制電磁鐵21中斷電流，滑杆25在壓縮彈簧24作用下恢復到非工作狀態，鎖住針連杆3，入針操作與釋放操作的不同點在於入針按鈕通過控制器控制時間繼電器，規定時間後自動斷電鎖住針連杆3，而非手動斷電。試驗時，可以根據需要使用調節按鈕19修改入針的規定時間，調節按鈕19將修改後的規定時間發送到控制器。使用復位按鈕將入針的規定時間歸零。
[0030]標準針8與浙青面接觸時按下測杆I至針連杆3，此時數顯表2上的探頭讀數，然後歸零再進行試驗，入針5s後按下測杆I此時再讀取的數值為初始值的位移差，即針入度值。
【權利要求】
1.一種標準針下降高度可控的浙青針入度儀，包括控制臺(13)，控制臺(13)上安裝有豎支架(15)，豎支架(15)上端安裝有數顯表(2)，測杆(I)豎直穿過數顯表(2)且能夠在數顯表(2)中上下移動，數顯表(2)顯示測杆(I)的位移；所述豎支架(15)上安裝有橫支架(23),橫支架(23)位於測杆(I)下方；其特徵在於: 所述橫支架(23)靠近豎支架(15)的一端內安裝有電磁鐵(21),另一端被針連杆(3)豎直穿過，針連杆(3 )下端安裝有標準針(8 );針連杆(3 )到電磁鐵(21)之間的橫支架(23內依次設有相連通的第一空腔(22-1)和第二空腔(22-2)，第一空腔(22-1)和第二空腔(22-2)均為柱狀且前者比後者橫截面大；第一空腔(22-1)內安裝有橫截面大於第二空腔(22-2)的止緊螺絲(26);止緊螺絲(26) —端接觸針連杆(3)側面，另一端與滑杆(25)固連，滑杆(25)—部分位於第一空腔(28-1)，另一部分位於第二空腔(22-2);滑杆(25)的位於第一空腔(22-1)的部分上套有彈簧(24)，彈簧(24)的橫截面大於第二空腔(22-2)且小於止緊螺絲(26);彈簧(24)對止緊螺絲(26)的推力將針連杆(3)固定在橫支架(23)內；滑杆(25)位於第二空腔(22-2)的部分的頂端設有鐵質頭(4)，鐵質頭(4)正對電磁鐵(21)上的電磁鐵磁頭(21-1)； 所述橫支架(23 )安裝有針連杆(3 )的一端上設有水平的懸臂(5 )，懸臂(5 )下方安裝有指示箭頭(6)，指示箭頭(6)的末端指向針連杆(3);指示箭頭(6)在豎直方向上可伸縮； 針連杆(3)上安裝有粗頭連杆，所述粗頭連杆包括杆體(17)，杆體(17)上端設置的夾頭(16)夾在針連杆(3)外壁上的環狀凹槽(20)中；杆體(17)下端設有水平的粗頭(9)，粗頭(9)的末端設有豎直的圓筒，針連杆(3)內的標準針(8)位於該圓筒上方且標準針(8)的延長線豎直穿過圓筒；標準針(8)的針尖與粗頭(9)的圓筒下表面的距離與凹槽(20)的上下沿距離相等；· 控制臺(13)上設有控溫水槽(11 )，控溫水槽(11)上安裝有加熱絲(12)，恆溫水槽(13)中設有溫度傳感器(18);控溫水槽(11)中放置浙青試樣(10)； 控制臺(13)上安裝有控制面板，控制面板上安裝有時間數顯窗口(27)、工作指示燈(28)、溫度數顯窗口(29)、釋放按鈕(30)、入針按鈕(31)、加熱絲開關(32)和復位按鈕(33)，控制臺(13)內設有時間繼電器和控制器；所述時間繼電器、數顯表(2)、加熱絲(12)、溫度傳感器(18)、時間數顯窗口(27)、工作指示燈(28)、溫度數顯窗口(29)、釋放按鈕(30)、入針按鈕(31)、加熱絲開關(32)和復位按鈕(33)分別與控制器相連。
2.如權利要求1所述的標準針下降高度可控的浙青針入度儀，其特徵在於，所述測杆Cl)內置與其等長的感應晶片，該感應晶片由下至上標定，數顯表(2)中置有能夠讀取感應晶片中標定的數值的探頭。
3.如權利要求1所述的標準針下降高度可控的浙青針入度儀，其特徵在於，所述針連杆(3)上設有外螺紋，針連杆(3)接觸的橫支架(23)的內壁設有內螺紋。
4.如權利要求1所述的標準針下降高度可控的浙青針入度儀，其特徵在於，所述針連杆(3 )的下端固定旋鈕(7 )，標準針(8 )豎直固定在旋鈕(7 )下端；旋鈕(7 )與針連杆(3 )及標準針(8)為一體；所述旋鈕(7)上沿與凹槽(20)的下沿平齊。
5.如權利要求1所述的標準針下降高度可控的浙青針入度儀，其特徵在於，所述控制臺(13)底面上安裝有多個調節旋鈕(14)。
6.如權利要求1所述的標準針下降高度可控的浙青針入度儀，其特徵在於，所述夾頭(16)米用彈黃夾。
7.如權利要求1所述的標準針下降高度可控的浙青針入度儀，其特徵在於，所述凹槽(20)的上下沿距離為10mm，標準針的針尖與粗頭(9)的圓筒下表面的距離為10mm。
8.如權利要求1所述的標準針下降高度可控的浙青針入度儀，其特徵在於，所述夾頭(16)高 度為10mm。
【文檔編號】G01N11/12GK103439221SQ201310300783
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月17日 優先權日:2013年7月17日
【發明者】李宏超, 郝鵬偉, 劉俊巧, 肖燕, 榮麗娟, 沐賢德, 張磊, 閆鵬, 朱新偉 申請人:長安大學