一種用比較法測定炭素材料穩態熱導率的設備的製作方法

2023-09-21 07:36:55

專利名稱：一種用比較法測定炭素材料穩態熱導率的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型測定設備，特別是用比較法測定炭素材料穩態熱導率的設備
背景技術：
在電解鋁行業中，使用到炭陽極，炭陰極，石墨陰極作為原料或耗材，電極的熱導率大小影響電解過程的質量及效率，所以熱導率是電解過程重要的物理量，炭電極或石墨電極生產企業檢測其產品熱導率參數用於改善生產工藝，鋁生產企業也會檢測熱導率參數用於質量控制或改變電解參數。中國鋁用炭素熱導率測定的標準是YS/T 63. 3-2006《鋁用炭素材料檢測方法-第三部分-熱導率的測定-比較法》，屬於IS012587-2004的引入標準，用重複性和再現性表示檢測結果的精度。以此標準為依據的設備生產廠商主要有瑞士 R&D Carbon公司，北京航測科技開發公司，湘潭華丰儀器製造有限公司等，目前存在重複性差，測試時間長，偏離於真實值過大等缺點，在現有技術中，尚沒有一種按YS/T 63. 3-2006 標準生產的設備能夠解決這種問題。本實用新型的目的是提供一種用比較法測定炭素材料穩態熱導率的設備，以解決上述技術的不足。本實用新型能提高測溫重複性，縮短測試時間，最大程度趨近於真實值的測定設備，且結構簡單，可靠，成本低。本實用新型用比較法測定炭素材料穩態熱導率的設備的技術方案如下本實用新型包括放樣窗、氣缸、恆溫水箱，其特徵是在所述的放樣窗3 上部裝有氣缸20，放樣窗裝在恆溫水箱7上部；放樣窗是一端開口的殼體件，在放樣窗中， 裝有測溫組件2。放樣窗3的開口位於該設備的正面。所述的氣缸20的一端位於安裝板15上，安裝板15用螺母16和螺栓19經隔熱板 17、隔熱套18安裝在放樣窗3頂部外表面。所述的測溫組件2包括上部測頭4和下部測頭5，在下部測頭5的圓柱面上包有下隔熱環10，在上部測頭4的圓柱面上包有上隔熱環13。在恆溫水箱7下面，裝有集水盤8，所述的集水盤8的底部開有導流孔8-1。測溫組件2包括上部測頭4、下部測頭5，檢測試樣21表面溫度的上部測溫元件12、下部測溫元件11分別安裝在上部測頭4、下部測頭5測頭的孔內，所述的孔的內表面距離所述的測頭的工作面的最小值為0.5-lmm。本實用新型優點是將現有技術外置式的測溫組件更改為內嵌式的測溫組件，測溫組件2位於放樣窗 3內，相對於外部環境為半封閉狀態，形成了空氣流動的」盲區」，當測試時有人走動時，所產生的空氣紊流對測頭的影響很小。經測試，當測定設備旁有人走動或有明顯空氣流動時， 設備測量值不會突然跳動，正常溫度波動範圍可控制在0. 05°C內，熱導率值重複性可達到 0. 02，遠遠優於標準要求，提高了檢測的重複性。但不建議做成全封閉式，因為上部測頭是 60°C恆溫加熱，下部測頭底部是20°C恆溫水箱，熱量是從高溫端向低溫端傳導，在全封閉的空間裡，上部測頭會把空間裡的空氣加熱，空氣連接著下部測頭，到一定時間，空氣的溫度會高於下部測頭20°C恆溫水箱的溫度，被上部測頭加熱的空氣的熱量會流入下部測頭，影響下測部頭的實際測量值，增加了不可控因素。[0008]在空氣溫度和溼度較高的環境(如夏天)下，在設備內會在恆溫水箱7表面會產生冷凝水珠，積聚過多會汙染設備內部。對此，在恆溫水箱7底部安裝了集水盤8，集水盤底部開有導流孔8-1，將收集到的水排出設備外面，從而保護了設備內部的電器元件。現有技術如R&D設備的測溫組件為整體鑄造的，並直接連接到設備主體上，上部測頭4的熱量能通過與之相固定的器件傳導到鑄件上，並進一步傳導到下測頭5所接觸的恆溫水箱上，會造成整體設備發熱，延長了熱平衡及測量所需的時間。採用R&D設備測試時，需要30分鐘。本實用新型在對有傳熱零件的地方進行了多級隔熱處理，使用了隔熱材料做成的器件，將上測頭4的熱量不通過試樣21以外的方式傳遞，設備不會發熱，測量時間能降低為10分鐘，.減少了測試時間。檢測試樣21上下表面溫度的溫度測量元件12、11分別安裝於測頭4、5側面的孔內，其安裝位置非常接近測頭端面，其位置尺寸趨近於機械加工的極限，可檢測試樣下部最接近真實值的溫度值，且檢測元件直徑小於2mm，也盡大程度減小了其本身尺寸對熱傳導的影響，趨近於真實值措施。綜上所述，本實用新型能提高測溫重複性，縮短測試時間，最大程度趨近於真實值的測定設備，解決了現有技術的不足。本實用新型結構簡單，可靠，成本低。

圖1為本實用新型熱導率測定設備的示意圖。圖2為圖1中的放樣窗3等件的放大正面視圖(其餘外部零件未示出)。圖3為圖2的立體圖。圖4為圖2的右視圖。圖5為圖4中的下部測溫元件11和上部測溫元件上12安放位置的放大圖。圖中代號說明1用比較法測定炭素材料穩態熱導率的設備；2測溫組件；3放樣窗；4上部測頭；5下部測頭；6壓蓋；7恆溫水箱；8集水盤；8-1導流孔；9上隔熱環；10下隔熱環；11下部測溫元件；12上部測溫元件；13上隔熱環；14上測頭體；15氣缸安裝板；16螺母；17隔熱板；18隔熱套；19螺釘；20氣缸；21試樣。
具體實施方式
如圖1、2所示，圖中示出放樣窗3，放樣窗3是一端開口的殼體件，在放樣窗3中， 裝有測溫組件2 (包括上部測頭4、下部測頭幻。放樣窗3裝在恆溫水箱7上。氣缸20裝在放樣窗3的頂部，氣缸20下端伸入到放樣窗3中並與上部測頭4連接，在上部測頭4的下方，裝有下部測頭5。如圖3，在所述的恆溫水箱7下面，裝有集水盤8，所述的集水盤8的底部開有導流孔 8-1。如圖4，氣缸20位於安裝板15上，將安裝板15用螺母16和螺栓19經夾在其中的隔熱板17、隔熱套18安裝在放樣窗3上。測溫組件2包括上部測頭4和下部測頭5，在下部測頭5的圓柱面上包有下隔熱環10，在上部測頭4的工作面上包有上隔熱環13。在上部測頭4的孔中裝有上部測溫元件12，在下部測頭5的孔中裝有下部測溫元件11。如圖5，在上、下測頭4、5側面的孔內，分別安裝有上部測溫元件12、下部測溫元件 11，各孔的內表面距離測頭的工作端面最近處均為0. 5mm。當使用時，將試樣21安放在放樣窗3內的下部測頭5的工作面上，通過氣缸20驅動，將上部測頭4的工作面與試樣21接觸，經下部測溫元件11和上部測溫元件12測量，得出數據。
權利要求1.一種用比較法測定炭素材料穩態熱導率的設備，包括放樣窗、氣缸、恆溫水箱，其特徵是在所述的放樣窗C3)上部裝有氣缸(20)，放樣窗C3)裝在所述的恆溫水箱(7)上 』放樣窗⑶是一端開口的殼體件，在放樣窗⑶中，裝有測溫組件O)。
2.根據權利要求1所述的熱導率的設備，其特徵是所述的氣缸00)—端位於安裝板 (15)上，將所述的安裝板(15)用螺母(16)和螺栓(19)經隔熱板(17)、隔熱套(18)安裝在放樣窗C3)頂部外表面上。
3.根據權利要求1所述的熱導率的設備，其特徵是所述的測溫組件( 包括上部測頭(4)和下部測頭(5)，在下部測頭(5)的圓柱面上包有下隔熱環(10)，在上部測頭(4)的圓柱面上包有上隔熱環(13)。
4.根據權利要求1所述的熱導率的設備，其特徵是在所述的恆溫水箱(7)下面，裝有集水盤(8)，所述的集水盤(8)的底部開有導流孔(8-1)。
5.根據權利要求3所述的熱導率的設備，其特徵是在所述的上部測頭的孔中裝有上部測溫元件(12)，在所述的下部測頭(5)的孔中裝有下部測溫元件(11)，所述的各孔的內表面距離所述的上部測頭G)、下部測頭(5)的工作端面的最小值均為0.5-lmm。
專利摘要一種用比較法測定炭素材料穩態熱導率的設備，其特徵是在放樣窗(3)上方裝有氣缸(20)，在所述的放樣窗(3)下方裝有恆溫水箱(7)；在放樣窗(3)中，裝有測溫組件(2)。在所述的恆溫水箱(7)下面，裝有集水盤(8)，所述的集水盤(8)的底部開有導流孔(8-1)。所述的氣缸(20)位於安裝板(15)上，用螺母(16)和螺栓(19)安裝，經隔熱板(17)、隔熱套(18)將安裝板(15)安裝在放樣窗(3)頂部外表面。本實用新型能提高測溫重複性，縮短測試時間，最大程度趨近於真實值的測定設備，解決了現有技術的不足。其結構簡單，可靠，成本低。
文檔編號G01N25/20GK202024975SQ20112011903
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者馮紹傑, 彭文博, 陳洪, 韓超光 申請人:北京英斯派克科技有限公司