標準針下落高度可控的瀝青針入度儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)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(shù)顯表、橫支架；橫支架上安裝電磁鐵及針連桿穿過，針連桿下端安裝標準針；針連桿上安裝有粗頭連桿，粗頭連桿包括桿體，桿體上端的夾頭夾在凹槽中；桿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(shù)顯表、加熱絲、溫度傳感器、時間數(shù)顯窗口、工作指示燈、溫度數(shù)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干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(fā)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，該方法適于在實驗室設備簡陋，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采用。
【背景技術】
[0002]浙青針入度的測定技術已形成一定的規(guī)范方法，利用這種方法基本可以實現(xiàn)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(huán)節(jié)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(xiàn)行浙青試驗規(guī)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，但實際操作時由于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(xiàn)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表盤式針入度儀和自動數(shù)顯式浙青針入度儀兩大類，這兩類儀器的共同點是均采用手動調節(jié)浙青面與標準針的接觸情況，特別是手動針入度儀，由于沒有像自動針入度儀一樣采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，并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(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的在于，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桿以及伸縮箭頭，針連桿中增加螺紋，此設計基于粗頭連桿下端與標準針相比不易插入浙青中，使用粗頭連桿代替標準針尖先接觸浙青面，通過觸覺代替視覺，有效避免了水的干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，并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。采用螺紋旋轉下降相對于手動下降誤差更小。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明采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(shù)顯表，測桿豎直穿過數(shù)顯表且能夠在數(shù)顯表中上下移動，數(shù)顯表顯示測桿的位移；所述豎支架上安裝有橫支架，橫支架位于測桿下方；
所述橫支架靠近豎支架的一端內(nèi)安裝有電磁鐵，另一端被針連桿豎直穿過，針連桿下端安裝有標準針；針連桿到電磁鐵之間的橫支架內(nèi)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后者橫截面大；第一空腔內(nèi)安裝有橫截面大于第二空腔的止緊螺絲；止緊螺絲一端接觸針連桿側面，另一端與滑桿固連，滑桿一部分位于第一空腔，另一部分位于第二空腔；滑桿的位于第一空腔的部分上套有彈簧，彈簧的橫截面大于第二空腔且小于止緊螺絲；彈簧對止緊螺絲的推力將針連桿固定在橫支架內(nèi)；滑桿位于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桿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桿；指示箭頭在豎直方向上可伸縮；
針連桿上安裝有粗頭連桿，所述粗頭連桿包括桿體，桿體上端設置的夾頭夾在針連桿外壁上的環(huán)狀凹槽中；桿體下端設有水平的粗頭，粗頭的末端設有豎直的圓筒，針連桿內(nèi)的標準針位于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，恒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(shù)顯窗口、工作指示燈、溫度數(shù)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(nèi)設有時間繼電器和控制器；所述時間繼電器、數(shù)顯表、加熱絲、溫度傳感器、時間數(shù)顯窗口、工作指示燈、溫度數(shù)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(fā)明還包括如下其他技術特征:
所述測桿內(nèi)置與其等長的感應芯片，該感應芯片由下至上標定，數(shù)顯表中置有能夠讀取感應芯片中標定的數(shù)值的探頭。
[0006]所述針連桿上設有外螺紋，針連桿接觸的橫支架的內(nèi)壁設有內(nèi)螺紋。
[0007]所述針連桿的下端固定旋鈕,標準針豎直固定在旋鈕下端；旋鈕與針連桿及標準針為一體；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(jié)旋鈕。
[0009]所述夾頭采用彈簧夾。
[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(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
1、本發(fā)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，采用在水面以上調整指示箭頭及針連桿的位置，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、粗頭連桿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范圍較大，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(xiàn)象發(fā)生；
3、由于制作材質、操作不當?shù)仍?，浙青標準針使用時容易出現(xiàn)彎曲、針尖鈍化、清潔不干凈而粘上浙青等變化，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(fā)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于針尖磨損造成的數(shù)值偏小。
[0014]4、由于要求針連桿準確下降一段高度，且不能超過針連桿的凹槽上沿，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(fā)明進一步解釋說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0017]圖2為針連桿與橫支架的連接示意圖。
[0018]圖3為粗頭連桿與針連桿的上下關系示意圖。
[0019]圖4為控制面板示意圖。
[0020]圖中各標號含義:1、測桿；2、數(shù)顯表3、針連桿；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(jié)旋鈕；15、豎支架；16、夾頭；17、連桿；18、溫度傳感器；19、調節(jié)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、滑桿；26、止緊螺絲；27、時間數(shù)顯窗口 ；28、工作指示燈；29、溫度數(shù)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(fā)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(jié)旋鈕14以調節(jié)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(shù)顯表2，測桿I豎直穿過數(shù)顯表2，該測桿I內(nèi)置與其等長的感應芯片，感應芯片由下至上標定，數(shù)顯表2中置有能夠讀取感應芯片中標定的數(shù)值的探頭；豎支架15上安裝有橫支架23，橫支架23位于測桿I下方；
如圖2所示，所述橫支架23靠近豎支架15的一端內(nèi)安裝有電磁鐵21，另一端被針連桿3豎直穿過，針連桿3下端安裝有標準針8 ;針連桿3上設有外螺紋，針連桿3接觸的橫支架23的內(nèi)壁設有內(nèi)螺紋；針連桿3到電磁鐵21之間的橫支架23內(nèi)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均為柱狀且前者比后者橫截面大；第一空腔22-1內(nèi)安裝有橫截面大于第二空腔22-2的止緊螺絲26，使得止緊螺絲26僅在第一空腔22-1內(nèi)活動而不能進入第二空腔22-2 ;止緊螺絲26 —端接觸針連桿3側面，另一端與滑桿25固連，滑桿25 —部分位于第一空腔28-1，另一部分位于第二空腔22-2 ;滑桿25的位于第一空腔22-1的部分上套有彈簧24，彈簧24的橫截面大于第二空腔22_2且小于止緊螺絲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的推力將針連桿3固定在橫支架23內(nèi)；滑桿25位于第二空腔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安裝有針連桿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的末端指向針連桿3 ;指示箭頭6在豎直方向上可伸縮；
針連桿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與針連桿3及標準針8為一體,其旋轉時帶動針連桿3以及標準針8 一起旋轉,從而相對于橫支架23上下細微移動。
[0022]針連桿3上安裝有粗頭連桿，如圖3所示，所述粗頭連桿包括桿體17，桿體17上端設置的夾頭16夾在針連桿3外壁上的環(huán)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 ;桿體17下端設有水平的粗頭9，粗頭9的末端設有豎直的圓筒，針連桿3內(nèi)的標準針8位于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，恒溫水槽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(shù)顯窗口 27、工作指示燈28、溫度數(shù)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(nèi)設有時間繼電器和控制器；所述時間繼電器、數(shù)顯表2、加熱絲12、溫度傳感器18、調節(jié)按鈕19、時間數(shù)顯窗口 27、工作指示燈28、溫度數(shù)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；時間繼電器設置范圍為1-99.9s ；
調節(jié)按鈕19包括兩個按鈕，分別用于對入針的規(guī)定時間調大或者調小。復位按鈕用于將浙青標準針入針的規(guī)定時間歸零。
[0024]粗頭連桿采用鋁合金材質；夾頭16采用彈簧夾，也可以采用其他夾持部件；
本發(fā)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(jié)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夾在針連桿3的凹槽20處，時間繼電器設置為規(guī)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(guī)定試驗溫度后移動浙青試樣10的位置，使之位于標準針8針尖下方；
2)手持針連桿3，按下釋放按鈕30，控制器接到該信號后控制電磁鐵21通電，電磁鐵21上的電磁鐵磁頭21-1吸附滑桿25上的鐵質頭4，滑桿25帶動止緊螺絲26將彈簧24進一步壓縮，針連桿3被止緊螺絲26松開；手持針連桿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，控制器接到該信號后控制電磁鐵21斷電，彈簧24重新給止緊螺絲26推力，從而鎖住針連桿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，松開夾頭16，取下粗頭連桿；
4)旋轉旋鈕7使針連桿3緩緩下降，當指示箭頭6指向針連桿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(shù)顯表2測桿1，使之與針連桿3頂端接觸，重置數(shù)顯表2讀數(shù)為O;
6)按下控制面板上入針按鈕31，控制器接到該信號后，開啟時間繼電器并控制電磁鐵21通電，針連桿3被止緊螺絲26松開；針連桿3及標準針8自由落入浙青試樣10，時間繼電器控制到規(guī)定時間后，控制器控制電磁鐵斷電，自動鎖住針連桿3。
7)移下測桿I使之與針連桿3上下接觸，此時數(shù)顯表2顯示數(shù)值為浙青試樣10的針入度值。
[0026]8)同一浙青試件4重復測定至少三次，各測定點之間及測定點與浙青試樣邊緣的距離不少于10mm，每次測定前應將浙青試樣10放入恒溫水中。每次測定換一根干凈的標準針或用甲苯或其他溶劑擦干凈，再用干凈布擦干。測定針入度大于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:針連桿3、旋鈕7和標準針8及配重砝碼的總重量為100g，由于實驗時粗頭連桿取下，因此不包括粗頭連桿的質量。
[0029]本發(fā)明的針入度儀的工作原理:
非工作狀態(tài)時，彈簧24處于壓縮狀態(tài)，緊壓住止緊螺絲26，通過止緊螺絲26的螺紋面固定住針連桿3 ;按下釋放按鈕30后，控制器控制電磁鐵21通入電流，滑桿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，此時針連桿3可自由下降，再次按下釋放按鈕30后，控制器控制電磁鐵21斷開電流，滑桿25在彈簧24作用下恢復到非工作狀態(tài)，止緊螺絲26鎖住針連桿3 ；當旋轉旋鈕7進行微調后，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，并使電磁鐵21通入電流；時間繼電器控制達到規(guī)定時間(5s)后，控制器控制電磁鐵21中斷電流，滑桿25在壓縮彈簧24作用下恢復到非工作狀態(tài)，鎖住針連桿3，入針操作與釋放操作的不同點在于入針按鈕通過控制器控制時間繼電器，規(guī)定時間后自動斷電鎖住針連桿3，而非手動斷電。試驗時，可以根據(jù)需要使用調節(jié)按鈕19修改入針的規(guī)定時間，調節(jié)按鈕19將修改后的規(guī)定時間發(fā)送到控制器。使用復位按鈕將入針的規(guī)定時間歸零。
[0030]標準針8與浙青面接觸時按下測桿I至針連桿3，此時數(shù)顯表2上的探頭讀數(shù)，然后歸零再進行試驗，入針5s后按下測桿I此時再讀取的數(shù)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(shù)顯表(2)，測桿(I)豎直穿過數(shù)顯表(2)且能夠在數(shù)顯表(2)中上下移動，數(shù)顯表(2)顯示測桿(I)的位移；所述豎支架(15)上安裝有橫支架(23),橫支架(23)位于測桿(I)下方；其特征在于: 所述橫支架(23)靠近豎支架(15)的一端內(nèi)安裝有電磁鐵(21),另一端被針連桿(3)豎直穿過，針連桿(3 )下端安裝有標準針(8 );針連桿(3 )到電磁鐵(21)之間的橫支架(23內(nèi)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)均為柱狀且前者比后者橫截面大；第一空腔(22-1)內(nèi)安裝有橫截面大于第二空腔(22-2)的止緊螺絲(26);止緊螺絲(26) —端接觸針連桿(3)側面，另一端與滑桿(25)固連，滑桿(25)—部分位于第一空腔(28-1)，另一部分位于第二空腔(22-2);滑桿(25)的位于第一空腔(22-1)的部分上套有彈簧(24)，彈簧(24)的橫截面大于第二空腔(22-2)且小于止緊螺絲(26);彈簧(24)對止緊螺絲(26)的推力將針連桿(3)固定在橫支架(23)內(nèi)；滑桿(25)位于第二空腔(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 )安裝有針連桿(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)的末端指向針連桿(3);指示箭頭(6)在豎直方向上可伸縮； 針連桿(3)上安裝有粗頭連桿，所述粗頭連桿包括桿體(17)，桿體(17)上端設置的夾頭(16)夾在針連桿(3)外壁上的環(huán)狀凹槽(20)中；桿體(17)下端設有水平的粗頭(9)，粗頭(9)的末端設有豎直的圓筒，針連桿(3)內(nèi)的標準針(8)位于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)，恒溫水槽(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(shù)顯窗口(27)、工作指示燈(28)、溫度數(shù)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(nèi)設有時間繼電器和控制器；所述時間繼電器、數(shù)顯表(2)、加熱絲(12)、溫度傳感器(18)、時間數(shù)顯窗口(27)、工作指示燈(28)、溫度數(shù)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，其特征在于，所述測桿Cl)內(nèi)置與其等長的感應芯片，該感應芯片由下至上標定，數(shù)顯表(2)中置有能夠讀取感應芯片中標定的數(shù)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，其特征在于，所述針連桿(3)上設有外螺紋，針連桿(3)接觸的橫支架(23)的內(nèi)壁設有內(nèi)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，其特征在于，所述針連桿(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 )與針連桿(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，其特征在于，所述控制臺(13)底面上安裝有多個調節(jié)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，其特征在于，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，其特征在于，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，其特征在于，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(yōu)先權日:2013年7月17日
【發(fā)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