一种用于土工试验的智能型电热烘箱的制作方法

1.本实用新型涉及试验设备技术领域，尤其是一种用于土工试验的智能型电热烘箱。


背景技术：

2.土壤含水率(water content of soil)是地质勘探工作中钻探取样的一项重要指标，一般是指土壤绝对含水量，即100g烘干土中含有若干克水分，也称土壤含水量。检测土壤含水率的方法主要是称重法（也称烘干法），这是常用的土壤水分测量方法，也是目前国际上的常规方法，测量精度较高。其方法是，用土钻采取土样，然后用0.1g精度的天平称取土样的重量，记作土样的湿重m，将称取的土样放置在铝盒内并置于105℃的烘箱内将土样烘6-8小时直至恒重，然后测定烘干土样重量，记作土样的干重ms ，然后按照下式计算土壤含水率：
3.。
4.土壤含水率之称重法的关键设备是电热烘箱。在测量工作中，根据规范要求，一般控制温度范围为105-110℃，烘干时间则常常根据不同土样的性质规定相应的烘干时间。对黏土质，烘干时间不得少于8h；对砂类土，不得少于6h。
5.然而在实际的试验操作过程中，常常因为土样没有彻底烘干而产生较大的试验误差，或是出现土样已经烘干，但烘箱依然继续工作的情况，降低了试验工作的效率，也不符合节能减排的精神。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种用于土工试验的智能型电热烘箱，通过合理的加热烘干方式配合烘箱的智能化控制，实现土工试验中土壤含水率的高精度试验。
7.本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
8.一种用于土工试验的智能型电热烘箱，其特征在于：包括箱体，所述箱体内设置有用于置放土样的烘盘以及加热体，所述加热体均匀布置在所述烘盘的下方，所述箱体的内腔顶部设置有风扇，所述风扇朝向所述烘盘；所述箱体设置有控制单元、显示单元和称重模块，其中所述称重模块与所述烘盘连接，所述控制单元连接控制所述加热体的工作状态，所述控制单元分别与所述称重模块以及所述显示单元连接构成数据交互。
9.所述箱体内设置有用于测量内部温度数据的热电偶，所述热电偶与所述控制单元构成信号连接，所述控制单元根据所述热电偶所测量的内部温度数据连接控制所述加热体的工作状态。
10.所述称重模块位于所述箱体的外侧底部，所述称重模块与所述烘盘之间通过设置在所述烘盘底部且贯穿所述箱体的支撑杆连接。
11.所述支撑杆为镂空金属结构的支撑杆，或石墨支撑杆，或陶瓷支撑杆。
12.所述称重模块通过连接体固定安装在所述箱体上。
13.所述显示单元设置有报警器。
14.所述箱体的一侧设置有可开合的烘箱门，所述烘箱门与所述箱体铰接。
15.所述箱体的底部设置有底座。
16.本实用新型的优点是：提高土工试验中土壤含水率试验的试验精度，同时提高试验效率；自动化程度高，使用方便，省时省力；结构简单合理，制造方便，适于推广。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图；
18.图2为图1中a-a向剖视结构图。
具体实施方式
19.以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
20.如图1-2所示，图中标记1-12分别表示为：箱体1、控制单元2、显示单元3、烘箱门4、底座5、称重模块6、加热体7、电热偶8、风扇9、烘盘10、连接体11、支撑杆12。
21.实施例：本实施例中用于土工试验的智能型电热烘箱通过称重模块和相应的控制、显示设备，可对土壤含水率试验中土壤试样进行烘干至恒重并在恒重时即时停止加热并进行声音提示，极大便利操作人员的工作。
22.具体而言，如图1所示，本实施例中用于土工试验的智能型电热烘箱主体为箱体1，箱体1的内部腔体即为土壤试样的放置腔体，该土壤试样可在箱体1的内部腔体内烘干至恒重。箱体1的一侧设置有可开合的烘箱门4，该烘箱门4与箱体1之间铰接；通过闭合烘箱门4可使箱体1的内部腔体与外部环境隔离，从而保证箱体1内的加热效果，提高加热烘干的效率，而打开烘箱门4则用于取放土壤试样。
23.在本实施例中，为了进一步提高烘箱门4处的隔离效果，在烘箱门4上可设置有例如密封片、密封条等密封件，使烘箱门4闭合后可与箱体1之间构成密闭连接，避免箱体1内部在加热烘干时的热量散逸。
24.如图2所示，在箱体1的内部设置有烘盘10，物料可放置在烘盘10的上方。在烘盘10的下方均匀布置有若干加热体7，加热体7可安装在箱体1的内腔底部；该加热体7用于加热以对放置在烘盘10上的土壤试样进行烘干。在箱体1的内腔顶部设置有风扇9且该风扇9朝向烘盘10；在使用时，风扇9可提高换热效率，使加热体7的热量可迅速传递至整个箱体1内腔，进而提高土壤试样的烘干效率，提高试验效率。在箱体1的内腔一侧还设置有作为内部温度检测的热电偶8。
25.在烘盘10的底部设置有支撑杆12，该支撑杆12用于支撑烘盘10。支撑杆12的底端穿过箱体1底部的中空结构与置于箱体1外部的称重模块6连接。称重模块6可测量放置在烘盘10上的土壤试样的重量。
26.在本实施例中，称重模块6通过连接体11固定安装在箱体1的外侧底部，以避免箱体1在加热烘干时的热量对称重模块6的负面影响，尤其是避免因热量而导致称重模块6测
量失准。与此同时，支撑杆12可采用镂空金属结构，或采用石墨材质、陶瓷材质等散热材料制作，以加速热量散逸。
27.结合图1和图2所示，在箱体1正面上部设置有控制单元2和显示单元3。其中，控制单元2用于设定加热温度、控制烘箱的加热功能，以及接收并处理接收到的数据。在使用时，控制单元2连接控制加热体7启闭，并通过热电偶8实时接收箱体1内腔的温度数据，并以此控制加热体7的工作状态；同时，通过称重模块6接收放置在烘盘10上的土壤试样的重量数据。控制单元将接收到的温度、重量数据发送至显示单元3，当称重模块6反馈的重量数据达到恒重标准时，控制单元2关闭加热体7断开加热，同时控制显示单元3所设置的蜂鸣器发出提示音。
28.在本实施例中，控制单元2可采用pid模式控制箱体1内腔的温度，以提高控制精度，使箱体1内腔的温度精准满足设定要求。
29.本实施例在实际使用时，包括如下使用步骤：
30.1）打开烘箱门4，将土壤试样放置在烘盘10上。
31.2）关闭烘箱门4，通过控制单元2设定温度并启动各装置。
32.控制单元2控制加热体7和风扇9启动，两者对箱体1的内腔进行加热以对土壤试样进行烘干；在此过程中，控制单元2实时接收热电偶8所测量的温度并参照设定温度控制加热体7和风扇9的工作状态，使箱体1内腔保持在设定温度。
33.称重模块6以一定的时间间隔（例如0.01s-1min）进行采样称重，并将采样称重的数据传输至控制单元2，控制单元2以下式判断土壤试样是否烘干至恒重：
34.δm=（m
1-m2）＜0.1g，
35.式中，δm为称重模块6的前后两次重量采样之差，m1和m2分别为称重模块6的前后两次采样称重数据。
36.控制单元2将实时温度、加热时长、当前重量等数据传输至显示单元3供操作人员实时了解当前情况。
37.3）当土壤试样被加热烘干至恒重后，控制单元2控制显示单元的蜂鸣器发出提示音，提示操作人员土壤试样已烘干至恒重。此时，操作人员可打开烘箱门4取出土壤试样，并计算该土壤试样的含水率，从而完成土壤含水率试验。
38.虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。