专利名称：一种可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于塑料、橡胶、涂料等非金属材料及制品自然老化的加速 试验装置，属于试验设备范畴，具体来说涉及一种可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实 验装置。
背景技术：
塑料、橡胶、涂料等非金属材料及制品在使用过程中会逐渐老化，尤其是户外使用 的这些非金属材料及制品，受到长期日晒风吹雨淋，各种性能在逐渐退化，严重的会失去使 用价值，所以耐久性对这些材料而言是一个重要的技术性能要求。考核塑料、橡胶、涂料等 非金属材料及制品耐久性的手段主要是环境暴露试验。这些环境试验包括自然环境暴露试 验和人工环境暴露试验，这两种环境暴露试验各有利弊。自然暴露试验是在选定的自然环 境条件下开展的，环境因素客观、真实，只要所选定的试验条件与产品预期使用环境条件相 同或相近，试验结果就有很高的可信度。而人工模拟环境试验只是对自然环境的模拟，且往 往是对个别或几个环境因素的模拟，但试验条件可控，试验的重复性好。尽管现代人工模拟 环境试验技术已经达到了很高的水平，但受限于现代科学技术所能达到的高度及昂贵的试 验费用，人工模拟环境试验目前在应用上不能完全替代自然暴露试验。自然暴露试验的也 有其局限性自然暴露试验中的环境因素是自然的，它们一般是不受人工控制的。自然暴露 试验过程中干扰因素也多，如台风等。相对于人工环境暴露试验，自然暴露试验的时间会较 长。所以，针对自然暴露试验的弱点，一直以来人们都在试图改进自然暴露试验技术。在自 然暴露加速试验方面的研究是其中之一。在自然暴露加速试验方面，国内外都有相应的研究，产生了一些实用的试验方法 和试验装置。目前的自然暴露试验装置，较为常用的有太阳跟踪聚光加速试验装置、玻璃 下太阳跟踪加速试验装置等。玻璃下太阳跟踪加速试验装置用于玻璃下的、使用过程中间 接受太阳辐射影响的非金属材料的试验。太阳跟踪聚光加速试验装置可用于直接受环境条 件影响的非金属材料的试验，且加速倍率较高，但试验样品接受的是太阳的反射光，光线的 质量易受到反射镜材料质量及使用过程中反射镜材料老化程度的影响。另外受聚光靶面尺 寸的限制，试验样品局限于较小的尺寸。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置， 该装置可以使试验样品比传统的固定放置的试验装置接受到更多的太阳辐射，使样品本身 温度更高，从而加快样品老化过程，并在此过程中对太阳辐射、样品表面温度和表面润湿试 验进行实时记录，为试验研究样品的在自然环境条件下的耐久性提供翔实的依据。本实用新型的目的可通过以下的技术措施来实现一种可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，包括样品架，其特征在于还 包括垂直旋转机构、水平旋转机构以及驱动机构，所述垂直旋转机构和水平旋转机构内分别设有垂直旋转轴和水平旋转轴，所述驱动机构控制所述垂直旋转轴和水平旋转轴的转 动；其中，所述垂直旋转机构与所述水平旋转机构的水平旋转轴相连，并随着水平旋转轴的 转动而转动；所述样品架设于所述垂直旋转机构上，并随着垂直旋转轴的转动而转动。所述样品架包括两个样品夹，所述两个样品夹分别安装于所述垂直旋转轴的两端。所述样品夹包括两根竖杆以及若干横杆，所述横杆平行排列且间距可调节，所述 样品夹持于所述横杆之间。所述横杆侧面设有用于插放样品的凹槽，且所述横杆的两端由紧固螺丝和蝶形螺 母固定于所述竖杆上。所述样品架上还设有黑板温度计、太阳辐射表以及用于检测样品的表面湿度的表 面湿润传感器，所述黑板温度计、太阳辐射表以及表而湿润传感器分别通过数据线与记录 仪连接。所述垂直旋转机构包括一固定架，所述固定架内设有垂直旋转轴、一号电机、一号 减速器和轴承座，所述垂直旋转轴由所述轴承座支撑，且所述垂直旋转轴的两端分别伸出 所述固定架的两侧外，所述样品夹安装于所述垂直旋转轴的两端，所述一号减速器由所述 一号电机驱动并带动所述垂直旋转轴以及样品夹转动。所述垂直旋转轴包括中间的连接轴以及两端连接的过渡轴，所述过渡轴与所述连 接轴通过插销相连接，所述过渡轴置于所述轴承座上，所述样品夹分别安装于所述两个过 渡轴上。所述水平旋转机构包括一支座，所述支座内设有水平旋转轴、二号电机、二号减速 器和轴承座，所述水平旋转轴置于所述轴承座上，所述水平旋转轴的一端与所述二号减速 器相连，另一端伸出所述支座的前端并与所述垂直旋转机构的固定架相连，所述二号减速 器由所述二号电机驱动并带动所述水平旋转轴以及整个垂直旋转机构转动。所述支座与固 定的水泥基座相连。所述驱动机构包括光感传感器和电控箱，所述光感传感器将接收到的光照信号传 给电控箱，所述电控箱根据光照信号大小控制所述一号电机或者二号电机转动的转动幅 度，从而使水平转轴或垂直转轴转动相应的幅度，最终带动样品架转动并使得样品夹上的 样品正对阳光。所述光感传感器安装于所述样品架的两个样品夹之间。本装置与现有技术相比，具有以下有益效果1、本装置通过从早到晚对太阳实施跟踪，从而使样品充分接受太阳照射，能够比 固定放置的装置接受到更多的太阳辐射，同时使样品本身温度更高以加快样品老化的目 的；2、本装置中设置了太阳辐射量、黑板温度及表面润湿时间的测量及记录机构(记 录仪)，可以详细记录样品试验过程中主要老化影响因素——太阳辐射、温度、水分的具体 检测数据，为试验研究样品的在自然环境条件下的耐久性提供翔实的依据；3、另外，本装置可以接受的试验样品的面积相对现有技术的装置大，形状也不必 很规则，从而适当降低了对试验杆木的要求。
图1是本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置主视图；图2是本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置侧视图；图3是本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置的一个样品 夹的结构示意图；图4是本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置的样品架的 局部视图；图5是本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置的样品架中 样品安装示意图图6是本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置的垂直旋转 机构的主视图；图7是本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置的垂直旋转 机构的内部结构示意图；图8是本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置的水平旋转 机构的主视图。
具体实施方式
图1至图2示出了本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置整 体结构，该装置包括样品架1、垂直旋转机构6、水平旋转机构7以及驱动机构。垂直旋转机 构和6水平旋转机构7内分别设有垂直旋转轴和水平旋转轴，驱动机构控制所述垂直旋转 轴和水平旋转轴的转动；其中，垂直旋转机构与水平旋转机构的水平旋转轴相连，并随着水 平旋转轴的转动而转动；样品架通过样品架支撑架8固定于垂直旋转机构上，并随着垂直 旋转轴的转动而转动。如图3至图5所示，该样品架1包括两个样品夹，两个样品夹分别安装于垂直旋转 轴的两端。如图3所示，该样品夹包括两根竖杆15以及若干横杆16，为了适应不同大小的 样品14，该横杆16平行排列且间距可调节，从而样品14可夹持于横杆16之间，且横杆16 侧面设有用于插放样品的凹槽，样品14插放于凹槽中，并由横杆16的两端的紧固螺丝12 和蝶形螺母13固定于竖杆15上，蝶形螺母13与横杆16设有衬垫11。该样品夹可通过挂 钩18挂装于垂直旋转机构6上，挂钩18通过螺钉17安装于样品夹的背面。该样品架1上 还设有黑板温度计2、太阳辐射表3、光感传感器4以及用于检测样品的表面湿度的表面湿 润传感器5，其中，光感传感器4与驱动机构相连并将感测到的太阳光光照信号传给驱动机 构，此外，黑板温度计2、太阳辐射表3和表面湿润传感器5可分别与记录仪连接，用于记录 试验数据。如图6至图7所示，该垂直旋转机构6包括一固定架214，固定架214内设有垂直 旋转轴、一号电机26、垂直转轴减速器24和轴承座22，垂直旋转轴包括中间的连接轴25以 及连接轴两端连接的过渡轴21，过渡轴21与连接轴25通过插销23相连接，过渡轴21安装 于轴承座22上，由轴承座支撑，两个过渡轴21分别伸出固定架214的两端外，并分别与一 样品夹相连，垂直转轴减速器24以及一号电机26通过安装于固定架214底部的固定角铁 213安装于固定架214内。一号电机26通过电机连接盘212与一号减速器24相连。一号
5减速器由一号电机驱动并带动垂直旋转轴以及样品夹转动。如图8所示，水平旋转机构7包括一支座，该支座包括相连接的上支座32和下支 座37，该下支座37的末端与固定的水泥基座10相连，另一端通过螺杆36与上支座32相 连，该上支座32具有筒状结构的外壁结构，上支座内设有二号电机35、二号减速器34，二号 电机35通过电机连接盘39与二号减速器34相连，该二号减速器34通过螺栓33固定于上 支座上，上支座32内设有轴承31和置于轴承31上的水平旋转轴38，水平旋转轴38的一端 与二号减速器34相连，另一端伸出上支座32的前端并与垂直旋转机构6的安装板211相 连。二号减速器由二号电机驱动并带动水平旋转轴以及整个垂直旋转机构转动。驱动机构包括光感传感器4和电控箱9，电控箱可安装于水平旋转机构的支座外 侧，光感传感器4记录太阳光的移动变化信息，并将数据传给电控箱9，电控箱9根据光感传 感器4所得到的光照信号来控制一号电机26和二号电机35的转动幅度与角度，并分别通 过一号减速器和二号减速器带动垂直旋转轴和水平旋转轴转动，从而使得样品架上的样品 始终正对阳光，从而实现该样品在有限的时间内能够得到最大量的阳光照射，同时，该驱动 机构可同时记录下黑板温度计2、太阳辐射表3和表面湿润传感器5所测量到的数据，为试 验研究样品的在自然环境条件下的耐久性提供翔实的依据。本实用新型的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置不限于上述具体实 施方式的结构方式，在本实用新型的设计思想上根据本专业领域内的普通技术知识和惯用 手段所作出的适当修改、替换或变更，均落在本实用新型的权利保护范围之内。
权利要求一种可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，包括样品架，其特征在于还包括垂直旋转机构、水平旋转机构以及驱动机构，所述垂直旋转机构和水平旋转机构内分别设有垂直旋转轴和水平旋转轴，所述驱动机构控制所述垂直旋转轴和水平旋转轴的转动；其中，所述垂直旋转机构与所述水平旋转机构的水平旋转轴相连，并随着水平旋转轴的转动而转动；所述样品架设于所述垂直旋转机构上，并随着垂直旋转轴的转动而转动。
2.根据权利要求1所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，其特征在 于所述样品架包括两个样品夹，所述两个样品夹分别安装于所述垂直旋转轴的两端。
3.根据权利要求2所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，其特征在 于所述样品夹包括两根竖杆以及若干横杆，所述横杆平行排列且间距可调节，所述样品夹 持于所述横杆之间。
4.根据权利要求3所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，其特征在 于所述横杆侧面设有用于插放样品的凹槽，且所述横杆的两端由紧固螺丝和蝶形螺母固 定于所述竖杆上。
5.根据权利要求1所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，其特征在 于所述样品架上还设有黑板温度计、太阳辐射表以及用于检测样品的表面湿度的表面湿 润传感器，所述黑板温度计、太阳辐射表以及表面湿润传感器分别通过数据线与记录仪连接。
6.根据权利要求1所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，其特征在 于所述垂直旋转机构包括一固定架，所述固定架内设有垂直旋转轴、一号电机、一号减速 器和轴承座，所述垂直旋转轴由所述轴承座支撑，且所述垂直旋转轴的两端分别伸出所述 固定架的两侧外，所述样品夹安装于所述垂直旋转轴的两端，所述一号减速器由所述一号 电机驱动并带动所述垂直旋转轴以及样品夹转动。
7.根据权利要求6所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装再，其特征在 于所述垂直旋转轴包括中间的连接轴以及两端连接的过渡轴，所述过渡轴与所述连接轴 通过插销相连接，所述过渡轴置于所述轴承座上，所述样品夹分别安装于所述两个过渡轴 上。
8.根据权利要求1所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，其特征在 于所述水平旋转机构包括一支座，所述支座内设有水平旋转轴、二号电机、二号减速器和 轴承座，所述水平旋转轴置于所述轴承座上，所述水平旋转轴的一端与所述二号减速器相 连，另一端伸出所述支座的前端并与所述垂直旋转机构的固定架相连，所述二号减速器由 所述二号电机驱动并带动所述水平旋转轴以及整个垂直旋转机构转动。
9.根据权利要求1或6或8所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，其 特征在于所述驱动机构包括光感传感器和电控箱，所述光感传感器将接收到的光照信号 传给电控箱，所述电控箱根据光照信号大小控制所述一号电机或者二号电机转动的转动幅 度。
10.根据权利要求9所述的可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，其特征在 于所述光感传感器安装于所述样品架的两个样品夹之间。
专利摘要本实用新型公开了一种可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置可跟踪太阳的自然大气老化暴露加速实验装置，该装置用于对各种非金属材料自然老化的加速试验装置，主要由太阳自动跟踪机构、样品架、太阳辐射表、黑板温度计、表面润湿传感器及相应的记录仪、电控箱等部分构成。本装置可以使试验样品比传统的固定放置接受到更多的太阳辐射，同时样品本身温度更高从而加快样品老化过程，并在此过程中对太阳辐射、样品表面温度和表面润湿试验进行实时记录，为试验研究样品的在自然环境条件下的耐久性提供翔实的依据。
文档编号G01N17/00GK201751835SQ20102022114
公开日2011年2月23日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者张晓东, 揭敢新, 江鲁, 王俊, 高泽海 申请人:中国电器科学研究院;广州电器科学研究院