标准针下落高度可控的沥青针入度仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种标准针下降高度可控的沥青针入度仪，包括控制台，控制台上安装竖支架，竖支架上安装数显表、横支架；横支架上安装电磁铁及针连杆穿过，针连杆下端安装标准针；针连杆上安装有粗头连杆，粗头连杆包括杆体，杆体上端的夹头夹在凹槽中；杆体下端设有水平的粗头，粗头的末端设有竖直的圆筒；标准针的针尖与粗头的圆筒下表面的距离与凹槽的上下沿距离相等；控制台上安装控制面板；时间继电器、数显表、加热丝、温度传感器、时间数显窗口、工作指示灯、温度数显窗口、释放按钮、入针按钮、加热丝开关和复位按钮与控制器相连。该针入度仪避免了水的干扰及针尖下降时插入沥青面导致结果偏大，及针尖磨损严重时造成误差。
【专利说明】标准针下落高度可控的沥青针入度仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种标准针下落高度可控的浙青针入度仪及针入度测定方法，该方法适于在实验室设备简陋，无专门针入度试验照明设施的条件下或要求针入度非常精确的前提下采用。
【背景技术】
[0002]浙青针入度的测定技术已形成一定的规范方法，利用这种方法基本可以实现浙青针入度的准确测定。然而，分析影响浙青针入度测试准确度的因素，关键环节之一就是试验中标准针与浙青面的接触，这也是一个难点。对此，现行浙青试验规程中要求标准针与浙青面刚好接触，即标准针与浙青薄膜间既无缝隙又不存在针尖进入浙青膜的情况，但实际操作时由于浙青颜色为黑褐色或黑色，标准针针尖极为细长，加上操作在水中进行，仅靠肉眼透过水观察接触情况是不科学的，原因是目测针尖与浙青面是否接触时往往会引起观测误差，从而出现试针过早或过迟插入浙青中，最终将导致测试结果偏大或偏小。目前，测定浙青针入度的设备大体分为手动表盘式针入度仪和自动数显式浙青针入度仪两大类，这两类仪器的共同点是均采用手动调节浙青面与标准针的接触情况，特别是手动针入度仪，由于没有像自动针入度仪一样采用低压照明灯以及放大镜等设备，仅凭肉眼的观察无法在水中准确调整浙青面与标准针的接触情况，使试验存在很大误差，并且当标准针受磨损较严重时如没有及时更换，将使实验结果偏小，影响实验的准确性。为解决这个问题，试验人员曾提出很多方法，如白纸法，改变材料添加顺序等，准确性虽有所提高但仍存在较大误差，测定结果的准确性不够理想。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种标准针下降高度可控的浙青针入度仪，该针入度仪增加了粗头连杆以及伸缩箭头，针连杆中增加螺纹，此设计基于粗头连杆下端与标准针相比不易插入浙青中，使用粗头连杆代替标准针尖先接触浙青面，通过触觉代替视觉，有效避免了水的干扰以及针尖下降时可能插入浙青面预先形成孔洞导致试验结果偏大的情况，并且避免了当针尖磨损严重未及时更换标准针造成实验误差的情况。采用螺纹旋转下降相对于手动下降误差更小。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案予以解决:
一种标准针下降高度可控的浙青针入度仪，包括控制台，控制台上安装有竖支架，竖支架上端安装有数显表，测杆竖直穿过数显表且能够在数显表中上下移动，数显表显示测杆的位移；所述竖支架上安装有横支架，横支架位于测杆下方；
所述横支架靠近竖支架的一端内安装有电磁铁，另一端被针连杆竖直穿过，针连杆下端安装有标准针；针连杆到电磁铁之间的横支架内依次设有相连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔均为柱状且前者比后者横截面大；第一空腔内安装有横截面大于第二空腔的止紧螺丝；止紧螺丝一端接触针连杆侧面，另一端与滑杆固连，滑杆一部分位于第一空腔，另一部分位于第二空腔；滑杆的位于第一空腔的部分上套有弹簧，弹簧的横截面大于第二空腔且小于止紧螺丝；弹簧对止紧螺丝的推力将针连杆固定在横支架内；滑杆位于第二空腔的部分的顶端设有铁质头，铁质头正对电磁铁上的电磁铁磁头；
所述横支架安装有针连杆的一端上设有水平的悬臂，悬臂下方安装有指示箭头，指示箭头的末端指向针连杆；指示箭头在竖直方向上可伸缩；
针连杆上安装有粗头连杆，所述粗头连杆包括杆体，杆体上端设置的夹头夹在针连杆外壁上的环状凹槽中；杆体下端设有水平的粗头，粗头的末端设有竖直的圆筒，针连杆内的标准针位于该圆筒上方且标准针的延长线竖直穿过圆筒；标准针的针尖与粗头的圆筒下表面的距离与凹槽的上下沿距离相等；
控制台上设有控温水槽，控温水槽上安装有加热丝，恒温水槽中设有温度传感器；控温水槽中放置浙青试样；
控制台上安装有控制面板，控制面板上安装有时间数显窗口、工作指示灯、温度数显窗口、释放按钮、入针按钮、加热丝开关和复位按钮，控制台内设有时间继电器和控制器；所述时间继电器、数显表、加热丝、温度传感器、时间数显窗口、工作指示灯、温度数显窗口、释放按钮、入针按钮、加热丝开关和复位按钮分别与控制器相连。
[0005]本发明还包括如下其他技术特征:
所述测杆内置与其等长的感应芯片，该感应芯片由下至上标定，数显表中置有能够读取感应芯片中标定的数值的探头。
[0006]所述针连杆上设有外螺纹，针连杆接触的横支架的内壁设有内螺纹。
[0007]所述针连杆的下端固定旋钮,标准针竖直固定在旋钮下端；旋钮与针连杆及标准针为一体；所述旋钮上沿与凹槽的下沿平齐。
[0008]所述控制台底面上安装有多个调节旋钮。
[0009]所述夹头采用弹簧夹。
[0010]所述凹槽的上下沿距离为10mm，标准针的针尖与粗头的圆筒下表面的距离为IOmm0
[0011]所述夹头高度为10mm。
[0012]与现有技术相比，本发明的优点如下:
1、本发明的针入度仪避免了在水中观察浙青标准针与浙青面的接触位置偏差而引起的误差，采用在水面以上调整指示箭头及针连杆的位置，使标准针与浙青面恰好接触，从而使试验准确性从根本上得到提闻。
[0013]2、粗头连杆下端不会插入浙青中，通过感觉即可确定其恰好接触，杜绝了用肉眼目测调整标准针时针尖上下浮动范围较大，易使针尖预先插入浙青中而形成细小孔洞或者针尖悬空未接触到浙青表面，从而使实验结果人为偏大或者偏小的现象发生；
3、由于制作材质、操作不当等原因，浙青标准针使用时容易出现弯曲、针尖钝化、清洁不干净而粘上浙青等变化，促使标准针极易磨损，当没有及时更换而仍然使用时，使针尖与浙青面恰好接触，会使试验结果偏小。本发明中当标准针磨损时，仍然能够正常操作，使针尖与浙青试样表面有极小间隙，从而在一定程度上弥补由于针尖磨损造成的数值偏小。
[0014]4、由于要求针连杆准确下降一段高度，且不能超过针连杆的凹槽上沿，因此通过螺纹旋转而不是手动下降，保证了试验结果的准确性。[0015]以下结合附图和实施例对本发明进一步解释说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图。
[0017]图2为针连杆与横支架的连接示意图。
[0018]图3为粗头连杆与针连杆的上下关系示意图。
[0019]图4为控制面板示意图。
[0020]图中各标号含义:1、测杆；2、数显表3、针连杆；4、铁质头；5、悬臂；6、指示箭头；7、旋钮；8、标准针；9、粗头；10、浙青试件；11、控温水槽；12:加热丝；13、控制台；14、调节旋钮；15、竖支架；16、夹头；17、连杆；18、温度传感器；19、调节按钮；20、凹槽；21、电磁铁；21-1、电磁铁磁头；22-1、第一空腔；22-2、第二空腔；23、横支架；24、弹簧；25、滑杆；26、止紧螺丝；27、时间数显窗口 ；28、工作指示灯；29、温度数显窗口 ；30、释放按钮；31、入针按钮；32、加热丝开关；33、复位按钮。
【具体实施方式】
[0021]如图1?图4所示，本发明的可控浙青标准针下降高度的针入度仪，包括控制台13，控制台13底面上安装有多个调节旋钮14以调节控制台13水平；控制台13上安装有控制面板和竖支架15，竖支架15上端安装有数显表2，测杆I竖直穿过数显表2，该测杆I内置与其等长的感应芯片，感应芯片由下至上标定，数显表2中置有能够读取感应芯片中标定的数值的探头；竖支架15上安装有横支架23，横支架23位于测杆I下方；
如图2所示，所述横支架23靠近竖支架15的一端内安装有电磁铁21，另一端被针连杆3竖直穿过，针连杆3下端安装有标准针8 ;针连杆3上设有外螺纹，针连杆3接触的横支架23的内壁设有内螺纹；针连杆3到电磁铁21之间的横支架23内依次设有相连通的第一空腔22-1和第二空腔22-2，第一空腔22-1和第二空腔22_2均为柱状且前者比后者横截面大；第一空腔22-1内安装有横截面大于第二空腔22-2的止紧螺丝26，使得止紧螺丝26仅在第一空腔22-1内活动而不能进入第二空腔22-2 ;止紧螺丝26 —端接触针连杆3侧面，另一端与滑杆25固连，滑杆25 —部分位于第一空腔28-1，另一部分位于第二空腔22-2 ;滑杆25的位于第一空腔22-1的部分上套有弹簧24，弹簧24的横截面大于第二空腔22_2且小于止紧螺丝26，使得弹簧24压缩在止紧螺丝26与第一空腔22-1侧壁之间；弹簧24对止紧螺丝26的推力将针连杆3固定在横支架23内；滑杆25位于第二空腔22_2的部分的顶端设有铁质头4，铁质头4正对电磁铁21上的电磁铁磁头21-1 ;横支架23安装有针连杆3的一端上设有水平的悬臂5，悬臂5下方安装有指示箭头6，指示箭头6的末端指向针连杆3 ;指示箭头6在竖直方向上可伸缩；
针连杆3的下端固定旋钮7,标准针8竖直固定在旋钮7下端；旋钮7与针连杆3及标准针8为一体,其旋转时带动针连杆3以及标准针8 一起旋转,从而相对于横支架23上下细微移动。
[0022]针连杆3上安装有粗头连杆，如图3所示，所述粗头连杆包括杆体17，杆体17上端设置的夹头16夹在针连杆3外壁上的环状凹槽20中，凹槽20的下沿与旋钮7上沿平齐，夹头16高度为10mm，凹槽20的上下沿距离为IOmm ;杆体17下端设有水平的粗头9，粗头9的末端设有竖直的圆筒，针连杆3内的标准针8位于该圆筒上方且标准针8的延长线竖直穿过圆筒；标准针8的针尖与粗头9的圆筒下表面的距离为10mm。
[0023]控制台上12上设有控温水槽11，控温水槽11上安装有加热丝12，恒温水槽13中设有温度传感器18 ;控温水槽11中放置浙青试样10 ；
控制面板上安装有时间数显窗口 27、工作指示灯28、温度数显窗口 29、释放按钮30、入针按钮31、加热丝开关32和复位按钮33，控制台13内设有时间继电器和控制器；所述时间继电器、数显表2、加热丝12、温度传感器18、调节按钮19、时间数显窗口 27、工作指示灯28、温度数显窗口 29、释放按钮30、入针按钮31、加热丝开关32和复位按钮33分别与控制器相连；时间继电器设置范围为1-99.9s ；
调节按钮19包括两个按钮，分别用于对入针的规定时间调大或者调小。复位按钮用于将浙青标准针入针的规定时间归零。
[0024]粗头连杆采用铝合金材质；夹头16采用弹簧夹，也可以采用其他夹持部件；
本发明的浙青针入度测定方法，具体包括如下步骤:
1、准备工作
旋转调节旋钮14使控制台13水平，向控温水槽11中加入水，将浙青试件10放入控温水槽13中；安装标准针8，将夹头16夹在针连杆3的凹槽20处，时间继电器设置为规定时间(5s);开启加热丝开关32。
[0025]2、试验步骤
1)控温水槽13中水温达到规定试验温度后移动浙青试样10的位置，使之位于标准针8针尖下方；
2)手持针连杆3，按下释放按钮30，控制器接到该信号后控制电磁铁21通电，电磁铁21上的电磁铁磁头21-1吸附滑杆25上的铁质头4，滑杆25带动止紧螺丝26将弹簧24进一步压缩，针连杆3被止紧螺丝26松开；手持针连杆3使之缓缓下降，直至粗头9底面与浙青试样10接触时，再次按下释放按钮30，控制器接到该信号后控制电磁铁21断电，弹簧24重新给止紧螺丝26推力，从而锁住针连杆3 ;此时标准针8针尖与浙青试样表面(即粗头9的圆筒底面)的距离为IOmm ；
3)调整指示箭头6使之指向凹槽20下沿，松开夹头16，取下粗头连杆；
4)旋转旋钮7使针连杆3缓缓下降，当指示箭头6指向针连杆3的凹槽上沿时停止旋转,此时标准针8的针尖精确下降了 IOmm,标准针8的针尖恰好与浙青试件10接触；
5)按下数显表2测杆1，使之与针连杆3顶端接触，重置数显表2读数为O;
6)按下控制面板上入针按钮31，控制器接到该信号后，开启时间继电器并控制电磁铁21通电，针连杆3被止紧螺丝26松开；针连杆3及标准针8自由落入浙青试样10，时间继电器控制到规定时间后，控制器控制电磁铁断电，自动锁住针连杆3。
7)移下测杆I使之与针连杆3上下接触，此时数显表2显示数值为浙青试样10的针入度值。
[0026]8)同一浙青试件4重复测定至少三次，各测定点之间及测定点与浙青试样边缘的距离不少于10mm，每次测定前应将浙青试样10放入恒温水中。每次测定换一根干净的标准针或用甲苯或其他溶剂擦干净，再用干净布擦干。测定针入度大于200的浙青试样10时，至少用三根标准针9，直至三次测定完成才能把标准针从浙青试样中取出。取三次的平均值作为实验结果。
[0027]9)实验结束，切断电源。
[0028]注:针连杆3、旋钮7和标准针8及配重砝码的总重量为100g，由于实验时粗头连杆取下，因此不包括粗头连杆的质量。
[0029]本发明的针入度仪的工作原理:
非工作状态时，弹簧24处于压缩状态，紧压住止紧螺丝26，通过止紧螺丝26的螺纹面固定住针连杆3 ;按下释放按钮30后，控制器控制电磁铁21通入电流，滑杆25在电磁铁21的吸附力下进一步压缩弹簧24，克服弹簧弹力而运动，止紧螺丝26被拉开，此时针连杆3可自由下降，再次按下释放按钮30后，控制器控制电磁铁21断开电流，滑杆25在弹簧24作用下恢复到非工作状态，止紧螺丝26锁住针连杆3 ；当旋转旋钮7进行微调后，浙青试件10与标准针8恰好接触，按下入针按钮31，控制器控制开启时间继电器，并使电磁铁21通入电流；时间继电器控制达到规定时间(5s)后，控制器控制电磁铁21中断电流，滑杆25在压缩弹簧24作用下恢复到非工作状态，锁住针连杆3，入针操作与释放操作的不同点在于入针按钮通过控制器控制时间继电器，规定时间后自动断电锁住针连杆3，而非手动断电。试验时，可以根据需要使用调节按钮19修改入针的规定时间，调节按钮19将修改后的规定时间发送到控制器。使用复位按钮将入针的规定时间归零。
[0030]标准针8与浙青面接触时按下测杆I至针连杆3，此时数显表2上的探头读数，然后归零再进行试验，入针5s后按下测杆I此时再读取的数值为初始值的位移差，即针入度值。
【权利要求】
1.一种标准针下降高度可控的浙青针入度仪，包括控制台(13)，控制台(13)上安装有竖支架(15)，竖支架(15)上端安装有数显表(2)，测杆(I)竖直穿过数显表(2)且能够在数显表(2)中上下移动，数显表(2)显示测杆(I)的位移；所述竖支架(15)上安装有横支架(23),横支架(23)位于测杆(I)下方；其特征在于: 所述横支架(23)靠近竖支架(15)的一端内安装有电磁铁(21),另一端被针连杆(3)竖直穿过，针连杆(3 )下端安装有标准针(8 );针连杆(3 )到电磁铁(21)之间的横支架(23内依次设有相连通的第一空腔(22-1)和第二空腔(22-2)，第一空腔(22-1)和第二空腔(22-2)均为柱状且前者比后者横截面大；第一空腔(22-1)内安装有横截面大于第二空腔(22-2)的止紧螺丝(26);止紧螺丝(26) —端接触针连杆(3)侧面，另一端与滑杆(25)固连，滑杆(25)—部分位于第一空腔(28-1)，另一部分位于第二空腔(22-2);滑杆(25)的位于第一空腔(22-1)的部分上套有弹簧(24)，弹簧(24)的横截面大于第二空腔(22-2)且小于止紧螺丝(26);弹簧(24)对止紧螺丝(26)的推力将针连杆(3)固定在横支架(23)内；滑杆(25)位于第二空腔(22-2)的部分的顶端设有铁质头(4)，铁质头(4)正对电磁铁(21)上的电磁铁磁头(21-1)； 所述横支架(23 )安装有针连杆(3 )的一端上设有水平的悬臂(5 )，悬臂(5 )下方安装有指示箭头(6)，指示箭头(6)的末端指向针连杆(3);指示箭头(6)在竖直方向上可伸缩； 针连杆(3)上安装有粗头连杆，所述粗头连杆包括杆体(17)，杆体(17)上端设置的夹头(16)夹在针连杆(3)外壁上的环状凹槽(20)中；杆体(17)下端设有水平的粗头(9)，粗头(9)的末端设有竖直的圆筒，针连杆(3)内的标准针(8)位于该圆筒上方且标准针(8)的延长线竖直穿过圆筒；标准针(8)的针尖与粗头(9)的圆筒下表面的距离与凹槽(20)的上下沿距离相等；· 控制台(13)上设有控温水槽(11 )，控温水槽(11)上安装有加热丝(12)，恒温水槽(13)中设有温度传感器(18);控温水槽(11)中放置浙青试样(10)； 控制台(13)上安装有控制面板，控制面板上安装有时间数显窗口(27)、工作指示灯(28)、温度数显窗口(29)、释放按钮(30)、入针按钮(31)、加热丝开关(32)和复位按钮(33)，控制台(13)内设有时间继电器和控制器；所述时间继电器、数显表(2)、加热丝(12)、温度传感器(18)、时间数显窗口(27)、工作指示灯(28)、温度数显窗口(29)、释放按钮(30)、入针按钮(31)、加热丝开关(32)和复位按钮(33)分别与控制器相连。
2.如权利要求1所述的标准针下降高度可控的浙青针入度仪，其特征在于，所述测杆Cl)内置与其等长的感应芯片，该感应芯片由下至上标定，数显表(2)中置有能够读取感应芯片中标定的数值的探头。
3.如权利要求1所述的标准针下降高度可控的浙青针入度仪，其特征在于，所述针连杆(3)上设有外螺纹，针连杆(3)接触的横支架(23)的内壁设有内螺纹。
4.如权利要求1所述的标准针下降高度可控的浙青针入度仪，其特征在于，所述针连杆(3 )的下端固定旋钮(7 )，标准针(8 )竖直固定在旋钮(7 )下端；旋钮(7 )与针连杆(3 )及标准针(8)为一体；所述旋钮(7)上沿与凹槽(20)的下沿平齐。
5.如权利要求1所述的标准针下降高度可控的浙青针入度仪，其特征在于，所述控制台(13)底面上安装有多个调节旋钮(14)。
6.如权利要求1所述的标准针下降高度可控的浙青针入度仪，其特征在于，所述夹头(16)米用弹黃夹。
7.如权利要求1所述的标准针下降高度可控的浙青针入度仪，其特征在于，所述凹槽(20)的上下沿距离为10mm，标准针的针尖与粗头(9)的圆筒下表面的距离为10mm。
8.如权利要求1所述的标准针下降高度可控的浙青针入度仪，其特征在于，所述夹头(16)高 度为10mm。
【文档编号】G01N11/12GK103439221SQ201310300783
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】李宏超, 郝鹏伟, 刘俊巧, 肖燕, 荣丽娟, 沐贤德, 张磊, 闫鹏, 朱新伟 申请人:长安大学