一种建筑门窗自然暴晒试验装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种建筑门窗自然暴晒试验装置，包括底座、支承架、齿轮箱、测试箱和控制箱，底座水平放置于地面或固定于地面，支承架可水平转动地设置于底座，测试箱可转动地支承于支承架，齿轮箱包括方位角调节用齿轮箱和高度角调节用齿轮箱，控制箱与齿轮箱电连接，内置有存储有太阳轨迹数据的控制器，驱动齿轮箱来调节支承架的方位角和测试箱的高度角。本装置可用于模拟门窗在实际安装工况下在典型气候条件下的自然暴晒试验。
【专利说明】一种建筑门窗自然暴晒试验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑门窗自然暴晒试验装置，特别涉及一种建筑门窗在典型自然气候条件下的室外大气暴晒试验用的暴晒支架，属于建筑材料实验【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，自然暴晒试验作为评价材料在典型大气条件下的环境适应性方法在材料和产品科研及工程领域得到广泛的应用。在建筑材料和建筑构件的自然暴晒试验方面，国内外也已开展了相关的研究工作。建筑门窗作为建筑围护结构中重要的组成部分，其环境适应性和耐久性直接影响着建筑的节能、安全和使用寿命。在外部自然环境作用下，门窗及配件有可能发生老化和性能衰退，比如密封胶(条)老化、中空玻璃密封失效、镀膜玻璃失效、五金配件锈蚀、型材老化等，将会对门窗的节能性能和使用效果产生直接或间接影响，从而影响门窗的使用寿命和耐久性。所以，科学评价门窗在多因素耦合环境下的老化性能以及在极端条件下的自然暴晒试验对于门窗材料的研发、设计和应用具有重要的意义。
[0003]但是，目前所有的大气自然暴晒试验装置、挂样装置均为通用型的支架，适用于小型材料试样的挂样暴晒。对于像建筑门窗这种大型的建筑部品，现有的暴晒支架、暴晒箱均不能满足要求，一方面在支架强度上难以承受门窗的自重影响，更重要的是不管是安装在现有的暴晒支架上、或暴晒箱内均与门窗的实际安装工况差异较大，试验结果无法真实反映门窗在大气环境综合作用下的性能衰变情况。因此，有必要专门为门窗自然暴晒试验设计一种专用的暴晒支架，根据门窗的实际安装要求，设计暴晒支架的结构和形式，满足门窗产品的自然暴晒试验要求。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述现有技术中存在的问题，基于对门窗自然暴晒试验技术的研究，开发了一种建筑门窗专用的暴晒试验装置，解决了现有技术中没有专门为门窗系统设计的自然暴晒试验装置的问题，并能满足自然暴晒试验中门窗试件的暴晒角度和朝向根据需要可变的要求。
[0005]本发明提供一种建筑门窗自然暴晒试验装置，包括:底座、支承架、齿轮箱、测试箱和控制箱，其中，上述底座水平放置于地面或固定于地面；上述支承架可水平转动地设置于上述底座；上述齿轮箱包括:设置于上述底座内的用于调节上述支承架方位角的方位角调节用齿轮箱、和设置于上述支承架的用于调节上述测试箱高度角的高度角调节用齿轮箱；上述测试箱以可转动的方式支承于上述支承架，该测试箱包括:在一个侧面有开口的箱主体和连接于该箱主体底部的通风腔室，该通风腔室的顶面兼用作该通风腔室与上述箱主体之间的隔开部件；上述控制箱与上述齿轮箱电连接，输出电信号至上述齿轮箱来驱动上述支承架和/或上述测试箱进行方位角调节和/或高度角调节。
[0006]本发明还提供一种建筑门窗自然暴晒试验装置，其中，上述底座还包括支承盘，该支承盘可转动地设置于底座并经由连接件固定于上述支承架，上述支承架经由上述支承盘可水平转动地设置于上述底座。
[0007]本发明还提供一种建筑门窗自然暴晒试验装置，其中，上述支承盘包括:上下平行对置地固定于上述支承架的上支承盘和固定于上述底座的下支承盘，上述上支承盘与上述下支承盘之间隔设有滚珠，该滚珠内置于设置在上述下支承盘上的环形槽内，上述上支承盘隔着上述滚珠可相对于上述下支承盘水平转动。
[0008]本发明还提供一种建筑门窗自然暴晒试验装置，其中，上述支承架为立体框架，包括:底框和两组平行对置且分别垂直立设并固定于上述底框的侧框，在上述底框上开设有底座安装孔，在上述侧框上开设有测试箱安装孔和齿轮箱安装孔。
[0009]本发明还提供一种建筑门窗自然暴晒试验装置，其中，上述控制箱内置存储有太阳轨迹数据的控制器，可设定任意方位角和高度角，控制和调节上述齿轮箱，由此带动上述支承架和测试箱转动至预定角度。
[0010]本发明还提供一种建筑门窗自然暴晒试验装置，其中，上述通风腔室为长方形的箱体，该箱体的周面均开设有通风孔，上述通风孔为多个。
[0011]本发明还提供一种建筑门窗自然暴晒试验装置，其中，还包括试件，上述试件安装于上述测试箱的开口处、且与上述测试箱之间采用密封胶密封。
[0012]本发明还提供一种建筑门窗自然暴晒试验装置，其中，上述支承架的材质选自镀锌方钢、镀锌扁钢、镀锌角钢中的一种；上述测试箱的壁板材质选自锌钢板、铝板、不锈钢板以及其他耐候合金板材中的一种。
[0013]本发明的优点效果如下:
[0014]1、相比传统的地面固定式暴晒支架，本发明的支承架、测试箱主体框架采用镀锌方钢或镀锌角钢，具有较好的强度、刚度和耐腐蚀性，可满足自重较大的门窗试件自然暴晒试验。
[0015]2、支承架安装有两组齿轮箱，可实现测试箱方位角、高度角的任意调节，可实现不同朝向和倾角下门窗自然暴晒试验。
[0016]3、测试箱的底部为通风腔室，测试箱的主体部与通风腔室之间经由一块通风挡板隔开，空气可从外部经由通风腔室进入到测试箱内而实现空气的流通，并能杜绝其他异物和雨水进入到测试箱的主体部。
[0017]4、测试箱开口能适应各种小于开口尺寸的门窗暴晒试件，当试件小于测试箱开口尺寸时，可用其他材料进行封堵，封堵材料与测试箱和试件之间采用密封胶密封。暴晒试件安装方式与实际应用情况一致，试验结果更具有可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的建筑门窗自然暴晒试验装置的主视图。
[0019]图2为本发明的建筑门窗自然暴晒试验装置的侧视图。
[0020]图3为本发明的建筑门窗自然暴晒试验装置支承架与底座的连接结构示意图。
[0021]图4为本发明的建筑门窗自然暴晒试验装置支承架的立体结构示意图。
[0022]图5为本发明的建筑门窗自然暴晒试验装置测试箱的侧剖面结构示意图。
[0023]图6为本发明的建筑门窗自然暴晒试验装置测试箱壁板的示意图。
[0024]主要附图标记说明:
[0025]1-底座，2-齿轮箱(水平方位角调节)，3_支承盘，301-上支承盘、302-下支承盘，303-槽，4-支承架，401-测试箱安装轴承，402-控制箱安装孔，403-梯形侧框，404-底框，405-垂直立柱，406-加强肋，407-底座连接孔，408-底座支承盘连接孔，5-齿轮箱(垂直高度角调节)，6-控制箱，7-测试箱，701-测试箱主体，8-通风腔室，801-通风孔，9-试件
【具体实施方式】
[0026]以下参照附图，结合具体实施例，对本发明进行详细说明。本发明的说明书附图用以对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。
[0027]如图1和图2所示，本发明的建筑门窗自然暴晒试验装置，包括底座1、齿轮箱2、支承盘3、支承架4、齿轮箱5、控制箱6、测试箱7和试件9。
[0028]更详细地说，如图3所示，底座I放置于水平地面上，也可以经由膨胀螺栓固定于地面，其为截面呈梯形的台状，由钢材加工制作而成，内部设有中空部用于固定安装齿轮箱2。
[0029]支承盘3，包括两块上下平行对置的圆形的上支承盘301、下支承盘302和隔设于该上、下支承盘之间的滚珠，支承盘3可采用高强钢制作而成，上支承盘301和下支承盘302的中心位于一条铅垂线上并在该中心处分别开设有中心孔，该中心孔的中心与底座连接孔407的中心也位于一条铅垂线上，上支承盘301位于支承架4的底部并经由螺栓与之固定，下支承盘302置于底座I的顶部，并经由螺栓与底座I和齿轮箱2连接固定，在下支承盘302上沿其圆周焊接固定有两条同心的金属制圆环形凸部，由此形成用于放置滚珠的槽303，多个滚珠置于槽303内。
[0030]齿轮箱2用于水平方位角的调节，选用普通工业直角齿轮箱，齿轮箱的结构形式为轴伸法兰式，在本实施方式中，选用型号为KF-157-Y的高扭矩、低噪音齿轮箱。齿轮箱2内置于底座1，齿轮箱2的法兰与底座I的顶端面和下支承盘302经由螺栓连接固定，齿轮箱2的输出轴为带普通平键的输出轴，穿过上支承盘301和下支承盘302的中心孔以及底座连接孔407与支承架4连接，并保持相对固定。
[0031]如图4所示，支承架4包括:平面视呈田字形状的底框404 ;正面视呈梯形形状的两组侧框403、403 ;分别垂直立设于梯形的两组侧框403、403的上、下底之间的两根立柱405、405，两组侧框403、403平行对置且分别垂直立设于底框404的两个边框上，此处，底框404的两个边框分别兼用作上述两组侧框403、403的两个底边。上述各部件均由金属材料通过焊接相互连结固定形成一个整体，由此形成用于支承测试箱7的支承结构。在两组梯形侧框403、403的上底框中心部，分别安装有用于安装测试箱7的安装轴承401、401，其直径Φ为40mm，用于将测试箱7安装固定于支承架4。优选在两个立柱405、405的其中任一方的上部，隔开一定间隔开设有两个圆孔402、402，其直径Φ为10mm，用于安装固定控制箱6。圆孔402的位置以安装后的控制箱6不妨碍通过安装轴承401进行测试箱7的安装操作为适宜。支承架的金属材料可采用镀锌方钢、镀锌扁钢、镀锌角钢，在本实施方式中，支承架4采用10mmX 10mm的镀锌方钢制成。另外，在田字形状底框404中的呈十字状连结的四根加强肋406起到加强支承架4的刚度和稳定性的作用，在四根加强肋406的各个中间部位，分别开设有用于安装支承盘3的上支承盘301的安装孔408，其直径Φ为20mm，上支承盘301位于底框404的下方，经由螺栓与支承架4的加强肋406固定连接。另外，在底框404的呈十字状的加强肋406的连结中心处开设有底座连接孔407，支承架4经由底座连接孔407与齿轮箱2的带普通平键的输出轴连接。由此，一方面可以稳定支承上部的测试装置，另一方面，在齿轮箱2的驱动下带动支承架4沿齿轮箱2的垂直输出轴的中心线自由转动，从而调节测试箱7的水平方位角。
[0032]齿轮箱5同齿轮箱2 —样，也选用型号为KF-157-Y普通工业直角齿轮箱，通过法兰安装固定于梯形侧框403的上底框中心部，齿轮箱5的输出轴穿过测试箱安装轴承401与测试箱7的一侧固定连接，在测试箱的另一侧，通过固定在测试箱7上的一个金属圆轴穿过安装轴承401与支承架4连接。由此，在齿轮箱5的驱动下带动测试箱7沿安装轴承401的水平中轴线转动，由此调节测试箱的垂直高度角。
[0033]控制箱6为金属制的箱体，优选位于齿轮箱5的同侧，经由螺栓安装于垂直立柱405，并经由导线分别与齿轮箱2、5电连接。控制箱6为测试装置的控制系统，内部集成可编程控制器，将太阳轨迹数据内置在程序中，通过输入当地的经度、维度坐标，即可调出当地的太阳在一天中的运行轨迹，即太阳在一天中各个时间点的高度角和方位角。控制箱6根据时间信息、地位位置信息，输出相应的电信号到齿轮箱2的电机,控制齿轮箱2的输出轴控制齿轮的转动角度，从而实现驱动支承架4的转动，使得安装在测试箱7上的试件9可以沿设定的水平方位角转动；控制箱6输出相应的电信号到齿轮箱5的电机,控制输出轴齿轮转动的角度，从而实现驱动测试箱7沿安装轴承401的水平中轴线的转动，由此调节安装在测试箱7上试件9的垂直高度角，从而实现太阳高度角的跟踪。
[0034]测试箱7如图5所示，包括位于上部的测试箱主体(以下简称箱主体)701和经由螺钉连接固定于其下部的通风腔室8。箱主体701是由主体框架和主体壁板形成的一个长方形箱体。在主体框架的顶面及其三个侧面分别安装主体壁板而形成主体壁，经由不锈钢螺钉固定于主体框架，由此围合成一个仅在上述长方形箱体的一个侧面开口的箱主体701，上述开口用于安装实体门窗试件8。主体框架的材质与支承架4相同，可采用镀锌方钢、镀锌扁钢或镀锌角钢，主体框架的尺寸为适于安装实体门窗试件9的尺寸，主体壁可采用锌钢板、铝板、不锈钢板以及其他耐候合金板材制得，在本实施方式中，主体框架的尺寸为1500_1(高)父1000111111(宽)\600111111(厚)，主体壁选用5mm厚的铝塑板。在箱主体7Ol的一个侧面的中心部开设有孔，齿轮箱5的输出轴穿过该孔与箱主体701以及支承架4连接，在箱主体701的另一侧面的中心部焊接有一个圆轴，经由安装轴承401与支承架4连接。在控制箱6没有电信号输出时，测试箱7与支承架4保持相对不动，当控制箱6向齿轮箱2、5的电机输出电信号时，齿轮箱2、5的输出轴转动,从而可以驱动支承架4和测试箱7的转动。
[0035]下部通风腔室8位于箱主体701的下方，是由与箱主体701的主体壁相同材质的板形成的长方形的箱体，通风腔室8与箱主体701的底部经由螺钉固定连接，此时，通风腔室的顶面兼用作通风腔室8与箱主体701之间的隔开面。如图5?6所示，构成通风腔室8的每块壁面均被冲压，由此形成具有若干均匀分布的通风孔801。空气可从外部通过通风腔室8进入到测试箱7内而实现空气的流通。另外，由于箱主体701与通风腔室8之间的板为冲孔的板，能够杜绝其他异物进入测试箱主体或防止雨水淤积在测试箱主体内。在本实施方式中，通风孔801的直径为Φ50πιπι，通风腔室8的平面尺寸与箱主体701相同，高度为 300mm。
[0036]门窗试件9安装于测试箱7的开口处，连接处用密封胶密封。测试箱7的开口尺寸能适应各种小于其开口尺寸的门窗暴晒试件，当试件9小于测试箱7的开口尺寸时，可用其他材料如木板、保温板进行封堵，封堵材料与测试箱7和与试件9之间采用密封胶密封。门窗试件9的安装方式与实际应用情况一致。
[0037]将安装有门窗试件9的自然暴晒试验装置水平放置于水泥地面上，也可为保持稳定性，通过膨胀螺栓将装置的底座I固定于水泥地面上，测试箱7的开口朝向正南方，调节控制箱6，设定一个方位角θ Az,则齿轮箱2驱动支承架4带动测试箱7绕底座I的垂直轴线旋转，旋转角度和方向为上述设定的方位角θΑζ的大小；调节控制箱6，设定一个高度角Θ Mt^则齿轮箱5驱动测试箱7绕齿轮箱5的输出轴的水平轴线旋转，旋转角度即倾角Θ Alt为90°减去上述设定的高度角0Alt。当测试箱7旋转到设定的方位角θΑζ和倾角0Alt后，即可开始特定条件下的自然暴晒试验。
[0038]本发明可以应用于建筑门窗在不同大气环境下的自然暴晒试验，安装方便，获得的数据更能代表产品在实际环境中的腐蚀与老化情况。
[0039]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本领域的技术人员，基于本发明的思想可以有各种相应的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种建筑门窗自然暴晒试验装置，包括:底座、支承架、齿轮箱、测试箱和控制箱，其特征在于: 所述底座水平放置于地面或固定于地面； 所述支承架可水平转动地设置于所述底座； 所述齿轮箱包括:设置于所述底座内的用于调节所述支承架方位角的方位角调节用齿轮箱、和设置于所述支承架的用于调节所述测试箱高度角的高度角调节用齿轮箱； 所述测试箱以可转动的方式支承于所述支承架，该测试箱包括:在一个侧面有开口的箱主体和连接于该箱主体底部的通风腔室，该通风腔室的顶面兼用作该通风腔室与所述箱主体之间的隔开部件； 所述控制箱与所述齿轮箱电连接，输出电信号至所述齿轮箱来驱动所述支承架和/或所述测试箱进行方位角调节和/或高度角调节。
2.如权利要求1所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 所述底座还包括支承盘，该支承盘可转动地设置于底座并经由连接件固定于所述支承架，所述支承架经由所述支承盘可水平转动地设置于所述底座。
3.如权利要求2所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 所述支承盘包括:上下平行对置地固定于所述支承架的上支承盘和固定于所述底座的下支承盘，所述上支承盘与所述下支承盘之间隔设有滚珠，该滚珠内置于设置在所述下支承盘上的环形槽内，所述上支承盘隔着所述滚珠可相对于所述下支承盘水平转动。
4.如权利要求1所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 所述支承架为立体框架，包括:底框和两组平行对置且分别垂直立设并固定于所述底框的侧框，在所述底框上开设有底座安装孔，在所述侧框上开设有测试箱安装孔和齿轮箱安装孔。
5.如权利要求4所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 所述支承架的材质选自镀锌方钢、镀锌扁钢、镀锌角钢中的一种。
6.如权利要求1所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 所述测试箱的壁板材质选自锌钢板、铝板、不锈钢板以及其他耐候合金板材中的一种。
7.如权利要求1所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 所述通风腔室为长方形的箱体，该箱体的周面均开设有通风孔。
8.如权利要求7所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 所述通风孔为多个。
9.如权利要求1至8中任一项所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 所述控制箱内置存储有太阳轨迹数据的控制器，可设定任意方位角和高度角，控制和调节所述齿轮箱，由此驱动所述支承架和测试箱转动至预定角度。
10.如权利要求9所述的建筑门窗自然暴晒试验装置，其特征在于: 还包括试件，所述试件安装于所述测试箱的开口处、且与所述测试箱之间采用密封胶密封。
【文档编号】G01N17/00GK104316451SQ201410508201
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】刘正权, 刘婷婷, 蒋荃, 陈璐, 张庆华, 杜大艳, 梁慧超, 吴蔚, 代铮, 于鸿雁, 仉娜, 张晓丹 申请人:中国建材检验认证集团股份有限公司