一种恒温静水力学天平及其使用方法与流程

本发明涉及混凝土检测设备领域，特别涉及一种恒温静水力学天平及其使用方法。

背景技术：

在科研工作尤其土木工程测量中，电子静水天平是测量人员对样品比重和体积测量必不可少的测量工具。

目前，测试沥青混凝土的密度时，通常采用静水天平，这种静水天平包括天平、位于天平正下方的溢流缸、用于将天平架设在溢流缸正上方的支架、挂置在天平底部的用于装入试件的网篮，该溢流缸设有入水口和排水口，网篮与溢流缸底部不接触。测试密度时，先使得水位稳定在排水口底部，并使天平度数归零，再将试件放入网中，溢流缸内的水经排水口排出，通过天平读数，测量排水口排出水的质量和体积，利用阿基米德原理换算得到沥青混凝土的吸水后的密度，操作简单。

但在实际操作中，当将用于试验的沥青混凝土块放入网篮时，若直接将试件投入网篮中，由于网篮处于水中，由于试件的冲击力和重力会导致水花贱出，影响试验精度；若用手将试件慢慢放入网篮中，虽然试件不会击打水面导致水贱出，但手会浸入到网篮中，导致水过多溢出，导致实验数据产生较大误差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种恒温静水力学天平，在测试过程中不会由于放置试件导致水花飞溅，提高了测试精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种恒温静水力学天平，包括机架，所述机架包括安装板和位于安装板下端两侧的支撑板，所述安装板上安装有天平，所述天平下方挂设有已知密度的网篮，两块所述支撑板之间设有沿竖直方向滑动连接于支撑板的举升板，所述支撑板上设有用于驱动举升板沿竖直方向运动的驱动机构，所述举升板上固定安装有计量桶，所述计量桶内设有固设于计量桶的溢流桶，所述网篮沿竖直方向的投影位于溢流桶内。

通过采用上述技术方案，在测量时先测量出干燥时的网篮重量和带有试件的网篮重量，得出试件的重量了；然后驱动举升板朝向网篮运动，使网篮和试件全部浸没在水中，得出网篮和试件的总体积，从而计算出试件的密度。在此过程中由于网篮和试件是缓慢浸入溢流桶内的，故不会由于水花的飞溅或由于人手导致测试误差，使得测出的试件密度更准确。

本发明的进一步设置为：两块所述支撑板上均设有驱动机构，所述驱动机构包括提升链、用于驱动提升链运动的链轮和固连于提升链链节上的提升板，所述提升板固定连接于举升板，两个所述驱动机构之间设有用于驱动链轮转动的双轴步进电机。

通过采用上述技术方案，双轴步进电机驱动两个驱动机构转动，从而实现提升链的运动，提升链运动带动提升板沿竖直方向移动，从而实现举升板、计量桶和溢流桶沿竖直方向运动；使网篮可缓慢的相对溢流桶运动，平稳浸入溢流桶内，防止由于冲击力导致水花飞溅，提高检测精度。

本发明的进一步设置为：所述天平下方固设有安装块，所述安装块下固设有已知体积的连接块，所述网篮上固设有旋转卡接固定于连接块内的固定块，所述固定块和网篮呈同轴设置。

通过采用上述技术方案，连接块对固定块从而使网篮在安装到天平下方后，不会晃动，使天平测出的重量更准。且可防止在将网篮浸没到溢流桶内时，网篮晃动，导致水花飞溅，增大测量误差。

本发明的进一步设置为：所述固定块和网篮上端外缘之间设有连接杆，所述连接杆相对网篮一端可拆卸连接于网篮，且所述连接杆相对固定块一端转动连接于固定块。

通过采用上述技术方案，在将大型物体放入网篮内时，将其中一根连接杆一端与网篮分离，然后转开。从而可将体积更大的物体放入网篮内，扩大了该天平测试试件的适用范围。若物体体积很大，可同时将两根连接杆都拆下，放入物体后再将连接杆与网篮安装在一起。

本发明的进一步设置为：所述计量桶一侧设有集水桶，所述计量桶下端和集水桶之间设有带有排水阀的排水管，所述溢流桶上端和集水桶之间设有带有进水阀的进水管。

通过采用上述技术方案，在测量完毕后，可将计量桶内的水抽出到集水桶内。在下一次测量时再放入溢流桶内，对水进行循环利用，节约了水资源。

本发明的进一步设置为：所述溢流桶内设有加热棒和温度计，所述加热棒和温度计固定安装于计量桶。

通过采用上述技术方案，从而可通过加热棒加热溢流桶内的水温，从而确保溢流桶内的水有一定的温度和较好的流动性。同时通过加热棒使水温保持恒温，从而保持水温在一稳定值，确保水的密度和体积保持在同一值。减小由于水温变化导致的水体积变化，确保从溢流桶内溢出的水是试件和网篮的体积和，提高试验结果的精度。

本发明的进一步设置为：所述网篮下端呈缩口设置。

通过采用上述技术方案，从而增大网篮在相对溢流桶运动，逐渐浸没到溢流桶内时，网篮对水面施加的压强，从而减小了网篮进入到水面而泛起的水花，使水可更稳定的溢出，提高试验结果的精度。

本发明的进一步设置为：所述计量桶高于溢流桶。

通过采用上述技术方案，可防止溢流桶在溢水时溢出计量桶外，确保试验结果的准确性。

本发明的进一步设置为：所述计量桶一侧设有固定安装于举升板的带有刻度的液位管，所述液位管和计量桶之间设有连通液位管和计量桶的连通管，所述连通管两端均设有定滑轮，所述液位管内滑动连接有浮标，所述计量桶内设有浮球，所述浮球和浮标之间连接有经过定滑轮的连接绳。

通过采用上述技术方案，当计量桶内液面上升时，浮球上升，浮标下降；当计量桶内液面下降时，浮球下降，浮标上升。故浮标和刻度结合可清楚的体现出计量桶内的液量，从而得出试件和网篮的体积和。

本发明的另一个目的是提供一种用于恒温静水力学天平的使用方法，可精确测试出试件密度。

该技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于恒温静水力学天平的使用方法，包括以下步骤：

s1、已知连接块体积为v1，网篮、固定块和连接杆的密度均为ρ2；设网篮、固定块和连接杆的体积和为v2，网篮、固定块和连接杆的质量和为m2；设试件体积为v3，试件质量为m3，试件密度为ρ3；

s2、归零天平，将固定块旋转卡接于连接块，读数，天平显示的重量为m2＝a；放入试件，读数，天平显示的重量为m2+m3＝b；

s3、打开进水阀朝向溢流桶内进水，溢流桶盛满水，读数，使用加热棒将水温加热到20℃并维持在20℃，再次加水，直至水从溢流桶内溢出，读数，液位管显示的液面为v前；

s4、驱动件驱动链轮转动，带动提升链运动，使提升板带动举升板向上运动，直至液面平静时完全遮附连接块，读数，液位管显示的液面为v后，可得出v1+v2+v3＝v后-v前；

s5、可得出即可得出试件密度ρ3。

通过采用上述技术方案，通过该方法得出的试件密度与液体密度无关，故可使用任意液体，不需局限于水。同时在上述过程中无溅起水花的步骤，使测试结果的准确度更高。

在向溢流桶内进水时，通过维持水温和一次溢流，确保在网篮进入溢流桶之前，溢流桶内水是盛满的状态。即确保在网篮和试件进入溢流桶之后，从溢流桶内溢出的水体积为v2+v3，确保了试验的准确性。

本发明具有以下优点：测量的试件密度精确度较高，在操作过程中无水花飞溅，且可对水进行循环利用。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为实施例中连接块的结构示意图；

图3为图1中a处的放大图；

图4为实施例中驱动机构的结构示意图；

图5为实施例的局部示意图(主要用于体现集水桶)；

图6为实施例的局部示意图(主要用于体现液位管)

图中：1、机架；2、安装板；3、支撑板；4、底板；5、天平；6、安装块；7、连接块；8、安装槽；9、环槽；10、通槽；11、固定块；12、卡块；13、连接杆；14、网篮；15、吊耳；16、安装孔；17、安装杆；18、举升板；19、驱动机构；20、提升链；21、链轮；22、提升板；23、双轴步进电机；24、计量桶；25、溢流桶；26、加热棒；27、温度计；28、集水桶；29、排水阀；30、排水管；31、进水阀；32、进水管；33、液位管；34、连通管；35、底杆；36、定滑轮；37、浮标；38、浮球；39、连接绳；40、刻度。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，一种恒温静水力学天平，包括机架1，机架1包括安装板2、支撑板3和底板4。安装板2平行于底板4且位于底板4上方，支撑板3设有两块且位于安装板2两侧。支撑板3垂直于安装板2，且固定连接于安装板2和底板4。安装板2上设有天平5，天平5为拉力天平5。

如图1所示，天平5下端面受力处设有用于受力测得重量的安装块6，安装块6固定安装于天平5且穿设过安装板2。安装块6下端固设有连接块7，安装块6沿竖直方向的投影落于连接块7内。如图2所示，连接块7下端面开设有安装槽8，安装槽8内壁沿其周向开设有环槽9，环槽9下侧壁沿竖直方向开设有连通连接块7下端面的通槽10。

如图1和图3所示，安装槽8内嵌设有固定块11，固定块11下端穿设过安装槽8。固定块11外壁固设有嵌设于环槽9内且宽度于通槽10相等的卡块12。固定块11下端两侧设有连接杆13，连接杆13沿固定块11中心呈对称设置，且连接杆13下端朝外呈倾斜设置。连接杆13相对固定块11一端转动连接于固定块11。

如图1和图3所示，两根连接杆13下端之间设有用于盛放试件的网篮14，网篮14上端两侧固设有吊耳15。吊耳15上开设有安装孔16，安装孔16呈方形。连接杆13相对吊耳15一侧固设有安装杆17，安装杆17嵌设于安装孔16内与安装孔16呈抵触设置。通过将安装杆17拔出安装孔16内，实现连接杆13和网篮14的拆卸。网篮14下端呈缩口设置。

如图2和图3所示，在需安装网篮14时，可将卡块12对准通槽10，使卡块12嵌入环槽9内，固定块11嵌入安装槽8内，然后转动固定块11，使卡块12离开通槽10。从而使网篮14稳定安装在天平5下，准确测出网篮14重量以及网篮14和试件的总重量，进而得出试件重量。

如图1所示，网篮14下方设有举升板18，举升板18平行于安装板2。举升板18两侧均设有固定安装于支撑板3的驱动机构19。如图4所示，驱动机构19包括提升链20、链轮21和提升板22。链轮21设有两个且位于支撑板3两端，链轮21转动连接于支撑板3。提升链20套设于链轮21外且呈张紧状态。如图1和图4所示，提升板22平行于举升板18且固定连接于提升链20。如图1所示，提升板22位于举升板18下方且固定连接于举升板18。两个驱动机构19之间设有双轴步进电机23，双轴步进电机23同轴固连于两个驱动机构19中的链轮21。

如图1和图4所示，双轴步进电机23驱动链轮21转动，从而驱动提升链20转动，从而通过提升板22带动举升板18沿竖直方向移动。

如图1所示，举升板18上固设有计量桶24，计量桶24和网篮14呈同轴设置。计量桶24内同轴固设有溢流桶25，溢流桶25高度小于计量桶24高度。网篮14沿竖直方向的投影位于溢流桶25内。

如图1所示，溢流桶25内设有加热棒26和温度计27，加热棒26和温度计27固定安装于计量桶24。如图5所示，计量桶24一侧设有集水桶28，计量桶24下端和集水桶28之间设有带有排水阀29的排水管30，溢流桶25上端和集水桶28之间设有带有进水阀31的进水管32。

如图6所示，计量桶24一侧设有液位管33，液位管33固定连接于举升板18。液位管33和计量桶24之间设有连通液位管33和计量桶24的连通管34。连通管34内壁沿竖直方向固设有底杆35，底杆35设有两个且位于连通管34两端。底杆35上端转动连接有定滑轮36。液位管33内滑动连接有浮标37，计量桶24内设有浮球38，浮球38和浮标37之间连接有连接绳39。连接绳39抵接于定滑轮36。液位管33上设有用于体现计量桶24内液面高度的刻度40。

如图6所示，当计量桶24内液面上升时，浮球38上升，连接绳39在定滑轮36的牵引下运动，使浮标37下降；当计量桶24内液面下降时，浮球38下降，浮标37上升。故浮标37和刻度40结合可清楚的体现出计量桶24内的液量，从而得出试件和网篮14的体积和。

实施例二：

一种用于实施例一所述恒温静水力学天平的使用方法：

s1、已知连接块7体积为v1，网篮14、固定块11和连接杆13的密度均为ρ2；设网篮14、固定块11和连接杆13的体积和为v2，网篮14、固定块11和连接杆13的质量和为m2；设试件体积为v3，试件质量为m3，试件密度为ρ3；

s2、归零天平5，将固定块11旋转卡接于连接块13，读数，天平5显示的重量为m2＝a；放入试件，读数，天平5显示的重量为m2+m3＝b；

s3、打开进水阀31朝向溢流桶25内进水，溢流桶25盛满水，读数，使用加热棒26将水温加热到20℃并维持在20℃，再次加水，直至水从溢流桶25内溢出，读数，液位管33显示的液面为v前；

s4、双轴步进电机23驱动链轮21转动，带动提升链20运动，使提升板22带动举升板18向上运动，直至液面平静时完全遮附连接块7，读数，液位管33显示的液面为v后，可得出v1+v2+v3＝v后-v前；

s5、可得出即可得出试件密度ρ3。

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。