一种公路工程集料烘干程度试验装置

1.本实用新型属于公路工程集料烘干技术领域，具体涉及一种公路工程集料烘干程度试验装置。


背景技术：

2.公路工程集料的一些试验中需要先对集料进行清洗，以减少细粒和杂质对其结构性能和后续筛分试验结果的影响。在集料清洗完成后须将其置于烘箱中进行烘干至恒重，规范规定的不同类型集料的烘干时间不同，有4～6小时、8～12小时、24小时不等，烘干时长的不确定很容易造成试验时间和资源的浪费。
3.现行规范中对于集料烘干至恒重的判定方式为：间隔时间大于3h进行两次称量，干燥集料的前后重量差小于其总质量的0.1％，则视其为达到恒重。此评价方法需要操作人员在不同种类集料大致达到烘干时间后，多次间隔3h使用耐高温手套将100℃左右的高温集料盘取出并重新进行称重，再手动计算最近两次称量的集料质量差百分比是否小于其总质量的0.1％。整个流程需要操作者在高温环境下前后多次取出、放回集料，还可能会面临操作失误被高温烫伤的风险，而且可能因为反复的称量而耽误后续筛分试验的时间。此外，若集料烘干时间过短达不到标准，其内部水分会对后续试验产生影响；若集料加热时间过长会造成集料坚固性、表面特征有所损伤，影响试验的准确性。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种公路工程集料烘干程度试验装置，通过称重传感器和高温型湿度传感器采集的数据来综合评价公路工程集料的烘干程度，解决了现有烘箱对不同类型集料的烘干时间不确定，烘干标准难以统一的问题。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
6.一种公路工程集料烘干程度试验装置，包括烘箱箱体和微控制器，所述烘箱箱体的一侧靠近底部的位置开设有进风口，所述烘箱箱体的顶部开设有出风口，所述烘箱箱体的顶部设置有用于将空气从所述进风口吸入且从所述出风口排出的轴流风机，所述出风口处设置有用于检测排出空气湿度的湿度传感器，所述烘箱箱体的内侧壁上设置有加热丝，所述烘箱箱体内设置有集料承载板，所述集料承载板上端面设置有用于检测集料重量的电阻应变式称重传感器。
7.进一步地，所述微控制器用于根据所述电阻应变式称重传感器检测的集料重量和所述湿度传感器检测的空气湿度，控制所述轴流风机和所述加热丝的工作状态，具体包括：
8.当所述电阻应变式称重传感器检测的集料重量等于预设重量阈值，且所述湿度传感器检测的空气湿度等于预设湿度阈值时，控制所述轴流风机和所述加热丝继续工作预设时长后停止工作；所述预设湿度阈值为在所述集料承载板上未放置待烘干集料时，所述湿度传感器检测的空气湿度。
9.进一步地，所述预设时长为3h。
10.进一步地，所述集料承载板上设置有将所述电阻应变式称重传感器包覆的耐高温覆盖层。
11.进一步地，所述烘箱箱体的外侧壁设置有控制台，所述微控制器安装在所述控制台上。
12.进一步地，所述控制台上还设置有显示器，所述显示器与所述微控制器电连接，所述微控制器还用于将所述电阻应变式称重传感器检测的集料重量和所述湿度传感器检测的空气湿度绘制成重量曲线和湿度曲线，并通过所述显示器进行显示。
13.进一步地，所述控制台上还设置有存储器，所述存储器与所述微控制器电连接，所述存储器用于存储所述电阻应变式称重传感器检测的集料重量和所述湿度传感器检测的空气湿度数据。
14.进一步地，所述控制台上还设置有报警器，所述报警器与所述微控制器电连接，所述微控制器还用于根据所述电阻应变式称重传感器检测的集料重量和所述湿度传感器检测的空气湿度，控制所述报警器报警。
15.进一步地，所述烘箱箱体的外壁和内壁之间夹设有隔热层。
16.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
17.本实用新型提供的一种公路工程集料烘干程度试验装置，利用内部温度恒定的烘箱在烘干过程中将集料表面和内部的水蒸发为水蒸气，并随内部热空气一同从出风口排出的原理，提供了一种以集料重量的变化和烘箱内部空气湿度的变化来评价集料烘干程度的试验装置，其目的在于通过称重传感器和高温型湿度传感器采集的数据来综合评价公路集料的烘干程度，并解决了现有烘箱对不同类型集料的烘干时间不确定，烘干标准难以统一的问题。具体地说，当电阻应变式称重传感器检测的集料重量等于预设重量阈值，且湿度传感器检测的空气湿度等于预设湿度阈值时，控制轴流风机和加热丝继续工作预设时长后停止工作，其中，预设湿度阈值为在集料承载板上未放置待烘干集料时，湿度传感器检测的空气湿度。本实用新型省时省力，能够减少操作者因操作失误而被高温烫伤的风险，且检测精度准确。
18.进一步地，预设时长为3h，满足公路工程集料烘干设计要求。
19.进一步地，在集料承载板上设置有将电阻应变式称重传感器包覆的耐高温覆盖层，利用耐高温覆盖层对电阻应变式称重传感器进行保护，防止因高温导致电阻应变式称重传感器损坏的问题。
20.进一步地，在烘箱箱体的外侧壁设置有控制台，将微控制器安装在控制台上，提高了装置的规整性，便于操作人员进行操作。
21.进一步地，在控制台上还设置有显示器，微控制器将电阻应变式称重传感器检测的集料重量和湿度传感器检测的空气湿度绘制成重量曲线和湿度曲线，并通过显示器进行显示，能够给试验人员提供直观的试验变化结果。
22.进一步地，在控制台上还设置有存储器，存储器对电阻应变式称重传感器检测的集料重量和湿度传感器检测的空气湿度数据进行存储，便于后续试验的研究利用。
23.进一步地，在控制台上还设置有报警器，微控制器根据电阻应变式称重传感器检测的集料重量和湿度传感器检测的空气湿度，控制报警器报警，便于提醒试验人员试验完成。
24.进一步地，在烘箱箱体的外壁和内壁之间夹设有隔热层，防止烘箱内的温度散失。
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型一种公路工程集料烘干程度试验装置的整体结构图；
28.图2为本实用新型一种公路工程集料烘干程度试验装置的正面图；
29.图3为本实用新型一种公路工程集料烘干程度试验装置的侧面图；
30.图4为本实用新型一种公路工程集料烘干程度试验装置的俯视图；
31.图5为本实用新型一种公路工程集料烘干程度试验装置的数据传输图；
32.图6为实施例中重力和湿度变化图。
33.图中：1-烘箱箱体；2-集料承载板；3-微控制器；4-进风口；5-出风口；6-轴流风机；7-加热丝；8-电阻应变式称重传感器；9-湿度传感器；10-耐高温覆盖层；11-控制台；12-显示器；13-存储器；14-报警器；15-隔热层；16-耐高温胶线。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.作为本实用新型的某一具体实施方式，结合图1至图5所示，一种公路工程集料烘干程度试验装置，包括烘箱箱体1和微控制器3，烘箱可调温度范围为高于室温10℃-200℃，烘箱箱体1的外壁和内壁之间夹设有隔热层15，通过隔热层15防止烘箱内的温度损失，优选的，隔热层15采用硅酸铝纤维隔热层。在烘箱箱体1的一侧靠近底部的位置开设有进风口4，在烘箱箱体1的顶部开设有出风口5，在烘箱箱体1的顶部设置有用于将空气从进风口4吸入且从出风口5排出的轴流风机6，也就是说，通过轴流风机6将外部空气从进风口4吸入，在烘箱箱体1内循环后从出风口5排出。在出风口5处设置有用于检测排出空气湿度的湿度传感器9，优选的，在出风口5处均布安装有多个湿度传感器9，本实施例中，湿度传感器9的型号为jcj200w。在烘箱箱体1的内侧壁上设置有加热丝7，通过加热丝7对公路工程集料进行烘干，优选的，加热丝7均布在烘箱箱体1的两内侧壁上。在烘箱箱体1内设置有集料承载板2，集料承载板2上端面设置有用于检测集料重量的电阻应变式称重传感器8，通过电阻应变式称重传感器8对集料加热过程的重量变化进行检测，优选的，在集料承载板2上设置有将电阻应变式称重传感器8包覆的耐高温覆盖层10，通过耐高温覆盖层10对电阻应变式称重传感器8进行保护，防止高温损坏，保证传感器内部金属电阻应变丝在高温环境下的正常使用，定时采集集料料盘与集料的总重量数据。本实施例中，电阻应变式称重传感器8的型号
为nos-f306ag，测量精度可达0.01g。
36.微控制器3分别与电阻应变式称重传感器8、湿度传感器9、轴流风机6和加热丝7通过耐高温胶线16电连接。微控制器3用于根据电阻应变式称重传感器8检测的集料重量和湿度传感器9检测的空气湿度，控制轴流风机6和加热丝7的工作状态，具体地说，当电阻应变式称重传感器8检测的集料重量等于预设重量阈值，且湿度传感器9检测的空气湿度等于预设湿度阈值时，控制轴流风机6和加热丝7继续工作预设时长后停止工作，其中，预设湿度阈值为在集料承载板2上未放置待烘干集料时，湿度传感器9检测的空气湿度。优选的，预设时长为3h。
37.作为本实用新型优选的实施方式，烘箱箱体1的外侧壁设置有控制台11，将微控制器3安装在控制台11上。更加优选的，在控制台11上还设置有显示器12，显示器12与微控制器3电连接，微控制器3还用于将电阻应变式称重传感器8检测的集料重量和湿度传感器9检测的空气湿度绘制成重量曲线和湿度曲线，并通过显示器12进行显示，也就是说，如图6所示，显示器12上会实时显示重量和湿度变化的双坐标图，操作者可以通过该图判断当前所处的烘干阶段并预测大致的烘干时间，实现了烘干过程中集料重量与空气湿度的数据可视化。
38.在控制台11上还设置有存储器13，存储器13与微控制器3电连接，存储器13用于存储电阻应变式称重传感器8检测的集料重量和湿度传感器9检测的空气湿度数据。在控制台11上还设置有报警器14，报警器14与微控制器3电连接，微控制器3还用于根据电阻应变式称重传感器8检测的集料重量和湿度传感器9检测的空气湿度，控制报警器14报警。
39.具体地说，为了对烘干过程中烘箱内部的空气湿度变化情况进行可视化测量，并考虑到内部的空气循环流动方式，在烘箱出风口下端使用固定模块布设三个湿度传感器安装腔体。将三个高温型湿度传感器探头9分别安置于腔体内侧，使探头与出风口5通道内空气充分接触，从而采集出风口内壁三个不同点位的空气湿度并取其平均值作为单次数据进行传输。湿度传感器9选用高温型湿敏电阻传感器，其工作温度在-70℃～180℃，测量精度可达
±
2％rh，能够在高温环境下进行空气湿度的数据采集工作。
40.下面以烘干3000g细集料为例，对本实用新型的工作原理以及使用方法进行说明：
41.s1、打开烘箱电源开关，调节烘箱内温度为105℃并进行预热，此时电阻应变式称重传感器8输出数据为0，待湿度传感器9输出数据稳定在2.50％保持半小时不变时视为预热完成。
42.s2、取洗净后的3000g细集料加入到净重500g的集料料盘中，将集料料盘一并放入烘箱中的集料承载板2上进行加热。
43.s3、烘箱内保持恒温105℃，加热丝7持续加热，进风口4持续进气，并延箱壁循环流动，流经料盘上方带走集料表面及内部加热溢散的水蒸气，混杂烘箱内部空气经轴流风机6带动加速从出风口5流出。
44.s4、布设于料盘下方的电阻应变式称重传感器8每间隔半小时对料盘与集料的总重量进行一次测量，同时布设于出风口5内壁不同位置的三个高温型湿度传感器探头9每间隔半小时分别对周围的空气湿度进行一次数据采集，两类传感器采集的数据经微控制器3传输在显示器12上显示出采集的数据，并自动生成如图6所示的重力和湿度变化图。
45.s5、由持续变化的曲线图可知，与初始状态相比，电阻应变式称重传感器8采集得
到集料的重量逐渐下降，下降速度逐渐减缓，在某时刻集料净重量下降为到最低点，并在之后的3h内(曲线红色部分)保持稳定；三点湿度传感器9采集的空气湿度的平均值先显著上升，后有波动并逐渐下降，在某时刻逐渐下降为2.5％并在之后的3h内保持不变，与初始烘箱内的空气湿度保持一致。
46.s6、随即微控制器3控制切断电源，烘箱停止工作。记录显示屏所示最终集料重量数据，待料盘静置数分钟后打开烘箱，取出料盘，完成集料烘干。
47.本实用新型的优点如下：
48.1.操作简便。传统集料的烘干方法需要人工手动设置烘干时间，并反复取出料盘称量，计算前后误差，而该装置启动预热后可以通过称重传感器每间隔半小时采集一次集料的重量，省时省力，减少操作者因操作失误而被高温烫伤的风险。
49.2.高精度。使用传统方法烘干集料后需要多次取出并使用天平称量集料质量，结果较为粗糙，缺乏准确性。而该装置通过设置测量精度可达0.01g的称重传感器和测量准确度达到
±
2％rh的高温型湿度传感器来定时测量集料重量的变化和出风口附近三个点位空气湿度平均值的变化，并通过后者的辅助评价来更精确地判断集料烘干程度。
50.3.可视化。传统烘干方法无法对集料烘干的过程进行追溯，该装置可实现对集料重量和烘箱内部空气湿度的定时自动采集，将数据转换并传输至显示屏，以双坐标曲线图的形式展现给操作者烘干的整体流程。
51.4.自动化。传统烘箱需要操作者自行判断集料烘干进程并手动切断电源，会造成能源的浪费，而该装置可以通过连接控制器自动切断电源，使烘箱在称重传感器输出的数据保持不变，且高温型湿度传感器的数据接近初始环境的三小时后自行停止工作，给集料及时降温并节省能源。
52.5.连续性。为了节省更多时间以便于将烘干的集料用于后续筛分等试验，该装置可以定时采集数据并通过在显示屏上输出曲线图，连续不间断地展现集料重量和空气湿度的变化过程，有助于操作者通过曲线变化趋势提前预测大致烘干时间并做好准备。
53.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。