一種水泥凝結時間自動測定儀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種水泥凝結時間自動測定儀，所述設備包括機座、旋轉臺、升降架、滑動桿和吸盤式電磁鐵；所述旋轉臺和升降架分別安裝在所述機座上；所述旋轉臺上設置有旋轉盤和旋轉步進電機；所述升降架中安裝有試針復位機構，并在試針復位機構中設置有試針和位移傳感器；所述滑動桿安裝在所述試針的上端，且滑動桿由所述試針復位機構翻轉180度實現試針復位；所述吸盤式磁鐵設置在所述試針復位機構的上方，并通過一磁鐵固定架固定。本發明提供的設備依照國家測試標準，能模仿人工操作的全過程，操作方便、測試精度高。
【專利說明】一種水泥凝結時間自動測定儀
【技術領域】
[0001] 本發明涉及土工試驗儀器【技術領域】，尤其涉及一種水泥凝結時間自動測定儀。
【背景技術】
[0002] 凝結時間是水泥質量的主要指標之一，標準GB175- 2007《通用硅酸鹽水泥》中規 定了硅酸鹽水泥初凝時間和終凝時間。同時，國標GB/T1346-2011水泥凝結時間的測定方 法。水泥凝結是采用一定時間內、試針是否能沉入試模中試樣的一定深度來確定的。
[0003] 初凝時間的測定：試件在濕氣養護箱中養護加水后30min時進行第一次測定。測 定時，取出試模放到試針下，試針與水泥凈漿表面接觸后，試針垂直自由地沉入水泥凈漿。 若試針停止下沉或釋放試針30s時，試針沉至距底板4mm± 1mm時,為水泥達到初凝狀態，重 復上述測定，至水泥達到初凝狀態。試件在濕氣養護箱中養護加水至水泥達到初凝狀態的 時間為水泥的初凝時間。
[0004] 終凝時間的測定：在完成初凝時間測定后，試件放入濕氣養護箱中養護，臨近規定 的終凝時間時每隔15min測定一次，當試針沉入試體0. 5mm時，為水泥達到終凝狀態。試件 在濕氣養護箱中養護加水至水泥達到終凝狀態的時間為水泥的終凝時間。
[0005] 由于在實測時，終凝狀態的0. 5mm這一量值很難準確觀測，因此在標準GB/T 1346- 2011中特別規定，為了準確觀測狹小區域試針的沉入狀況，終凝時間的測定采用裝 有環形附件的專用試針，當專用試針沉入試體0. 5mm時，這時環形附件不能在試體上留下 痕跡，也即是最后一次未出現環形附件痕跡為終凝。同時在標準中規定，初凝時間到達后立 即翻轉試模，目的是為了測定終凝時凈漿表面非常平整，能夠準確觀測終凝針（即專用試 針）上的附件是否留下痕跡。
[0006] 目前國內行業大多是采用手動式維卡儀（此儀器外觀及主要結構見附圖1，其中1 為機座，2為滑動桿，3為松緊螺釘，4為指針，5為標尺）來測定水泥的凝結時間。這是一種 有一百多年歷史的傳統方法，采用手工操作，每隔五分鐘或十五分鐘操作一次，觀察試針自 水泥凈漿表面自由落體沉入的深度來判定初、終凝時間。
[0007] 從手動維卡儀的測試方法可以看出，這種方法費時、費力，每個試樣要一個個的測 定，操作人員需要幾小時甚至十幾小時地等待，觀察終凝時間的到達。而且，由于操作人員 的熟練程度與能力不同也影響測定結果的準確性。因而迫切需要自動測定儀來自動地、精 確地測定水泥的凝結時間。
【發明內容】
[0008] 為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種能模仿人工操作全過程，且操作 方便、測試精度高的水泥凝結時間自動測定儀。
[0009] 本發明的目的通過以下的技術方案來實現：
[0010] 一種水泥凝結時間自動測定儀，該設備包括：
[0011] 機座、旋轉臺、升降架、滑動桿和吸盤式電磁鐵；所述旋轉臺和升降架分別安裝在 所述機座上；
[0012] 所述旋轉臺上設置有旋轉盤和旋轉步進電機；
[0013] 所述升降架中安裝有試針復位機構，并在試針復位機構中設置有試針和位移傳感 器；
[0014] 所述滑動桿安裝在所述試針的上端，且滑動桿由所述試針復位機構翻轉180度實 現試針復位；
[0015] 所述吸盤式磁鐵設置在所述試針復位機構的上方，并通過一磁鐵固定架固定。
[0016] 與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可以具有如下優點：
[0017] 依照國家測試標準，能模仿人工操作的全過程，操作方便、測試精度較高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1是現有技術中的手動式維卡儀結構示意圖；
[0019] 圖2是水泥凝結時間自動測定儀結構示意圖；
[0020] 圖3是試針復位時的結構示意圖；
[0021] 圖4是試針復位機構的結構示意圖；
[0022] 圖5是旋轉臺的結構示意圖；
[0023] 圖6是本發明采用自動找平技術測量的原理圖；
[0024] 圖7是采用本發明測定水泥凝結時間的測試流程圖。
【具體實施方式】
[0025] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合實施例及附圖對本發 明作進一步詳細的描述。
[0026] 圖2是水泥凝結時間自動測定儀結構，該結構包括：機座1、旋轉臺7、升降架8、滑 動桿2和吸盤式電磁鐵9 ;所述旋轉臺和升降架分別安裝在所述機座上；所述旋轉臺上設置 有旋轉盤22和旋轉步進電機21 (如圖5所示）；所述升降架中安裝有試針復位機構10,并 在試針復位機構中設置有試針11和位移傳感器14 ;所述滑動桿安裝在所述試針的上端，且 滑動桿由所述試針復位機構翻轉180度實現試針復位；所述吸盤式磁鐵設置在所述試針復 位機構的上方,并通過一磁鐵固定架16固定（如圖3和圖4所示）。
[0027] 在所述滑動桿上及該滑動桿的一側安裝有一對位移傳感器；
[0028] 所述吸盤式磁鐵，用于試針復位時緊吸滑動桿上端。
[0029] 上述旋轉盤上設置有電連接采樣端，該采樣端分別與控制系統的信號電壓輸入端 和給定電壓輸入端連接。
[0030] 上述采樣端在金屬試模12、水泥凈漿及試針電導通時獲得采樣信號。
[0031] 上述金屬試模設置在旋轉盤上，且該旋轉盤上還設置有玻璃板13。
[0032] 上述機座上設置有機殼6,所述旋轉盤露出并位于所述機殼的上方。
[0033] 上述設備還包括步進電機18、電機固定板20、升降板19和試針固定架15 ;
[0034] 上述步進電機通過電機連接板17與所述試針復位機構相連。
[0035] 如圖6所示，為本發明所依據的自動找平技術測量的工作原理，即當試針下落并 碰到水泥靜漿23表面時，這時芯片d將接收到一個電信號，并自動記錄該位置的數值，該值 即為初值，當試針沉入水泥靜漿并不再下沉時，記錄下此刻的數值，即為終值。用終值減去 初值得到的就是試針真實的沉入深度。
[0036] 實際上，只要滿足水泥在終凝狀態下，能產生電信號，之前的每一次測試都能產生 電信號。因此，串聯電阻和比較電壓％的大小可根據水泥終凝時的電阻來確定。但是，由 于水泥在終凝狀態下，電阻很大，很難準確測定，而且不同型號的水泥在終凝狀態的電阻也 不盡相同，因此只能通過實驗來確定串聯電阻和比較電壓v 2的大小。為了保證信號產生的 穩定性，總的原則是串聯電阻設定得大一些，比較電壓v2小一點（如果設定較大，則會因為 電源電壓的波動造成誤判）。最終，所確定的串聯電阻R為0. 5?1. 5ΜΩ，比較電壓V2為 0· 5 ?1. 5v〇
[0037] 如圖7所示為測定水泥凝結時間的測試流程圖，該流程包括：
[0038] 首先將裝有標準稠度凈漿的試模放在旋轉盤上，測試開始，開始計時，此時試驗次 數N = 1，升降架驅動步進電機Ml正向緩慢旋轉帶動試針下降，直到獲得接觸判斷信號為 止，Ml停止旋轉，記錄此時位移傳感器的讀數（水泥凈漿表面值），10秒后，電磁鐵斷電（使 試針從水泥表面開始釋放），30秒后，第二次記錄位移傳感器的讀數，兩次讀數值之差即為 試針插入水泥的深度值，5秒后，Ml反向旋轉，使升降臺至最高位置，翻轉步進電機M2正向 旋轉180度，電磁鐵通電，使試針復位，5秒后，M2反向旋轉180度，同時旋轉步進電機旋轉 8度，重復試驗，直到試針首次插入深度為38± 1mm時，判斷為到達初凝狀態，記錄初凝時間 T1，當試針首次插入深度小于等于0. 5mm時，判斷為到達終凝狀態，記錄終凝時間T2,試驗 結束。
[0039] 上述Ml為升降架的驅動步進電機，M2為翻轉步進電機，M3為旋轉步進電機。
[0040] 雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發明而采 用的實施方式，并非用以限定本發明。任何本發明所屬【技術領域】內的技術人員，在不脫離本 發明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化， 但本發明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1. 一種水泥凝結時間自動測定儀，其特征在于，所述設備包括機座、旋轉臺、升降架、滑 動桿和吸盤式電磁鐵；所述旋轉臺和升降架分別安裝在所述機座上； 所述旋轉臺上設置有旋轉盤和旋轉步進電機； 所述升降架中安裝有試針復位機構，并在試針復位機構中設置有試針和位移傳感器； 所述滑動桿安裝在所述試針的上端，且滑動桿由所述試針復位機構翻轉180度實現試 針復位； 所述吸盤式磁鐵設置在所述試針復位機構的上方，并通過一磁鐵固定架固定。
2. 根據權利要求1所述的水泥凝結時間自動測定儀，其特征在于，在所 述滑動桿上及該滑動桿的一側安裝有一對位移傳感器； 所述吸盤式磁鐵，用于試針復位時緊吸滑動桿上端。
3. 根據權利要求1所述的水泥凝結時間自動測定儀，其特征在于，所述旋轉盤上設置 有電連接采樣端，該采樣端分別與控制系統的信號電壓輸入端和給定電壓輸入端連接。
4. 根據權利要求3所述的水泥凝結時間自動測定儀，其特征在于，所述采樣端在金屬 試模、水泥凈漿及試針電導通時獲得采樣信號。
5. 根據權利要求4所述的水泥凝結時間自動測定儀，其特征在于，所述金屬試模設置 在旋轉盤上，且該旋轉盤上還設置有玻璃板。
6. 根據權利要求1所述的水泥凝結時間自動測定儀，其特征在于，所述機座上設置有 機殼，所述旋轉盤露出并位于所述機殼的上方。
7. 根據權利要求1所述的水泥凝結時間自動測定儀，其特征在于，所述設備還包括步 進電機、電機固定板、升降板和試針固定架； 所述步進電機通過電機連接板與所述試針復位機構相連。
【文檔編號】G01N11/12GK104155212SQ201410425686
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】曾成剛, 滕艷, 張智鷹, 趙金輝 申請人:深圳市太科檢測有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
