CN102508504B - 一种etfe气枕结构试验恒压力控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型ETFE气枕结构试验恒压力控制***，由压力管、浮动开关、储水罐、进气阀、空压机、软气管利用大气压力、水压力、水浮力构成一套物理压力恒定控制***，无压力传感器，无计算机电子控制***。绝缘轻质杆上端连接电极板下端连接轻质浮块构成浮动开关。储水管存水，ETFE气枕内充气。当气压低时浮动开关接通进气阀，空压机给ETFE气枕充气。当压力达到设定值，浮动开关降低断开进气阀，空压机停止给ETFE气枕充气。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构试验技术领域，涉及一种气枕结构试验压力控制技术，可应用于建筑气囊膜、气枕、气承膜、工业储气罐的压力控制试验，尤其涉及一种ETFE气枕结构试验恒压力控制***。
背景技术
充气膜结构是一种重要膜结构体系，其可分为气囊式、气承式，而气囊式具有很多的表现形式，如飞碟、飞艇、充气梁、气拱、气枕等。ETFE气枕是近10年发展起来的一种新型充气膜。充气膜结构依靠充气压力，使内压力高于外大气压，从而达到维持膜形态，并承受外载荷。压力控制***是充气膜重要***之一，一般包括动力源、风机、阀门、压力传感器(气压计)、管路、计算机控制***，在具体工程应用中根据工程规模和自然环境特征设计充气***。在ETFE气枕结构试验时亦需要压力控制***，但由于试验模型往往较小，气囊容积很小，在试验过程由于模拟外载荷、温度等气囊响应，其导致气囊耦合作用后容积变化极小，采用普通压力控制方法将使压力恒值难以控制、高低剧烈变化、频繁开闭电路、设备响应频繁。
陈务军著的“膜结构工程设计”(中国建筑工业出版社，2005.3.)研究介绍充气膜、蝶形气囊膜、飞艇、ETFE气枕设计等。
陈务军、唐雅芳、任小强等著的“ETFE充气膜结构设计设计分析方法与数值分析特征研究”(空间结构，2010，16(4)：38-44)采用气囊膜，研究了气囊膜分析方法和结构特性。
王双军、陈先明著的“水立方ETFE充气膜结构技术”(化学工业出版社，2010.2)研究介绍了ETFE充气膜***集成技术，包括ETFE充气膜建筑、结构、充气***、制作与施工等。
王凯著的“ETFE充气膜结构设计方法与ETFE薄膜特性研究”(上海交通大学硕士学位论文，2010.11)研究介绍了ETFE充气膜结构设计方法、压力控制***设计原理与设备选择、ETFE气枕高温交变试验以及ETFE薄膜材料性能力学试验。
王凯、陈务军、宋浩著的“ETFE充气膜结构设计方法与特征”(第八届全国土木工程研究生学术论坛，浙江大学，杭州，2010.11.27-28)研究介绍了ETFE充气膜结构设计方法、ETFE气枕结构特征。
这些现有的压力控制***一般包括压力传感器(气压计)、计算机控制***等，在ETFE气枕结构试验时，采用普通压力控制方法将使压力恒值难以控制、高低剧烈变化、频繁开闭电路、设备响应频繁，不能满足简单、可靠、精度高、响应快、无计算机控制***、无压力传感器、经济实用的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有气囊压力控制***的不足，提供一种新型ETFE气枕结构试验恒压力控制技术，具有简单、可靠、精度高、响应快、无计算机控制***、无压力传感器、经济实用，可应用于建筑气囊膜、气枕、气承膜、工业储气罐的压力控制试验，以及其它充气结构压力控制试验。
为实现这样的目的，本发明的新型ETFE气枕结构试验恒压力控制***包括储水罐、压力管、浮动开关、主动气源、进气阀。浮动开关由中间绝缘轻质杆、下端轻质浮块、上端电极板构成，浮块浸浮于水中，电极板可接通压力管电极。压力管上端密封，有一对电极和一个气嘴，电极内侧端可与浮动开关接通，外接线端连接主动气源的进气阀，气嘴通过软气管连接ETFE气枕的气嘴，压力管下端座透气可固定放置于储水罐。主动气源通过软气管连接ETFE气枕气嘴，软气管间接进气阀。初始气枕内不充气，往储水罐内注水，当注水使浮动开关顶升接通进气阀，主动气源对ETFE气枕充气，当压力达到设定值压力管内气体从压力罐下端溢出产生气泡或储水罐内水位增高、水溢出，气面和液面保持设定高差(压力力差)，浮动开关降低断开进气阀电极，主动气源停止充气，当压力低于设定值浮动开关顶升接通充气，维持***压力恒定。
较佳地，储水罐和压力管为透明刚化玻璃制成；ETFE气枕为超压气囊；主动气源为空压机。
本发明充分利用大气压差、水压力、水浮力的特点和物理原理，实现新型ETFE气枕结构试验恒压力控制***，简单、精度高、无需计算机控制***、无压力传感器、经济实用，可应用于建筑气囊膜、气枕、气承膜、工业储气罐的压力控制试验，以及其它充气结构压力控制试验。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的ETFE气枕结构试验恒压力控制***。
图中，1为ETFE气枕，2为空压机，3为空气，4为电缆，5为软气管，6为轻质浮块，7为绝缘轻质杆，8为储水罐，9为压力管，10为电极板，11为电极接线端，12为净水，13为进气阀，14为支架。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括ETFE气枕1、空压机2、空气3、电缆4、软气管5、轻质浮块6、绝缘轻质杆7、储水罐8、压力管9、电极板10、电极接线端11、净水12、进气阀13、支架14。绝缘轻质杆7上端连接电极板10下端连接轻质浮块6构成浮动开关。透明有毫米精度标尺的压力管9上端密封，密封盖上有一对电极11和一个气嘴，电极内侧端可与浮动开关接通，外接线端由电缆4连接空压机2的进气阀13，气嘴通过软气管5连接ETFE气枕1的气嘴，压力管9下端座透气可固定放置于储水罐8。进气阀13一端口由软气管5连接空压机2，另一端口由软气管5连接ETFE气枕1的气嘴，进气阀13由电缆4连接压力管9的电极接线端11，由浮动开关的电极板10接通。ETFE气枕1连接固定于支架14，内充空气3，有两个气嘴，有软气管5连接压力管9的气嘴和进气阀13的端口。储水罐8内储存净水12，储水罐8净水顶面与压力管9内气/水界面间水的高度差为ETFE气枕1与大气压的压差，初始时刻ETFE气枕1内和大气压一致，压力管9内水面域储水罐8内水面高度一致，ETFE气枕1内压力增大，压力管9内水面降低，压力管9内外水面压差即为ETFE气枕压力，当压差达到设定值将不再增大。
本发明的构件尺寸、材料选择、工艺设计可针对具体应用确定，包括最大压力值H1(储水罐8顶端与压力管9下端之间的高度)、压差控制误差值h(电极板10与电极接线端11之间的高度)。储水罐8、压力管9可用透明刚化玻璃，ETFE气枕1可为平面矩形、方形、菱形、圆形，支架14可为钢结构、铝合金材料。软气管5可为白色PE波纹管，绝缘轻质杆7可为PE棒。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种ETFE气枕结构试验恒压力控制***，其特征在于，包括储水罐、压力管、设置于压力管内的浮动开关、进气阀和通过进气阀供气的主动气源；其中，
ETFE气枕连接固定于支架，内充空气，ETFE气枕有两个气嘴，分别通过软气管连接压力管的气嘴和进气阀的端口；
浮动开关由上端的电极板、中间的绝缘轻质杆和下端的浮块构成，浮块浸浮于水中，电极板可接通压力管的电极；
压力管透明并有毫米精度标尺，压力管上端用密封盖密封，密封盖上有一个气嘴和分别位于密封盖两侧的一对电极端子，内侧电极端子自动与浮动开关接通，外侧电极端子通过电缆连接进气阀，以控制进气阀的动作；压力管的气嘴通过软气管连接ETFE气枕的一个气嘴，压力管下端座透气且固定放置于储水罐中；
储水罐内储存净水，净水顶面与压力管内气/水界面间水的高度差为ETFE气枕与大气压的压差；初始时刻ETFE气枕内不充气，压力和大气压一致，压力管内水面与储水罐内水面高度一致，浮动开关顶升，控制进气阀接通，主动气源对ETFE气枕充气；随着ETFE气枕内压力增大，压力管内水面降低，压力管内外水面压差即为ETFE气枕压力，当压差达到设定值，压力管内气体从压力管下端溢出产生气泡或储水罐内水位增高、水溢出，气面和液面保持设定高差，浮动开关降低，使得进气阀关闭；当压力低于设定值时，浮动开关顶升，重新接通充气，从而维持***压力恒定不再增大。
2.如权利要求1所述的ETFE气枕结构试验恒压力控制***，其特征在于，储水罐和压力管为透明刚化玻璃制成。
3.如权利要求1所述的ETFE气枕结构试验恒压力控制***，其特征在于，ETFE气枕为超压气囊。
4.如权利要求1所述的ETFE气枕结构试验恒压力控制***，其特征在于，主动气源为空压机。
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