CN106680107B - 一种多功能温控双腔压力室 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能温控双腔压力室，它包括温度控制***和压力室***；所述的温度控制***包括恒温箱(1)、第一温度传感器(2‑1)、第二温度传感器(2‑2)、第三温度传感器(2‑3)和水浴循环铜管(3)；压力室***安放在恒温箱(1)内，压力室***包括压力室底座(11)、安装在压力室底座(11)上的有机玻璃筒(5)和位于有机玻璃筒(5)内部的铝合金筒(7)、安装在有机玻璃筒(5)和铝合金筒(7)顶部的上盖(4)。本发明所述的多功能温控双腔压力室，结构设计合理，操作简单，应用范围广，自动化程度高，可实现多种试验操作，稳定性能高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能温控双腔压力室，尤其涉及一种能够实现高精度、温控多功能双腔压力室结构。
背景技术
土工试验中，压力室是模拟实际工程环境不可或缺的组成部分，通过对压力室内的试样施加周围压力、竖向应力、渗透压力和基质吸力等外加荷载，能够有效地模拟自然状态下岩土材料的应力分布情况，进而可对试样的力学、渗透、管涌等形为特性进行深入研究。
通常多数土工试验所需试验时间少则2-3天、多则12个月，在长期的试验荷载作用下，压力室结构将发生疲劳变形，且压力室多为单腔结构，此时将不能有效地避免这部分变形对试验结果的影响，特别是对试样体积测量的影响，这将降低试验的精确度；且压力室的上部结构和底座多采用3个螺栓的固定方式，安装不便，均易出现漏水现象，影响试验的有效进行；同时，试验仪器多采用荷重传感器外置，通过中心杆与试样反压帽进行接触，在试验过程中，随着围压的作用，中心杆与密封座间将产生不同程度的摩擦力作用，且易产生偏心生成附加影响。
对于试验中温度的控制，往往采用电热板、电阻丝和水浴等温控设备对压力室进行温度控制，但是都存在着一定的弊端，如电热板和电阻丝只能进行加热的控制，无法进行低温环境的模拟，而且控制精度低，水浴能够进行冷热控制，但是仅仅采用水浴加载，既是外壁包裹隔热材料，在环境温度与压力室控制温度差别较大时，造成压力室内腔产生温度梯度，无法精确控制温度，难以长时间精确控制试样温度。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是：针对以上压力室的弊端，提供一种多功能温控双腔压力室结构，能够高效地对试验进行控制，提高试验的测量精度，并可进行多种试验控制。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多功能温控双腔压力室，它包括温度控制***和压力室***；所述的温度控制***包括恒温箱、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和水浴循环铜管；
所述的压力室***安放在恒温箱内，压力室***包括压力室底座、安装在压力室底座上的有机玻璃筒和位于有机玻璃筒内部的铝合金筒、安装在有机玻璃筒和铝合金筒顶部的上盖；所述的上盖、有机玻璃筒、铝合金筒和压力室底座之间通过拉杆密封连接；有机玻璃筒内构成压力室外腔，铝合金筒内构成压力室内腔；
所述的压力室底座上安装有试样底座，试样底座上放置有试样；
所述的上盖中央位置安装有密封座，内置荷重传感器穿过密封座固定在上盖上，且内置荷重传感器下部凸出部分与反压帽上部的凹陷部分相固定；反压帽位于试样的上方。
作为优选方案，以上所述的多功能温控双腔压力室，所述的拉杆为四根，分别位于压力室底座四个角位置，通过对角固定安装拉杆，保证压力室***的密封性。
作为优选方案，以上所述的多功能温控双腔压力室，所述的第一温度传感器安装在恒温箱上，测量恒温箱内的温度；第二温度传感器和第三温度传感器均安装在压力室***的上盖上，分别用于测定压力室内腔和压力室外腔内部的温度。
作为优选方案，以上所述的多功能温控双腔压力室，所述的上盖上设置有第一排气帽和第二排气帽，第一排气帽和第二排气帽分别与压力室内腔和压力室外腔相连通。
作为优选方案，以上所述的多功能温控双腔压力室，上盖上固定有支撑杆，夹具一端固定于支撑杆上，另一端与内置荷重传感器相连，可通过夹具使反压帽与试样之间无荷载接触，避免内置荷重传感器的重量对试样的影响，进而能够有效地进行拉伸试验。
作为优选方案，以上所述的多功能温控双腔压力室，所述的密封座和内置荷重传感器之间分别设有导向环和X型密封圈，以保证内置荷重传感器的垂直度和测量精度。
作为优选方案，以上所述的多功能温控双腔压力室，反压帽从中间至外边缘依次安装有第一弯曲元、第一圆环形陶土板和第一圆环形透水石，第一圆环形陶土板和第一圆环形透水石与反压帽之间分别设置有第一环形储水空腔和第二环形储水空腔，第一环形储水空腔和第二环形储水空腔分别与第一通道和第二通道相连通。
作为优选方案，以上所述的多功能温控双腔压力室，试样底座中心至边缘位置依次安装有第二弯曲元、第二圆环形陶土板和第二圆环形透水石；第二圆环形陶土板和第二圆环形透水石与试样底座之间分别设置有第三环形储水空腔和第四环形储水空腔，第三环形储水空腔与第三通道和第五通道相连，第三通道和第五通道末端安装有第一高压球阀和第三高压球阀；
第四环形储水空腔与第四通道相连通，第四通道端部安装有第二高压球阀；所述的试样底座上开设有第六通道和第七通道，第六通道和第七通道端部分别安装有第四高压球阀和第五高压球阀。
作为优选方案，以上所述的多功能温控双腔压力室，所述的试样底座和反压帽为可拆分结构，可分别更换为第二试样底座和第二反压帽或者更换为第三试样底座和第三反压帽，所述的第二试样底座和第二反压帽为与非饱和三轴相配套的配件，第二试样底座上镶嵌有陶土板，所述的第三试样底座和第三反压帽为与普通饱和三轴相配套的配件。
本发明所述的多功能温控双腔压力室，通过对压力室内腔和压力室外腔同时施加相同的压力，以抵消压力室内腔变形引起的试样体积测量的误差，保证土工试验总体积测量的精确性。
本发明所述的反压帽上的第一通道通过管线和试样底座上的第六通道相连通，反压帽上的第二通道通过管线和试样底座上的第七通道相连通。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的多功能温控双腔压力室，密封座内部采用导向环结构，避免了试验过程中内置传感器倾斜对试验结果的影响；
2、本发明提供的多功能温控双腔压力室，采用双腔结构，有效地避免了长期荷重作用下对压力室变形对试验结果精确度的影响；
3、本发明提供的多功能温控双腔压力室，采用铝合金内压力室侧壁结构、恒温箱和水浴循环铜管作为温度控制结构，能够有效地保证试验中所需温度以及试验温度的稳定性，降低了试验过程中能量(电)的损耗，有助于环保；
4、本发明提供的多功能温控双腔压力室，安装特有的反压帽和试样底座结构，可通过改变配件中的管路通道，实现多种试验功能，比如非饱和土试验、非饱和土渗透试验、饱和土试验、饱和土双向排水、渗透试验、饱和土弯曲元试验、非饱和土弯曲元试验等；
5、本发明提供的多功能温控双腔压力室，可便捷更换不同规格的反压帽和试样底座，可实现不同试验功能；
6、本发明提供的多功能温控双腔压力室，采用特殊设置，可进行拉伸试验，避免了旧式拉伸试验装置中橡皮膜老化的影响。
附图说明
图1是本发明所述的多功能温控双腔压力室结构剖面图。
图2是本发明所述的多功能温控双腔压力室剖面图。
图3是本发明所述的多功能温控双腔压力室密封座剖面图。
图4是本发明所述的多功能温控双腔压力室反压帽结构剖面图。
图5是本发明所述的多功能温控双腔压力室底座结构剖面图。
图6是常规反压帽和试样底座剖面图。
图7是另一种常规反压帽和试样底座剖面图。
图8是本发明所述的多功能温控双腔压力室顶部局部示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1至8所示，一种多功能温控双腔压力室，它包括温度控制***和压力室***；所述的温度控制***包括恒温箱1、第一温度传感器2-1、第二温度传感器2-2、第三温度传感器2-3和水浴循环铜管3；
所述的压力室***安放在恒温箱1内，压力室***包括压力室底座11、安装在压力室底座11上的有机玻璃筒5和位于有机玻璃筒5内部的铝合金筒7、安装在有机玻璃筒5和铝合金筒7顶部的上盖4；所述的上盖4、有机玻璃筒5、铝合金筒7和压力室底座11之间通过拉杆6密封连接；有机玻璃筒5内构成压力室外腔28，铝合金筒7内构成压力室内腔29；
所述的压力室底座11上安装有试样底座10，试样底座10上放置有试样31；
所述的上盖4中央位置安装有密封座13，内置荷重传感器8穿过密封座13固定在上盖4上，且内置荷重传感器8下部凸出部分与反压帽9上部的凹陷部分相固定；反压帽9位于试样31的上方。
所述的拉杆6为四根，分别位于压力室底座11四个角位置，通过对角固定安装拉杆6，保证压力室***的密封性。
所述的第一温度传感器2-1安装在恒温箱1上，测量恒温箱1内的温度；第二温度传感器2-2和第三温度传感器2-3均安装在压力室***的上盖4上，分别用于测定压力室内腔29和压力室外腔28内部的温度。
所述的上盖4上设置有第一排气帽12-1和第二排气帽12-2，第一排气帽12-1和第二排气帽12-2分别与压力室内腔29和压力室外腔28相连通。
所述的上盖4上固定有支撑杆37，夹具38一端固定于支撑杆37上，另一端与内置荷重传感器8相连。
所述的密封座13和内置荷重传感器8之间分别设有导向环14-1和X型密封圈14-2。
反压帽9从中间至外边缘依次安装有第一弯曲元26、第一圆环形陶土板17-1和第一圆环形透水石16-1，第一圆环形陶土板17-1和第一圆环形透水石16-1与反压帽9之间分别设置有第一环形储水空腔20-1和第二环形储水空腔21-1，第一环形储水空腔20-1和第二环形储水空腔21-1分别与第一通道19和第二通道18相连通。
所述的多功能温控双腔压力室，试样底座10中心至边缘位置依次安装有第二弯曲元27、第二圆环形陶土板17-2和第二圆环形透水石16-2；第二圆环形陶土板17-2和第二圆环形透水石16-2与试样底座10之间分别设置有第三环形储水空腔20-2和第四环形储水空腔21-2，第三环形储水空腔20-2与第三通道23-1、第五通道23-2相连，第三通道23-1和第五通道23-2末端安装有第一高压球阀24-1和第三高压球阀24-2；
第四环形储水空腔21-2与第四通道22相连通，第四通道22端部安装有第二高压球阀(24-3)；所述的试样底座(10)上开设有第六通道25和第七通道28，第六通道25和第七通道28端部分别安装有第四高压球阀24-4和第五高压球阀24-5。
所述的试样底座10和反压帽9为可拆分结构，可分别更换为第二试样底座33和第二反压帽32或者更换为第三试样底座36和第三反压帽35，所述的第二试样底座33和第二反压帽32为与非饱和三轴相配套的配件，第二试样底座33上镶嵌有陶土板34，所述的第三试样底座36和第三反压帽35为与普通饱和三轴相配套的配件。
实施例2
本发明所述多功能温控双腔压力室结构能够进行饱和三轴和非饱和三轴试验，当进行饱和三轴试验时，仅需将压力室底座11上的第一高压球阀24-1、第三高压球阀24-2、第五高压球阀24-5关闭即可，当进行非饱和三轴试验时，仅需将压力室底座11上的第二高压球阀24-3关闭即可，能够进行非饱和土应力、渗透等多因素耦合试验。
实施例3
本发明所述多功能温控双腔压力室结构能够进行拉伸试验，试验前通过夹具38将内置荷重传感器8进行固定，保持与内置荷重传感器8相连接的反压帽9与试样31无荷载接触，试验开始利用试验加载装置对内置荷重传感器8进行拉伸，完成拉伸试验。
Claims (6)
1.一种多功能温控双腔压力室，其特征在于，它包括温度控制***和压力室***；所述的温度控制***包括恒温箱(1)、第一温度传感器(2-1)、第二温度传感器(2-2)、第三温度传感器(2-3)和水浴循环铜管(3)；
所述的压力室***安放在恒温箱(1)内，压力室***包括压力室底座(11)、安装在压力室底座(11)上的有机玻璃筒(5)和位于有机玻璃筒(5)内部的铝合金筒(7)、安装在有机玻璃筒(5)和铝合金筒(7)顶部的上盖(4)；所述的上盖(4)、有机玻璃筒(5)、铝合金筒(7)和压力室底座(11)之间通过拉杆(6)密封连接；有机玻璃筒(5)和铝合金筒(7)间构成压力室外腔(28)，铝合金筒(7)内构成压力室内腔(29)；
所述的压力室底座(11)上安装有试样底座(10)，试样底座(10)上放置有试样(31)；
所述的上盖(4)中央位置安装有密封座(13)，内置荷重传感器(8)穿过密封座(13)固定在上盖(4)上，且内置荷重传感器(8)下部凸出部分与反压帽(9)上部的凹陷部分相固定；反压帽(9)位于试样(31)的上方；
所述的上盖(4)上设置有第一排气帽(12-1)和第二排气帽(12-2)，第一排气帽(12-1)和第二排气帽(12-2)分别与压力室内腔(29)和压力室外腔(28)相连通；
反压帽(9)从中间至外边缘依次安装有第一弯曲元(26)、第一圆环形陶土板(17-1)和第一圆环形透水石(16-1)，第一圆环形陶土板(17-1)和第一圆环形透水石(16-1)与反压帽(9)之间分别设置有第一环形储水空腔(20-1)和第二环形储水空腔(21-1)，第一环形储水空腔(20-1)和第二环形储水空腔(21-1)分别与第一通道(19)和第二通道(18)相连通；
试样底座(10)中心至边缘位置依次安装有第二弯曲元(27)、第二圆环形陶土板(17-2)和第二圆环形透水石(16-2)；第二圆环形陶土板(17-2)和第二圆环形透水石(16-2)与试样底座(10)之间分别设置有第三环形储水空腔(20-2)和第四环形储水空腔(21-2)，第三环形储水空腔(20-2)与第三通道(23-1)和第五通道(23-2)相连，第三通道(23-1)和第五通道(23-2)末端安装有第一高压球阀(24-1)和第三高压球阀 (24-2)；
第四环形储水空腔(21-2)与第四通道(22)相连通，第四通道(22)端部安装有第二高压球阀(24-3)；所述的试样底座(10)上开设有第六通道(25)和第七通道(28-1)，第六通道(25)和第七通道(28-1)端部分别安装有第四高压球阀 (24-4) 和第五高压球阀 (24-5)。
2.根据权利要求1所述的多功能温控双腔压力室，其特征在于，所述的拉杆(6)为四根，分别位于压力室底座(11)四个角位置，通过对角固定安装拉杆(6)，保证压力室***的密封性。
3.根据权利要求1所述的多功能温控双腔压力室，其特征在于，所述的第一温度传感器(2-1)安装在恒温箱(1)上，测量恒温箱(1)内的温度；第二温度传感器(2-2)和第三温度传感器(2-3)均安装在压力室***的上盖(4)上，分别用于测定压力室内腔(29)和压力室外腔(28)内部的温度。
4.根据权利要求1所述的多功能温控双腔压力室，其特征在于，上盖(4)上固定有支撑杆(37)，夹具(38)一端固定于支撑杆(37)上，另一端与内置荷重传感器(8)相连。
5.根据权利要求1所述的多功能温控双腔压力室，其特征在于，所述的密封座(13)和内置荷重传感器(8)之间分别设有导向环(14-1)和X型密封圈(14-2)。
6.根据权利要求1所述的多功能温控双腔压力室，其特征在于，所述的试样底座(10)和反压帽(9)为可拆分结构，可分别更换为第二试样底座(33)和第二反压帽(32)或者更换为第三试样底座(36)和第三反压帽(35)，所述的第二试样底座(33)和第二反压帽(32)为与非饱和三轴相配套的配件，第二试样底座(33)上镶嵌有陶土板(34)，所述的第三试样底座(36)和第三反压帽(35)为与普通饱和三轴相配套的配件。
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