CN109297782B - 一种土样增湿减湿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土样增湿减湿装置，包括相互平行且呈上下设置的顶板和底板，顶板和底板通过多个立柱连接，顶板下部通过传动装置连接有增湿室，增湿室通过第一管道连接有液体储存箱，第一管道上还依次水平连接有液体气化雾化装置和送风装置，液体气化雾化装置和送风装置均分别与气化加湿控制器电性连接，底板上设置有真空室，真空室通过第二管道连接有气水两用真空泵，气水两用真空泵与减压控制器电性连接，真空室与增湿室通过密封圆板连接。该装置在土样增减湿时，利用压力差和雾化气化水，对土样进行快速、均匀增减湿，根据所制的密封圆板上孔洞数量的多少，也可进行批量土样的增减湿。

Description

一种土样增湿减湿装置
技术领域
本发明属于岩土工程设备技术领域，具体涉及一种土样增湿减湿装置。
背景技术
在室内土工实验中，削制原状土样(未扰动土样)或制备重塑土样(扰动土样)时，改变原状土样或重塑土样的含水率，得到理想含水率的土样是土工实验中重要的一环。
原状或重塑土样制备后，要改变其含水量，传统的增湿方法有预湿法和掩埋法，预湿法增湿时间较快，增湿程度易于控制，增湿效果较好，但无法批量增湿，需单个分别处理，工作量较大。掩埋法可以批量增湿，但增湿时间过长，增湿均匀性较差；减湿方法中，原状土样一般采用通风晾晒法，重塑土样还可以采用烘干法，然而现有的土工试验烘箱烘干工作时间任凭人为经验设定，通常会使烘箱工作运行超时，造成不必要的资源浪费，通风晾晒法减湿时还需人为值守，并反复量测含水率变化状态，效率低下。现有的土样含水率改变方法及装置难以显著改善土工试验中批量化增湿或减湿的精度和效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种土样增湿减湿装置，解决了现有土工试验中无法快速批量改变土样含水率的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种土样增湿减湿装置，包括相互平行且呈上下设置的顶板和底板，顶板和底板通过多个立柱连接，顶板下部通过传动装置连接有增湿室，增湿室通过第一管道连接有液体储存箱，底板上设置有真空室，真空室通过第二管道连接有气水两用真空泵，气水两用真空泵与减压控制器电性连接，真空室与增湿室通过密封圆板连接，密封圆板包括圆板本体，圆板本体上设置有多个圆柱形通孔，每个圆柱形通孔内嵌有环刀扣具，环刀扣具包括中空的圆柱形筒体，圆柱形筒体靠近真空室一端面为网格面，圆柱形筒体另一端面设置为敞口，圆柱形筒体的网格面上均匀分布有多个质量传感器。
本发明的特点还在于，
第一管道上还依次连接有液体气化雾化装置和送风装置，液体气化雾化装置和送风装置均分别与气化加湿控制器电性连接。
增湿室外壁上设置有增湿室监控***，增湿室监控***包括HR10空气湿度传感器a和LCD显示屏a，HR10空气湿度传感器a与LCD显示屏a电性连接，LCD显示屏a与气化加湿控制器电性连接。
真空室外壁上设置有真空室监控***，真空室监控***包括SNS智能数显压力仪、LCD显示屏b和HR10空气湿度传感器b，SNS智能数显压力仪与减压控制器电性连接，HR10空气湿度传感器b与LCD显示屏b电性连接，每个质量传感器分别与LCD显示屏b电性连接。
增湿室为圆柱形且内部中空的第一箱体，第一箱体靠近真空室的一端敞口。
真空室为圆柱形且内部中空的第二箱体，第二箱体靠近增湿室的一端敞口。
增湿室上部外沿通过多个U型固定块套设在立柱上。
立柱与顶板和底板之间通过螺纹连接，且立柱至少设置有三个。
传动装置为剪式千斤顶，剪式千斤顶的上支杆与顶板连接，剪式千斤顶的下支杆与增湿室连接。
本发明的有益效果是，
该装置在土样增湿时，利用压力差和雾化气化水，对土样进行快速、均匀增湿，根据所制的密封圆板上孔洞数量的多少，也可进行批量土样的增湿。而且通过增湿室监控***可以设置当增湿室湿度低于一定阈值时液体气化雾化装置开始工作，高于一定阈值时液体气化雾化装置停止工作；同样通过真空室监控***也可以让真空室的气压保持在一定范围内。在固定气压差和固定湿度下，通过标定，可以相对准确的增加土样的含水率。在减湿时，通过加热片均匀加热和气压差来快速减少土样含水率。由于借助了监控***可无需人力值守，解决了现有土工试验中无法快速批量改变土样含水率的问题，节省了人力，显著提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明一种土样增湿减湿装置的结构示意图；
图2为本发明一种土样增湿减湿装置中密封圆板的结构示意图。
图中，1.液体储存箱，2.第一控制阀门，3.第一管道，4.液体气化雾化装置，5.送风装置，6.气水两用真空泵，7.第二管道，8.第二控制阀门，9.增湿室，10.放气阀门，11.进气孔，12.减压控制器，13.真空室，14.抽气孔，15.气化加湿控制器，16.密封圆板，17.环刀扣具，18.圆柱形通孔，19.立柱，20.顶板，21.底板，22.传动装置，23.真空室监控***，24.增湿室监控***。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种土样增湿减湿装置，如图1所示，包括相互平行且呈上下设置的顶板20和底板21，顶板20和底板21通过多个立柱19连接，顶板20下部通过传动装置22连接有增湿室9，增湿室9上部外沿通过多个U型固定块套设在立柱19，U型固定块的对应位置设置有通孔，增湿室9外壁上设置有增湿室监控***24，增湿室9通过第一管道3连接有液体储存箱1，第一管道3上还依次水平连接有液体气化雾化装置4和送风装置5，液体气化雾化装置4和送风装置5均分别与气化加湿控制器15电性连接，第一管道3上设有第一控制阀门2，用于控制第一管道3的开关；
传动装置22为剪式千斤顶，剪式千斤顶的上支杆与顶板20连接，剪式千斤顶的下支杆与增湿室9连接；
液体气化雾化装置4为超声波加湿器或六头工业超声波雾化器；送风装置5为鼓风机；气水两用真空泵6为丹浩OL550A型真空泵；气化加湿控制器15可选用新风***智能三速控制器或PLC工控板温AM2301湿度控制器；
增湿室监控***24，包括HR10空气湿度传感器a和LCD显示屏a，HR10空气湿度传感器a与LCD显示屏a电性连接，LCD显示屏a与气化加湿控制器15电性连接，LCD显示屏a可实时显示增湿室9内的湿度，HR10空气湿度传感器a测量增湿室9湿度并向LCD显示屏a和气化加湿控制器15输送信号；
底板21上设置有真空室13，真空室13外壁上设置有真空室监控***23，真空室13通过第二管道7连接有气水两用真空泵6，气水两用真空泵6与减压控制器12电性连接，第二管道7上设置有第二控制阀门8，用于控制第二管道7的开关；
真空室监控***23，包括SNS智能数显压力仪、LCD显示屏b、HR10空气湿度传感器b，SNS智能数显压力仪与减压控制器12电性连接，HR10空气湿度传感器b与LCD显示屏b电性连接，LCD显示屏b与气化加湿控制器15电性连接，LCD显示屏b可实时显示真空室13内的湿度，HR10空气湿度传感器b测量真空室13湿度并向LCD显示屏b和气化加湿控制器15输送信号；
SNS智能数显压力仪可实时显示真空室13的气压并可以设置输出指令；
减压控制器12为PLC可编程控制器FX2N；
真空室13与增湿室9通过密封圆板16连接；密封圆板16，如图2所示，包括圆板本体，圆板本体上设置有多个圆柱形通孔18，圆柱形通孔18内嵌有环刀扣具17，环刀扣具17包括中空的圆柱形筒体，圆柱形筒体靠近真空室13一端面为网格面，圆柱形筒体另一端面设置为敞口，圆柱形筒体的网格面上均匀分布有多个质量传感器，每个质量传感器分别与LCD显示屏b电性连接，LCD显示屏b可实时显示土样质量，圆柱形筒体外侧设有螺纹并带有密封环，环刀扣具17与圆柱形通孔通过螺纹连接，实现环刀扣具17与圆柱形通孔18密闭结合；
密封圆板16上下面均设置有密封环，保证与其真空室13、增湿室9紧密结合；
真空室13一侧对应位置设置有抽气孔14；
增湿室9一侧对应位置设置有进气孔11，增湿室9上还设置有放气阀门10；
底板21的板内沿设置有螺丝孔，顶板20的板外沿设置有螺纹套，立柱19与顶板20和底板21之间通过螺纹连接，顶板20、底板21和立柱19均由不锈钢材料制成，且立柱19至少设置有三个；
具体的，增湿室9为圆柱形且内部中空的第一箱体，第一箱体由不锈钢材料制成，第一箱体靠近真空室13的一端敞口，且第一箱体通过螺钉与密封圆板16及真空室13固定组装；
具体的，真空室13为圆柱形且内部中空的第二箱体，圆柱形且内部中空的箱体，第二箱体靠近增湿室9的一端敞口，且第二箱体通过螺钉与密封圆板16及增湿室9固定组装。
本发明一种控制土样含水率增减的装置，其具体工作原理是：
A)增湿，首先将所需增湿土样置于环刀中，之后在置于环刀扣具17中，并安装在密封圆板16上，通过传动装置22，将真空室13、增湿室9和密封圆板16贴合密闭，并通过螺钉拧紧固定。开启液体气化雾化装置4和气水两用真空泵6，增湿室9内设置合适的湿度，真空室13内设置合适的气压，通过增湿室监控***24和真空室监控***23保持气压和湿度在一定的阈值内，让真空室13保持一定的负压(小于大气压的压力)，增湿室9保持一定的湿度；在压力差的作用下，增湿室9里的高湿度气体会定向通过土样样体进入到真空室13，此过程气体中的大量气化雾化水会滞留在土样中；由于气体中的水是以雾化气化形式存在的，以此加湿土样会使土样的加湿程度更加均匀、快速，根据土样的初始质量、含水率和LCD显示屏b实时显示的土样质量，可算出此时土样的含水率；
B)减湿，首先将所需增湿土样置于环刀中，可在土样上方安装加热片，并设定加热片温度，之后在置于环刀扣具17中，并安装在密封圆板16上，通过传动装置22，将增湿室9升起，只把密封圆板16和真空室13贴合密闭，并通过螺钉拧紧固定，真空室13设定气压，通过真空室监控***23保持真空室气压在一定的阈值内，在加热片加热和压力差作用下，土样内部的水会被加热蒸发，并会被压力差所形成的气流带出土样，这样土样中的含水率就会显著降低，之后根据土样的初始质量、含水率和LCD显示b实时显示的土样质量，可算出此时土样的含水率。
加热片可由电阻丝和石棉网构成，石棉网包裹着电阻丝，达到均匀加热的目的。
该装置在土样增湿时，利用压力差和雾化气化水，对土样进行快速、均匀增湿，根据所制的密封圆板16上孔洞数量的多少，也可进行批量土样的增湿。而且通过增湿室监控***24可以设置当增湿室9湿度低于一定阈值时液体气化雾化装置4开始工作，高于一定阈值时液体气化雾化装置4停止工作；同样通过真空室监控***23也可以让真空室13的气压保持在一定范围内。在固定气压差和固定湿度下，通过标定，可以相对准确的增加土样的含水率。在减湿时，通过加热片均匀加热和气压差来快速减少土样含水率。由于借助了监控***可无需人力值守，解决了现有土工试验中无法快速批量改变土样含水率的问题，节省了人力，显著提高了工作效率。

Claims (6)

1.一种土样增湿减湿装置，其特征在于，包括相互平行且呈上下设置的顶板(20)和底板(21)，所述顶板(20)和底板(21)通过多个立柱(19)连接，所述顶板(20)下部通过传动装置(22)连接有增湿室(9)，所述增湿室(9)通过第一管道(3)连接有液体储存箱(1)，所述底板(21)上设置有真空室(13)，所述真空室(13)通过第二管道(7)连接有气水两用真空泵(6)，所述气水两用真空泵(6)与减压控制器(12)电性连接，所述真空室(13)与增湿室(9)通过密封圆板(16)连接，所述密封圆板(16)包括圆板本体，所述圆板本体上设置有多个圆柱形通孔(18)，每个所述圆柱形通孔(18)内嵌有环刀扣具(17)，所述环刀扣具(17)包括中空的圆柱形筒体，所述圆柱形筒体靠近所述真空室(13)一端面为网格面，所述圆柱形筒体另一端面设置为敞口，所述圆柱形筒体的网格面上均匀分布有多个质量传感器；
所述第一管道(3)上还依次连接有液体气化雾化装置(4)和送风装置(5)，所述液体气化雾化装置(4)和送风装置(5)均分别与气化加湿控制器(15)电性连接；所述增湿室(9)外壁上设置有增湿室监控***(24)，所述增湿室监控***(24)包括HR10空气湿度传感器a和LCD显示屏a，所述HR10空气湿度传感器a与LCD显示屏a电性连接，所述LCD显示屏a与气化加湿控制器(15)电性连接；所述真空室(13)外壁上设置有真空室监控***(23)，所述真空室监控***(23)包括SNS智能数显压力仪、LCD显示屏b和HR10空气湿度传感器b，所述SNS智能数显压力仪与减压控制器(12)电性连接，所述HR10空气湿度传感器b与LCD显示屏b电性连接，所述LCD显示屏b与质量传感器电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种土样增湿减湿装置，其特征在于，所述增湿室(9)为圆柱形且内部中空的第一箱体，所述第一箱体靠近真空室(13)的一端敞口。
3.根据权利要求1所述的一种土样增湿减湿装置，其特征在于，所述真空室(13)为圆柱形且内部中空的第二箱体，所述第二箱体靠近增湿室(9)的一端敞口。
4.根据权利要求1所述的一种土样增湿减湿装置，其特征在于，所述增湿室(9)上部外沿通过多个U型固定块套设在立柱(19)上。
5.根据权利要求1所述的一种土样增湿减湿装置，其特征在于，所述立柱(19)与顶板(20)和底板(21)之间通过螺纹连接，且所述立柱(19)至少设置有三个。
6.根据权利要求1所述的一种土样增湿减湿装置，其特征在于，所述传动装置(22)为剪式千斤顶，所述剪式千斤顶的上支杆与所述顶板(20)连接，所述剪式千斤顶的下支杆与所述增湿室(9)连接。
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