CN201096707Y - 土壤腐蚀模拟加速试验箱 - Google Patents

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李晓刚
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杜翠薇
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Abstract

一种土壤腐蚀模拟加速试验箱，属于腐蚀技术领域。由试验箱箱体、水箱和电气控制箱组成，水箱(12)和电气控制箱(13)安装在试验箱箱体(2)上面的支架上，加热板(1)通过控制电路连接在外电源上，其安装于试验箱箱体(2)内底部的支架上；在试验箱箱体(2)顶部的挂钩上可以悬挂1～5个试验容器，其中一个试验容器通过挂钩(16)挂在重量传感器(15)下。优点在于，可用于在实验室内模拟现场土壤腐蚀的实际情况，通过调节试验温度和土壤含水量来达到加速腐蚀的目的，从而比较不同材料的耐土壤腐蚀能力，以及比较不同土壤的侵蚀性的强弱。

Description

土壤腐蚀模拟加速试验箱
技术领域
本实用新型属于腐蚀技术领域，特别涉及一种土壤腐蚀模拟加速试验箱。
背景技术
土壤腐蚀加速试验是在短时间内进行土壤腐蚀研究的一种主要手段，然而土壤腐蚀加速试验到目前为止还没有相关的国家标准，目前开展的土壤腐蚀加速试验方法主要有强化介质法、电偶加速法(孟厦兰，郭稚弧.铜一钢电偶加速钢在土壤中腐蚀的研究——大庆土壤试验的部分结果，腐蚀科学与防护技术，1995，7(4)：358-361；孟厦兰，金名惠，孙嘉瑞等.大庆土中电偶法加速土壤腐蚀的研究，腐蚀与防护，1995，16(6)：262-264)、电解失重法(高英，张淑泉，银耀德等.辽宁地区土壤腐蚀室内加速实验研究，腐蚀科学与防护技术，1992，4(3)：204-208)、间断极化法等。这几种方法是可以在短时间内得到较大加速比的土壤腐蚀试验方法，但除强化介质法外，它们都是通过外加电流来加速腐蚀的，具有一定的强制性，腐蚀条件和形貌与实际情况差异较大，试验主要考虑了宏电池的作用，忽略了腐蚀微电池的作用，因而只能作半定量研究。
土壤腐蚀模拟加速试验是通过调节土壤含水量及土壤温度来实现加速腐蚀的目的，目前试验室内主要是利用水浴或烘箱等设备来对土壤及试样进行加热，这种方法的缺点是需要定期地进行土壤温度和含水量的人工测量，定期地根据土壤重量变化加水，温度和含水量的控制精度差。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种土壤腐蚀模拟加速试验箱，利用该试验箱，不改变材料土壤腐蚀的机理，主要是通过改变温度和含水量，从而改变土壤腐蚀过程中的动力学参数来实现加速腐蚀的目的。在土壤腐蚀模拟加速试验箱内，利用实际土壤，不引入其他离子，采用控制土壤的含水量、温度变化，适当通入空气，实现恒温恒含水量、冷热交替和干湿交替三种腐蚀加速方法，模拟了自然环境条件下不同季节土壤中温度、含水量的变化，同时还包括了土壤干裂后或强对流天气引起的空气扩散速度加快的作用。
本实用新型土壤腐蚀模拟加速试验箱主要由试验箱箱体、水箱、电气控制箱、试验容器和加热板构成，其中电气控制箱和水箱安装在试验箱箱体的上部，试验箱箱体的侧壁及上下底面为双层结构，在其内外壁间填充保温材料，从而达到保温的目的。加热板通过控制电路连接在外电源上，放置于试验箱箱体内底部的支架上，通过加热试验箱箱体内的空气来对试验容器内的土壤和试样进行加热，避免了加热板直接加热而在土壤中形成较大的温度梯度。试验箱箱体内有两个连接在温控仪表上的温度传感器，可以进行相应的温度测量，其中一个通过螺母固定于试验箱箱体的顶部，用于测量试验箱箱体内的空气温度，另一个与试样一起埋在试验容器内的土壤中，用于测量土壤内的温度。重量传感器的上端通过连杆连接在试验箱箱体上面的水箱的底面，其下端的挂勾通过试验箱箱体上的小孔伸入试验箱箱体内。在试验箱箱体内的顶部还安装有4个挂钩，因此在试验箱箱体内，包括试验箱箱体顶部安装的4个挂钩和重量传感器下的一个挂钩，共计有5个挂钩，试验容器通过挂钩挂在试验箱箱体内，在试验箱箱体内可以同时悬挂1～5个试验容器，保持各个试验容器内相同的土壤重量和含水量，最多可以进行5组平行试验。试验箱箱体的侧壁安装有排风扇，排风扇的工作状态由电气控制箱内的温度控制器和定时器来控制，以调节试验箱箱体内的空气温度，同时通过定时排风来模拟自然环境中空气扩散速度加快的影响。
水箱的下部安装有水箱排水管，水箱排水管下依次连接电磁阀和分水器，电磁阀通过导线与控制电路相连，根据重量传感器读数的变化来控制电磁阀的闭合与开启，水流通过水箱排水管、电磁阀、分水器进水管和分水器，经分水器排水管平均分配到试验箱箱体内的各个试验容器中。在分水器中采用溢流排水的方法，为了保证水流的平均分配，要求分水器内各个分水器排水管开口在同一水平面上，并具有相同的内径，分水器进水管的流量要大于各个分水器排水管的流量之和，以保证分水器内的液面高度，同时分水器进水管延伸到分水器排水管的开口之下，以防止水流直接注入到分水器排水管内。
在电气控制箱内采集两个温度传感器和一个重量传感器的参数，采用PID控制、单片机或微机控制的方式来控制加热板、排风扇和电磁阀的工作状态，以保证试验箱箱体内及试验容器内的工作状况。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是土壤腐蚀模拟加速试验箱结构示意图。其中，加热板1、试验箱箱体2、试验容器3、排风扇4、挂钩5、分水器排水管6、测量孔7、分水器8、分水器进水管9、电磁阀10、水箱排水管11、水箱12、电气控制箱13、连杆14、重量传感器15、挂钩16、温度传感器17、温度传感器18、试样19。
图2是分水器的结构示意图。其中，分水器底板20、安装孔21、分水器筒体22、顶盖23。
具体实施方式
图1所示土壤腐蚀模拟加速试验箱主要由试验箱箱体2、水箱12和电气控制箱13组成，水箱12和电气控制箱13通过支架固定于试验箱箱体2的上部。试验箱箱体2的侧壁及上下底面为双层结构，在其内外壁间填充保温材料，从而达到保温的目的。加热板1通过控制电路连接在外电源上，放置于试验箱箱体内底部的支架上，通过加热试验箱箱体2内的空气来对试验容器3内的土壤和试样19加热。温度传感器17通过螺母固定在试验箱箱体2内的顶部，通过导线连接到电气控制箱13内，用于测量试验箱箱体2内的空气温度；温度传感器18与试样19一起埋在试验容器3内的土壤中，以测量土壤内的温度。重量传感器15通过其上端的连杆14连接在水箱12的底部，其下端的挂钩16通过试验箱箱体2上面的孔伸到试验箱箱体2内部，在试验箱箱体2内的顶部安装4个挂钩5，试验容器3可挂在这些挂钩上，其中一个试验容器3挂在重量传感器15下面的挂钩16上。在水箱12的底部安装有水箱排水管11，水箱排水管11下面依次连接电磁阀10、分水器进水管9和分水器8，分水器排水管6安装在分水器8的底部，其下端连接软管伸入到试样容器3内。水箱内的水可经过水箱排水管11、电磁阀10、分水器8，分水器排水管6流入到试验箱箱体2内的各个试验容器3中，其中电磁阀10的闭合与开启由电气控制箱13内采集到的重量传感器15的读数来控制。排风扇4通过螺丝固定在试验箱箱体2的侧壁上，其工作状态由电气控制箱13内的温度控制器和定时器来控制，以调节试验箱箱体2内的空气温度，同时还可以进行定时排风。在试验箱箱体2的顶部开有电化学测量孔7，通过该孔可与相应的电化学测量设备配合使用，以测量试验容器内土壤及试样的电化学指标。
图2所示分水器主要由分水器筒体22和顶盖23组成，顶盖23和分水器筒体22间通过螺纹密封连接，并且可拆卸以检查分水器进水管9和分水器排水管6的阻塞情况。分水器进水管9可通过焊接或螺纹连接的方法安装在顶盖23上，5个分水器排水管6安装在分水器底板20上，在分水器底板20上转有安装孔21，以便于将分水器8安装在试验箱箱体2的顶部。为了保证各个分水器排水管6的排水量相同，不仅要各个分水器排水管6的孔径相等，并且要求在分水器筒体22内，各个分水器排水管6的进水口(上端面)在同一水平面上。分水器进水管9在分水器筒体22内要延伸到分水器排水管6的进水口之下0.5～5cm处，以避免水从分水器进水管9直接注入到分水器排水管6中，为了保证分水器筒体22内的液面高度，要求分水器进水管9的流量要大于各个分水器排水管6的流量之和。
当然，此分水器还可以采用其他的结构，如从分水器的底部进水，以及在分水器进水管位置高于分水器排水管位置时，在分水器进水管和分水器排水管之间加挡板以避免水流直接注入到分水器排水管中。这样的变换均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种土壤腐蚀模拟加速试验箱，由试验箱箱体、水箱和电气控制箱组成，其特征在于：水箱(12)和电气控制箱(13)安装在试验箱箱体(2)上面的支架上，加热板(1)通过控制电路连接在外电源上，其安装于试验箱箱体(2)内底部的支架上；在试验箱箱体(2)顶部的挂钩上可以悬挂1～5个试验容器，其中一个试验容器通过挂钩(16)挂在重量传感器(15)下；在试样箱箱体(2)内，连接在控制仪表上的温度传感器(17)通过螺母固定在试样箱箱体(2)的顶部；温度传感器(18)埋于试验容器内的土壤中；重量传感器(15)的上部通过连杆(14)连接在水箱(12)的底部，其下端的挂钩(16)伸入到试验箱箱体(2)内部；排风扇(4)安装在试验箱的侧壁。
2.按照权利要求1所述的土壤腐蚀模拟加速试验箱，其特征在于：试验箱箱体(2)的侧壁及上下底面为双层结构，在其内外壁间填充保温材料。
3.按照权利要求1所述的土壤腐蚀模拟加速试验箱，其特征在于：水箱(12)的下面依次连接水箱排水管(11)、电磁阀(10)、分水器进水管(9)和分水器(8)；分水器排水管安装在分水器底板(20)上，其下端连接软管伸入到试样容器内。
4.按照权利要求3所述的土壤腐蚀模拟加速试验箱，其特征在于：分水器内各个分水器排水管开口在同一水平面上，并具有相同的内径，分水器底板(20)上的各个分水器排水管的内径尺寸相等。
5.按照权利要求3所述的土壤腐蚀模拟加速试验箱，其特征在于：在分水器简体(22)内，分水器进水管(9)的开口高度低于分水器排水管(6)的开口高度0.5～5cm。
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