CN203502329U - 一种三向胀缩仪 - Google Patents

Abstract

一种三向胀缩仪，包括上、下主体，上、下主体构成一个密闭空间，进水孔、排气孔与密闭空间相通，在密闭空间的三个面上分别设有承压活塞，活塞外侧分别有密封板，三个承压活塞分别与光杆连接，光杆穿过密封板与过渡丝杆连接形成转动约束，与三个承压活塞相对应的三个面上还分别设有受压活塞，受压活塞连接压力传感器一起安装在压力传感器压板上，构成整体固定在主体框架上。本实用新型提供的三向胀缩仪，将其设计为内部全封闭使其可以自动补偿土样吸收的水分，保证仪器不漏水，创造了一个清洁的实验环境；新的方式连接滑动活塞代替原有的通过钢珠产生的滑动接触，避免了活塞偏转而产生的增大摩擦导致实验误差较大和活塞卡死导致实验中断的风险。

Description

一种三向胀缩仪

技术领域

本实用新型涉及一种测量仪器，具体涉及一种在岩土工程中测量膨胀土三向膨胀力的仪器。 

背景技术

湿胀干缩是膨胀土的一个典型特征，膨胀土浸水膨胀，如果这种膨胀变形受到限制必然产生膨胀力。正是由于这种显著的胀缩特性, 导致膨胀土地区的房屋建筑、铁路、公路、机场、水利工程等经常遭受巨大的破坏, 造成了巨大的经济损失。研究膨胀土的膨胀力对研究膨胀土的变形和强度都是很有价值的，为此国内外学者在膨胀土膨胀力的量测问题上, 结合工程实际从试验仪器、试验方法上进行了大量研究并开展了大量试验。

以往对膨胀土的膨胀力之研究大都局限于一维变形状态，只能测定竖向膨胀力，为此铁道部西北研究院的张颖钧研制了三向胀缩仪，该仪器可以同时测出X、Y、Z方向的膨胀力和变形量，随后，后勤工程学院将该仪器改进，并使其与计算机连接自动采集数据。虽然已经可以满足大部分实验要求，但该仪器仍存在一些问题：

（1）活塞滑块容易转动，与框架侧壁产生摩擦，造成接触不良；

（2）注水方法死板，漏水明显；

（3）测量元件及测形变仪器相对较落后，灵敏度及准确性较差，误差较大；

这些问题的存在给实验带来了很多负面影响及不稳定因素，轻则测量结果误差较大，重则导致实验中断或者测出错误的数据。 

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种在不改变仪器的测量原理的情况下，使仪器能够按试验需求准确地测量膨胀土在特定变形量下三向的膨胀力，误差小，重复性好的三向胀缩仪。

本实用新型的目的是这样实现的：一种三向胀缩仪，包括上主体、下主体，上主体、下主体构成一个密闭空间，进水孔、排气孔与由上下主体构成的密闭空间相通，在密闭空间的三个面上分别设有承压活塞，三个活塞外侧分别有密封板固定在密闭空间的框架上，并通过密封圈密封，三个承压活塞分别与光杆连接，光杆穿过密封板与过渡丝杆连接形成转动约束，且一根光杆连接杆穿过过渡丝杆一侧与光杆连接，一侧连接有百分表，过渡丝杆置于内螺纹支座内且外安装有手轮；与上述三个承压活塞相对应的三个面上还分别设有受压活塞，受压活塞连接压力传感器一起安装在压力传感器压板上，构成整体固定在主体框架上。

在下主体设有进水孔，在上主体上设有排气孔。

所述的六个面上的承压活塞和受压活塞的承压面上钻有多个小孔。

进水孔与下主体内的流水通道相通。

本实用新型提供的三向胀缩仪，将其设计为内部全封闭使其可以自动补偿土样吸收的水分，并保证仪器不漏水，创造了一个较为清洁的实验环境。采用新的方式连接滑动活塞代替原有的通过钢珠产生的滑动接触，避免了活塞偏转而产生的增大摩擦导致实验误差较大和活塞卡死导致实验中断的风险。选择新式的测力元件能够方便快捷的得到更加精确的实验数据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型立体图。

图3是本实用新型流水通道部分示意图。

具体实施方式

本实用新型的结构如图1－2所示：一种三向胀缩仪，包括上主体6、下主体16，上主体6、下主体16构成一个密闭空间，进水孔18、排气孔11与由上下主体构成的密闭空间相通，在密闭空间的三个面上分别设有承压活塞12，三个活塞外侧分别有密封板7固定在密闭空间的框架上，并通过密封圈5密封，三个承压活塞12分别与光杆10连接，光杆穿过密封板5与过渡丝杆17连接形成转动约束，且一根光杆连接杆2穿过过渡丝杆17一侧与光杆10连接，一侧连接有百分表1，过渡丝杆17置于内螺纹支座9内且外安装有手轮3；与上述三个承压活塞12相对应的三个面上还分别设有受压活塞15，受压活塞15连接压力传感器14一起安装在压力传感器压板13上，构成整体固定在主体16框架上。

在下主体16设有进水孔18，在上主体上设有排气孔11。

所述的六个面上的承压活塞12和受压活塞15的承压面上钻有多个小孔。

进水孔18与小主体16内的流水通道19相通。

本实用新型的工作原理如下：

方型实验框架中心部位有4 cm× 4 cm× 4 cm 的试验空间，将预制的土样放到该空间里，便可以开始进行试验。实验开始时，接通进水孔18，水从侧面的进水孔18流入，就可以经过内部的流水通道19，从密闭空间的下侧及前后左右五个方向同时进水，水进入密闭空间并浸湿土样，密闭空间及土样中的气体可以通过排气孔11排出***外部。通过转动手轮3，使过渡丝杆17和光杆10一起旋转推进承压活塞12，挤压土样，并通过百分表1读数控制变形量。而通过相对应的三面上的压力传感器14可以测得土样所受的压力，这样就可以同时测出土样在X、Y、Z三个相互垂直方向上的变形量和膨胀压力，从而建立三维膨胀力和膨胀量之间的关系。

将受压活塞15、压力传感器14及压力传感器压板13连成整体，进行实验时，通过螺栓将其固定到主体16方型实验框架上，这样既可以给活塞定位，还可以使其悬空以减小与框架侧壁的摩擦。再将另三面的承压活塞12与光杆10连接，光杆10另一端穿出密封板7与一过渡丝杆17形成转动约束，且与一贯穿过渡丝杆17顶到位移百分表1上的光杆连接杆2相接，这样过渡丝杆17与光杆10之间就形成了类似推力轴承的连接方式，当需要确定变形量时，只需旋转过渡丝杆17使其推进，进而推进与光杆10连接的活塞12挤压土样，且过渡丝杆17的转动不会导致光杆10及活塞12的转动。

测力元件的选择：

原仪器采用等强度梁贴应变片作为测力元件，而仪器改进后测力元件、活塞及土样会一起置于充满水的封闭空间中，这就对测力元件的防水性能和尺寸都有较高的要求。选择量程为10kg、尺寸合适、强防水性的压力传感器14，配合数值显示器或者数据采集***，便可进行快速、自动、高效的数据读取记录工作。 

Claims (4)

1.一种三向胀缩仪，包括上主体（6）、下主体（16），其特征在于：上主体（6）、下主体（16）构成一个密闭空间，进水孔（18）、排气孔（11）与由上下主体构成的密闭空间相通，在密闭空间的三个面上分别设有承压活塞（12），三个活塞外侧分别有密封板（7）固定在密闭空间的框架上，并通过密封圈（5）密封，三个承压活塞（12）分别与光杆（10）连接，光杆穿过密封板（5）与过渡丝杆（17）连接形成转动约束，且一根光杆连接杆（2）穿过过渡丝杆（17）一侧与光杆（10）连接，一侧连接有百分表（1），过渡丝杆（17）置于内螺纹支座（9）内且外安装有手轮（3）；与上述三个承压活塞（12）相对应的三个面上还分别设有受压活塞（15），受压活塞（15）连接压力传感器（14）一起安装在压力传感器压板（13）上，构成整体固定在主体（16）框架上。

2.根据权利要求1所述的三向胀缩仪，其特征在于：在下主体（16）设有进水孔（18），在上主体上设有排气孔（11）。

3.根据权利要求1所述的三向胀缩仪，其特征在于：所述的六个面上的承压活塞（12）和受压活塞（15）的承压面上钻有多个小孔。

4.根据权利要求2所述的三向胀缩仪，其特征在于：进水孔（18）与小主体（16）内的流水通道（19）相通。

Images