專利名稱：一種巖石三軸多元同步圍壓加載系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程機械中的試驗機領(lǐng)域，特別涉及一種巖石三軸多元同步圍壓加載系統(tǒng)，適用于同步對多套壓力室進行圍壓加載與控制。
背景技術(shù)：
大型科學儀器設(shè)備的研制是工程地質(zhì)學科領(lǐng)域中特別值得關(guān)注的前沿基礎(chǔ)性課題，也是重大工程災(zāi)害研究的迫切需求。最能直接反應(yīng)巖石在賦存水溶液環(huán)境中變形破壞全過程的基礎(chǔ)性試驗研究，開展的較少，處于探索性階段，主要體現(xiàn)在對現(xiàn)有試驗手段的改進和針對脆性巖石的小尺度試驗設(shè)備研制上。由于試驗條件的限制，嚴重制約了軟巖軟化機制等的研究?，F(xiàn)有的巖石三軸加載試驗裝置，主要包括軸向荷載加載系統(tǒng)、圍壓加載系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)等部分，其主要不足在于一套伺服器只能控制一個加載裝置對一個壓力室進行控制，無法通過由一套伺服器控制加載時實現(xiàn)對多個壓力室的控制，因而，不能實現(xiàn)巖石變形破壞全過程同步試驗研究。因此，研制發(fā)明一種經(jīng)濟高效的、能實現(xiàn)對四套壓力室多元同步施加圍壓的加載系統(tǒng)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有巖石三軸試驗中形破壞全過程同步試驗研究的需求，提供一種經(jīng)濟高效的、能實現(xiàn)對多套壓力室多元同步施加圍壓的加載系統(tǒng)。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種巖石三軸多元同步圍壓加載系統(tǒng)，由伺服電機、伺服控制器、總加壓缸、圍壓分配器與控制計算機組成。通過伺服控制器控制伺服電機，伺服電機通過滾珠絲桿與增壓倉控制總加壓缸內(nèi)的壓力，總加壓缸與圍壓分配器相連，圍壓分配器通過耐壓管道與三軸壓力室相連；在巖石三軸壓力室內(nèi)安裝圍壓檢測元件，將圍壓數(shù)值實時返回控制計算機進行分析比較，以實時控制圍壓值。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、試驗周期短，利用一套伺服控制器實現(xiàn)對四套壓力室的圍壓的多元同步控制，能顯著縮減試驗周期。2、成本低廉，利用一套伺服控制器實現(xiàn)對四套壓力室試驗工作的控制。3、對比試驗實時性強，通過在四套壓力室中添加不同的工作溶液，實現(xiàn)同種巖樣在不同賦存壞境中、不同圍壓下的流變實時對比試驗。4、工作液體相互獨立，互不干擾，互不污染。5、實現(xiàn)同一試驗環(huán)境，即同一時間、同一環(huán)境溫度、同一大氣壓強等，排除不必要的干擾。


圖1是本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意框其中
1-控制計算機 2-伺服控制器3-伺服電機
4-總加壓缸 5-圍壓分配器6-三軸壓力室
7-圍壓檢測元件
圖2是本發(fā)明圍壓分配器外腔示意其中
Al-金屬腔壁 A2 A7-注壓孔
圖3是本發(fā)明圍壓分配器內(nèi)腔示意其中
B1-金屬腔壁 B2 B5-注壓孔B6-壓力接口具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步說明
控制計算機I控制伺服控制器2，伺服控制器2發(fā)送控制指令給伺服電機3，伺服
電機3通過滾珠絲桿與增壓艙控制總加壓缸4內(nèi)的壓力，圍壓分配器5的壓力接口 B6通過耐壓管道與總加壓缸4相連，圍壓分配器5外腔的各注壓孔通過耐壓管道與三軸壓力室6相連，三軸壓力室6上安裝圍壓檢測元件7，可實時將各壓力室圍壓數(shù)值傳送至控制計算機I進行比較處理，以實時調(diào)整總加壓缸4內(nèi)的圍壓。當外腔注壓孔A6、A7和AS關(guān)閉，其余注壓孔A2 A5分別與內(nèi)腔注壓孔B2 B5相對時，可以實現(xiàn)同時對四個壓力室施加相同的圍壓；當外腔注壓孔A2、A3、A4關(guān)閉，內(nèi)腔上只打開B5注壓孔，內(nèi)腔通過電機帶動旋轉(zhuǎn)，當注壓孔B5與外腔注壓孔A5對上時，控制計算機I調(diào)整總加壓缸4內(nèi)的壓力為A5所連三軸壓力室所需的壓力，當壓力達到預(yù)定值之后，注壓孔B5關(guān)閉，控制計算機調(diào)整總加壓缸內(nèi)的壓力為下一壓力室所需的壓力，當注壓孔B5與對應(yīng)的注壓孔對上時，即打開注壓孔開關(guān)進行圍壓的施加，如此往復，即可實現(xiàn)對四個壓力室施加不同的圍壓，由于外腔注壓孔A2 A7上都裝有背壓閥，所以在對其中一個壓力室注壓時，其他的壓力室的壓力還能維持在預(yù)定的壓力范圍內(nèi)，控制計算機I通過圍壓檢測元件7傳回的數(shù)據(jù)進行比較分析，并根據(jù)需要控制圍壓分壓器5對三軸壓力室進行補壓，確保各壓力室的壓力在規(guī)定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種巖石三軸多兀同步圍壓加載系統(tǒng)，其特征在于由伺服電機、伺服控制器、總加壓缸、圍壓分配器與控制計算機組成，僅使用一臺伺服控制器，對四套壓力室同步進行圍壓加載與控制，實現(xiàn)同一時段內(nèi)進行多種不同圍壓的三軸試驗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石三軸多元同步圍壓加載系統(tǒng)，其特征在于通過伺服控制器控制伺服電機，伺服電機通過滾珠絲桿與增壓倉控制總加壓缸內(nèi)的壓力，總加壓缸與圍壓分配器相連，圍壓分配器通過耐壓管道與三軸壓力室相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石三軸多元同步圍壓加載系統(tǒng)，其特征在于所述的圍壓分配器由內(nèi)外兩個腔體組成，內(nèi)腔可在電機帶動下轉(zhuǎn)動，且壁上豎向開有四個注壓孔，夕卜腔對應(yīng)處也開設(shè)有四個注壓孔，另外在外腔豎向最下一個注壓孔的圓周上均勻開設(shè)有四個注壓孔(含豎向最下端一個注壓孔)，每個注壓孔都能自由地開關(guān)，可以根據(jù)需要選擇不同的注壓孔與三軸壓力室相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石三軸多元同步圍壓加載系統(tǒng)，其特征在于通過圍壓分配器進行圍壓分配與施加，當內(nèi)外腔豎向四個注壓孔相對，其余注壓孔關(guān)閉時，可以同時對四個三軸壓力室施加相同的圍壓；當內(nèi)腔豎向上部三個注壓孔關(guān)閉，最下面一個打開，通過內(nèi)腔的旋轉(zhuǎn)，可分別與外腔下部圓周上的注壓孔相對，在內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)過程中調(diào)整內(nèi)腔壓力至下一三軸壓力室設(shè)定的壓力值，實現(xiàn)對四個三軸壓力室施加不同的圍壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種巖石三軸多元同步圍壓加載系統(tǒng)，由伺服電機、伺服控制器、總加壓缸、圍壓分配器與控制計算機組成。本發(fā)明針對現(xiàn)有巖石三軸試驗中形破壞全過程同步試驗研究的需求，提供一種經(jīng)濟高效的、能實現(xiàn)對多套壓力室多元同步施加圍壓的加載系統(tǒng)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01N3/10GK102998183SQ20121038213
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者周翠英, 陸儀啟, 劉鎮(zhèn), 張磊 申請人:中山大學