一種自動控溫型壓力板儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自動控溫型壓力板儀，屬于巖土工程測量儀器領(lǐng)域。其包括壓力室和控制裝置，壓力室的周壁上設(shè)置有循環(huán)液夾套，壓力室頂部設(shè)置有蓋板，蓋板與壓力室之間設(shè)置有密封圈，壓力室內(nèi)部設(shè)置有陶土板，陶土板上設(shè)置有出水口，出水口與設(shè)置在壓力室上的排水管密封連接，控制裝置包括溫控裝置和壓力控制裝置，溫控裝置包括溫控采集器、室溫傳感器和壓力室傳感器，室溫傳感器和壓力室傳感器均與溫控采集器連接，溫控采集器上設(shè)置有加熱絲和半導(dǎo)體制冷裝置，加熱絲和半導(dǎo)體制冷裝置設(shè)置在循環(huán)液夾套內(nèi)，壓力控制裝置包括氣管和氣源控制器。本實(shí)用新型測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，避免測量過程對設(shè)備的腐蝕，節(jié)約能耗。
【專利說明】
一種自動控溫型壓力板儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自動控溫型壓力板儀，屬于巖土工程測量儀器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]非飽和土是巖土工程中一種重要的研究類型，了解非飽和土的基本性質(zhì)對于解決非飽和土中的巖土工程問題至關(guān)重要，而基質(zhì)吸力就是反應(yīng)非飽和土基本性質(zhì)的重要指標(biāo)之一O
[0003]壓力板儀主要用于非飽和土基質(zhì)吸力的測試。壓力板儀有壓力室、陶土板以及加壓設(shè)備等組成。目前的壓力板儀發(fā)展速度較快，隨著電子傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，壓力板儀由前期簡單的人工操作型向現(xiàn)在的自動測試型發(fā)展，而且目前的壓力板儀可以在測試非飽和土基質(zhì)吸力的過程中，同時進(jìn)行不同基質(zhì)吸力狀態(tài)下的應(yīng)力和應(yīng)變的監(jiān)測，整個測試設(shè)備趨于自動化發(fā)展。且壓力板儀由前期的僅可測試脫濕曲線型發(fā)展為現(xiàn)在的可以同時測試脫濕曲線和增濕曲線的完整型壓力板儀。目前最新的壓力板儀可以同時測定非飽和土的脫濕曲線和增濕曲線，且可以全程測試非飽和土在增減濕過程中的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律。
[0004]壓力板儀的關(guān)鍵技術(shù)為壓力室的抗高壓性能要良好，同時要求針對不同的基質(zhì)吸力需要不同的陶土板。陶土板的典型特征是允許水通過而阻止空氣通過，透過陶土板的水必須在完全封閉的狀態(tài)下排出壓力室外。壓力室的頂板和壓力室要求嚴(yán)格密封。
[0005]目前的壓力板儀在測試非飽和土的土水特征曲線過程中，普遍存在的問題是不能夠進(jìn)行溫度控制，導(dǎo)致環(huán)境溫度變化過程中會引起壓力室內(nèi)部的溫度也發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)壓力室外面溫度高于缸內(nèi)溫度時，缸內(nèi)的水蒸氣會凝結(jié)成水珠在壓力室內(nèi)進(jìn)行富集；當(dāng)缸內(nèi)溫度高于缸外溫度時，缸內(nèi)的水珠便會蒸發(fā)，形成水蒸氣在整個壓力室內(nèi)均衡分布。壓力室內(nèi)外溫差變化過程中，引起缸內(nèi)的水蒸氣不斷發(fā)生凝結(jié)-蒸發(fā)的循環(huán)轉(zhuǎn)化過程，該過程中會影響缸內(nèi)試樣的基質(zhì)吸力測定，即水珠蒸發(fā)為水蒸氣時會導(dǎo)致持水性好的試樣的質(zhì)量出現(xiàn)減少，而水蒸氣凝結(jié)為水珠時會導(dǎo)致持水性較差的試樣質(zhì)量增加。這種變化對于基質(zhì)吸力的測試結(jié)果產(chǎn)生顯著影響，最終影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，為解決壓力室內(nèi)部出現(xiàn)凝結(jié)水珠的現(xiàn)象，在壓力室的頂板部位設(shè)置了加熱塊，試驗(yàn)中通過讓加熱塊持續(xù)工作而不讓缸內(nèi)壁形成凝結(jié)水珠。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)存在兩個缺點(diǎn):
[0008]1、現(xiàn)有技術(shù)只能進(jìn)行升溫操作，通過加熱減少壓力室內(nèi)側(cè)壁水珠的形成，不能夠降溫，即不能夠隨著環(huán)境溫度的變化實(shí)現(xiàn)溫度的變化，長期處于升溫狀態(tài)，長時間進(jìn)行基質(zhì)吸力測試耗電量較大。
[0009]2、現(xiàn)有技術(shù)的保溫效果不好，即加熱塊尚未對保溫設(shè)置進(jìn)行考慮，僅僅通過固定功率的加熱塊實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的升溫，升溫范圍有限。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種自動控溫型壓力板儀，通過在現(xiàn)有壓力板儀壓力室外側(cè)壁設(shè)置溫控裝置實(shí)現(xiàn)壓力板儀測試非飽和土水特征曲線過程中的溫度自動化控制，解決現(xiàn)有技術(shù)中溫度不可控以及沒有溫控裝置的不足，減少非飽和土基質(zhì)吸力測試過程中由于溫度變化對于試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的誤差。
[0011]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問題:
[0012]本實(shí)用新型的一種自動控溫型壓力板儀，其包括壓力室和控制裝置，所述壓力室的周壁上設(shè)置有循環(huán)液夾套，壓力室頂部設(shè)置有蓋板，蓋板與壓力室之間設(shè)置有密封圈，壓力室內(nèi)部設(shè)置有陶土板，所述陶土板上設(shè)置有出水口，所述出水口與設(shè)置在壓力室上的排水管密封連接，所述控制裝置包括溫控裝置和壓力控制裝置，所述溫控裝置包括溫控采集器、室溫傳感器和壓力室傳感器，所述室溫傳感器和壓力室傳感器均與溫控采集器連接，所述溫控采集器上設(shè)置有加熱絲和半導(dǎo)體制冷裝置，所述加熱絲和半導(dǎo)體制冷裝置設(shè)置在循環(huán)液夾套內(nèi)，所述壓力控制裝置包括氣管和氣源控制器。
[0013]所述循環(huán)液夾套的外壁上設(shè)置有保溫層。
[0014]所述蓋板上設(shè)置有固定螺栓。
[0015]所述氣管與壓力室連通，所述氣源控制器設(shè)置在氣管上，氣源控制器上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥和壓力表。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:
[0017]1.測試結(jié)果更加準(zhǔn)確，一般的壓力板儀，當(dāng)溫度升高后，水分蒸發(fā)形成水蒸氣，水蒸氣在壓力室內(nèi)部的均衡分布會將持水性較好的試樣中多余的水分帶到持水性較差的土體中，造成吸力平衡時稱量發(fā)現(xiàn)持水性較好的試樣的質(zhì)量也開始減少的假象，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，而本自動控溫型壓力板儀，能夠減少壓力室內(nèi)部的溫差，防止產(chǎn)生水分的凝結(jié)和蒸發(fā)作用，可以實(shí)現(xiàn)非飽和土土水特征曲線測試中試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0018]2.避免水分在壓力室內(nèi)壁的凝結(jié)從而避免了對設(shè)備的腐蝕，在基質(zhì)吸力測試中，由于室內(nèi)溫度變化導(dǎo)致壓力室內(nèi)部的水分出現(xiàn)凝結(jié)匯聚到壓力室內(nèi)側(cè)壁，且該實(shí)驗(yàn)過程的周期較長，長時間匯聚的水珠會對金屬壓力室側(cè)壁產(chǎn)生腐蝕破壞，而本自動控溫型壓力板儀由于精確控制了溫度和壓力，同時設(shè)置有排水管，可減少以及避免水分在壓力室內(nèi)壁的凝結(jié)。
[0019]3.節(jié)約能耗，設(shè)置有循環(huán)液夾套，循環(huán)液在保溫過程中效果更佳，且減少了試驗(yàn)中的耗電量，實(shí)現(xiàn)了測試中節(jié)約能源的重要目的，同時設(shè)置有保溫層，可進(jìn)一步減少熱量的損失，節(jié)約能耗。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中:1、壓力室，2、控制裝置，3、循環(huán)液夾套，4、蓋板，5、密封圈，6、陶土板，7、出水口，8、排水管，9、溫控裝置，10、壓力控制裝置，11、溫控采集器，12、室溫傳感器，13、壓力室傳感器，14、加熱絲，15、半導(dǎo)體制冷裝置，16、氣管，17、氣源控制器，18、固定螺栓，19、壓力調(diào)節(jié)閥，20、壓力表。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，本實(shí)施例的一種自動控溫型壓力板儀，其包括壓力室I和控制裝置2，所述壓力室I的周壁上設(shè)置有循環(huán)液夾套3，壓力室I頂部設(shè)置有蓋板4，蓋板4與壓力室I之間設(shè)置有密封圈5，壓力室I內(nèi)部設(shè)置有陶土板6，所述陶土板6上設(shè)置有出水口 7，所述出水口 7與設(shè)置在壓力室I上的排水管8密封連接，所述控制裝置2包括溫控裝置9和壓力控制裝置10，所述溫控裝置9包括溫控采集器11、室溫傳感器12和壓力室傳感器13，所述室溫傳感器12和壓力室傳感器13均與溫控采集器11連接，所述溫控采集器11上設(shè)置有加熱絲14和半導(dǎo)體制冷裝置15，所述加熱絲14和半導(dǎo)體制冷裝置15設(shè)置在循環(huán)液夾套3內(nèi)，所述壓力控制裝置10包括氣管16和氣源控制器17。
[0024]所述循環(huán)液夾套3的外壁上設(shè)置有保溫層。
[0025]所述蓋板4上設(shè)置有固定螺栓18。
[0026]所述氣管16與壓力室I連通，氣源控制器17設(shè)置在氣管16上，所述氣源控制器17上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥19和壓力表20。
[0027]如圖1所示，壓力板儀的蓋板4和壓力室I相連接，蓋板4和壓力室I通過密封圈5實(shí)現(xiàn)壓力室I的密封性。壓力室I的外側(cè)是循環(huán)液夾套3，循環(huán)液夾套3完全密封且充滿循環(huán)液；溫控裝置9包括溫控采集器11、室溫傳感器12和壓力室傳感器13，用于測試室內(nèi)溫度和壓力室I內(nèi)部的溫度，溫控采集器11通過接收室溫傳感器12和壓力室傳感器13的溫度信號，在設(shè)置的溫度變化范圍內(nèi)，通過加熱絲14和半導(dǎo)體制冷裝置15，實(shí)現(xiàn)循環(huán)液的升溫或者降溫，保證室溫傳感器12和壓力室傳感器13的溫度差值控制在預(yù)先設(shè)定的范圍，當(dāng)室內(nèi)溫度和壓力室內(nèi)的溫度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，整個系統(tǒng)通過循環(huán)液進(jìn)行保溫，保溫過程中加熱和制冷裝置處于關(guān)閉狀態(tài)，該動態(tài)調(diào)節(jié)過程中可以最大程度的節(jié)約耗電量。可以避免在試驗(yàn)過程中壓力室內(nèi)產(chǎn)生水分的凝結(jié)或者蒸發(fā)現(xiàn)象。壓力室I的側(cè)壁上還設(shè)置有排水管8和氣管16。整個試驗(yàn)過程通過氣管16提供壓力，氣源控制器17上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥19和壓力表20，用于調(diào)節(jié)和控制壓力室I內(nèi)的壓力。
[0028]該設(shè)備的工作過程為:首先將試樣放到壓力室I內(nèi)的陶土板6上面，此時將壓力室I內(nèi)的排水管8與陶土板6連接好，保證密封不漏水，加上密封圈5，通過固定螺栓18將蓋板4和壓力室I固定，使得壓力室I處于密封狀態(tài)，打開溫控采集器11開關(guān)后通過調(diào)節(jié)氣源控制器17的空氣壓力，向壓力室施加壓力。仔細(xì)觀察溫控采集器的溫度差以及各傳感器的實(shí)時工作狀態(tài)，若所有示數(shù)均顯示正?？梢岳^續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。
[0029]當(dāng)某一級壓力下，排水管8中連續(xù)3?5天不出水時，認(rèn)為該級壓力下的基質(zhì)吸力達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時需要先卸掉壓力室I內(nèi)的壓力，然后打開蓋板4，對于該級壓力下的試樣質(zhì)量進(jìn)行稱量，稱量之后將試樣繼續(xù)放回壓力室中的陶土板6上，繼續(xù)進(jìn)行土水特征曲線試驗(yàn)。
[0030]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自動控溫型壓力板儀，其特征在于:包括壓力室(I)和控制裝置(2)，所述壓力室(I)的周壁上設(shè)置有循環(huán)液夾套(3)，壓力室(I)頂部設(shè)置有蓋板(4)，蓋板(4)與壓力室(I)之間設(shè)置有密封圈(5)，壓力室(I)內(nèi)部設(shè)置有陶土板(6)，所述陶土板(6)上設(shè)置有出水口(7)，所述出水口(7)與設(shè)置在壓力室(I)上的排水管(8)密封連接，所述控制裝置(2)包括溫控裝置(9)和壓力控制裝置(10)，所述溫控裝置(9)包括溫控采集器(11)、室溫傳感器(12)和壓力室傳感器(13)，所述室溫傳感器(12)和壓力室傳感器(13)均與溫控采集器(11)連接，所述溫控采集器(11)上設(shè)置有加熱絲(14)和半導(dǎo)體制冷裝置(15)，所述加熱絲(14)和半導(dǎo)體制冷裝置(15)設(shè)置在循環(huán)液夾套(3)內(nèi)，所述壓力控制裝置(10)包括氣管(16)和氣源控制器(17)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動控溫型壓力板儀，其特征在于:所述循環(huán)液夾套(3)的外壁上設(shè)置有保溫層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動控溫型壓力板儀，其特征在于:所述蓋板(4)上設(shè)置有固定螺栓(18)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動控溫型壓力板儀，其特征在于:所述氣管(16)與壓力室(I)連通，氣源控制器(17)設(shè)置在氣管(16)上，所述氣源控制器(17)上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥(19)和壓力表(20)。
【文檔編號】G01N33/24GK205594006SQ201620389529
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】諶文武, 林高潮, 劉偉, 孫冠平
【申請人】蘭州大學(xué)