一種三向脹縮儀的制作方法
【專利摘要】一種三向脹縮儀，包括上、下主體，上、下主體構成一個密閉空間，進水孔、排氣孔與密閉空間相通，在密閉空間的三個面上分別設有承壓活塞，活塞外側分別有密封板，三個承壓活塞分別與光桿連接，光桿穿過密封板與過渡絲桿連接形成轉動約束，與三個承壓活塞相對應的三個面上還分別設有受壓活塞，受壓活塞連接壓力傳感器一起安裝在壓力傳感器壓板上，構成整體固定在主體框架上。本實用新型提供的三向脹縮儀，將其設計為內部全封閉使其可以自動補償土樣吸收的水分，保證儀器不漏水，創(chuàng)造了一個清潔的實驗環(huán)境；新的方式連接滑動活塞代替原有的通過鋼珠產生的滑動接觸，避免了活塞偏轉而產生的增大摩擦導致實驗誤差較大和活塞卡死導致實驗中斷的風險。
【專利說明】一種三向脹縮儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測量儀器，具體涉及一種在巖土工程中測量膨脹土三向膨脹力的儀器。
【背景技術】
[0002]濕脹干縮是膨脹土的一個典型特征，膨脹土浸水膨脹，如果這種膨脹變形受到限制必然產生膨脹力。正是由于這種顯著的脹縮特性，導致膨脹土地區(qū)的房屋建筑、鐵路、公路、機場、水利工程等經常遭受巨大的破壞，造成了巨大的經濟損失。研究膨脹土的膨脹力對研究膨脹土的變形和強度都是很有價值的，為此國內外學者在膨脹土膨脹力的量測問題上，結合工程實際從試驗儀器、試驗方法上進行了大量研究并開展了大量試驗。
[0003]以往對膨脹土的膨脹力之研究大都局限于一維變形狀態(tài)，只能測定豎向膨脹力，為此鐵道部西北研究院的張穎鈞研制了三向脹縮儀，該儀器可以同時測出x、Y、z方向的膨脹力和變形量，隨后，后勤工程學院將該儀器改進，并使其與計算機連接自動采集數據。雖然已經可以滿足大部分實驗要求，但該儀器仍存在一些問題:
[0004](I)活塞滑塊容易轉動，與框架側壁產生摩擦，造成接觸不良；
[0005]( 2 )注水方法死板，漏水明顯；
[0006](3)測量元件及測形變儀器相對較落后，靈敏度及準確性較差，誤差較大；
[0007]這些問題的存在給實驗帶來了很多負面影響及不穩(wěn)定因素，輕則測量結果誤差較大，重則導致實驗中斷或者測出錯誤的數據。
【發(fā)明內容】
[0008]針對現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種在不改變儀器的測量原理的情況下，使儀器能夠按試驗需求準確地測量膨脹土在特定變形量下三向的膨脹力，誤差小，重復性好的三向脹縮儀。
[0009]本實用新型的目的是這樣實現的:一種三向脹縮儀，包括上主體、下主體，上主體、下主體構成一個密閉空間，進水孔、排氣孔與由上下主體構成的密閉空間相通，在密閉空間的三個面上分別設有承壓活塞，三個活塞外側分別有密封板固定在密閉空間的框架上，并通過密封圈密封，三個承壓活塞分別與光桿連接，光桿穿過密封板與過渡絲桿連接形成轉動約束，且一根光桿連接桿穿過過渡絲桿一側與光桿連接，一側連接有百分表，過渡絲桿置于內螺紋支座內且外安裝有手輪；與上述三個承壓活塞相對應的三個面上還分別設有受壓活塞，受壓活塞連接壓力傳感器一起安裝在壓力傳感器壓板上，構成整體固定在主體框架上。
[0010]在下主體設有進水孔，在上主體上設有排氣孔。
[0011]所述的六個面上的承壓活塞和受壓活塞的承壓面上鉆有多個小孔。
[0012]進水孔與下主體內的流水通道相通。
[0013]本實用新型提供的三向脹縮儀，將其設計為內部全封閉使其可以自動補償土樣吸收的水分，并保證儀器不漏水，創(chuàng)造了一個較為清潔的實驗環(huán)境。采用新的方式連接滑動活塞代替原有的通過鋼珠產生的滑動接觸，避免了活塞偏轉而產生的增大摩擦導致實驗誤差較大和活塞卡死導致實驗中斷的風險。選擇新式的測力元件能夠方便快捷的得到更加精確的實驗數據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0015]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0016]圖2是本實用新型立體圖。
[0017]圖3是本實用新型流水通道部分示意圖。
【具體實施方式】
[0018]本實用新型的結構如圖1 一 2所示:一種三向脹縮儀，包括上主體6、下主體16，上主體6、下主體16構成一個密閉空間，進水孔18、排氣孔11與由上下主體構成的密閉空間相通，在密閉空間的三個面上分別設有承壓活塞12，三個活塞外側分別有密封板7固定在密閉空間的框架上，并通過密封圈5密封，三個承壓活塞12分別與光桿10連接，光桿穿過密封板5與過渡絲桿17連接形成轉動約束，且一根光桿連接桿2穿過過渡絲桿17 —側與光桿10連接，一側連接有百分表1，過渡絲桿17置于內螺紋支座9內且外安裝有手輪3 ;與上述三個承壓活塞12相對應的三個面上還分別設有受壓活塞15，受壓活塞15連接壓力傳感器14 一起安裝在壓力傳感器壓板13上，構成整體固定在主體16框架上。
[0019]在下主體16設有進水孔18，在上主體上設有排氣孔11。
[0020]所述的六個面上的承壓活塞12和受壓活塞15的承壓面上鉆有多個小孔。
[0021]進水孔18與小主體16內的流水通道19相通。
[0022]本實用新型的工作原理如下:
[0023]方型實驗框架中心部位有4 cmX 4 cmX 4 cm的試驗空間，將預制的土樣放到該空間里，便可以開始進行試驗。實驗開始時，接通進水孔18，水從側面的進水孔18流入，就可以經過內部的流水通道19，從密閉空間的下側及前后左右五個方向同時進水，水進入密閉空間并浸濕土樣，密閉空間及土樣中的氣體可以通過排氣孔11排出系統(tǒng)外部。通過轉動手輪3，使過渡絲桿17和光桿10 —起旋轉推進承壓活塞12，擠壓土樣，并通過百分表I讀數控制變形量。而通過相對應的三面上的壓力傳感器14可以測得土樣所受的壓力，這樣就可以同時測出土樣在X、Y、Z三個相互垂直方向上的變形量和膨脹壓力，從而建立三維膨脹力和膨脹量之間的關系。
[0024]將受壓活塞15、壓力傳感器14及壓力傳感器壓板13連成整體，進行實驗時，通過螺栓將其固定到主體16方型實驗框架上，這樣既可以給活塞定位，還可以使其懸空以減小與框架側壁的摩擦。再將另三面的承壓活塞12與光桿10連接，光桿10另一端穿出密封板7與一過渡絲桿17形成轉動約束，且與一貫穿過渡絲桿17頂到位移百分表I上的光桿連接桿2相接，這樣過渡絲桿17與光桿10之間就形成了類似推力軸承的連接方式，當需要確定變形量時，只需旋轉過渡絲桿17使其推進，進而推進與光桿10連接的活塞12擠壓土樣，且過渡絲桿17的轉動不會導致光桿10及活塞12的轉動。[0025]測力元件的選擇:
[0026]原儀器采用等強度梁貼應變片作為測力元件，而儀器改進后測力元件、活塞及土樣會一起置于充滿水的封閉空間中，這就對測力元件的防水性能和尺寸都有較高的要求。選擇量程為10kg、尺寸合適、強防水性的壓力傳感器14，配合數值顯示器或者數據采集系統(tǒng)，便可進行快速、自動、高效的數據讀取記錄工作。
【權利要求】
1.一種三向脹縮儀，包括上主體(6)、下主體(16)，其特征在于:上主體(6)、下主體(16)構成一個密閉空間，進水孔(18)、排氣孔(11)與由上下主體構成的密閉空間相通，在密閉空間的三個面上分別設有承壓活塞(12)，三個活塞外側分別有密封板(7)固定在密閉空間的框架上，并通過密封圈(5)密封，三個承壓活塞(12)分別與光桿(10)連接，光桿穿過密封板(5)與過渡絲桿(17)連接形成轉動約束，且一根光桿連接桿(2)穿過過渡絲桿(17)一側與光桿(10 )連接，一側連接有百分表(I)，過渡絲桿(17 )置于內螺紋支座(9 )內且外安裝有手輪(3);與上述三個承壓活塞(12)相對應的三個面上還分別設有受壓活塞(15)，受壓活塞(15)連接壓力傳感器(14) 一起安裝在壓力傳感器壓板(13)上，構成整體固定在主體(16)框架上。
2.根據權利要求1所述的三向脹縮儀，其特征在于:在下主體(16)設有進水孔(18)，在上主體上設有排氣孔(11)。
3.根據權利要求1所述的三向脹縮儀，其特征在于:所述的六個面上的承壓活塞(12)和受壓活塞(15)的承壓面上鉆有多個小孔。
4.根據權利要求2所述的三向脹縮儀，其特征在于:進水孔(18)與小主體(16)內的流水通道(19)相通。
【文檔編號】G01N19/00GK203502329SQ201320653724
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權日:2013年10月23日
【發(fā)明者】張華 , 陳善雄, 胡文龍 申請人:三峽大學, 中國科學院武漢巖土力學研究所