真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]低溫環(huán)境中土壤等多孔介質(zhì)內(nèi)部熱量傳導(dǎo)、水分迀移、凍結(jié)鋒面推進和凍脹力及變形的過程是一個復(fù)雜的水分場、溫度場和應(yīng)力場動態(tài)耦合過程。對這一過程規(guī)律的研宄在凍土工程中具有重要的意義。一般地，實際凍土區(qū)域是無限或半無限區(qū)域，如果土質(zhì)是近似均質(zhì)的，則熱量的傳導(dǎo)和水分迀移可以看作是一維問題。從這個角度來看，采用一維單向凍結(jié)試驗研宄一定溫度梯度和初始水分場條件下試樣內(nèi)部水分、溫度和應(yīng)力變化規(guī)律可以有效研宄凍土凍脹規(guī)律。已有的單向凍結(jié)裝置才有保溫板或者深埋土中構(gòu)造絕熱邊界，占用面積大，材料使用多且加工費時費力。本專利采用真空內(nèi)膽式保溫方法，設(shè)計的試驗裝置體積小，保溫性能好且重復(fù)試驗周期短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種在任何外部溫度環(huán)境下都可以保證溫度只沿垂直開口方向傳導(dǎo)，且占用空間少，重復(fù)試驗時方便的裝置，實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下:
[0004]真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，其特征在于:包括外筒、內(nèi)膽，內(nèi)膽放置在外筒內(nèi)，且內(nèi)膽是懸置在外筒內(nèi)，使內(nèi)膽外部與外筒內(nèi)部之間間隔有距離，間隔距離形成的空間為密封真空狀態(tài)，內(nèi)膽具有放置口，試樣從內(nèi)膽的放置口放入。間隔距離形成的空間形成真空腔。
[0005]優(yōu)選的，內(nèi)膽的底部設(shè)置有數(shù)個支撐腳，通過支撐腳使內(nèi)膽底部與外筒底部之間形成間隔。
[0006]優(yōu)選的，內(nèi)膽側(cè)壁與外筒側(cè)壁之間設(shè)置有側(cè)壁支撐。
[0007]優(yōu)選的，所述內(nèi)膽、蓋板與外筒材料選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材質(zhì)。
[0008]優(yōu)選的，外筒上設(shè)置抽氣嘴，所述抽氣嘴與外筒和內(nèi)膽之間的空間連通，所述抽氣嘴連接抽真空裝置。
[0009]優(yōu)選的，抽氣嘴采用銅質(zhì)單向逆止閥。
[0010]真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置的使用方法，其特征在于:
[0011]首先使用抽真空裝置將內(nèi)膽與外筒抽成真空狀態(tài)，之后試樣放入內(nèi)膽，接著對周圍環(huán)境進行降溫或升溫，在此過程中試樣只在筒口與外界發(fā)生熱交換，沿試樣深度方向每間隔一定距離在試樣上放置溫度傳感器，用以監(jiān)測試驗過程中同一時刻不同深度的溫度分層現(xiàn)象。本發(fā)明測試方法可以產(chǎn)生穩(wěn)定的溫度梯度，可以檢測裝置的四周保溫性是否良好。而非真空筒的裝置中試樣短時間內(nèi)便會形成上下等溫狀態(tài)，無法穩(wěn)定的形成溫度梯度。
[0012]本發(fā)明能夠在任何外部溫度環(huán)境下，都可以保證試樣的四周是絕熱邊界，溫度只有沿垂直放置口方向傳導(dǎo)，且本裝置占用空間少，重復(fù)試驗時只需重新裝樣，無需更換內(nèi)膽或保溫土體。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明示意圖
[0014]附圖序號說明:外筒1、內(nèi)膽2、放置口 3、支撐腳4、側(cè)壁支撐5、抽氣嘴6、真空表7、管道8、抽氣泵9
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細的說明。
[0016]真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，包括外筒1、內(nèi)膽2，內(nèi)膽2的外部尺寸小于外筒I的內(nèi)部尺寸，使內(nèi)膽2能夠懸置在外筒I內(nèi)，從而使內(nèi)膽外部與外筒內(nèi)部之間間隔有距離，間隔距離形成的空間為密封真空狀態(tài)，內(nèi)膽具有放置口 3，試樣從內(nèi)膽的放置口放入。為了使內(nèi)膽的底部與外筒的底部形成間隔，可以在內(nèi)膽的底部設(shè)置數(shù)個支撐腳4，或者內(nèi)膽側(cè)壁與外筒側(cè)壁之間設(shè)置側(cè)壁支撐5，同時支撐腳4和側(cè)壁支撐5還可以防止抽真空后外筒收縮造成的裝置損壞。
[0017]外筒I與內(nèi)膽2之間的真空狀態(tài)通過抽真空裝置完成，具體的做法是在外筒上設(shè)置抽氣嘴6，抽氣嘴可以采用銅質(zhì)單向逆止閥，抽氣嘴與外筒和內(nèi)膽之間的空間連通，抽氣嘴6連接抽真空裝置，抽真空裝置包括真空表7、管道8、抽氣泵9，抽氣泵9與管道8連接，管道8的另一端連接真空表，同時真空表安裝在抽氣嘴上，當抽取內(nèi)膽與外筒之間空氣的時候，真空表便于觀察抽真空的狀態(tài)。
[0018]本發(fā)明中在使用的過程中，由于只有內(nèi)膽的放置口，而且內(nèi)膽四周為真空狀態(tài)，由真空腔形成的絕熱層會保證外界溫度只沿豎直方向傳導(dǎo)，以便營造單向凍結(jié)單向融化的環(huán)境條件，保證溫度呈垂直狀態(tài)一直傳導(dǎo)到試樣的底部。
[0019]本發(fā)明制造的時候，內(nèi)膽、蓋板與外筒材料選用導(dǎo)熱系數(shù)小的有機玻璃。為了方便制造，內(nèi)膽和外筒可以制作成大體呈U型結(jié)構(gòu)的容器，且內(nèi)膽與外筒的開口處平齊，使用蓋板11將內(nèi)膽與外筒之間的空隙遮蓋，同時蓋板也可以將內(nèi)膽進行懸置，至于內(nèi)膽底部的支撐腳和側(cè)壁之間的側(cè)壁支撐，其作用不僅進一步支撐內(nèi)膽，使其懸掛更加穩(wěn)固，更大的作用是為了防止抽真空后外筒收縮對裝置造成的損壞，本發(fā)明中的三部分使用螺釘錨固，同時接縫處涂抹結(jié)構(gòu)膠達到密封目的。支撐腳和側(cè)壁支撐可以由制作裝置時的邊角料加工而成，充分利用加工材質(zhì)，不產(chǎn)生浪費。
[0020]當然外筒可以直接使用蓋板與U型結(jié)構(gòu)為一體式的結(jié)構(gòu)，內(nèi)膽直接從蓋板的開口處放置進去，之后進行密封，無論采用何種方法制造外筒與內(nèi)膽，只要保持外筒與內(nèi)膽之間具有真空的空間即可。
[0021]使用的時候?qū)?nèi)膽與外筒間用泵抽真空，試樣放入內(nèi)膽后對周圍環(huán)境降溫或升溫，筒內(nèi)試樣只在筒口與外界發(fā)生熱交換，所以可控制試樣內(nèi)部降溫或升溫過程為沿深度方向逐層進行。
[0022]在沿試樣深度方向每間隔一定距離放置溫度傳感器可監(jiān)測到試驗過程中同一時刻不同深度的溫度分層現(xiàn)象，產(chǎn)生穩(wěn)定的溫度梯度，證明裝置的四周保溫性良好。而非真空筒的裝置中試樣短時間內(nèi)便會形成上下等溫狀態(tài)，無法穩(wěn)定的溫度梯度。
[0023]以上僅為本發(fā)明實施例的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明實施例，凡在本發(fā)明實施例的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明實施例的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，其特征在于:包括外筒、內(nèi)膽，內(nèi)膽放置在外筒內(nèi)，且內(nèi)膽是懸置在外筒內(nèi)，使內(nèi)膽外部與外筒內(nèi)部之間間隔有距離，間隔距離形成的空間為密封真空狀態(tài)，內(nèi)膽具有放置口，試樣從內(nèi)膽的放置口放入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，其特征在于:內(nèi)膽的底部設(shè)置有數(shù)個支撐腳，通過支撐腳使內(nèi)膽底部與外筒底部之間形成間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，其特征在于:內(nèi)膽側(cè)壁與外筒側(cè)壁之間設(shè)置有側(cè)壁支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，其特征在于:所述內(nèi)膽與外筒材料選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，其特征在于:所述導(dǎo)熱系數(shù)小的材質(zhì)為有機玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，其特征在于:外筒上設(shè)置抽氣嘴，所述抽氣嘴與外筒和內(nèi)膽之間的空間連通，所述抽氣嘴連接抽真空裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，其特征在于:所述抽氣嘴采用銅質(zhì)單向逆止閥。
8.真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置的使用方法，其特征在于:首先使用抽真空裝置將內(nèi)膽與外筒抽成真空狀態(tài)，之后試樣放入內(nèi)膽，接著對周圍環(huán)境進行降溫或升溫，在此過程中試樣只在筒口與外界發(fā)生熱交換，沿試樣深度方向每間隔一定距離在試樣上或內(nèi)膽內(nèi)放置溫度傳感器，用以監(jiān)測試驗過程中同一時刻不同深度的溫度分層現(xiàn)象。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真空內(nèi)膽式封閉系統(tǒng)單向凍結(jié)試驗裝置，包括外筒、內(nèi)膽，內(nèi)膽放置在外筒內(nèi)，且內(nèi)膽是懸置在外筒內(nèi)，使內(nèi)膽外部與外筒內(nèi)部之間間隔有距離，間隔距離形成的空間為密封真空狀態(tài)，內(nèi)膽具有放置口，試樣從內(nèi)膽的放置口放入，本裝置在任何外部溫度環(huán)境下，都可以保證試樣四周是絕熱的邊界，溫度只有沿放置口方向傳導(dǎo)，且本裝置占用空間少，重復(fù)試驗時只需重新裝樣，無需更換內(nèi)膽或保溫土體。
【IPC分類】G01N25-14
【公開號】CN104749209
【申請?zhí)枴緾N201510134042
【發(fā)明人】劉銓鴻, 李占超, 王正中
【申請人】西北農(nóng)林科技大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月25日