低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置製造方法
2023-08-02 14:58:16 4
低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置，屬室內土工低溫試驗【技術領域】。裝置包括頂板、底板以及有機玻璃筒，有機玻璃筒內設有冷凍液循環管、溫度傳感器以及低溫三軸圍壓室液體進出口，冷凍液循環管的進液口和出液口設於頂板上，溫度傳感器設於底板上，頂板上設有高壓氣體進氣口。使用時首先將圍壓室液體提前注入該裝置，通過低溫恆溫冷浴和冷凍液循環管將液體降至設定溫度，氣泵連接高壓氣體進氣口將低溫液體快速注入圍壓室內；待試驗結束後，氣泵連接三軸圍壓室頂端進氣口將液體快速回注至該裝置中，繼續降溫。本實用新型可大大地縮短低溫三軸試驗的降溫時間，提高試驗的溫控精度，降低低溫三軸儀的耗損率。
【專利說明】低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置，屬室內土工低溫試驗【技術領域】。
【背景技術】
[0002]凍土是由土顆粒、水、冰晶和氣體組成的4相結構體，溫度的變化會導致水和冰晶之間發生持續的相位變化，從而改變土體的微觀結構，影響土體的工程特性。因此，在室內土工低溫試驗中，能否精確控溫是試驗成功與否的關鍵。
[0003]—直以來,低溫三軸圍壓室內液體溫度控制有兩種方式:一是米用與低溫三軸圍壓室連接的低溫恆溫冷浴對液體進行直接降溫；二是採用將低溫三軸圍壓室置於高低溫環境箱中對液體進行降溫。兩種降溫方式均需要較長時間的降溫過程，且在進行多個試樣的低溫三軸剪切試驗時，低溫三軸圍壓室內液體的初始溫度不一致，降溫時間長短不一。這些都導致在進行低溫三軸剪切試驗時溫度精度控制不精確，對試樣的擾動較大，不同試樣的可比性降低，試驗工作效率降低，同時也大大加快了低溫三軸儀的耗損。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、高效方便、精確控溫的低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案是:一種低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置，其關鍵技術在於:其包括頂板、底板以及設於頂板與底板之間的有機玻璃筒，所述頂板和底板藉助螺栓連接，所述有機玻璃筒內設有冷凍液循環管、溫度傳感器以及低溫三軸圍壓室液體進出口，所述冷凍液循環管的進液口和出液口設於頂板上，所述溫度傳感器設於底板上，所述低溫三軸圍壓室液體進出口設於底板上；所述頂板上設有高壓氣體進氣口。
[0006]所述冷凍液循環管為蛇形彎管。
[0007]所述低溫三軸圍壓室液體進出口、冷凍液循環管的進液口和出液口和高壓氣體進氣口均採用插入式氣動接頭。
[0008]所述底板上的三軸圍壓室液體進出口高於底板底面。
[0009]上述低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置的處理方法，其首先將三軸圍壓室液體提前注入該預降溫裝置，通過低溫恆溫冷浴和冷凍液循環管對液體降溫，期間通過溫度傳感器監測裝置內液體溫度；達到設定溫度後，用氣泵連接高壓氣體進氣口將低溫液體快速注入三軸圍壓室內；待試驗結束後，氣泵連接三軸圍壓室頂端進氣口將液體快速回注至該預降溫裝置中，繼續降溫。
[0010]該預降溫處理早於低溫三軸試驗3h進行，並可連續不間斷運轉。所述有機玻璃筒內可承受氣壓控制在0.2MPa之內。當液體注入低溫三軸圍壓室達到一半時，停止注入高壓氣體。
[0011]採用上述技術方案所產生的有益效果在於:
[0012]本實用新型結構簡單，操作方便，使用效果良好，有效降低了低溫三軸儀的耗損率。由於採用該裝置對低溫三軸圍壓室內液體進行預先降溫，降溫過程先於低溫三軸試驗，大大縮短了三軸試驗的操作時間，提高了試驗工作效率，減少了對試樣的擾動；同時也保證了每次試驗時的圍壓室內液體具有相同的初始溫度，能夠精確控制每個試樣的試驗溫度，有效提高了試驗數據了的可比性；由於採用高壓氣體快速壓注低溫液體至低溫三軸圍壓室，大大縮短了低溫三軸圍壓室內液體的注入時間，減少了低溫液體的熱量損失；由於採用溫度傳感器監控裝置內液體溫度，提高了液體溫度的可控性；由於採用插入式氣動接頭，方便了接口原件的插拔；由於採用底板上的三軸圍壓室液體進出口高於底板底面，試驗過程中產生的雜質沉積在裝置底部，有效地保證了三軸圍壓室內液體的純淨。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的示意圖；
[0014]其中，1-1為頂板,1-2為冷凍液循環管進液口，1-3為冷凍液循環管出液口，1-4高壓氣體進氣口 ； 2-1為低溫三軸圍壓室液體進出口，2-2為底板；3、密封圈；4、有機玻璃筒；5、固定螺杆；6、冷凍液循環管；7、溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0016]參見附圖1，本低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置的結構為:其包括圓形的頂板1-1、圓形的底板2-2以及設於頂板1-1與底板2-2之間的有機玻璃筒4，所述頂板1-1和底板2-2藉助螺栓5固定連接，所述有機玻璃筒4內設有冷凍液循環管6、溫度傳感器7以及低溫三軸圍壓室液體進出口 2-1，所述冷凍液循環管的進液口 1-2、冷凍液循環管的出液口
1-3設於頂板1-1上，所述溫度傳感器7設於底板2-2上，所述低溫三軸圍壓室液體進出口
2-1設於底板2-2上；所述頂板1-1上設有高壓氣體進氣口1-4。
[0017]所述冷凍液循環管6為蛇形彎管。所述低溫三軸圍壓室液體進出口 2-1、冷凍液循環管的進液口 1-2和出液口 1-3和高壓氣體進氣口 1-4均採用插入式氣動接頭。所述底板2-2上的三軸圍壓室液體進出口 2-1高於底板底面。所述有機玻璃筒4上下端面與頂板1-1和底板2-2之間設有密封圈3。
[0018]採用本新型在某負溫下土試樣的三軸剪切特性測試的降溫實施過程為:首先將液體由低溫三軸圍壓室液體進出口 2-1注入有機玻璃筒4內，直至注滿，然後將低溫三軸圍壓室液體進出口 2-1由導管連接至低溫三軸圍壓室；低溫恆溫冷浴分別連接頂板1-1的冷凍液循環管進液口 1-2和冷凍液循環管出液口 1-3，並設定負溫，開始對低溫三軸圍壓室液體進行預降溫，期間通過溫度傳感器7監測液體溫度變化；待達到設定溫度後，將氣泵接口連接至高壓氣體進氣口 1-4，並打開圍壓室進液口閥門，打開氣泵將低溫液體快速注入三軸圍壓室內，當液體注入低溫三軸圍壓室達到一半時，關閉氣泵。待低溫三軸剪切試驗結束後，將氣泵接口連接至圍壓室排氣口，打開圍壓室進液口閥門，打開氣泵將低溫液體通過低溫三軸圍壓室液體進出口 2-1回注至有機玻璃筒內，繼續對液體進行降溫。
【權利要求】
1.一種低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置，其特徵在於:其包括頂板(1-1)、底板(2-2)以及設於頂板(1-1)與底板(2-2)之間的有機玻璃筒(4)，所述頂板(1-1)和底板(2-2)藉助固定螺杆(5)連接，所述有機玻璃筒(4)內設有冷凍液循環管(6)、溫度傳感器(7)以及低溫三軸圍壓室液體進出口(2-1)，所述冷凍液循環管的進液口(1-2)和出液口(1-3)設於頂板(1-1)上，所述溫度傳感器(7)設於底板(2-2)上，所述低溫三軸圍壓室液體進出口(2-1)設於底板(2-2 )上；所述頂板(1-1)上設有高壓氣體進氣口( 1-4)。
2.根據權利要求1所述的低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置，其特徵在於:所述冷凍液循環管(6)為蛇形彎管。
3.根據權利要求1所述的低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置，其特徵在於:所述低溫三軸圍壓室液體進出口(2-1)、冷凍液循環管的進液口(1-2)和出液口(1-3)和高壓氣體進氣口( 1-4)均採用插入式氣動接頭。
4.根據權利要求3所述的低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置，其特徵在於:所述底板(2-2)上的三軸圍壓室液體進出口(2-1)高於底板底面。
5.根據權利要求4所述的低溫三軸圍壓室液體預降溫裝置，其特徵在於:所述有機玻璃筒(4)上下端面與頂板(1-1)和底板(2-2)之間設有密封圈(3)。
【文檔編號】G01N3/02GK204101368SQ201420616479
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】王天亮, 劉佳興, 程佳, 趙得傑, 林永清, 郎海鵬, 席鵬博, 李楠 申請人:石家莊鐵道大學