一种温控式饱和土固结仪
阅读说明：本技术 一种温控式饱和土固结仪 (Temperature control type saturated soil consolidation apparatus ) 是由 王国才 黄晨昱 刘祎阳 于 2021-07-14 设计创作，主要内容包括：一种温控式饱和土固结仪,包括压力室、温控室、加载系统和测试系统；所述压力室包括顶盖、底座和刚性套筒,刚性套筒的上下两端分别与顶盖和底座连接；压力室内从下往上依次放置第二透水石、第二滤纸、土样、第一滤纸、第一透水石和加压活塞,加压活塞上部与加载系统的传力杆连接；温控室设置于压力室外围,所述温控室内部装有导热油、热电偶和加热棒。本发明可有效克服加载时传力杆移动所产生摩擦力的影响,同时通过量力环和位移传感器及孔压传感器可自动采集数据,且测试精度高。温控室中的热电偶和加热棒有利于自动控制压力室内部土样的温度,实现任意温度下的测试的目的；具有功能齐全,构造简单,操作方便,自动化程度和测试精度高等优点。(A temperature control type saturated soil consolidation apparatus comprises a pressure chamber, a temperature control chamber, a loading system and a test system; the pressure chamber comprises a top cover, a base and a rigid sleeve, and the upper end and the lower end of the rigid sleeve are respectively connected with the top cover and the base; a second permeable stone, second filter paper, a soil sample, first filter paper, a first permeable stone and a pressurizing piston are sequentially placed in the pressure chamber from bottom to top, and the upper part of the pressurizing piston is connected with a dowel bar of the loading system; the temperature control chamber is arranged on the periphery of the pressure chamber, and heat conduction oil, a thermocouple and a heating rod are arranged in the temperature control chamber. The invention can effectively overcome the influence of friction force generated by the movement of the dowel bar during loading, can automatically acquire data through the force measuring ring, the displacement sensor and the pore pressure sensor, and has high testing precision. The thermocouple and the heating rod in the temperature control chamber are beneficial to automatically controlling the temperature of the soil sample in the pressure chamber, and the purpose of testing at any temperature is realized; the device has the advantages of complete functions, simple structure, convenient operation, high automation degree and test precision and the like.)
技术领域
本发明涉及土工测试仪器领域，尤其涉及一种温控式饱和土固结仪。
背景技术
固结试验是在侧限条件下对饱和土试样逐渐施加竖向压力并测出压力和对应的土样变形之间关系的室内常规土工试验。但是，现有的三联固结仪由于仪器结构原因，在进行试验时，要人工随时记录某一时刻所加荷载及对应的位移值，不能实现自动记录和数据处理功能。同时，传力轴在移动时，会有摩擦力产生，影响到测量的精度。温度对土样的固结变形特性有一定的影响，采用常规试验仪器不能分析温度对饱和土固结变形特性的影响。因此，如何设计一套结构简单、操作方便、具有自动记录和数据处理能力，同时还能考虑温度影响的饱和土固结压缩特性的测试仪器，具有重要的现实意义。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供一种温控式饱和土固结仪。
本发明采用的技术方案是：一种温控式饱和土固结仪，包括压力室、温控室、加载系统和测试系统；
所述压力室包括顶盖、底座和刚性套筒，刚性套筒的上下两端分别与顶盖、底座密封连接，刚性套筒的下端嵌入底座上表面开设的压力室外壁槽内；压力室内从下往上依次设有第二透水石、第二滤纸、土样、第一滤纸、第一透水石、加压活塞；顶盖中央开设有传力杆孔，底座中央开设有通孔，通孔与导管连通，导管延伸至底座外并连接有阀门；
所述温控室设置在压力室外围，温控室包括套筒，套筒套设在刚性套筒外侧，套筒的下端嵌入底座上表面开设的温控室外壁槽内，套筒的上下两端分别与顶盖、底座密封连接；温控室内注入导热油，且温控室内设有加热棒和热电偶，加热棒、热电偶分别与微机电连接，热电偶将采集到的导热油温度传送至微机，微机控制加热棒的加热温度；
所述加载系统包括液压系统、传力杆和横梁，传力杆穿过顶盖上开设的传力杆孔与压力室内的加压活塞连接；传力杆顶部设有横梁，横梁的两端通过立柱与液压系统连接；液压系统与微机电连接，微机控制立柱的自由升降以实现自动加载功能；
所述测试系统包括量力环、位移传感器、孔压传感器，量力环、位移传感器分别设置在传力杆的上下两端，孔压传感器设置在导管的出水端；量力环、位移传感器、孔压传感器分别与微机电连接。
进一步，所述顶盖、底座之间设有轴向夹紧构件，轴向夹紧构件包括四个螺栓；所述螺栓上端穿过顶盖上设置的螺栓通孔，螺栓下端与底座上表面设置的带有内螺纹的沉孔相配合，轴向夹紧构件夹持顶盖与底座，使得刚性套筒、套筒被夹紧固定。
进一步，所述热电偶、量力环、位移传感器和孔压传感器通过导线连接到信号接口，信号接口通过数据线与微机连接，以进行控制与数据采集。
进一步，所述顶盖上在与温控室相对应的位置开设有注油孔，所述注油孔与密封塞形成配合，通过所述注油孔向温控室内注入导热油。
进一步，所述刚性套筒与顶盖、底座之间、套筒与顶盖、底座之间均设有密封垫，所述密封垫由橡胶材料制成。
进一步，所述刚性套筒、套筒的上下两端面均垫有一层耐高温橡皮圈。
进一步，所述热电偶为K型镍铬—镍硅热电偶。
本发明的有益效果是：本发明功能齐全，构造简单，操作方便，便于拆卸与组装，使用寿命高；通过内置的荷载传感器，可以有效提高测试精度，效率高；通过四个螺栓固定试验装置，装置整体牢固性高；通过微机的数据模块，可以方便操控试验温度与操作过程。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的立体图。
图3为本发明的加载系统示意图。
图4为本发明的顶盖俯视图。
图5为本发明的底座俯视图。
图6为本发明的传力杆示意图。
图7为本发明的液压系统示意图。
附图标记说明：1压力室，2温控室，3加载系统；11a第一透水石，11b第二透水石，12土样，13加压活塞，14刚性套筒，15压力室顶盖，16传力杆通孔，17螺栓通孔；21加热棒，22热电偶，23温控室外壁，24注油孔，25导热油；31液压系统，32传力杆，33横梁，34凹槽，35立柱；41量力环，42位移传感器，43微机，44孔压传感器，45阀门，46信号接口，47导管；5底座，51螺栓，52沉孔，53压力室外壁槽，54温控室外壁槽，55通孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图，一种温控式饱和土固结仪，包括压力室1、温控室2、加载系统3和测试系统；
所述压力室1包括压力室顶盖15，底座5和刚性套筒14，所述刚性套筒14的上下两端分别与所述压力室顶盖15的下表面和底座5的上表面密封连接，且所述刚性套筒14的下端嵌入所述底座5的上表面开设的压力室外槽壁53中，所述压力室顶盖15中部设置有传力杆通孔16，所述传力杆通孔16中设置有加载系统3的传力杆32，所述传力杆32一端设置有量力环41并与加压活塞13连接，另一端设置位移传感器42并与横梁33相套接，横梁33在与传力杆32相对应的位置设有凹槽34。
所述压力室1中从下至上依次设置有第二透水石11b、第二滤纸、土样12、第一滤纸、第一透水石11a、加压活塞13，所述加压活塞13上连接有传力杆32，所述压力室底座5有一导管47与孔压传感器44和阀门45相连，有利于测得孔隙水压力。
所述加载系统3包括液压系统31、传力杆32和横梁33，传力杆32穿过顶盖15上开设的传力杆孔16与压力室1内的加压活塞13连接；传力杆32顶部设有横梁33，横梁33的两端通过立柱35与液压系统31连接；液压系统31与微机43电连接，微机43控制立柱35的自由升降以实现自动加载功能；通过传力杆32向土样12施加指定数值的荷载。
所述压力室1四周设置有温控室2，所述温控室2包括套筒23，套筒23的上下两端也分别与所述顶盖15的下表面和底座5的上表面密封连接，且所述套筒23的下端嵌入所述底座5的上表面开设的外侧壁槽54中，所述刚性套筒14和套筒23的两端面均垫有一层耐高温橡皮圈；所述顶盖15上在与温控室2相对应的位置设有注油孔24，所述注油孔24与密封塞形成配合，通过所述注油孔24能向温控室2内注入导热油25，注满后用密封塞密封住所述温控室2，便于导热油25的添置和提高装置密封性；所述温控室2中装有热电偶22和加热棒21，所述热电偶22能测试所述导热油25的温度，所述加热棒21能对导热油25进行加热，热电偶22为K型镍铬—镍硅热电偶，所述量力环41型号设置为LPS25HBTR型荷载传感器。所述热电偶22和加热棒21分别通过导线与电源插座和信号接口46相连，信号接口46可与外置微机43通过数据线相连，所述微机43上的温度控制模块可以控制所述加热棒21的加热温度，便于控制试验所需温度。
所述顶盖15与底座(5)之间设有轴向夹紧构件，所述轴向夹紧构件由四根螺栓51构成，所述螺栓51上端穿过压力室顶盖15的螺栓通孔17并与底座5上表面的带有内螺纹的沉孔52相配合，所述轴向夹紧构件加持所述压力室顶盖15和底座5，使所述压力室1和温控室2被夹紧固定，提高装置的整体稳固性。刚性套筒14与顶盖15和底座5的连接处设置有密封垫，所述密封垫由橡胶材料制成，提高装置的密封性。
所述测试系统包括量力环41、位移传感器42、孔压传感器44，量力环41、位移传感器42、孔压传感器44分别与微机43电连接。
本发明工作原理：参照图1和附图2，在进行测试前，将透水石11、滤纸、土样12和加压活塞13依次放入压力室1内，然后将再安装温控室2以及加载系统3，最后对压力室顶盖15和底座5进行固定；对温控室2中注入导热油25，用微机43上的温度控制模块调控好试验所需温度后对压力室1内土样12进行加温。开始测试的时候，在微机43压力控制器中设置规定的荷载，对试样进行加载。由于加压活塞13设置在传力杆32底部，且量力环41同时设置在压力室1内部，有利于在进行测试时，有效的克服加载时传力杆32运动时受摩擦力影响，量力环41可以精确的测量，自动采集数据；通过设置有轴向夹紧构件，有利于将压力室顶盖15和底座5固定住，也有利于刚性套筒14和温控室外壁23的夹紧固定，防止受到外力影响而使装置产生偏移，影响测试工作和测试精度；通过在温控室2内注入导热油25，并设有热电偶22和加热棒21，有利于控制压力室1内土样12的温度，以实现任意温度下的测试的目的。本装置结构简单，操作简单，便于拆卸，使用寿命高，设备整体性好，测试精度高，使用方便。
参照说明书附图4、图5和图6，底座5上表面设置有压力室外壁槽53、温控室外壁槽54和带有内螺纹的沉孔52，压力室外壁槽53和刚性套筒14相配合，温控室外壁槽54和温控室外壁23相配合，带有内螺纹的沉孔52和螺栓51相配合，有利于可以使压力室顶盖15，刚性套筒14，温控室外壁23，螺栓51和底座5之间便于组装，提高组装效率。
参照说明书附图4，压力室顶盖15设置有传力杆通孔16、螺栓通孔17、注油孔24和耐高温橡皮圈，螺栓通孔17与螺栓51相配合，有利于螺栓51、压力室顶盖15和底座5之间便于组装，提高组装效率，有利于导热油25的注入与倒出。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
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