专利名称：一种多孔介质填充结构可视化压力测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔介质压力测量技术，特别涉及一种多孔介质填充结构可视化压力测量装置。
背景技术：
多孔介质是由固体物质组成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙构成的介质。自然界中蕴藏着煤、石油、天然气的岩石和土壤等均属于多孔介质。在核能领域中，第四代反应堆中的高温气冷堆和超临界水堆均采用球形燃料元件堆积模式，属于多孔介质的范畴。近年来众多学者针对多孔介质模型开展了大量深入的实验研究，而压力作为流体流动的一种重要特性，对其进行准确的测量是不可或缺的。压力测量的基本工作原理是以市售的压力传感器作为基本测量元件，将流体流动 时产生的压力通过引压管引至压力传感器，产生压力读数值。例如，中国专利201010557354提供了一种多孔介质孔隙体积变化量的测量方法及装置，它包括调压控制器、上下游控制阀和放空阀。这个装置及测量方法操作简单、读数方便、性能稳定，适用于复杂压力变化条件下多孔介质材料孔隙体积大范围变化的快速准确测量。但是这种装置不能进行压力的测量，不适用于在实验进行中使用。又如，中国专利200410004536提供了一种动孔隙水压力测量方法，它以市售的压力传感器作为基本测量元件，在压力传感器上加装一个由硬质材料制成的封盖，该封盖将压力传感器的感应探头罩扣在一个空间中，此空间通过封盖上设置的若干个具有适当孔径的通孔与外界连通，使用时将带有封盖的压力传感器放入待测土体中，土体中的孔隙水充满感应探头所在空间后，即可以开始测量。此设计可以广泛应用于实验室各种砂、土动态力学行为研究工作，操作方便。缺点是(1)不能针对流体进行压力测量，仅能针对固体进行测量，无法实现密封；(2)不能根据实际实验需求进行可视化测量；(3)不能根据实验需要自行组合多孔介质的模型，只能测量已有的多孔介质材料，不适合一般的实验回路。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种既能准确测量流体压力值，又能盛装不同尺寸的多孔介质填充结构可视化压力测量装置。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种多孔介质填充结构可视化压力测量装置，包括有机玻璃管，安装在有机玻璃管上下两端的上\下孔板，安装在孔板内的不锈钢丝网，以及安装在有机玻璃管不同高度处的测压环，该测量装置进一步包括有安装在有机玻璃管上下端的上\下有机玻璃法兰，该上\下有机玻璃法兰与碳钢法兰相连接，将有机玻璃管固定在实验回路上。所述孔板上开设有多个开孔；所述孔板上的开孔等直径且均匀设置在孔板上；所述不锈钢丝网由经处理的304不锈钢丝制成；
所述有机玻璃管的壁面开设有取压孔，所述测压环与有机玻璃管壁面连接安装后将该取压孔包含在测压环内；所述取压孔的直径为0. 8mm ;所述测压环正上方开设有排气孔，所述测压环的一个侧面安装有测压嘴，所述排气孔用尼龙螺丝进行密封；所述测压环正上方开设有排气孔，所述测压环相对的两个侧面安装有测压嘴；所述孔板与有机玻璃法兰通过螺纹连接；所述有机玻璃管和有机玻璃法兰之间采用嵌入式粘接。与现有技术相比，本发明测量装置至少具有以下优点
I.孔板与有机玻璃法兰直接采用螺纹连接，防止由于孔板脱落使得多孔介质从有机玻璃管中漏出；2.取压孔尺寸小于1_，能更加准确地测量压力或压差；3.测压环直接粘接在有机玻璃管上，保证了密封、节省了空间，同时还加强了实验段强度；4.在测压环上方开4个排气小孔，排除测压环内残余的气体，保证了测量结果的准确性和精确性；5.采用不锈钢网固定多孔介质位置，防止多孔介质从有机玻璃管中溢漏出来；6.合理布置压力测量点，可精确监控压力的变化趋势；7.在测压环侧面布置一个或两个测压嘴，可同时进行压力和压差的测量，减小测量误差。同时，多个测压环分布在管壁可以方便地测量不同管道高度之间的压差。
图I是本发明测量装置的整体结构示意图；图2是本发明孔板结构示意图；图3是本发明A型测压环结构示意图；图4是本发明B型测压环结构示意图。其中a为有机玻璃管；b为有机玻璃法兰；c为孔板；d为不锈钢丝网；e为A型测压环；f为B型测压环；1为孔板上开孔处(流体从此处流入流出)；2为A型测压环环体；3为取压孔；4为排气孔；5为测压嘴；6为B型测压环环体
具体实施例方式下面结合附图及本发明的一种实施例进行详细阐述本发明多孔介质填充结构可视化压力测量装置，包括有机玻璃管a、上\下有机玻璃法兰b、上\下孔板C、上\下不锈钢丝网d及测压环。所述孔板c上均匀开有19个等直径的开孔1，流体从该开孔I流入和流出有机玻璃管a，孔板c与有机玻璃法兰通过螺纹连接；上\下不锈钢丝网d分别放置在上\下孔板c内；有机玻璃管a的外壁不同高度处共设置了 6个测压环，每个测压环内的有机玻璃管壁面均开有4个直径0. 8mm的取压孔3 ;测压环上方均匀分布4个排气孔4，排气孔使用尼龙螺丝进行密封；测压环侧面设置有测压嘴
5。所述有机玻璃管a和有机玻璃法兰b之间米用嵌入式粘接,测压环与有机玻璃管a之间采用粘接，孔板c与有机玻璃法兰b之间采用螺纹连接。所述上\下有机玻璃法兰b由有机玻璃加工而成，为了增强法兰的强度，所述法兰的板厚大于20mm。所述上\下有机玻璃法兰分别与碳钢法兰相连接，将有机玻璃管固定在实验回路上。所述上下孔板c由有机玻璃加工而成，用于将多孔介质固定在有机玻璃管中。孔板上均匀分布19个等直径的开孔1，以便于流体从孔板流入和流出有机玻璃管。开孔的直径根据多孔介质尺寸选择，孔径大小选择的原则是保证 孔板面孔隙率与多孔介质的孔隙率尽量接近。所述不锈钢丝网由经处理的304不锈钢丝制成。所述取压孔通过小尺寸钻头，在有机玻璃管a每个高度的壁面上均匀开4个直径0. 8mm的小孔。所述测压环由有机玻璃加工而成，采用特制的粘剂将其粘在开有4个取压孔的有机玻璃管外壁面上。每个测压环侧面设置了一个或2个测压嘴5，与市售的压力或压差测量仪表相连，测量压力或差压。所述测压环的排气孔4分布在测压环正上方，用于排出测压环内的多余气体，使用尼龙螺丝进行密封。所述有机玻璃管a底部和顶部均有孔板c和不锈钢丝网d，将多孔介质固定在有机玻璃管a内，避免其漏到实验管道中或被流体流动带出实验段；流体从有机玻璃管a底端流入测量段，并由顶部流出；在有机玻璃管a筒壁设置了 6个不同高度的测压环，每个测压环内对应的有机玻璃管壁上均匀对称布置有4个直径为0. 8mm的取压孔，并通过测压环与筒壁的粘接将取压孔3密封在测压环内；在每个测压环的顶部均匀分布4个排气孔4，用于在测量进行前排出测压环中残余的气体，以确保测量结果的高精确性；在每个测压环侧面设置I个或2个测压嘴5，用于与压力或压差测量仪表相连，将压力引出。参见图1，本发明包括有机玻璃管a，有机玻璃法兰b，孔板C，不锈钢丝网d，A型测压环e, B型测压环f。参见图3，在有机玻璃管壁面开有取压孔3，在此处将测压环2与壁面粘接，并将取压孔包含在测压环中。所述测压环包括有A型测压环和B型测压环，所述A型测压环正上方开有排气孔4。为测量取压环截面处压力值，在其一侧接有一个测压嘴5。参见图4，B型测压环正上方开有排气孔4，为测量此截面处压力值及压差值，在其两侧分别接有测压嘴5。工作时，首先将有机玻璃管a下部的孔板c及不锈钢丝网d安装好，然后将多孔介质从有机玻璃管a上方装入管中，再将上部的不锈钢丝网d及孔板c安装好，将多孔介质完全固定在有机玻璃管a中。将测压环侧面的测压嘴5通过测压软管与市售的压力(压差)传感器相连，用于测量压力及压差。打开测压环上方的排气孔4。流体从有机玻璃管a下方的孔板c进入实验管段中，流经多孔介质后，由管壁的取压孔进入测压环中，直到流体从排气孔4中流出，测压环中不再有气体时，用尼龙螺丝将排气孔密封。压力(压差)通过测压环侧面的测压嘴传到市售的压力(压差)传感器的感应膜片上，产生读数，完成测压过程。
经过在某水循环实验回路中使用并于回路运行过程中对实验段压力及压差值进行测量，证明该实验装置能够对多孔介质填充结构进行压力(压差)测量，并且实现测量的可视化。同时，由于设置多个测压嘴，可以根据实际实验需求连接压差传感器，测量不同高度压差值。由于其设计简单，测量方便，可以自由改变有机玻璃管中多孔介质参数，重复利用实验段，极大的节省了实验成本，因此本发明非常适合用于测量不同参数多孔介质填充结构的压力(压差)。以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。·
权利要求
1.一种多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于包括有机玻璃管(a)，安装在有机玻璃管上下两端的上\下孔板(C)，安装在孔板(C)内的不锈钢丝网(d)，以及安装在有机玻璃管不同高度处的测压环，该测量装置进一步包括有安装在有机玻璃管上下端的上\下有机玻璃法兰(b)，该上\下有机玻璃法兰与碳钢法兰相连接，将有机玻璃管固定在实验回路上。
2.根据权利要求I所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述孔板(c)上开设有多个开孔(I)。
3.根据权利要求2所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述孔板上的开孔(I)等直径且均匀设置在孔板上。
4.根据权利要求I所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述不锈钢丝网由304不锈钢丝制成。
5.根据权利要求I所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述有机玻璃管的壁面开设有取压孔，所述测压环与有机玻璃管壁面连接安装后将该取压孔包含在测压环内。
6.根据权利要求5所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述取压孔的直径为0. 8mm。
7.根据权利要求5所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述测压环正上方开设有排气孔(4)，所述测压环的一个侧面安装有测压嘴(5)，所述排气孔用尼龙螺丝进行密封。
8.根据权利要求5所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述测压环正上方开设有排气孔，所述测压环相对的两个侧面安装有测压嘴(5)。
9.根据权利要求I所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述孔板(C)与有机玻璃法兰通过螺纹连接。
10.根据权利要求I所述的多孔介质填充结构可视化压力测量装置，其特征在于所述有机玻璃管(a)和有机玻璃法兰(b)之间米用嵌入式粘接。
全文摘要
本发明公开了一种多孔介质填充结构可视化压力测量装置，包括有机玻璃管、上下有机玻璃法兰、上下孔板、上下不锈钢丝网及测压环，所述孔板上均匀开有19个等直径的小孔，流体从该小孔流入和流出有机玻璃管段；上下不锈钢丝网分别放置在上下孔板内；有机玻璃管外壁不同高度处共设置了6个测压环，每个测压环内的有机玻璃管壁面均开有取压孔；测压环上方均匀分布4个排气孔，排气孔使用尼龙螺丝进行密封；测压环侧面设置有测压嘴，通过测压软管将测压嘴与市售的压力(压差)传感器相连，测量该高度上压力值或两个不同高度之间压差值。本发明的装置具有设计简单，实验可视化，多孔介质参数可自由更改，测量点多，测量效果好的特点。
文档编号G01L15/00GK102759427SQ20121024305
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者巫英伟, 张友佳, 李华, 田文喜, 秋穗正, 苏光辉 申请人:西安交通大学