真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置。
【背景技术】
[0002]低温环境中土壤等多孔介质内部热量传导、水分迀移、冻结锋面推进和冻胀力及变形的过程是一个复杂的水分场、温度场和应力场动态耦合过程。对这一过程规律的研宄在冻土工程中具有重要的意义。一般地，实际冻土区域是无限或半无限区域，如果土质是近似均质的，则热量的传导和水分迀移可以看作是一维问题。从这个角度来看，采用一维单向冻结试验研宄一定温度梯度和初始水分场条件下试样内部水分、温度和应力变化规律可以有效研宄冻土冻胀规律。已有的单向冻结装置才有保温板或者深埋土中构造绝热边界，占用面积大，材料使用多且加工费时费力。本专利采用真空内胆式保温方法，设计的试验装置体积小，保温性能好且重复试验周期短。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是要提供一种在任何外部温度环境下都可以保证温度只沿垂直开口方向传导，且占用空间少，重复试验时方便的装置，实现上述目的的技术方案如下:
[0004]真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于:包括外筒、内胆，内胆放置在外筒内，且内胆是悬置在外筒内，使内胆外部与外筒内部之间间隔有距离，间隔距离形成的空间为密封真空状态，内胆具有放置口，试样从内胆的放置口放入。间隔距离形成的空间形成真空腔。
[0005]优选的，内胆的底部设置有数个支撑脚，通过支撑脚使内胆底部与外筒底部之间形成间隔。
[0006]优选的，内胆侧壁与外筒侧壁之间设置有侧壁支撑。
[0007]优选的，所述内胆、盖板与外筒材料选用导热系数小的材质。
[0008]优选的，外筒上设置抽气嘴，所述抽气嘴与外筒和内胆之间的空间连通，所述抽气嘴连接抽真空装置。
[0009]优选的，抽气嘴采用铜质单向逆止阀。
[0010]真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置的使用方法，其特征在于:
[0011]首先使用抽真空装置将内胆与外筒抽成真空状态，之后试样放入内胆，接着对周围环境进行降温或升温，在此过程中试样只在筒口与外界发生热交换，沿试样深度方向每间隔一定距离在试样上放置温度传感器，用以监测试验过程中同一时刻不同深度的温度分层现象。本发明测试方法可以产生稳定的温度梯度，可以检测装置的四周保温性是否良好。而非真空筒的装置中试样短时间内便会形成上下等温状态，无法稳定的形成温度梯度。
[0012]本发明能够在任何外部温度环境下，都可以保证试样的四周是绝热边界，温度只有沿垂直放置口方向传导，且本装置占用空间少，重复试验时只需重新装样，无需更换内胆或保温土体。
【附图说明】
[0013]图1为本发明示意图
[0014]附图序号说明:外筒1、内胆2、放置口 3、支撑脚4、侧壁支撑5、抽气嘴6、真空表7、管道8、抽气泵9
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明做详细的说明。
[0016]真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，包括外筒1、内胆2，内胆2的外部尺寸小于外筒I的内部尺寸，使内胆2能够悬置在外筒I内，从而使内胆外部与外筒内部之间间隔有距离，间隔距离形成的空间为密封真空状态，内胆具有放置口 3，试样从内胆的放置口放入。为了使内胆的底部与外筒的底部形成间隔，可以在内胆的底部设置数个支撑脚4，或者内胆侧壁与外筒侧壁之间设置侧壁支撑5，同时支撑脚4和侧壁支撑5还可以防止抽真空后外筒收缩造成的装置损坏。
[0017]外筒I与内胆2之间的真空状态通过抽真空装置完成，具体的做法是在外筒上设置抽气嘴6，抽气嘴可以采用铜质单向逆止阀，抽气嘴与外筒和内胆之间的空间连通，抽气嘴6连接抽真空装置，抽真空装置包括真空表7、管道8、抽气泵9，抽气泵9与管道8连接，管道8的另一端连接真空表，同时真空表安装在抽气嘴上，当抽取内胆与外筒之间空气的时候，真空表便于观察抽真空的状态。
[0018]本发明中在使用的过程中，由于只有内胆的放置口，而且内胆四周为真空状态，由真空腔形成的绝热层会保证外界温度只沿竖直方向传导，以便营造单向冻结单向融化的环境条件，保证温度呈垂直状态一直传导到试样的底部。
[0019]本发明制造的时候，内胆、盖板与外筒材料选用导热系数小的有机玻璃。为了方便制造，内胆和外筒可以制作成大体呈U型结构的容器，且内胆与外筒的开口处平齐，使用盖板11将内胆与外筒之间的空隙遮盖，同时盖板也可以将内胆进行悬置，至于内胆底部的支撑脚和侧壁之间的侧壁支撑，其作用不仅进一步支撑内胆，使其悬挂更加稳固，更大的作用是为了防止抽真空后外筒收缩对装置造成的损坏，本发明中的三部分使用螺钉锚固，同时接缝处涂抹结构胶达到密封目的。支撑脚和侧壁支撑可以由制作装置时的边角料加工而成，充分利用加工材质，不产生浪费。
[0020]当然外筒可以直接使用盖板与U型结构为一体式的结构，内胆直接从盖板的开口处放置进去，之后进行密封，无论采用何种方法制造外筒与内胆，只要保持外筒与内胆之间具有真空的空间即可。
[0021]使用的时候将内胆与外筒间用泵抽真空，试样放入内胆后对周围环境降温或升温，筒内试样只在筒口与外界发生热交换，所以可控制试样内部降温或升温过程为沿深度方向逐层进行。
[0022]在沿试样深度方向每间隔一定距离放置温度传感器可监测到试验过程中同一时刻不同深度的温度分层现象，产生稳定的温度梯度，证明装置的四周保温性良好。而非真空筒的装置中试样短时间内便会形成上下等温状态，无法稳定的温度梯度。
[0023]以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。
【主权项】
1.真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于:包括外筒、内胆，内胆放置在外筒内，且内胆是悬置在外筒内，使内胆外部与外筒内部之间间隔有距离，间隔距离形成的空间为密封真空状态，内胆具有放置口，试样从内胆的放置口放入。
2.根据权利要求1所述的真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于:内胆的底部设置有数个支撑脚，通过支撑脚使内胆底部与外筒底部之间形成间隔。
3.根据权利要求1或2所述的真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于:内胆侧壁与外筒侧壁之间设置有侧壁支撑。
4.根据权利要求3所述的真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于:所述内胆与外筒材料选用导热系数小的材质。
5.根据权利要求1所述的真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于:所述导热系数小的材质为有机玻璃。
6.根据权利要求1所述的真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于:外筒上设置抽气嘴，所述抽气嘴与外筒和内胆之间的空间连通，所述抽气嘴连接抽真空装置。
7.根据权利要求6所述的真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于:所述抽气嘴采用铜质单向逆止阀。
8.真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置的使用方法，其特征在于:首先使用抽真空装置将内胆与外筒抽成真空状态，之后试样放入内胆，接着对周围环境进行降温或升温，在此过程中试样只在筒口与外界发生热交换，沿试样深度方向每间隔一定距离在试样上或内胆内放置温度传感器，用以监测试验过程中同一时刻不同深度的温度分层现象。
【专利摘要】本发明涉及一种真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，包括外筒、内胆，内胆放置在外筒内，且内胆是悬置在外筒内，使内胆外部与外筒内部之间间隔有距离，间隔距离形成的空间为密封真空状态，内胆具有放置口，试样从内胆的放置口放入，本装置在任何外部温度环境下，都可以保证试样四周是绝热的边界，温度只有沿放置口方向传导，且本装置占用空间少，重复试验时只需重新装样，无需更换内胆或保温土体。
【IPC分类】G01N25-14
【公开号】CN104749209
【申请号】CN201510134042
【发明人】刘铨鸿, 李占超, 王正中
【申请人】西北农林科技大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月25日