一种自动控温型压力板仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自动控温型压力板仪，属于岩土工程测量仪器领域。其包括压力室和控制装置，压力室的周壁上设置有循环液夹套，压力室顶部设置有盖板，盖板与压力室之间设置有密封圈，压力室内部设置有陶土板，陶土板上设置有出水口，出水口与设置在压力室上的排水管密封连接，控制装置包括温控装置和压力控制装置，温控装置包括温控采集器、室温传感器和压力室传感器，室温传感器和压力室传感器均与温控采集器连接，温控采集器上设置有加热丝和半导体制冷装置，加热丝和半导体制冷装置设置在循环液夹套内，压力控制装置包括气管和气源控制器。本实用新型测量结果更加准确，避免测量过程对设备的腐蚀，节约能耗。
【专利说明】
一种自动控温型压力板仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种自动控温型压力板仪，属于岩土工程测量仪器领域。
【背景技术】
[0002]非饱和土是岩土工程中一种重要的研究类型，了解非饱和土的基本性质对于解决非饱和土中的岩土工程问题至关重要，而基质吸力就是反应非饱和土基本性质的重要指标之一O
[0003]压力板仪主要用于非饱和土基质吸力的测试。压力板仪有压力室、陶土板以及加压设备等组成。目前的压力板仪发展速度较快，随着电子传感器技术的不断发展，压力板仪由前期简单的人工操作型向现在的自动测试型发展，而且目前的压力板仪可以在测试非饱和土基质吸力的过程中，同时进行不同基质吸力状态下的应力和应变的监测，整个测试设备趋于自动化发展。且压力板仪由前期的仅可测试脱湿曲线型发展为现在的可以同时测试脱湿曲线和增湿曲线的完整型压力板仪。目前最新的压力板仪可以同时测定非饱和土的脱湿曲线和增湿曲线，且可以全程测试非饱和土在增减湿过程中的应力应变变化规律。
[0004]压力板仪的关键技术为压力室的抗高压性能要良好，同时要求针对不同的基质吸力需要不同的陶土板。陶土板的典型特征是允许水通过而阻止空气通过，透过陶土板的水必须在完全封闭的状态下排出压力室外。压力室的顶板和压力室要求严格密封。
[0005]目前的压力板仪在测试非饱和土的土水特征曲线过程中，普遍存在的问题是不能够进行温度控制，导致环境温度变化过程中会引起压力室内部的温度也发生相应的变化。当压力室外面温度高于缸内温度时，缸内的水蒸气会凝结成水珠在压力室内进行富集；当缸内温度高于缸外温度时，缸内的水珠便会蒸发，形成水蒸气在整个压力室内均衡分布。压力室内外温差变化过程中，引起缸内的水蒸气不断发生凝结-蒸发的循环转化过程，该过程中会影响缸内试样的基质吸力测定，即水珠蒸发为水蒸气时会导致持水性好的试样的质量出现减少，而水蒸气凝结为水珠时会导致持水性较差的试样质量增加。这种变化对于基质吸力的测试结果产生显著影响，最终影响数据的准确性。
[0006]现有技术中，为解决压力室内部出现凝结水珠的现象，在压力室的顶板部位设置了加热块，试验中通过让加热块持续工作而不让缸内壁形成凝结水珠。
[0007]现有技术存在两个缺点:
[0008]1、现有技术只能进行升温操作，通过加热减少压力室内侧壁水珠的形成，不能够降温，即不能够随着环境温度的变化实现温度的变化，长期处于升温状态，长时间进行基质吸力测试耗电量较大。
[0009]2、现有技术的保温效果不好，即加热块尚未对保温设置进行考虑，仅仅通过固定功率的加热块实现一定范围内的升温，升温范围有限。
【实用新型内容】
[0010]有鉴于此，本实用新型提供了一种自动控温型压力板仪，通过在现有压力板仪压力室外侧壁设置温控装置实现压力板仪测试非饱和土水特征曲线过程中的温度自动化控制，解决现有技术中温度不可控以及没有温控装置的不足，减少非饱和土基质吸力测试过程中由于温度变化对于试验结果产生的误差。
[0011]本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题:
[0012]本实用新型的一种自动控温型压力板仪，其包括压力室和控制装置，所述压力室的周壁上设置有循环液夹套，压力室顶部设置有盖板，盖板与压力室之间设置有密封圈，压力室内部设置有陶土板，所述陶土板上设置有出水口，所述出水口与设置在压力室上的排水管密封连接，所述控制装置包括温控装置和压力控制装置，所述温控装置包括温控采集器、室温传感器和压力室传感器，所述室温传感器和压力室传感器均与温控采集器连接，所述温控采集器上设置有加热丝和半导体制冷装置，所述加热丝和半导体制冷装置设置在循环液夹套内，所述压力控制装置包括气管和气源控制器。
[0013]所述循环液夹套的外壁上设置有保温层。
[0014]所述盖板上设置有固定螺栓。
[0015]所述气管与压力室连通，所述气源控制器设置在气管上，气源控制器上设置有压力调节阀和压力表。
[0016]本实用新型的有益效果:
[0017]1.测试结果更加准确，一般的压力板仪，当温度升高后，水分蒸发形成水蒸气，水蒸气在压力室内部的均衡分布会将持水性较好的试样中多余的水分带到持水性较差的土体中，造成吸力平衡时称量发现持水性较好的试样的质量也开始减少的假象，影响试验结果的准确性，而本自动控温型压力板仪，能够减少压力室内部的温差，防止产生水分的凝结和蒸发作用，可以实现非饱和土土水特征曲线测试中试验结果更加准确。
[0018]2.避免水分在压力室内壁的凝结从而避免了对设备的腐蚀，在基质吸力测试中，由于室内温度变化导致压力室内部的水分出现凝结汇聚到压力室内侧壁，且该实验过程的周期较长，长时间汇聚的水珠会对金属压力室侧壁产生腐蚀破坏，而本自动控温型压力板仪由于精确控制了温度和压力，同时设置有排水管，可减少以及避免水分在压力室内壁的凝结。
[0019]3.节约能耗，设置有循环液夹套，循环液在保温过程中效果更佳，且减少了试验中的耗电量，实现了测试中节约能源的重要目的，同时设置有保温层，可进一步减少热量的损失，节约能耗。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
[0021]图1为本实用新型的结构示意图。
[0022]其中:1、压力室，2、控制装置，3、循环液夹套，4、盖板，5、密封圈，6、陶土板，7、出水口，8、排水管，9、温控装置，10、压力控制装置，11、温控采集器，12、室温传感器，13、压力室传感器，14、加热丝，15、半导体制冷装置，16、气管，17、气源控制器，18、固定螺栓，19、压力调节阀，20、压力表。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合附图对本实用新型进行详细说明，本实施例的一种自动控温型压力板仪，其包括压力室I和控制装置2，所述压力室I的周壁上设置有循环液夹套3，压力室I顶部设置有盖板4，盖板4与压力室I之间设置有密封圈5，压力室I内部设置有陶土板6，所述陶土板6上设置有出水口 7，所述出水口 7与设置在压力室I上的排水管8密封连接，所述控制装置2包括温控装置9和压力控制装置10，所述温控装置9包括温控采集器11、室温传感器12和压力室传感器13，所述室温传感器12和压力室传感器13均与温控采集器11连接，所述温控采集器11上设置有加热丝14和半导体制冷装置15，所述加热丝14和半导体制冷装置15设置在循环液夹套3内，所述压力控制装置10包括气管16和气源控制器17。
[0024]所述循环液夹套3的外壁上设置有保温层。
[0025]所述盖板4上设置有固定螺栓18。
[0026]所述气管16与压力室I连通，气源控制器17设置在气管16上，所述气源控制器17上设置有压力调节阀19和压力表20。
[0027]如图1所示，压力板仪的盖板4和压力室I相连接，盖板4和压力室I通过密封圈5实现压力室I的密封性。压力室I的外侧是循环液夹套3，循环液夹套3完全密封且充满循环液；温控装置9包括温控采集器11、室温传感器12和压力室传感器13，用于测试室内温度和压力室I内部的温度，温控采集器11通过接收室温传感器12和压力室传感器13的温度信号，在设置的温度变化范围内，通过加热丝14和半导体制冷装置15，实现循环液的升温或者降温，保证室温传感器12和压力室传感器13的温度差值控制在预先设定的范围，当室内温度和压力室内的温度控制在预设范围内时，整个系统通过循环液进行保温，保温过程中加热和制冷装置处于关闭状态，该动态调节过程中可以最大程度的节约耗电量。可以避免在试验过程中压力室内产生水分的凝结或者蒸发现象。压力室I的侧壁上还设置有排水管8和气管16。整个试验过程通过气管16提供压力，气源控制器17上设置有压力调节阀19和压力表20，用于调节和控制压力室I内的压力。
[0028]该设备的工作过程为:首先将试样放到压力室I内的陶土板6上面，此时将压力室I内的排水管8与陶土板6连接好，保证密封不漏水，加上密封圈5，通过固定螺栓18将盖板4和压力室I固定，使得压力室I处于密封状态，打开温控采集器11开关后通过调节气源控制器17的空气压力，向压力室施加压力。仔细观察温控采集器的温度差以及各传感器的实时工作状态，若所有示数均显示正常可以继续进行试验。
[0029]当某一级压力下，排水管8中连续3?5天不出水时，认为该级压力下的基质吸力达到了平衡状态，此时需要先卸掉压力室I内的压力，然后打开盖板4，对于该级压力下的试样质量进行称量，称量之后将试样继续放回压力室中的陶土板6上，继续进行土水特征曲线试验。
[0030]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种自动控温型压力板仪，其特征在于:包括压力室(I)和控制装置(2)，所述压力室(I)的周壁上设置有循环液夹套(3)，压力室(I)顶部设置有盖板(4)，盖板(4)与压力室(I)之间设置有密封圈(5)，压力室(I)内部设置有陶土板(6)，所述陶土板(6)上设置有出水口(7)，所述出水口(7)与设置在压力室(I)上的排水管(8)密封连接，所述控制装置(2)包括温控装置(9)和压力控制装置(10)，所述温控装置(9)包括温控采集器(11)、室温传感器(12)和压力室传感器(13)，所述室温传感器(12)和压力室传感器(13)均与温控采集器(11)连接，所述温控采集器(11)上设置有加热丝(14)和半导体制冷装置(15)，所述加热丝(14)和半导体制冷装置(15)设置在循环液夹套(3)内，所述压力控制装置(10)包括气管(16)和气源控制器(17)。2.根据权利要求1所述的一种自动控温型压力板仪，其特征在于:所述循环液夹套(3)的外壁上设置有保温层。3.根据权利要求1所述的一种自动控温型压力板仪，其特征在于:所述盖板(4)上设置有固定螺栓(18)。4.根据权利要求1所述的一种自动控温型压力板仪，其特征在于:所述气管(16)与压力室(I)连通，气源控制器(17)设置在气管(16)上，所述气源控制器(17)上设置有压力调节阀(19)和压力表(20)。
【文档编号】G01N33/24GK205594006SQ201620389529
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】谌文武, 林高潮, 刘伟, 孙冠平
【申请人】兰州大学