一种全自动岩石干湿循环与渗透仪的制作方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于岩石物理试验机开发领域，特别涉及一种全自动岩石干湿循环与渗透仪，适用于研宄岩样在干湿循环和渗透试验中试验数据的自动检测与收集。
技术背景:
[0002]红层软岩普遍存在于我国南方地区，而南方又是我国降雨集中区，天气与气候环境变化多端，因此，在该地区的重大工程建设中，软岩被开挖暴露后，经常性遍历干湿交替的循环作用，导致岩体内部结构松散，强度迅速降低，使得边坡、隧道、基坑等工程灾变频繁产生。因此研宄软岩在干湿循环作用下的灾变机制已经成为岩石力学的重要课题之一。室内实验是研宄软岩干湿循环灾变机制的重要手段之一。但是现有的干湿循环与渗透试验仪器一方面功能比较单一，只能通过独立进行的烘干或浸水等过程的重复开展岩样干湿循环实验，效率低，成本高；另一方面自动化程度低，量测数据靠人工完成，造成的人为误差也较大。因此，针对上述不足之处，本发明了设计了一种全自动岩石干湿循环与渗透仪，目的是实现在同一台设备上完成干湿交替循环以及渗透实验。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的是设计一种全自动岩石干湿循环与渗透仪。针对现有的问题，提出以下设计方案:首先设计上下两个弧度相等的支撑架和旋转承台架，将岩石烘干仪，膨胀测试仪以及渗透仪等工作室的下部设计一个可动旋转螺母，通过三个工作室结构的合理设计与布局将其安装于上部的弧形架中，将岩样放置于下部的旋转承台架上的承样台；同时，在上部弧形架上设计一台直线电机和环形电机，下部旋转承台架上设计有靠永磁弧线导轨电机。直线电机控制上部弧形架的上下移动，环形电机控制岩石烘干仪，膨胀测试仪以及渗透仪等工作室下部的螺母旋转，通过该电机的驱动，实现支撑架的上下移动和岩样的放取，永磁弧线导轨电机驱动旋转承台架绕自身中心轴线转动。而电机全程的工作和实验时间控制、传感器测量等过程全部由计算机程序设计进行自动控制，从而在同一台设备上完成烘干、膨胀测试、渗透测试、质量变化量测等多种试验功能，试验中水的注入依靠外部液压系统完成，如此循环往复，即可实现在同一台设备上完成干湿循环交替和渗透实验。实验始终由电脑终端全程全自动控制，无人为操作，减少了人为误差，提高了工作效率。本发明不仅适用于软岩而且适用于各类岩体及同类材料的干湿循环条件下的物理性质参数测试。
[0004]全自动岩石干湿循环与渗透仪的设计包括三个工作室(A、B、C)与弧形架(5)两大部分。两大部分可配合承样台(8)与旋转承台架(18)完成整个试验过程。三个工作室分别为渗透室(A)、烘干室(B)、膨胀室(C)。三个工作室(A、B、C)分别设计安装于弧形架
[5]上，并排均匀分布于弧形架上的同一弧线上，每相邻两个个工作室轴线间的距离与底部旋转承台架上岩样轴线间的距离相等。每个工作室都可以在的环形驱动电机的驱动下上下运动，环形驱动电机由工作室移动架驱动定子(2)与验室移动架驱动转子(4)组成。同时配合下端部环形电机驱动的可动螺母，可动螺母与下螺母驱动转子(7)合为一体。由下螺母驱动定子(6)驱动下螺母驱动转子(7)旋转，通过螺纹接触合承样台(8)，两者螺纹配合动作，可完成岩样提取以及工作室(A、B、C)与承样台(8)的密封工作。
[0005]弧形架上分别设计有三个通孔(C、C1、C2)，用于安装工作室移动架(I)。每个通孔周围设有一组导向孔(a、al、a2)共三组每组四个，当工作室移动架(I)上下移动时起到导向作用。弧形架(5)立柱固定于机架上(17)，并由弧形架直线驱动电机(19)驱动，可上下移动。
[0006]渗透室(A)主要由工作室移动架(I)与环形驱动电机以及止水环(10、11)组成，配合承样台(8)完成岩样的渗透试验数据量测。由弧形架直线驱动电机(19)驱动整个弧形架上下移动，大致调整整个弧形架与承样台之间的距离。再由环形电机驱动工作室移动架(I)微调，往下运动至承样台(8)处并与之接触。可动螺母与下螺母驱动转子(7)为一整体，由下螺母驱动定子(6)驱动，与承样台⑶螺纹配合，可动螺母旋转的过程中慢慢将承样台(8)上提至工作室，最终通过螺纹的自锁作用将承样台(8)紧紧扣住工作室(A)，形成密闭空间。完成岩样的提取与工作室的密封工作后，工作室移动架(I)上方的液压注入孔(d)处开始由外部液压系统将水注入渗透室，加压至试验所需的压力后保持恒定，开始常水头渗透试验。试验结束后，整个工作室移动架(I)在移动架直线驱动电机的驱动下往下运动，将承样台(8)放回至旋转承台架(18)上的方形凹槽中，通过环形电机驱动可动螺母的反转，工作室(A)与承样台(8)渐渐分离，此时留在工作室内(A)的岩样因止水环(10、11)的密封紧固作用未能取出，液压注入孔(d)处再次注入压力水施加压力，通过岩样上方水压的作用将岩样从工作室(A)内压出。
[0007]烘干室(B)主要由工作室移动架(I)与环形驱动电机、加热陶瓷内芯(13)、抽风风扇(12)组成，配合承样台(8)完成烘干过程中岩样质量变化数据量测。由弧形架直线驱动电机(19)驱动整个弧形架上下移动，大致调整整个弧形架与承样台之间的距离。再由环形电机驱动工作室移动架(I)微调，往下运动至承样台(8)处并与之接触。可动螺母与下螺母驱动转子(7)为一整体，由下螺母驱动定子(6)驱动，与承样台(8)螺纹配合，可动螺母旋转的过程中慢慢将承样台(8)上提至烘干室(B)，最终通过螺纹的自锁作用将承样台(8)紧紧扣住烘干室(B)，形成密闭空间。完成岩样的提取与烘干室(B)的密封工作后，烘干室内加热电圈(14)开始加热，承样台(8)上加热线圈开始加热，抽风风扇(12)开始工作，热气流从底部承样台入口处将整个岩样包围进行岩样烘干，承样台(8)上重力传感器实时将岩样质量变化数据传输至中控中心。试验结束后，整个工作室移动架(I)在环形驱动电机的驱动下往下运动，将承样台(8)放回至旋转承台架(18)上的方形凹槽中，通过可动螺母的反转，烘干室(B)与承样台(8)渐渐分离，烘干室(B)内的岩样随着承样台一起取出。
[0008]膨胀室(C)主要由工作室移动架(I)与环形驱动电机、传感器固定座(15)、可伸缩高精度传感器(16)组成，配合承样台(8)完成岩样膨胀试验过程中岩样轴向体积变化数据量测。由弧形架直线驱动电机(19)驱动整个弧形架上下移动，大致调整整个弧形架与承样台之间的距离。再由环形电机驱动工作室移动架(I)微调，往下运动至承样台(8)处并与之接触。可动螺母与下螺母驱动转子(7)为一整体，由下螺母驱动定子(6)驱动，与承样台(8)螺纹配合，可动螺母旋转的过程中慢慢将承样台(8)上提至膨胀室(C)，最终通过螺纹的自锁作用将承样台(8)紧紧扣住膨胀室(C)，形成密闭空间。完成岩样的提取与膨胀室(C)的密封工作后，工作室上侧注水孔(d)开始注水，可伸缩高精度传感器(16)自动探测岩样表面，并与岩样表面贴合。实时检测岩样轴向体积变化，并将数据传输至中控中心。试验结束后，整个膨胀室(C)移动架(I)在环形驱动电机的驱动下往下运动，将承样台(8)放回至旋转承台架上的方形凹槽中，通过可动螺母的反转，膨胀室(C)与承样台(8)渐渐分离，膨胀室(C)内的岩样随着承样台(8) —起取出。
[0009]旋转承台架(18)可通过永磁弧线导轨电机(20)的驱动下将做完试验的岩样送至另外一个工作室下进行下一个试验研宄。做完渗透试验后将通过旋转承台架(18)的旋转将做过渗透的岩样送至烘干室(B)下，通过烘干室(B)的动作将由饱水状态烘干并获取相应的试验数据；同时当做完烘干试验后将岩样送至膨胀室(A)进行烘干后岩石膨胀试验并获取相应数据。三个工作室(A、B、C)在旋转承台架(18)的配合下完成岩样干湿循环试验数据的量测。
[0010]本发明具有以下优点:
[0011]1、本发明一种全自动岩石干湿循环与渗透仪，全自动化结构设计，减少了人工操作步骤，提升工作效率，试验精度高。
[0012]2、本发明一种全自动岩石干湿循环与渗透仪，三个工作室并排弧形架，可配合工作也可单独完成某项试验研宄，适合各类岩体干湿循环试验研宄，应用性广。
[0013]3、本发明一种全自动岩石干湿循环与渗透仪，结构紧凑，体积小。
【附图说明】
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[0014]图1全自动岩石干湿循环与渗透仪总装三维视图
[0015]图2全自动岩石干湿循环与渗透仪弧形架装配结构三维视图
[0016]图3弧形架结构三维视图
[0017]图4下作室移动架结构三维视图
[0018]图5渗透室装配剖面图
[0019]图6烘干室装配剖面图
[0020]图7膨胀室装配剖面图
[0021]图8承样台、岩样与旋转承台架组合三维视图
[0022]1-工作室移动架；2_工作室移动架驱动定子；3_岩样；4_工作室移动架驱动转子；5_弧形机架；6_下螺母驱动定子；7_下螺母驱动转子；8_承样台；9_固定螺栓；10、11-上下止水环；12_抽风风扇；13_加热陶瓷内芯；14_加热电圈；15_传感器固定座16-可伸缩高精度传感器；17_机架；18-旋转承台架；19-弧形架直线驱动电机；20_永磁弧线导轨电机
【具体实施方式】
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[0023]如图1-7所示，本发明是一种全自动岩石干湿循环与渗透仪。一种全自动岩石干湿循环与渗透仪，其弧形架立柱安装于机架上，并由弧形架直线驱动电机驱动上下运动。微调旋转承台架(18)，使得旋转承台架(18)的承样台(8)和岩样(3)对准每个工作室(A、B、C)。工作室(A、B、C)分别由的工作室移动架驱动定子(2)与转子(4)驱动向下伸出，使得工作室移动架(I)上的可动螺母对准承样台并接触。下螺母驱动定子(6)与转子(7)带动可动螺母旋转将承样台(8)往上抬起，通过螺纹自锁将整个工作室密封起来。随后三个工作室分别各自工作。