一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及土木工程中的巖石力學(xué)試驗領(lǐng)域，具體是一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石力學(xué)試驗是研究巖石力學(xué)與工程的重要手段，而進(jìn)行巖石力學(xué)試驗的關(guān)鍵則是要最大程度地模擬巖石的真實受力狀態(tài)和賦存環(huán)境。在實際工程實踐中，大量巖土工程問題需要了解巖石在各種水溶液、化學(xué)溶液等浸泡作用下的力學(xué)特性變化規(guī)律及機(jī)理。以建成并蓄水的三峽大壩為例，隨著不同季節(jié)庫水位的調(diào)整，庫岸巖石在不同的壓力條件下不間斷地發(fā)生著水-巖作用，其中的機(jī)理和特性對庫岸邊坡安全具有重大意義。為了更加真實地模擬一定深度處庫岸巖石的水-巖作用過程，需要設(shè)計一個浸泡巖石的密閉反應(yīng)室，同時在反應(yīng)室中施加一定的水壓力，然后在該條件下進(jìn)行不同周期的浸泡，最后直接在反應(yīng)室中對浸泡后的巖樣進(jìn)行單軸壓縮試驗或單軸壓縮流變壓縮試驗；或者在浸泡過程中同時施加荷載進(jìn)行單軸壓縮試驗或者單軸壓縮流變試驗。同時，在巖石力學(xué)試驗中，往往要開展多組巖樣的試驗，為了減小試驗環(huán)境對試驗結(jié)果的影響，最理想的情況是在反應(yīng)室內(nèi)實現(xiàn)自動換樣，一個巖樣壓壞之后，自動換上另外一個巖樣，不用打開反應(yīng)室進(jìn)行人工換樣操作。目前雖然學(xué)者們在這方面進(jìn)行了很多研究，但基于這種嚴(yán)格的賦存條件進(jìn)行的試驗或研究暫時還是空白，同時也沒有一種儀器可以實現(xiàn)這種功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決這個問題以滿足實際工程的需求，本實用新型在之前模擬庫水壓力狀態(tài)下水-巖作用機(jī)理實驗儀的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)在不中斷且不影響壓力室中水-巖作用的前提下，自動更換巖樣進(jìn)行單軸或流變壓縮試驗。為更好地模擬真實的水-巖作用，準(zhǔn)確地獲得實驗數(shù)據(jù)，提供了更加便利的工具。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)，包括工作臺升降機(jī)構(gòu)、承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、承盤定位機(jī)構(gòu)。所述工作臺升降機(jī)構(gòu)包括升降桿，升降桿頂部設(shè)有支座，升降桿連接驅(qū)動電機(jī)，所述驅(qū)動電機(jī)用于驅(qū)動升降桿在壓力室內(nèi)升降。
[0006]所述承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸框架、控制電機(jī)、多層分布的承盤，每一個承盤安裝在轉(zhuǎn)軸框架上，承盤可繞轉(zhuǎn)軸框架和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸框架通過轉(zhuǎn)軸連接控制電機(jī)；每一個承盤沿著外圓周分布有多個圓孔和一個開口，每一個圓孔均配有一個放置試樣的承臺；沿著承盤內(nèi)圓周對應(yīng)著多個圓孔開設(shè)有定位孔。
[0007]所述承盤定位機(jī)構(gòu)包括固定在壓力室頂部的第一定位桿和底部的第二定位桿，定位桿用于插入承盤的定位孔中來固定承盤。
[0008]所述定位桿連接伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、控制電機(jī)均連接控制主機(jī)。
[0009]所述承盤由上至下分為三層。
[0010]本實用新型一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)，技術(shù)效果如下:
[0011]1)、解決了水-巖作用研究中的應(yīng)力狀態(tài)和賦存環(huán)境模擬難題，能夠提供更加真實可靠的試驗數(shù)據(jù)，進(jìn)而優(yōu)化庫岸安全防護(hù)的分析和預(yù)測結(jié)果。
[0012]2)、本實用新型的多層承盤和自動換樣功能，可有效彌補(bǔ)水-巖作用試驗周期長的缺點，極大的提高了科研效率，同時也消除了因不同批次試驗中不同操作所引起的誤差。
[0013]3)、本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、易操作、自動化程度高的特點；能夠很好地實現(xiàn)在密閉高壓壓力室內(nèi)的自動換樣功能，為研究庫岸巖石的水-巖作用機(jī)理提供了更加精細(xì)的試驗平臺。
[0014]4)、本實用新型可以實現(xiàn)不間斷、無干擾(外界空氣)地進(jìn)行水巖作用試驗，進(jìn)而實現(xiàn)更加真實地模擬一定深度的庫岸巖石在不同水壓力條件下的水-巖作用。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實用新型的承盤俯視結(jié)構(gòu)不意圖。
[0017]其中:1-機(jī)架，2-升降工作臺，3-升降桿，4-支座4，5_轉(zhuǎn)軸，6_控制電機(jī)，7_承盤，8-承臺，9-試樣；10-軸向加壓裝置，11-第二定位桿，12-側(cè)向變形測量裝置，13-定位孔，14-有機(jī)玻璃管，15-不銹鋼管；16-控制主機(jī)，17-開口，18-圓孔，19-轉(zhuǎn)軸框架，20-第二定位桿。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、圖2所示，一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)，包括工作臺升降機(jī)構(gòu)、承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、承盤定位機(jī)構(gòu)。
[0019]所述工作臺升降機(jī)構(gòu)包括升降桿3，升降桿3頂部設(shè)有支座4，升降桿3連接驅(qū)動電機(jī)，所述驅(qū)動電機(jī)用于驅(qū)動升降桿3在壓力室內(nèi)緩慢升降。升降桿3由高強(qiáng)度高剛度的特定鋼材制成，升降桿3的直徑為50mm，支座4的直徑為60mmo
[0020]所述壓力室包括外層的:外徑640mm、厚10mm的不銹鋼管15 ;內(nèi)層的:外徑640mm、厚20mm的有機(jī)玻璃管14。
[0021]機(jī)架1上安裝有升降工作臺2，升降桿3安裝在升降工作臺2上。
[0022]所述壓力室一側(cè)設(shè)置有側(cè)向變形測量裝置12，該裝置主要由量程為5_的位移傳感器和防水外殼組成，與控制主機(jī)16連接。
[0023]所述壓力室頂部設(shè)有軸向加壓裝置10，該裝置是由伺服液壓動力源、位移傳感器、力傳感器、行程傳感器組成，可根據(jù)需要整套采購，由控制主機(jī)16控制。
[0024]所述承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括多層分布的承盤7和轉(zhuǎn)軸框架19，承盤7由直徑350mm厚度10mm的鋼板制成。
[0025]每一個承盤7安裝在轉(zhuǎn)軸框架19上，承盤7可繞轉(zhuǎn)軸框架19和轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸框架19和轉(zhuǎn)軸5固定在一起且通過轉(zhuǎn)軸5連接控制電機(jī)6，當(dāng)?shù)谝欢ㄎ粭U11、第二定位桿20未插入承盤7的定位孔13中時，承盤7會和轉(zhuǎn)軸框架19 一起轉(zhuǎn)動；每一個承盤7沿著外圓周分布有11個直徑65mm的圓孔18和一個直徑75mm開口 17，每一個圓孔18均配有一個放置試樣9的承臺8，承臺8上部直徑為70mm ;沿著承盤7內(nèi)圓周對應(yīng)著11個圓孔18開設(shè)有11個定位孔13。
[0026]所述承盤定位機(jī)構(gòu)包括固定在壓力室頂部的第一定位桿11、第二定位桿20，第一定位桿11、第二定位桿20用于插入承盤7的定位孔13中來固定承盤7。
[0027]本實用新型優(yōu)先實施例??承盤7由上至下分為三層:第一層承盤、第二層承盤、第二層承盤。
[0028]—種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的方法，包括以下步驟:
[0029]步驟1:首先通過控制電機(jī)6旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸框架19和承盤7，當(dāng)?shù)谌龑映斜P的開口 17對準(zhǔn)升降桿3時，調(diào)節(jié)第二定位桿20以固定第三層承盤；然后繼續(xù)通過控制電機(jī)6旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸框架19和第一、二層承盤，使第二層承盤的開口對準(zhǔn)升降桿3，并通過調(diào)節(jié)第二定位桿20固定第二、三層承盤；最后通過控制電機(jī)6旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸框架19和第一層承盤，使第一層承盤的任一圓孔18對準(zhǔn)升降桿3，并通過調(diào)節(jié)第一定位桿11固定第一層承盤。
[0030]步驟2:控制使升降桿3向上頂起第一層承盤上的承臺8、試樣9，然后進(jìn)行單軸或流變試驗；
[0031]步驟3:當(dāng)試樣9破壞后，降下升降桿3，使承臺8歸位，然后調(diào)節(jié)第一定位桿11，并通過控制電機(jī)6調(diào)節(jié)第一層承盤，對第二個試樣按步驟2進(jìn)行單軸或流變試驗，以此類推，直到第一層承盤上的試樣全部做完；
[0032]步驟4:當(dāng)?shù)谝粚映斜P上的試樣做完之后，先調(diào)整第一定位桿11并通過控制電機(jī)6使第一層承盤的開口 17對準(zhǔn)升降桿3，然后通過第一定位桿11固定第一層承盤；再調(diào)整第二定位桿20釋放第二層承盤，通過控制電機(jī)6使第二層承盤的任一圓孔18對準(zhǔn)升降桿3，最后通過第一定位桿11固定第一、二層承盤；
[0033]步驟5:參照步驟2、步驟3，對第二層承盤上的試樣分別進(jìn)行試驗；
[0034]步驟6:當(dāng)?shù)诙映斜P上的試樣做完之后，分別調(diào)節(jié)第一定位桿11和第二定位桿20，使第二層承盤的開口 17和第一層承盤的任一圓孔18對準(zhǔn)升降桿3，并用第一定位桿11和第二定位桿20分別固定第一、二層承盤和第三層承盤；
[0035]步驟7:參照步驟2、步驟3，對第三層承盤上的試樣分別進(jìn)行試驗。
[0036]所述第一定位桿11、第二定位桿20分別連接伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、控制電機(jī)6均連接控制主機(jī)16。以上所有步驟中的調(diào)整和控制指令均可由控制主機(jī)16發(fā)出。
[0037]本實用新型中的控制結(jié)構(gòu)可通過工作臺升降機(jī)構(gòu)、承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、承盤定位機(jī)構(gòu)的配合，在密閉高壓的空間內(nèi)自動完成試樣的更換。該控制結(jié)構(gòu)中的工作臺升降機(jī)構(gòu)部分位于壓力室內(nèi)，既具備送樣功能，還充當(dāng)了單軸或流變試驗中的承壓底座。該控制結(jié)構(gòu)中的承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由3層承盤、轉(zhuǎn)軸框架和轉(zhuǎn)軸控制電機(jī)組成，需要特別說明的是，通過這種巧妙的組合，不僅實現(xiàn)了整個結(jié)構(gòu)的自動換樣功能，而且還極大地提高了這類長周期試驗的效率。
【主權(quán)項】
1.一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)，包括工作臺升降機(jī)構(gòu)、承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、承盤定位機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述工作臺升降機(jī)構(gòu)包括升降桿(3)，升降桿(3)頂部設(shè)有支座(4 )，升降桿(3 )連接驅(qū)動電機(jī)，所述驅(qū)動電機(jī)用于驅(qū)動升降桿(3 )在壓力室內(nèi)升降；所述承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸框架(19 )、控制電機(jī)(6 )、多層分布的承盤(7 )，每一個承盤(7 )安裝在轉(zhuǎn)軸框架(19)上，承盤(7)可繞轉(zhuǎn)軸框架(19)和轉(zhuǎn)軸(5)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸框架(19)通過轉(zhuǎn)軸(5)連接控制電機(jī)(6);每一個承盤(7)沿著外圓周分布有多個圓孔(18)和一個開口(17)，每一個圓孔(18)均配有一個放置試樣(9)的承臺(8);沿著承盤(7)內(nèi)圓周對應(yīng)著多個圓孔(18)開設(shè)有定位孔(13);所述承盤定位機(jī)構(gòu)包括固定在壓力室頂部的第一定位桿(11)和底部的第二定位桿(20)，第一定位桿(11)、第二定位桿(20)用于插入承盤(7)的定位孔(13)中來固定承盤(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一定位桿(11)、第二定位桿(20 )連接伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、控制電機(jī)(6)均連接控制主機(jī)(16)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述承盤(7)由上至下分為三層。
【專利摘要】一種在密閉高壓反應(yīng)室中自動換樣的控制結(jié)構(gòu)，包括工作臺升降機(jī)構(gòu)、承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、承盤定位機(jī)構(gòu)。所述工作臺升降機(jī)構(gòu)包括升降桿，升降桿頂部設(shè)有支座，升降桿連接驅(qū)動電機(jī)。所述承盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括多層分布的承盤、轉(zhuǎn)軸框架和轉(zhuǎn)軸控制電機(jī)，每一個承盤安裝在轉(zhuǎn)軸框架上，承盤可繞轉(zhuǎn)軸框架和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸框架和轉(zhuǎn)軸固定在一起且通過轉(zhuǎn)軸連接控制電機(jī)。每一個承盤沿著外圓周分布有多個圓孔和一個開口，每一個圓孔均配有一個放置試樣的承臺；沿著承盤內(nèi)圓周對應(yīng)著多個圓孔開設(shè)有定位孔。所述承盤定位機(jī)構(gòu)包括固定在壓力室頂部的第一定位桿和底部的第二定位桿。本實用新型實現(xiàn)在不中斷且不影響壓力室中水-巖作用的前提下，自動更換巖樣進(jìn)行單軸或流變壓縮試驗。
【IPC分類】G01N3/02
【公開號】CN205067213
【申請?zhí)枴緾N201520868650
【發(fā)明人】王孔偉, 常德龍, 鄧華鋒, 李春波, 李建林, 胡安龍
【申請人】三峽大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月4日