[發(fā)明專利]一種高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510224734.2
• 申請日: 2015-04-28
• 公開（公告）號: CN104819897B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周翠英;莫有堂;劉鎮(zhèn)
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于巖土試驗(yàn)儀器領(lǐng)域，特別涉及一種高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)，適用于三軸儀中壓力室在高壓狀態(tài)下圍壓溶液的注入與循環(huán)工作。

背景技術(shù)：

水-巖相互作用研究是國際上巖石力學(xué)領(lǐng)域的前沿課題。而軟巖遇水后產(chǎn)生的崩解、軟化和力學(xué)性質(zhì)劣化的性能研究是一個(gè)非常值得關(guān)注的研究領(lǐng)域，其重要手段之一就是通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟巖動(dòng)水循環(huán)下的軟化、崩解特性和力學(xué)特性。現(xiàn)有的技術(shù)大多采用油壓作為圍壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，無法反應(yīng)軟巖在荷載和水作用下的性能變化情況。而為了在實(shí)驗(yàn)過程中獲得更加接近巖體天然賦存水環(huán)境的實(shí)際情況，不僅需要用水溶液作為圍壓和介質(zhì)條件，而且需要采用循環(huán)水或水化學(xué)溶液作為圍壓和介質(zhì)條件進(jìn)行。針對此需求，依據(jù)現(xiàn)有巖石力學(xué)試驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)，發(fā)明了一種高壓環(huán)境下溶液注入、循環(huán)系統(tǒng)，對模擬水以及化學(xué)溶液作用下軟巖性質(zhì)的劣化具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是增加現(xiàn)有三軸實(shí)驗(yàn)儀器的功能，發(fā)明高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)。針對研究目標(biāo)，提出設(shè)計(jì)方案如下：由耐高壓循環(huán)泵、換向閥、單向閥以及若干耐高壓導(dǎo)管等組成循環(huán)系統(tǒng)，通過耐高壓循環(huán)泵提供的動(dòng)力，合理配合換向閥的換向，在試驗(yàn)過程中為高壓壓力室注入多種化學(xué)溶液并實(shí)現(xiàn)其在整個(gè)系統(tǒng)中循環(huán)，實(shí)現(xiàn)在同一三軸試驗(yàn)中不同水化學(xué)溶液賦存條件下軟巖物理化學(xué)分析，研究軟巖軟化過程中的各種化學(xué)變化特點(diǎn)，得出軟巖遇水軟化的內(nèi)在物理化學(xué)變化機(jī)制。

一種高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)，在壓力室(15)上下兩端各引出一個(gè)孔作為溶液循環(huán)進(jìn)、出口。由耐高壓循環(huán)泵(4)提供注入動(dòng)力，由系統(tǒng)管道連通單向閥(2)，換向閥(6、 9)，關(guān)閉換向閥(3、5、7、8、10)，將溶液箱(1)內(nèi)的溶液注入壓力室(15)內(nèi)；由耐高壓循環(huán)泵(4)提供注入循環(huán)動(dòng)力，由系統(tǒng)管道連通換向閥(3、5、7、9)，關(guān)閉換向閥(6、 8、10)，將化學(xué)溶液箱(11)內(nèi)的化學(xué)溶液注入壓力室(15)內(nèi)并循環(huán)；由耐高壓循環(huán)泵(4) 提供注入循環(huán)動(dòng)力，系統(tǒng)管道連通換向閥(3、6、8、10)，關(guān)閉換向閥(5、7、9)，將化學(xué)溶液箱(12)內(nèi)的化學(xué)溶液注入壓力室(15)內(nèi)并循環(huán)。從而解決了無法在同一套設(shè)備中實(shí)現(xiàn)不同化學(xué)溶液作用下的軟巖試驗(yàn)問題。

本發(fā)明涉及的一種高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)，由耐高壓循環(huán)泵(4)，電磁換向閥(3、 5、6、7、8、9、10)，電控單向閥(2)等組成，通過換向閥(3、5、6、7、8、9、10)的轉(zhuǎn)換和耐高壓循環(huán)泵(4)的動(dòng)力輸出，實(shí)現(xiàn)在同一試驗(yàn)中不同賦存化學(xué)環(huán)境下軟巖的試驗(yàn)研究。

1)換向閥

本系統(tǒng)共有7個(gè)電磁換向閥，其中每一個(gè)化學(xué)溶液箱上裝有兩個(gè)換向閥，分別為：化學(xué)溶液箱(11)上安裝換向閥(5)和(7)，化學(xué)溶液箱(12)上安裝換向閥(8)和(10)。四個(gè)換向閥的作用是關(guān)閉或開啟化學(xué)溶液箱。主循環(huán)路上裝有三個(gè)換向閥(3)、(6)和(9)，其作用是控制化學(xué)溶液箱(11)、(12)溶液的注入與循環(huán)。

2)單向閥

單向閥(2)安裝于伸進(jìn)溶液箱(1)的導(dǎo)管之中，起到溶液箱(1)的溶液單向流通作用，當(dāng)溶液箱溶液被耐高壓循環(huán)泵(4)抽至壓力室(15)后，單向閥(2)將自動(dòng)將回路鎖住，保證溶液在實(shí)驗(yàn)過程中不會(huì)往溶液箱(1)回流。

3)耐高壓循環(huán)泵

耐高壓循環(huán)泵(4)裝于主循環(huán)管路中，起到溶液的抽取，與化學(xué)溶液的注入與循環(huán)作用。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明一種高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)，適應(yīng)性強(qiáng)。對于不同功能要求的儀器，可根據(jù)需求增加或減少化學(xué)溶液箱的個(gè)數(shù)，在控制方法不變的情況下，獲得更多的應(yīng)用功能。

2、本發(fā)明一種高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)，溶液注入循環(huán)時(shí)全自動(dòng)電腦終端控制，無人工操作，提高了工作效率，降低了實(shí)驗(yàn)誤差。

3、本發(fā)明一種高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)用安裝簡單。可應(yīng)用于現(xiàn)有三軸壓縮儀上，只需對現(xiàn)有三軸儀增加溶液進(jìn)出口便可，安裝簡單，應(yīng)用前景廣闊。

附圖說明：

圖1是高壓環(huán)境下溶液注入、循環(huán)系統(tǒng)平面圖。

1-溶液箱；2-單向閥；3、5、6、7、8、9、10-換向閥；4-耐高壓循環(huán)泵；11、12-化學(xué)溶液箱；13、14-開關(guān)閥門；15-壓力室；16-恒壓管

具體實(shí)施方式：

如圖1所示，本發(fā)明是一種高壓環(huán)境下溶液注入循環(huán)系統(tǒng)。有如下幾個(gè)功能：1.可將圍壓溶液抽入壓力室(15)；2.可將化學(xué)溶液在實(shí)驗(yàn)的過程中注入高壓壓力室(15)；3.在高壓環(huán)境下促使壓力室溶(15)液循環(huán)流動(dòng)。