[發明專利]一種基于動平衡工作原理的排水量連續檢測裝置

有效

• 申請號: 201610005421.2
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105628498B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 桑勇;王亞杰;趙健龍;邵利來;胡登極
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01F22/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;溫福雪

本發明提供了一種基于動平衡工作原理的排水量連續檢測裝置，本發明屬于機械工程測試技術領域。該排水量連續檢測裝置包括液位檢測子系統和液位控制子系統，液位檢測子系統包括上固定板(1)、薄壁水管(2)、T型三通接口(3)、高精度水壓力傳感器(4)、高精度水壓力傳感器固定底座(5)、中固定板(6)和連接軟管(7)；液位控制子系統包括水壓缸(8)、滾珠絲杠(9)、伺服電機(10)、水壓缸固定座(11)、伺服電機導軌(12)、滾珠絲杠裝置(13)和下固定板(14)。本發明的排水量連續檢測裝置實現排水量連續的高精度測量，裝置結構簡單，測量精度高。

技術領域

本發明屬于機械工程測試技術領域，涉及土力學三軸試驗，尤其是一種檢測超大三軸試驗過程中試樣排水量連續檢測裝置。

背景技術

測量土壤的強度和變形而常使用三軸試驗儀，該儀器應用廣泛，可用于測量多種參數，包括剪切強度和變形特性、固結特點和土壤滲透性。它的主要功能包括主應力大小的控制，體變排水量和孔隙壓力的測量。超大三軸試驗儀主要針對超大試樣直徑1.0米，高2.0米的圓柱試樣完成大圍壓、重載荷試驗，測試超大試樣的強度和變形特征，可以完成大型水電站土石壩材料特性試驗工作。試驗過程中試樣體變通過測量排水量獲得。直徑1.0米、高2.0米的超大試樣排水量估計將達到100L。要想實現實時連續精確測量這么大的排水量是非常困難的。

目前，國內并沒有針對超大試樣排水量的實時連續精確測量裝置。國外知名巖土設備生產廠家GDS公司在排水管路中接入專門設計的流量傳感器來實現試樣排水量的檢測。這種流量傳感器是GDS公司擁有的專利，測量精度不太高，價格昂貴而且不對外出售，在市場上很難買到。此外，對于一些試樣在剪切過程中還會發生吸水現場，而且吸水量可以達到排水量的20％(20L)。因此在排水量檢測過程中還需要考慮吸水量的高精度檢測問題。

發明內容

本發明的目的是：解決超大型三軸試驗中根據排水量精確測量試樣體變的難題，發明的測量裝置實現了大排水\吸水量連續的高精度測量，本裝置特點是結構簡單，測量精度高，其中沒有電磁水閥，避免了電磁水閥切換過程對測量精度的影響。

本發明的技術方案是：

一種基于動平衡工作原理的排水量連續檢測裝置，包括薄壁水管2和高精度水壓力傳感器4組成的液位檢測系統和水壓缸8和電動缸(伺服電機10和滾珠絲杠9組成)組成的液位控制系統，實現排水量的連續檢測，試樣的排水先排入到薄壁水管2，薄壁水管2通過T型三通接頭與高精度水壓力傳感器4及控制系統相連，控制系統的作用是控制薄壁水管2液位的高度保持穩定(薄壁水管2液位的高度借助于高精度水壓力傳感器4測得)。當試樣中的水排入到薄壁水管2后，水壓力傳感器輸出信號的幅值會變大，此時，通過高精度編碼器控制伺服電機旋轉，帶動水壓缸8的活塞右移，水經由T型三通接頭3和連接軟管7流入到水壓缸8中，薄壁水管中的水位下降，當傳感器輸出信號與設定信號相同時，伺服電機停止運轉。反之，當試樣從薄壁水管2吸水時，傳感器輸出信號與比設定信號小，伺服電機反轉帶動水壓缸活塞左移，薄壁水管中的水位上升，這樣保持薄壁水管2的水位動態穩定。根據水壓缸8的缸徑，編碼器的脈沖數，可以精確計算水壓缸8中活塞移動距離，從而得到水壓缸中排水的精確體積，完成大排水量的高精度雙向自動檢測。