[發明專利]一種與直剪儀配套的簡易低溫智能溫控裝置及方法

在審

• 申請號: 201710696821.7
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107356471A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 黎亮;王成;李宏偉;楊曉松;楊保存;劉友權;童壯;王新剛;張龍菊;喻華平
• 申請（專利權）人: 塔里木大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明涉及直剪實驗設備，具體地說，涉及一種與直剪儀配套的簡易低溫智能溫控裝置及方法。

背景技術

直剪儀主要用于測定土的抗剪強度，通常采用四個土樣，分別在不同垂直壓力下(400Kpa、300Kpa、200Kpa、100Kpa、50Kpa可選)，施加水平力進行剪切以求得破壞時的剪應力，然后根據庫侖定律確定土的抗剪強度參數，即內摩擦角和凝聚力。

然而常規直剪儀只能得到常溫下土體的抗剪強度參數，無法得到凍土區凍土(在零攝氏度以下，含有冰的各種巖石和土壤)的抗剪強度參數，而凍土區凍土的抗剪強度參數直接關系到相關工程的設計、施工以及安全運行。目前國內外可用于測試凍土抗剪強度參數的儀器設備稀少，設備造價高且試驗過程繁瑣，無法普及到工程應用和科學研究當中。

發明內容

本發明目的在于提供一種與直剪儀配套的簡易低溫智能溫控裝置及方法，該裝置具有實時感應、溫度可調控、測量精度高和恒定溫度等優點；本裝置造價低廉，場地要求小，環境適應性強，同時測量精度高，且智能可控，可極大滿足凍土區凍土直剪實驗的工程與科研需求。

其具體技術方案為：

一種與直剪儀配套的簡易低溫智能溫控裝置，包括液氮槍1、動力裝置7、溫控實驗裝置、測力環19和實驗平臺20，所述動力裝置7、溫控實驗裝置、測力環19位于實驗平臺20上，動力裝置7通過推動支座11傳力至溫控實驗裝置。測力環19與溫控實驗裝置接觸，溫控實驗裝置把力傳遞至測力環19；所述液氮槍1的內部設有第一鋼片閥門裝置2,所述液氮槍1上設有液氮槍蓋3，所述液氮槍蓋3和管道4連接，所述管道4上設有調壓通道5，所述調壓通道5上設有電磁閥門6，所述電磁閥門6與單片機8、溫度傳感器17依次連接，所述實驗平臺20下方設有第一實驗臺支架21和第二實驗臺支架22。

進一步，所述溫控實驗裝置包括剪切容器15和密封箱18，所述剪切容器15位于密封箱18內部，所述密封箱18內部還設有噴頭9、垂直加荷框架13、試樣14、鋼珠16、溫度傳感器17，所述噴頭9位于所述密封箱18的上方，所述噴頭9上設有第二鋼片閥門裝置10，所述噴頭9與管道4連接，所述密封箱18的外部設有第一保溫層23，所述垂直加荷框架13位于剪切容器15的上方，所述垂直加荷框架13設有垂直變形量表12，所述垂直變形量表12位于密封箱18外部，所述剪切容器15下方設有鋼珠16。

再進一步，所述噴頭9上設有喇叭形噴頭網口24。

再進一步，所述密封箱18的材質為透明材質。

再進一步，第一鋼片閥門裝置2與液氮槍1之間采用螺紋絲口連接；第二鋼片閥門裝置10與管道4之間采用螺紋連接；噴頭9與管道4采用焊接連接。

再進一步，所述第一鋼片閥門裝置2、第二鋼片閥門裝置10均由鋼片閥門25和鋁合金薄片27兩部分組成，所述第一鋼片閥門裝置2、第二鋼片閥門裝置10的外部均設有第三保溫層26。

進一步，所述管道4的管道口采用圓形鋁合金管道，且在管道4的外表面設有第四保溫層28。

一種與直剪儀配套的簡易低溫智能溫控方法，包括以下步驟：

當實驗溫度高于溫度傳感器的預設溫度時，電磁閥門關閉，由于液氮槍中壓強很大，液氮就會把噴頭中的鋼片閥門打開，實現溫控實驗裝置的降溫；當實驗溫度低于或等于溫度傳感器的預設溫度時，電磁閥門打開，由于液氮槍中壓強很大，液氮就會從調壓通道出去，對噴頭中的第二鋼片閥門裝置的作用力較小，無法打開鋼片閥門，實現溫控實驗裝置的保溫。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本發明的裝置造價低廉，場地要求小，環境適應性強，同時測量精度高，且智能可控，可最大限度滿足凍土區凍土直剪實驗的工程與科研需求，解決了凍土直剪實驗在常溫下數據測量的不穩定性，極大的提高實驗的準確性，對素土的直剪實驗也同樣適用。

附圖說明

圖1是與直剪儀配套的簡易低溫智能溫控裝置的原理圖。

圖2是溫控實驗裝置的結構示意圖。

圖3是噴頭的結構示意圖。

圖4是鋼片閥門裝置的結構示意圖。

圖5是管道口橫截面。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。