CN101180528A - 用于在压缩试验，特别是单轴或三轴压缩实验时测量试样侧向变形的卡圈 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在单轴或三轴压缩试验时测量试样横向变形的卡圈(1)。根据本发明，所述卡圈(1)由金属环(2)或由复合材料制成的环形成，它能围住所述试样，它是打开的，并且它的自由端(3)以距离Δ被隔开，所述卡圈还提供用于直接或间接测量所述环(2)的自由端(3)的间距Δ的装置(5)，它由至少一个应力计(6)形成。

Description

用于在压缩试验，特别是单轴或三轴压缩实验时测量试样侧向变形的卡圈

本发明涉及用于在压缩试验，特别是单轴或三轴压缩试验时测量试样侧向变形的卡圈。

本发明特别用于在实验室测试条件下，在采样点上对岩石、土壤、粘结材料或已加工材料的样本地质材料进行试验的多功能三轴试验台。

这样的样本，也就是所谓的试样，外形为圆柱形，可承受不同的压力、载荷、温度和排水条件，其中可使用压力、温度、内部或外部位移传感器控制所述参数。

压应力可沿轴向取向和/或指向所述样本的侧面。

文献FR-2566531公布了一种侧向位移传感器，它呈卡圈的形式由多个铰接在一起的平行辊形成，并且能够夹住由弹簧系统保持的样本。这样的卡圈能在测量最后两个辊的间距时测得所述样本的横向变形。

文献FR-2663121公布了一种用于地质材料的多功能三轴试验台。这种试验台包含在其内部放置所述圆柱形试样的压力室。它包括至少一个能向所述试样纵向施加单轴推力的压缩起重器。

当使所述圆柱形试样的侧面承受流体压力时，横向压力，更准确地说是径向压力被施加到所述试样上。此外液压补偿系统能够平衡所述纵向和径向载荷。

所述样本也被浸入流体，例如油中，并且通过护套被保护免于所述液体的进入，该护套呈以弹性隔膜形成的套筒的形式。为了测量所述样本的侧向变形，一种由辊形成的已知类型的卡圈通过环抱所述护套来围绕其放置。

然而，这种卡圈证明是不太另人满意，因为这些辊有压入所述膜的弹性壁的倾向，从而通过环绕套筒外周的滚动干扰它们的位移。

此外，还发现所述膜壁的弹性使测量出差错，所述卡圈测量样本的侧向变形，但也测量了所述膜的侧向变形。

此外，由辊形成的上述已知卡圈证明是相对笨重的并且需要一种试验台，其压力室足够大，特别是足够宽以使其可安装。

本发明的目的是提供一种测量试样侧向变形的卡圈，它能弥补上述缺点，因此能提高测量尺寸的的精确度。

本发明的另一个目的是提供一种实施简单并且低成本的测量卡圈。

本发明的另一个目的是提供用于特殊试样的保护套，适用于符合本发明的卡圈。

本发明的其他目的和优点将在下文的说明中示出，单独通过示例给出但并不局限于示例。

本发明首先涉及一种用于在压缩试验，特别是单轴或三轴压缩试验时测量试样横向变形的卡圈，其特征在于所述卡圈由金属环或由复合材料制成的环形成，它能夹住所述试样，它是打开的，并且它的自由端以距离△被隔开，所述卡圈还提供用于直接或间接测量所述环的自由端的间距△的装置，所述装置由至少一个应力计构成。

本发明也涉及一种用于在试验台中使用的护套，为了保护试样，特别是矿物、岩石和/或土壤、混凝土的试样，所述护套由弹性套筒形成并且特别能与符合本发明的测量卡圈配合操作。

根据本发明，所述套筒在其筒壁中提供至少两个在所述套筒圆周上均匀分布的硬点，并且能为所述卡圈形成支撑点。

在阅读下述附有附图的说明时将更好地理解本发明，在所述附图中：

-图1是根据本发明的测量卡圈的透视图，

-图2是如图1所示的测量卡圈的简要俯视图，

-图3是根据本发明的保护套的透视图，

-图4是如图3所示的水平截面图IV-IV，以及

-图5是如图框V-V所示的详细视图。

本发明首先涉及一种用于在压缩试验，特别是单轴或三轴压缩试验时测量试样侧向变形的卡圈。

侧向变形是指在垂直于圆柱形试样纵轴的平面中的试样变形。

根据本发明，卡圈1由金属环或由复合材料制成的环形成，它能夹住所述试样。所述环2是打开的。所述环的自由端3以距离△被隔开。所述卡圈1还提供用于直接或间接测量所述环2的自由端3的间距△的装置5，由至少一个应力计6形成的装置。

所述应力计，也称作伸长计，是能够通过电导体的电阻变化跟随承受压力的材料变形的仪器。

所述金属环或由复合材料制成的环可由单件或仍然由两个邻接部分，例如通过焊接组成，所述环特别是刚性的或半刚性的。它能通过紧抱所述试样而将其夹住。

在一种实施例中，用于测量所述环自由端间距的装置5由四个应力计构成。

在一种特别的实施例中，如图1或图2所示，所述测量装置5包括：一方面由带有所述至少一个应力计6的弹性刀片7，所述弹性刀片7被施以预应力并且从动于所述环2的自由端中的一个3；并且另一方面，带有接触指8，所述接触指8从动于所述环的另一端并且能在所述卡圈变形时引起所述弹性刀片的弯曲。

所述环的自由端3彼此基本相互平行地被材料突出分隔开。

如图1或图2所示，所述弹性刀片7被安置在卡圈1的末端3上，由其末端之一基本上垂直于卡圈平面固定。

所述应力计根据已知技术用电子测量装置装备，特别是能够测量应力计的电阻变化。这种装置在经过校准后就能重新获取试样的变形。

有利地，所述弹性刀片被施加预应力，也就是即使当卡圈静止时也对其施加压力，这样使得由电子测量装置测量的数值是可靠的并且是连续的。

所述应力计通过粘接可从动于弹性刀片。

在一种实施例中，所述接触指8基本垂直于弹性刀片7安置，所述卡圈此外还提供用于调整所述接触指相对于所述弹性刀片的位置的第一装置。

如图1和图2所示，接触指8被攻螺纹，特别是以螺丝钉的形式攻螺纹，并且能与在所述环2的自由端3之一上装配的钻孔中的内螺纹相互配合。

所述接触指8随后作为贯穿件旋拧安装在从形成所述自由端3的突出部向上伸出的侧面15上。

在一种实施例中，所述环2的自由端3之一提供夹爪9，它能保持所述弹性刀片7。

如图1所示，这样的形成所述自由端3的材料突出示出一个肩部，颊16对着所述肩部夹住弹性刀片7的下端，特别是用锁定螺钉17夹住弹性刀片7。

可以装配盖子(未示出)来保护弹性刀片7。所述盖子可装配为可拆卸的，特别是从动于所述夹爪9的颊16。

所述盖子在刀片7的整个高度上向上延伸并且示出所述刀片7在卡圈变形时可在其内部被夹持的内部体积。

在一个实施例中，所述环2的自由端3用延长的弹性装置10连接。所述弹性装置10能方便地对弹性刀片7施加预应力。所述卡圈还可具有用于调整弹性装置10的回复力的装置。

所述弹性装置10可以特别是延长的弹簧形式或仍然是O形环的形式。

所述环2的两个自由端3可用弹性装置10在两个抓点11、12上连接，其中所述卡圈还具有用于调整抓点12相对于所述环2的自由端3的位置的第二装置13、14。

所述第二调整装置例如图1和图2所示，所述第二调整装置如图1所示位于卡圈的自由端3的下面并且如图2所示位于所述自由端3的延伸部分中。

同样有利地，抓点13由在所述环的自由端3上沿着所述弹性装置的纵向滑动安装的元件13形成。这样的元件被攻螺纹以使定位螺钉14穿过，它能对所述自由端3的一侧施加压力。

在一个未示出的实施例中，所述环的两个自由端3特别用导杆在贯穿所述自由端3的钻孔中穿过。

这种滑动安装在至少这种自由端3上的导杆，务必要使所述卡圈1以可控方式变形，特别是不能有任何扭曲，使得所述自由端3基本保持彼此相对。

另一方面，本发明也涉及一种用于在试验台中使用的护套20，例如文献FR-2663121所描述的例子，为了保护试样21，特别是矿物、岩石和/或土壤、混凝土的试样，所述护套20由弹性套筒22形成并且特别能与符合本发明的测量卡圈配合操作。

根据本发明，所述套筒22在其壁中提供至少两个在所述套筒22的圆周上均匀分布的硬点24，并且能为所述卡圈1形成支撑点。所述套筒可从弹性膜，特别是从弹性体中获得。

如图4所示。根据一种实施例，所述套筒提供四个在所述套筒的圆周上以90°均匀分布的点。

这样的硬点将有利地由硬度大于所述膜并且硬度大于所述样本的材料形成，从而它们的变形相对于试样的变形是可以忽略的。这种硬点可特别由金属物质形成。

根据一种实施例，每个硬点24由厚度基本与所述套筒的壁的厚度相等的插入物形成，并且与所述筒壁的两侧面齐平。所述插入物还提供用于保持所述插入物到套筒的连锁装置25、26。

所述连锁装置可由横向突头25形成，它能沿着如图4所示的套筒的壁延伸到所述套筒的壁中安置的榫眼26的内部，从而形成隔挡以提供防止液体的进入的套筒的密封性。

有利地，如图3的虚线所示，所述侧向突头在所述插入物的外周上是连续的。

因此，如图5所示，在所述膜的变形期间，突头25能在所述膜内的榫眼26中滑动从而即使在变形期间也能提供密封功能。

所述插入物可有利地为曲率半径与所述套筒筒壁基本相等的弧形。

有利地，所述横向突头可同样有利地为弧形。

所述套筒可特别地由硅制成。所述套筒有利地在预装插入物的模具中复合填充成型。

例如，所述模制操作在真空下进行以防止夹杂物的出现，特别是防止气泡的出现。

当然，在不背离本发明范围的条件下可以设计出本领域技术人员可理解的其他实施例。

Claims (12)

1.一种用于在压缩试验，特别是单轴或三轴压缩试验时测量试样侧向变形的卡圈(1)，其特征在于：卡圈(1)由金属环(2)或由复合材料制成的环形成，它能夹住所述试样，它是打开的，并且它的自由端(3)以距离△被隔开，所述卡圈还具有用于直接或间接测量所述环(2)的自由端(3)的间距△的装置(5)，它由至少一个应力计(6)形成。

2.根据权利要求1所述的卡圈(1)，其特征在于：所述测量装置(5)包括：一方面带有所述至少一个应力计(6)的弹性刀片(7)，所述弹性刀片(7)被施以预应力并且从动于所述环(2)的自由端(3)之一，并且另一方面，带有接触指(8)，所述接触指(8)从动于所述环的另一端并且能在所述卡圈变形时引起所述弹性刀片(7)的弯曲。

3.根据权利要求2所述的卡圈(1)，其特征在于：所述接触指(8)基本垂直于弹性刀片(7)安置，所述卡圈此外还具有用于调整所述接触指相对于所述弹性刀片的位置的第一装置。

4.根据权利要求3所述的卡圈，其特征在于：所述接触指(8)被攻螺纹并且能与在所述环(2)的自由端(3)之一上装配的钻孔中的内螺纹相互配合。

5.根据权利要求2所述的卡圈，其特征在于：所述环(2)的自由端(3)之一具有能保持所述弹性刀片(7)的夹爪(9)。

6.根据权利要求2所述的卡圈，其特征在于：所述环(2)的自由端(3)用延长的弹性装置(10)连接。

7.根据权利要求6所述的卡圈，还具有用于调整所述弹性装置的回复力的装置。

8.根据权利要求7所述的卡圈，其特征在于：所述环(2)的两个自由端(3)用弹性装置(10)在两个抓点(11、12)上连接，所述卡圈还具有用于调整抓点(12)相对于所述环(2)的自由端(3)之一的位置的第二装置(13、14)。

9.一种用于在试验台中使用的护套(20)，为了保护试样，特别是由矿物、岩石和/或土壤制成的试样，所述护套由弹性套筒(22)形成并且能与测量卡圈(1)，特别是根据权利要求1的测量卡圈配合，其特征在于：所述套筒(22)在其壁中具有至少两个在所述套筒(22)的圆周上均匀分布的硬点(24)，并且能为所述卡圈形成支撑点。

10.根据权利要求9所述的护套(20)，其特征在于：每个硬点(24)由厚度基本与所述套筒(22)的壁的厚度相等的插入物形成，并且与所述壁的两侧面齐平，所述插入物还具有用于保持所述插入物到套筒(22)的连锁装置(25、26)。

11.根据权利要求10所述的护套，其特征在于：所述连锁装置由能够沿着所述套筒筒壁延伸到所述壁中安置的榫眼(26)内部的侧向突头(25)构成，从而形成隔挡以提供防止液体进入的套筒的密封性。

12.根据权利要求9所述的护套(20)，其特征在于：所述插入物为曲率半径与所述套筒(22)的壁的曲率半径基本相等的弧形。

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