CN101620215A - 侧向变形控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种侧向变形控制器，包括油缸，油缸内设可来回移动的活塞，油缸活塞杆还连接注液筒活塞杆，注液筒头部连接多通接头，所述多通接头另连接第一压力表、输水管和连接管。通过液压系统换向阀的切换，可以驱使油缸内活塞作双向运动，从而带动注液筒活塞杆的移动。注液筒内预设初始压力值，活塞杆的双向移动会引起水压的变化，该变化通过连接管传递到静止侧压力仪的密闭室中，就能控制密闭室中的橡胶圈的收缩和膨胀。橡胶圈受吸力而膨胀，使土体在安装时避免侧壁摩擦：橡胶圈受推力后收缩紧贴土体侧面并排出空气。使用本发明对不同地区土层进行大量测试，K0值更逼近真实，克服了轴向有效应力与侧向有效应力关系曲线不过坐标原点的缺陷。

Description

侧向变形控制器
技术领域
本发明涉及一种用于土工试验数据采集侧向变形控制的一种装置，具体说是一种静止侧压力仪的侧向变形控制器。
背景技术
土的静止侧压力系数K0是土体在无侧向变形条件下，侧向有效应力与轴向有效应力之比。K0系数是土压力计算不可缺少的参数之一。目前K0系数的取得是使用静止侧压力仪通过试验获得。静止侧压力仪内的橡胶圈用来控制土体原状试样的侧向有效压力。由于原状试样直径与橡胶圈一致，安装土样时土体侧面与橡胶圈的侧壁易产生摩擦，而测定侧向应力时由于橡胶圈与土的试样之间的凹隙而存在空气，造成试验中获得的K0值偏小，数据不准。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种侧向变形控制器，该控制器能消除静止侧压力仪安装土样时橡胶圈与土样产生摩擦，测量侧向应力时橡胶圈与土样之间存在间隙的缺陷，使K0数据更为客观、真实。
本发明采用以下技术方案：
一种侧向变形控制器，包括油缸，油缸内设可来回移动的活塞，油缸活塞杆还连接注液筒活塞杆，注液筒头部连接多通接头，所述多通接头另连接第一压力表、输水管和连接管。
优选地，所述油缸两端各设入口C、D，活塞位于两入口C、D之间，该入口C、D分别连接同一液压系统，形成回路。
优选地，所述液压系统包括油箱、与油箱连接的油泵、与油泵连接的换向阀，所述换向阀设供油口P、回油口O、出油口A、B，供油口P与油泵出口连接，回油口O与油箱连接，出油口A与入口C连接，出油口B与入口D连接。
优选地，在供油口P与油泵出口之间设第二压力表。
优选地，在油泵出口与回油口O之间设溢油阀。
优选地，在出油口B与入口D之间设调速阀。
优选地，所述多通接头为四通管接头，该接头的一个接口通过外螺纹管接头与注液简连接。
优选地，所述第一压力表为真空压力表。
优选地，所述油缸活塞杆的一端上设U形接口，注液筒活塞杆插入所述U形接口中间，并通过销轴铰接。
优选地，所述输水管的管路上设有旋塞。
通过液压系统换向阀的切换，可以驱使油缸内活塞作双向运动，从而带动连接在油缸活塞杆上的注液筒活塞杆的移动。注液筒内预设初始压力值，活塞杆的双向移动会引起水压的变化，该变化通过连接管传递到静止侧压力仪的密闭室中，就能控制密闭室中的橡胶圈的收缩和膨胀。橡胶圈受吸力而膨胀，使土体在安装时避免侧壁摩擦；橡胶圈受推力后收缩紧贴土体侧面并排出空气。使用本发明对不同地区土层进行大量测试，K0值更逼近真实，克服了轴向有效应力与侧向有效应力关系曲线不过坐标原点的缺陷。
附图说明
图1为本发明涉及的侧向变形控制器连接静止侧压力仪的结构示意图。
图2为注液筒的结构示意图。
图3为油缸的结构示意图。
图4为液压系统回路的示意图。
图5为试样进入静止侧压力仪密闭室，橡胶圈受吸力膨胀状态示意图。
图6为测试时橡胶圈受推力后收缩与试样紧贴的状态示意图。
具体实施方式
侧向变形控制器用于控制静止侧压力仪内的橡胶圈的侧向变形。参见图1，是本发明连接于静止侧压力仪的使用状态图。侧向变形控制器包括依次连接的油缸108、注液筒104和四通管接头105。油缸108内有活塞。油缸活塞杆203和注液筒活塞杆201通过销轴204铰接，见图2、3，油缸活塞杆203的一端上设U形接口209，注液筒活塞杆201插入U形接口209中间，并通过销轴204铰接。注液筒活塞上有O型密封圈202，以防漏水。注液筒104另一头通过外螺纹管接头103与四通管接头105连接。四通管接头105上的另三个接口分别连接输水管102、连接管112和真空压力表111。输水管102管路上设旋塞101开关，用于控制流入注液筒104、连接管112的净水；连接管112另一端设接口，连接静止侧压力仪110的密闭室。输水管102、连接管112为相同的一种软管。注液筒104、油缸108均设底座106，由外六角螺丝107固定。
见图3，油缸108包括前、后密封盖206、208，缸体，油缸活塞和活塞杆，前密封盖206与活塞杆之间还有V型橡胶夹布密封圈207。前、后密封盖206、208都是通过内六角螺钉205连接于缸体上。油缸活塞把油缸108分为两个封闭腔，每个封闭腔各设有一入口，分别为入口C和入口D，两入口与同一液压系统连接，形成回路。液压回路如图4所示，包括油箱301，与油箱301管道连接的滤油器302，与滤油器302管道连接的油泵303，第二压力表305，弹簧式三位四通换向阀307。在油泵303出口与换向阀307之间上设溢油阀304，油泵打出的过多的油可流回油箱301。三位四通换向阀307上设供油口P、回油口O、出油口A、B，其中供油口P与油泵303出口连接，还有第二压力表305设在它们连接的管道上，监测油压；回油口O通过管路连接到油箱301；出油口A与油缸入口C连接；出油口B通过调速阀308与油缸另一入口D连接。由此可见，通过推动换向阀307上的手动杠杆306，可变换阀上各油口之间的连通和切断状态。这样，既能从入口C输油，又能从入口D输油，使油缸活塞来回移动。因此，油缸实为双向油缸。
连接管连接静止侧压力仪的密闭室，负责把压力传递到密闭室中，从而实现橡胶圈的收缩与膨胀。密闭室下设透水石403，试样测试时受压排出试样中的水。真空压力表可反映密闭室内压力，通过该表的读数，来控制手动杠杆操作。
本发明的使用如下：
1)预备状态
接通电源，电动机带动油泵303运转，旋开旋塞101，净水经过输水管102与透明注液筒104连通，将手动杠杆306向左推，见图4，此时换向阀供油口P与出油口B导通，回油口O与出油口A导通。油箱301的油→通过滤油器302→进入油泵303→经过供油口P、出油口B→通过调速阀308→到达入口D→进入油缸108，随着油量增加，油缸活塞右移，带动透明注液筒活塞杆201一起右移(在图1所示为远离四通管接头105方向)，观测透明注液筒104上的刻度，使活塞处于刻度中间，操作手动杠杆306，换向阀307中各油口断开，油缸108处于停止，关闭旋塞101。
2)活塞右移产生吸力，橡胶圈109膨胀
将手动杠杆306向左推，此时换向阀供油口P与出油口B导通，回油口O与出油口A导通。油箱301的油→通过滤油器302→进入油泵303→经过供油口P、出油口B→通过调速阀308→到达入口D→进入油缸108，随着油量增加，油缸活塞右移，而油缸活塞另一边密封腔内的油，通过出油口A、回油口O，回到油箱301；而注液筒104内的水产生吸力通过连接管112传递到静止侧压力仪110密闭室内，使橡胶圈109膨胀，根据真空压力表111上数值，操纵手动杠杆306使油缸108处于停止状态。见图5，施加压力，通过压块401把试样402压到橡胶圈109中间，试样402无摩擦安装完成。
3)活塞左移产生推力，橡胶圈109收缩
将手动杠杆306向右推进，此时换向阀供油口P与出油口A导通，回油口O与出油口B导通。油箱301内的油→通过滤油器302→进入油泵303→经过供油口P、出油口A→到达入口C→进入油缸108，随着油量增加，不断推动油缸活塞杆203左移(即靠近四通管接头105的方向)，而油缸活塞另一边密封腔内的油，通过出油口B、回油口O，回到油箱301；油缸活塞杆203通过销轴204把压力传递到注液筒104内，再由注液筒活塞杆201通过连接管112推进到静止侧压力仪110密闭室内，消除橡胶圈109与试样402侧壁之间空气，使橡胶圈109与试样402密闭。根据真空压力表111上数值，操纵手动杠杆306使油缸108处于停止状态。见图6，这时土工试验施加轴向应力得到的侧向应力为最佳，K0数据也最为真实，达到本发明的目的。
本发明通过液压系统驱动油缸内活塞双向移动，从而带动注液筒中的活塞杆跟随运动，注液筒中的净水产生的压力传递到静止侧压力仪的密闭室中，使橡胶圈收缩和膨胀。橡胶圈受吸力膨胀时，土体在安装时避免侧壁摩擦；橡胶圈受推力收缩后紧贴土体侧面并排出空气。保证了侧压力系数K0的准确。

Claims (10)

1.一种侧向变形控制器，包括油缸(108)，其特征是：油缸(108)内设可来回移动的活塞，油缸活塞杆(203)还连接注液筒活塞杆(201)，注液筒(104)头部连接多通接头，所述多通接头另连接第一压力表、输水管(102)和连接管(112)。
2.根据权利要求1所述的侧向变形控制器，其特征是：所述油缸(108)两端各设入口C、D，活塞位于两入口C、D之间，该入口C、D分别连接同一液压系统，形成回路。
3.根据权利要求2所述的侧向变形控制器，其特征是：所述液压系统包括油箱(301)、与油箱(301)连接的油泵(303)、与油泵(303)连接的换向阀(307)，所述换向阀(307)设供油口P、回油口O、出油口A、B，供油口P与油泵(303)出口连接，回油口O与油箱(301)连接，出油口A与入口C连接，出油口B与入口D连接。
4.根据权利要求3所述的侧向变形控制器，其特征是：在供油口P与油泵(303)出口之间设第二压力表(305)。
5.根据权利要求3所述的侧向变形控制器，其特征是：在油泵(303)出口与回油口O之间设溢油阀(304)。
6.根据权利要求3所述的侧向变形控制器，其特征是：在出油口B与入口D之间设调速阀(308)。
7.根据权利要求1所述的侧向变形控制器，其特征是：所述多通接头为四通管接头(105)，该接头的一个接口通过外螺纹管接头(103)与注液筒(104)连接。
8.根据权利要求1所述的侧向变形控制器，其特征是：所述第一压力表为真空压力表(111)。
9.根据权利要求1所述的侧向变形控制器，其特征是：所述油缸活塞杆(203)的一端上设U形接口(209)，注液筒(104)活塞杆插入所述U形接口(209)中间，并通过销轴(204)铰接。
10.根据权利要求1所述的侧向变形控制器，其特征是：所述输水管(102)的管路上设有旋塞(101)。
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