CN104819897A - 一种高压环境下溶液注入循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种高压环境下溶液注入循环系统，其特征在干由耐高压循环泵，电磁换向阀，电控单向阀，若干耐高压导管等组成，由耐高压导管将不同化学溶液箱有序相连，通过换向阀的转换和耐高压循环泵的动力输出，实现在高压环境下压力室不同溶液的注入与循环工作，适用于在三轴试验中同一组试验不同赋存化学环境下软岩试验研究中溶液的注入与循环工作。

Description

一种高压环境下溶液注入循环系统

技术领域：

本发明属于岩土试验仪器领域，特别涉及一种高压环境下溶液注入循环系统，适用于三轴仪中压力室在高压状态下围压溶液的注入与循环工作。

背景技术：

水-岩相互作用研究是国际上岩石力学领域的前沿课题。而软岩遇水后产生的崩解、软化和力学性质劣化的性能研究是一个非常值得关注的研究领域，其重要手段之一就是通过实验模拟软岩动水循环下的软化、崩解特性和力学特性。现有的技术大多采用油压作为围压进行实验研究，无法反应软岩在荷载和水作用下的性能变化情况。而为了在实验过程中获得更加接近岩体天然赋存水环境的实际情况，不仅需要用水溶液作为围压和介质条件，而且需要采用循环水或水化学溶液作为围压和介质条件进行。针对此需求，依据现有岩石力学试验仪器的结构，发明了一种高压环境下溶液注入、循环系统，对模拟水以及化学溶液作用下软岩性质的劣化具有重要意义。

发明内容：

本发明的目的是增加现有三轴实验仪器的功能，发明高压环境下溶液注入循环系统。针对研究目标，提出设计方案如下：由耐高压循环泵、换向阀、单向阀以及若干耐高压导管等组成循环系统，通过耐高压循环泵提供的动力，合理配合换向阀的换向，在试验过程中为高压压力室注入多种化学溶液并实现其在整个系统中循环，实现在同一三轴试验中不同水化学溶液赋存条件下软岩物理化学分析，研究软岩软化过程中的各种化学变化特点，得出软岩遇水软化的内在物理化学变化机制。

一种高压环境下溶液注入循环系统，在压力室(15)上下两端各引出一个孔作为溶液循环进、出口。由耐高压循环泵(4)提供注入动力，由系统管道连通单向阀(2)，换向阀(6、9)，关闭换向阀(3、5、7、8、10)，将溶液箱(1)内的溶液注入压力室(15)内；由耐高压循环泵(4)提供注入循环动力，由系统管道连通换向阀(3、5、7、9)，关闭换向阀(6、8、10)，将化学溶液箱(11)内的化学溶液注入压力室(15)内并循环；由耐高压循环泵(4)提供注入循环动力，系统管道连通换向阀(3、6、8、10)，关闭换向阀(5、7、9)，将化学溶液箱(12)内的化学溶液注入压力室(15)内并循环。从而解决了无法在同一套设备中实现不同化学溶液作用下的软岩试验问题。

本发明涉及的一种高压环境下溶液注入循环系统，由耐高压循环泵(4)，电磁换向阀(3、5、6、7、8、9、10)，电控单向阀(2)等组成，通过换向阀(3、5、6、7、8、9、10)的转换和耐高压循环泵(4)的动力输出，实现在同一试验中不同赋存化学环境下软岩的试验研究。

1)换向阀

本系统共有7个电磁换向阀，其中每一个化学溶液箱上装有两个换向阀，分别为：化学溶液箱(11)上安装换向阀(5)和(7)，化学溶液箱(12)上安装换向阀(8)和(10)。四个换向阀的作用是关闭或开启化学溶液箱。主循环路上装有三个换向阀(3)、(6)和(9)，其作用是控制化学溶液箱(11)、(12)溶液的注入与循环。

2)单向阀

单向阀(2)安装于伸进溶液箱(1)的导管之中，起到溶液箱(1)的溶液单向流通作用，当溶液箱溶液被耐高压循环泵(4)抽至压力室(15)后，单向阀(2)将自动将回路锁住，保证溶液在实验过程中不会往溶液箱(1)回流。

3)耐高压循环泵

耐高压循环泵(4)装于主循环管路中，起到溶液的抽取，与化学溶液的注入与循环作用。

本发明具有以下优点：

1、本发明一种高压环境下溶液注入循环系统，适应性强。对于不同功能要求的仪器，可根据需求增加或减少化学溶液箱的个数，在控制方法不变的情况下，获得更多的应用功能。

2、本发明一种高压环境下溶液注入循环系统，溶液注入循环时全自动电脑终端控制，无人工操作，提高了工作效率，降低了实验误差。

3、本发明一种高压环境下溶液注入循环系统，应用安装简单。可应用于现有三轴压缩仪上，只需对现有三轴仪增加溶液进出口便可，安装简单，应用前景广阔。

附图说明：

图(1)是高压环境下溶液注入、循环系统平面图。

1-溶液箱；2-单向阀；3、5、6、7、8、9、10-换向阀；4-耐高压循环泵；11、12-化学溶液箱；13、14-开关阀门；15-压力室；16-恒压管

具体实施方式：

如图1所示，本发明是一种高压环境下溶液注入循环系统。有如下几个功能：1.可将围压溶液抽入压力室(15)；2.可将化学溶液在实验的过程中注入高压压力室(15)；3.在高压环境下促使压力室溶(15)液循环流动。

操作如下：

1、实验开始前将预先配置好的化学溶液通过开关阀门(13、14)的开启装入化学溶液箱(11、12)内，之后将开关阀门(13、14)关闭。然后将换向阀(3、5、7、8、10)关闭，置于断路状态。换向阀(6、9)打开，置于通路状态。耐高压循环泵(4)开启，此时将预先配置好的溶液箱(1)的溶液抽入压力室(15)内。

2、待压力室(15)溶液装满之后，循环泵(4)停止工作。下一步待到需要注入化学溶液时：

1)将化学溶液箱(11)的化学溶液注入压力室，换向阀(3、5、7、9)打开，处于通路状态。换向阀(6、8、10)关闭，处于断路状态。启动耐高压循环泵(4)，此时化学溶液箱(11)了的溶液会顺着整个闭环管路流至压力室(15)，实现了化学溶液的注入与循环功能

2)将化学溶液箱(12)的化学溶液注入压力室(15)，换向阀(3、6、8、10)打开，处于通路状态。换向阀(5、7、9)关闭，处于断路状态。同时启动耐高压循环泵(4)，此时化学溶液箱(12)的溶液会顺着整个闭环管路流至压力室(15)，实现了第二次化学溶液的注入与循环功能。

Claims (5)

1.一种高压环境下溶液注入循环系统，其特征在于由溶液箱(1)，单向阀(2)，耐高压循环泵(4)，若干电磁换向阀(3)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)，电控单向阀(2)，化学溶液箱(11)、(12)，开关阀门(13)、(14)，压力室(15)，恒压管(16)以及若干导管组成。通过一台耐高压循环泵(4)提供动力源，将溶液箱(1)溶液抽入压力室(15)内。同时耐高压循环泵(4)又作为化学溶液箱(11)、(12)溶液注入与循环的动力源，整个系统可实现在高压环境下压力室内多种溶液的注入以及循环的功能。

2.根据权利要求1所述的一种高压环境下溶液注入循环系统，其特征在于在压力室(15)上下分别设计有两个液体循环口，上开口为液体循环出口，下开口为液体循环进口，整个液体在管路中逆时针方向循环。所述液体循环进口处设计有换向阀(3)并与液体循环进口通过导管相连接，所述换向阀(3)另一端通过导管与耐高压循环泵(4)相连，所述耐高压循环泵(4)另一端通过导管与换向阀(6)连接，所述换向阀(6)另一端通过导管与换向阀(9)相连，所述换向阀(9)另一端通过导管与上开口液体循环出口相连。所述换向阀(3)、(6)、(9)，耐高压循环泵(4)与导管组成整个循环系统的主回路。在耐高压循环泵(4)的动力输出下，通过导管的连通与换向阀(3)、(6)、(9)的开启，可进行压力室内溶液的循环工作。

3.根据权利要求2所述的一种高压环境下溶液注入、循环系统，其特征在于所述的耐高压循环泵(4)与换向阀(3)连接中间处设计有溶液箱(1)连接管道，管道上设计有单向阀(2)，所述溶液箱(1)连接管道伸入溶液箱(1)溶液中在工作时起到抽取溶液的作用。所述单向阀(2)在压力室充满溶液后起到阻止液体回流到溶液箱(1)的作用。

4.根据权利要求1所述的一种高压环境下溶液注入、循环系统，其特征在于所述的化学溶液箱(12)上下设计伸出两条管道，上下管道分别接于主回路上换向阀(9)的两端，并在上下两条管道上各设计安装换向阀(8)、(10)。所述化学溶液箱(12)上设计有恒压孔，恒压孔连接到恒压管道(16)，所述恒压管道(16)与液体循环出口处相连，与整个压力室(15)连接为一体，保证化学溶液箱(12)的压力与压力室(15)一致。所述的化学溶液箱(12)设计有开关阀门(14)，在给化学溶液箱装入溶液时，起到开启与密封作用。

5.根据权利要求1所述的一种高压环境下溶液注入、循环系统，其特征在于所述的化学溶液箱(11)上下设计伸出两条管道，上下管道分别接于主回路上换向阀(6)的两端，并在上下两条管道上各设计安装换向阀(7)、(5)。所述化学溶液箱(11)上设计有恒压孔，恒压孔连接到恒压管道(16)，所述恒压管道(16)与液体循环出口处相连，与整个压力室(15)连接为一体，保证化学溶液箱(11)的压力与压力室(15)一致。所述的化学溶液箱(11)设计有开关阀门(13)，在给化学溶液箱装(11)入溶液时，起到开启与密封作用。