CN106680101B - 一种真三轴岩石试验机及其温控系统和温控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真三轴岩石试验机,包括机架底座,机架底座顶面两块相互平行的侧支板底面连接固定,侧支板顶面上固定有机架顶板;四根螺杆顶部穿过机架顶板、升降框与机架底座装配;螺杆通过螺纹与升降框旋合装配;螺杆顶部伸出机架顶板,且伸出端上均固定有螺杆带轮,四根螺杆通过第一升降同步带连接顶部的螺杆带轮形成带传动结构,其中的一根螺杆通过第二升降同步带与其自身的另一个螺杆带轮和固定在升降电机输出轴上的电机带轮连接并形成带传动结构;升降框内固定有加载组件,加载组包括加载外壳,加载外壳上设有调节螺孔且加载外壳内设有加载腔。本发明还公开了上述真三轴岩石试验机的温控系统及其温控方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种真三轴岩石岩石试验机,其用于测试岩石或者砼的力学性能。
本发明还涉及上述真三轴岩石试验机的油温控制系统及基于该系统的油温控制方法。
背景技术
在研究岩石的各种力学特性的试验中,真三轴岩石试验机是常用的设备,其主要用于对岩石样件或砼样件提供三个方向且不等的压力,以模拟岩石在地层中真实的受力状态。另外现有的真三轴岩石试验机在进行样件测试时一般还需要将样件浸泡在高压或高温高压油中,以模拟样件所受的围压及温度。
在申请号为201510660510.6,名为:一种高温真三轴岩石实验机的中国发明专利中公开了一种可以适应高温高压油浸泡样件的真三轴岩石实验机,其主要是通过冷却器对加载杆进行冷却降温以使加载杆上的高温不会传导至加载油缸从而使其设计的真三轴岩石实验机能够适应高温的测试环境。但是,由于其只是通过水循环的冷却方式对加载杆进行冷却,也没有说明水如何循环和具体的循环系统,而申请人在进行试验和理论分析的时候发现这种冷却方式并不能够满足完全传递加载杆上的高温,故还是会对油缸造成损坏。究其原因,主要是由于加载杆一般采用的是钢质材料制成,其导热系数比较大,而且在进行实验时,样件周围的油温很高,如果只是通过简单的水循环进行冷却,一方面会受制于水循环的速度和循环水的降温速度;另一方面由于水的导热系数比较小,导致降温速度不够快。
另外,申请人发现,在样件需要浸泡高温油时,一般需要单独的加热结构对油体(液压油)进行加热。一般的做法是在一个中间存储装置中将油体加热到指定温度,然后再排放到加载腔中,这种方式会增加制造成本,而且还需要对中间存储装置进行保温,十分的耗费成本,最重要的是,其油温可控程度差,通常最后浸泡样件的油温与预设温度有较大误差,这就使得测试数据的精度较差。
再有,在试验结束后高温油体一般需要经过中间装置冷却后才能存放到油箱中,这也会增加设备制造成本和油体的损耗。
最后,现有的真三轴试验机需要对样件使用高压油时,一般需要专用的增压泵对油体进行增压以获得高压油浸泡样件。但是这种方法会大大增加增压泵的负担,而且整个增压过程较长,大大降低了试验效率。
故申请人,认为需要对其冷却方式及冷却系统进行改进,以提高冷却器的冷却效果,从而提高试验机的使用寿命;同时改善对油体的温控系统及方法,以提高加热或冷却效率,降低制造成本、油体损耗。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是一种真三轴岩石试验机,其冷却组件能够对油缸的加载杆提供足够冷却,且加载腔能够实现瞬间加压。
本发明的另一个目的在于提供一种真三轴岩石试验机的温控系统和温控方法,其不需要中将存储装置对待加热或冷却油体进行加热或冷却,而且能够提供油体的加热或冷却效率。
为实现上述目的,本发明提供了一种真三轴岩石试验机,包括机架底座,所述的机架底座顶面与两块相互平行的侧支板底面连接固定,所述的侧支板顶面上固定有机架顶板;
四根螺杆顶部穿过机架顶板、升降框与机架底座可转动装配;所述的螺杆通过螺纹与升降框旋合装配;
所述的螺杆顶部伸出机架顶板,且伸出端上均固定有螺杆带轮,四根螺杆通过第一升降同步带连接顶部的螺杆带轮形成带传动结构,其中的一根螺杆通过第二升降同步带与其自身的另一个螺杆带轮和固定在升降电机输出轴上的电机带轮连接并形成带传动结构;
所述的升降框内固定有加载组件,所述的加载组件包括加载外壳,所述的加载外壳上设有调节螺孔且所述的加载外壳内设有加载腔;
所述的调节螺孔通过螺纹与活动顶杆旋合装配;
三根加载油缸的加载杆分别穿过冷却组件进入加载腔中;其中两根加载杆分别与两根活动顶杆同轴,第三根加载杆贯穿加载壳体顶部;
所述的加载腔顶部还与排气管和进油管连通,所述的排气管经过一段高度不低于加载腔高度的管体后与溢流仓连通,所述的排气管上还设有换向阀。
作为本发明的进一步改进,所述的加载腔内安装有增压组件和底部封板;所述的底部封板顶面上固定有支撑台,所述的支撑台顶部固定有样件托板,所述的底部封板固定在加载腔底部;
所述的样件托板用于放置测试用的样件。
作为本发明的进一步改进,所述的增压组件包括套在支撑台上的活塞环,所述的活塞环与支撑台密封;所述的活塞环底部与加压杆一端固定,所述的加压杆另一端穿过底部封板与加压盘顶面连接,所述的加压盘底面上设有分力挡圈,所述的分力挡圈内侧与弧形的分力块外侧面贴紧,且所述的分力块顶面与加压盘底面贴紧;
所述的分力块底面通过第二铰接部与分力杆一端铰接,所述的分力杆另一端通过第一铰接部与分压盘铰接;所述的分压盘顶面还通过主动力杆与加压盘底面贴紧或连接固定;
所述的分压盘底面与增压油缸的增压伸缩轴连接固定。
作为本发明的进一步改进,所述的加压杆至少有三根且均匀分布在活塞环底面和加压盘顶面上;
所述的分力块有三个,且均匀分布在加压盘底面上;所述的分力杆有三根且均匀分布在分压盘侧壁上;
所述的主动力杆轴线与分压盘和加压盘轴线在同一直线上。
作为本发明的进一步改进,所述的样件托板上设置有样件放置槽。
作为本发明的进一步改进,在活塞环上设置有回收斜面和回收槽环,所述的回收槽环与回收斜面之间设有回收槽,所述的回收槽通过导流通道与出油管连通。
作为本发明的进一步改进,所述的样件托板在俯视投影方向上的轮廓不超出回收斜面的轮廓。
作为本发明的进一步改进,在样件托板上设置有导流槽,所述的导流槽底部为导流斜面,所述的导流斜面从样件放置槽至样件托板侧壁倾斜向下。
作为本发明的进一步改进,所述的冷却组件,包括,冷却外壳,所述的冷却外壳内设有冷却罩,所述的冷却罩顶面上设有驱动电机,所述的驱动电机的输出轴与传动轴连接;
所述的传动轴上设有蜗杆段,且所述的传动轴远离驱动电机一端上固定有驱动带轮;
所述的蜗杆段与涡轮配合形成蜗轮蜗杆传动,所述的涡轮装配在第一轴体上,所述的第一轴体通过第一带传动组件与第二轴体连接;
所述的第一轴体还通过第二带传动组件与第三轴体连接;
所述的第三轴体通过第三带传动组件与第四轴体连接;
所述的第四轴体通过第四带传动结构与第五轴体连接;
所述的第二轴体和第五轴体一端穿过冷却罩进入冷却仓中,且所述的第二轴体和第五轴体装入冷却仓中的部分分别为第二搅拌杆和第五搅拌杆,所述的第二搅拌杆上设有动力浆块;所述的第二搅拌杆和第五搅拌杆结构完全相同;
所述的加载杆穿过冷却罩上的连接通孔进入冷却仓中,然后穿过仓体外壳进入实验仓中;所述的冷却仓中装满冷却油。
作为本发明的进一步改进,所述的冷却组件还包括散热组件,所述的散热组件,包括,设置在传动轴上的驱动带轮,所述的驱动带轮与安装在第六轴体上的从动带轮通过皮带连接形成第五带传动结构;
所述的第六轴体通过第六带传动结构与第七轴体连接;
所述的第七轴体上固定有第一齿轮,所述的第一齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮啮合并形成齿轮传动结构;
所述的第二齿轮和第三齿轮分别安装在第八轴体和第九轴体上,所述的第八轴体和第九轴体上还分别安装有第二半齿轮和第三半齿轮;
所述的第二半齿轮和第三半齿轮均可与动力齿条两侧的卡齿啮合并形成齿轮齿条传动结构;初始状态时,所述的第二半齿轮与动力齿条啮合;
所述的动力齿条,底部与活塞杆顶部连接,所述的活塞杆底部装入套筒中;
所述的套筒分别与冷却进油管和冷却出油管连通,且所述的冷却进油管和冷却出油管上分别设有第一单向阀和第二单向阀;
所述的第一单向阀和第二单向阀出油方向相同,且所述的第一单向阀出油方向为向套筒内;
所述的冷却出油管在冷却罩外侧壁上盘绕,最后接入冷却仓的回油口中;
所述的冷却进油管的进油端与冷却仓的出油口连通。
作为本发明的进一步改进,所述的冷却仓内侧壁为中间大两端小的鼓形,及所述的冷却仓的内侧壁截面为弧面。
作为本发明的进一步改进,在冷却仓内侧壁上设置有由下到上螺旋而上的导流槽。
作为本发明的进一步改进,所述的回油口在弧面底部的切线方向。
作为本发明的进一步改进,在出油口周围设置有导油块,所述的导油块与冷却仓顶板形成导油口,所述的导油口宽度由出油口逐渐向冷却仓内部扩大。
作为本发明的进一步改进,还包括温控系统,所述的温控系统,包括:
用于存放油体的油箱,所述的油箱通过管道与加热换向阀的第一进油口连通,所述的加热换向阀的出油口与第一进油泵的进油口连通,所述的第一进油泵的出油口与第一加热模块的进油口连通;
所述的第一加热模块的出油口与第一温控模块的进油口连接,所述的第一温控模块的第一出油口与第二进油泵的进油口连接,所述的第一温控模块的第二出油口与第二加热模块的进油口连通,所述的第二加热模块的出油口与第二温控模块的的进油口连通;
所述的第二温控模块的第一出油口与第二进油泵连通,且所述的第二温控模块的第二出油口与加热换向阀的第二进油口连通;
所述的第二进油泵的出油口与进油管连通,可通过进油管向加载腔内注入油体;
加载腔的出油管与制冷换向阀的第一进油口连通,所述的制冷换向阀的第一出油口与第一回油泵的进油口连通,所述的第一回油泵的出油口与第一冷却仓中的第一冷却管的进油口连通,所述的制冷换向阀的第二出油口与第一进油泵进油口连通;
所述的第一冷却管的出油口与第三温控模块的进油口连通,所述的第三温控模块的第一出油口与总回油泵的进油口连通,所述的总回油泵的出油口与油箱连通;
所述的第三温控模块的第二出油口与第二回油泵的进油口连通,所述的第二回油泵的出油口与第二冷却仓中的第二冷却管的进油口连通,所述的第二冷却管的出油口与第四温控模块的进油口连通;
所述的第四温控模块的第一出油口与总回油泵的进油口连通,且所述的第四温控模块的第二出油口与第三回油泵的进油口连通;
所述的第三回油泵的出油口与第三冷却仓中的第三冷却管的进油口连通,所述的第三冷却管的出油口与第五温控模块的进油口连通;
所述的第五温控模块的第一出油口与总回油泵进油口连通,且所述的第五温控模块的第二出油口与制冷换向阀的第二进油口连通;
所述的排气管与换向阀的进油口连通,所述的换向阀的第一出油口通过溢流管与溢流仓连通;
所述的换向阀的第二出油口与测压仪的进油口连通,所述的测压仪用于测量进入排气管内的油体的液压;
所述的换向阀的第三出油口与测温仪的进油口连通,所述的测温仪用于测量进入排气管内的油体的温度。
一种基于上述温控系统的温控方法,包括如下步骤:
步骤一、向加载腔中注入高温油体:
S1、通过输入装置向控制器中输入需要注入加载腔中的预设油温;
S2、控制器启动加热换向阀、第一进油泵、第一温控模块,其中控制器将加热换向阀的第一进油口与出油口连通,并关闭第二进油口;
S3、第一进油泵将油箱中的油体抽送至第一加热模块进行加热;
S4、经过第一加热模块加热后的油体进入第一温控模块,第一温控模块实时监测油温,并将检测到的油温数据传送至控制器,控制器将此油温与预设油温进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二进油泵运行,并将第一温控模块的第一出油口打开,同时关闭其第二出油口,将油体抽送至加载腔中;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第一温控模块的第二出油口打开并关闭其第一出油口,油体通过第一温控模块的第二出油口进入第二加热模块;同时第二加热模块运行,对进入的油体进行加热,加热后的油体进入第二温控模块中;
S5、第二温控模块实时监测油温,并将油温数据发送至控制器,控制器将此油温与预设油温进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二温控模块的第一出油口打开并关闭其第二出油口,使第二温控模块内的油体通过第二进油泵进入加载腔;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二温控模块的第二出油口打开并关闭其第一出油口;同时,关闭加热换向阀的第一进油口并打开其二进油口,使第二温控模块内的油体通过加热换向阀进入第一进油泵中;
S6、S5中进入第一进油泵中的油体继续S3至S5步骤的循环,直到第一温控模块或第二温控模块内检测的油温达到预设油温,然后第一温控模块或第二温控模块将其内达到预设油温的油体通过第二进油泵抽送至加载腔中;
同时,控制器记下S2到S6中达上一次到预设油温的最优加热步骤,往后的油体就都通过上述最优加热步骤进行加热,如此循环;
S7、在向加载腔中注入油体的过程中,控制器控制换向阀使排气管和溢流管连通,加载腔中的气体通过排气管、溢流管排出;
S8、当溢流管中流出油体时,控制器控制换向阀切断排气管与溢流管的连通,同时换向阀使排气管与测温仪和测压仪连通;
S9、测温仪实时检测排气管内的油温,并上传至控制器进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制增压组件开始工作,对加载腔进行增压;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制制冷换向阀的第二出油口与第一进油泵连通,同时,制冷换向阀的第一进油口与出油管连通,制冷换向阀的其它进油口和出油口全部封闭;
加载腔中的油体重复S4到S6的步骤,直到测温仪检测到加载腔中的油温达到预设油温为止;
S10、当加载腔中的油温达到预设油温后,控制器控制增压组件运行、关闭第二进油泵、第一温控模块和第二温控模块的第一出油口封闭、制冷换向阀的进油口与出油口全部封闭,并开始对加载腔进行增压;同时,测压仪实时检测排气管内的液压,并上传至控制器,控制器通过排气管与加载腔的直径比、排气管内的液压等参数换算出加载腔中的液压,并与测试需求的液压进行对比,直到加载腔中的液压达到测试需求的液压;
步骤二、将加载腔中的油体进行冷却回收:
S1、控制器内预设油箱回收油体的回收温度;
S2、控制器控制制冷换向阀,使制冷换向阀将出油管与第一回油泵连通,同时封闭制冷换向阀的其它进油口和出油口;三个冷却组件全部运行;
S3、加载腔中的油体在第一回油泵的抽送下进入第一冷却仓的第一冷却管中冷却;
S4、冷却后的油体进入第三温控模块,第三温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第三温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第三温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口,使油体通过第二回油泵进入第二冷却仓的第二冷却管中进行冷却;
S5、经过第二冷却管冷却后的油体进入第四温控模块中,第四温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第四温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第四温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口,使油体通过第三回油泵进入第三冷却仓的第三冷却管中进行冷却;
S6、经过第三冷却管冷却后的油体进入第五温控模块中,第五温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第四五温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第五温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口、制冷换向阀的第二进油口与第一出油口打开且其它进油口和出油口封闭,使油体通过制冷换向阀进入第一回油泵中重复S3至S6的步骤,直到油温不高于回收油温为止,并记下油温上一次不高于回收油温的最优步骤,后续的冷却步骤优先经过最优步骤处理。
本发明的有益效果是:
1、本发明的真三轴试验机能够通过增压组件实现快速增压,不仅大大地节约了加载腔增压时间,而且还有效地降低了能耗。
2、本发明通过冷却组件能够有效地对加载杆进行冷却,从而防止冷却杆上的温度过高且传导至加载油缸中损坏加载油缸。
3、本发明通过在冷却仓中设置冷却管来对加载仓中的油体进行多级冷却,能够大大增加油体的冷却效率,从而提高油体的回收速度。
4、本发明通过两个加热模块来对油体进行多级加热,不仅提高了油体的加热效率,还去除了传统中专门为油体加热而设置的中间装置,从而降低制造成本。
5、本发明的温控方法具备自动寻找最优加热步骤和冷却步骤,通过最优的加热步骤和冷却步骤来最大化提高油体的加热或冷却效率。
附图说明
图1是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的结构示意图。
图2是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的结构示意图。
图3是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的结构示意图。
图4是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的结构示意图。
图5是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的结构示意图。
图6是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的加载组件结构示意图。
图7是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的增压组件结构示意图。
图8是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的增压组件结构示意图。
图9是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的增压组件结构示意图。
图10是图9中F2处放大图。
图11是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的增压组件结构示意图。
图12是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的增压组件结构示意图。
图13是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的增压组件结构示意图。
图14是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的冷却组件结构示意图。
图15图14中F1的放大图。
图16本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的冷却组件结构示意图。
图17本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的冷却组件结构示意图。
图18本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的冷却组件结构示意图。
图19本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的冷却组件结构示意图。
图20是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的温控系统构成图。
图21是本发明一种真三轴岩石试验机具体实施方式的冷却管在冷却仓中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
参见图1至图6,一种真三轴岩石试验机,包括机架底座100,所述的机架底座100顶面与两块相互平行的侧支板101底面连接固定,所述的侧支板101顶面上固定有机架顶板102;
四根螺杆201顶部穿过机架顶板102、升降框600与机架底座100可转动装配;所述的螺杆201通过螺纹与升降框600旋合装配;
所述的螺杆201顶部伸出机架顶板102,且伸出端上均固定有螺杆带轮,四根螺杆201通过第一升降同步带202连接顶部的螺杆带轮形成带传动结构,其中的一根螺杆201通过第二升降同步带203与其自身的另一个螺杆带轮和固定在升降电机204输出轴上的电机带轮连接并形成带传动结构;
使用时,升降电机通过第二升降同步带203带动与其连接的螺杆201转动,此螺杆201又通过第一升降同步带202带动其它螺杆同步转动。当四根螺杆同步转动时,升降框600会在螺杆201的作用下在螺杆轴线方向上上下移动。由于四根螺杆全是同步转动的,这就能使升降框600能够平稳地上下移动,防止其移动时发生倾斜或者卡死。
所述的升降框内固定有加载组件B,所述的加载组B包括加载外壳B100,所述的加载外壳B100上设有调节螺孔B101且所述的加载外壳B100内设有加载腔B102;
所述的调节螺孔B101通过螺纹与活动顶杆B201旋合装配;可通过转动活动顶杆B201来控制活动顶杆B201进入加载腔B102内的长度;
三根加载油缸300的加载杆301分别穿过冷却组件A进入加载腔B102中;其中两根加载杆301分别与两根活动顶杆B201同轴,第三根加载杆301贯穿加载壳体B100顶部;
所述的加载腔B102顶部还与排气管C103和进油管C201连通,所述的排气管C103经过一段高度不低于加载腔B102高度的部分后与溢流仓C101连通,所述的排气管C103上还设有换向阀C102。
当需要往加载腔B102中加油体时,可将换向阀C102调至使排气管C103与溢流仓C101连通,这样一方面可以在加载腔B102装油体时排出其内部的空气,另外当加载腔B102内的油体满后就会从排气管C103排出至溢流仓C101中,一旦油体排出到溢流仓C101中就意味着加载腔B102中的油体已满,此时就可以停止对加载腔B102加油,同时调整换向阀C102使换向阀切断排气管C103。为了方便地观察到溢流仓C101中的情况,可以将溢流仓C101采用透明材料制成,如有机玻璃。
参见图5至图13,所述的加载腔B102内安装有增压组件D和底部封板B301;所述的底部封板B301顶面上固定有支撑台B302,所述的支撑台B302顶部固定有样件托板B303,所述的底部封板B301固定在加载腔B102底部;
所述的样件托板B303用于放置测试用的样件900。使用时,样件900放置于样件托板B303上,然后调整活动顶杆和加载杆将样件900共同顶紧并记下此时三个加载油缸300内的进油量a1,然后对三个加载油缸300进行进油,使三根加载杆301对样件提供三个不同方向上的压力,直到试验结束并记下结束时每个加载油缸300的进油量a2,最后通过a2-a1就能算出每个加载油缸的试验进油量,通过试验进油量就能推算出每个加载油缸对样件产生的压力(由于是现有技术,此处就不再赘述)。
由于有时需要对将样件至于高压油体中以模拟样件处于围压状态下的受力状态,而采用目前通过增压泵对加载腔中的油体进行加压的方式太慢,而且能耗较高,故本发明设计了可快速增压的增压组件D;
所述的增压组件D包括套在支撑台B302上的活塞环D101,所述的活塞环D101可在支撑台B302轴向上上下移动且与支撑台B302密封;所述的活塞环D101底部与加压杆D102一端固定,所述的加压杆D102另一端穿过底部封板B301与加压盘顶面D103连接,所述的加压盘D103底面上设有分力挡圈D1031,所述的分力挡圈D1031内侧与弧形的分力块D600外侧面贴紧,且所述的分力块D600顶面与加压盘D103底面贴紧,当然,所述的分力块D600可以固定在加压盘D103底面上;
所述的分力块D600底面通过第二铰接部D502与分力杆D302一端铰接,所述的分力杆D302另一端通过第一铰接部D501与分压盘D201铰接;所述的分压盘D201顶面还通过主动力杆D301与加压盘D103底面贴紧或连接固定;
所述的分压盘D201底面与增压油缸D400的增压伸缩轴D401连接固定。
所述的加压杆至少有三根且均匀分布在活塞环D101底面和加压盘D103顶面上;
所述的分力块D600有三个,且均匀分布在加压盘底面上;所述的分力杆D302有三根且均匀分布在分压盘D201侧壁上;
所述的主动力杆D301轴线与分压盘D201和加压盘D103轴线在同一直线上。
通过分压盘D201将增压伸缩轴D401的推力风别通过分力杆D302、主动力杆D301施加在加压盘103上,可以是加压盘103上所受的推力更加均匀,这有利于加压杆D102平稳地推动活塞环D101移动,防止活塞环D101由于各加压杆D102施加的推力不同而导致卡死甚至损坏的情况,有利于延长活塞环D101的寿命。
当加载腔B102中增压时,首先驱动增压油缸D400使增压输出轴D401通过分力杆D302和主动力杆D301推动加压盘D103向加载腔B102内移动,此时加压盘D103通过加压杆D102推动活塞环D101向样件900方向移动,这就使活塞环D101对加载腔B102内的油体产生挤压作用,从而提高其油体的液压。这种方式,首先很快,一般几秒就可以达到很好的增压效果。另外能耗较低,通过增压油缸增压的能耗肯定是要比采用增压泵增压节能,另外可将增压油缸换为千斤顶等可以对分压盘提供推力的装置,其节能效果更佳;最后,这种增压组件的维护费用较使用增压泵的要低,因为其结构并没有使用增压泵的要求那么高。
进一步地,为了能够快速找到样件900在样件托板B303上的放置位置,可在样件托板B303上设置样件放置槽B3031。
进一步地,为了在测试完成后能够尽量快速地将油体进行回收,可以在活塞环D101上设置回收斜面D1011和回收槽环D104,所述的回收槽环D104与回收斜面D1011之间设有回收槽D105,所述的回收槽D105通过导流通道D1012与出油管C301连通。回收油体是,所述的油体会沿着回收斜面D1011进入回收槽D105中,并通过导流通道D1012进出油管C301,。这种方式能够减少吸附在活塞环上的油体,同时还能加快活塞环上的油体的回收。
进一步地,所述的样件托板B303在俯视投影方向上的轮廓不超出回收斜面D1011的轮廓。这种结构在油体会收时能够使样件托板上的油体均落到回收斜面上进行回收,提高回收效率。
进一步地,为了防止样件托板B303上吸附大量油体而造成油体损失,可以在样件托板B303上设置导流槽B3032,所述的导流槽B3032底部为导流斜面B30321,所述的导流斜面B30321从样件放置槽B3031至样件托板侧壁倾斜。油体会收时,样件托板上的油体大部分会通过导流槽B3032滑落到回收斜面D1011上进行回收。
参见图14至图19,所述的冷却组件A,包括,冷却外壳A100,所述的冷却外壳A100内设有冷却罩A200,所述的冷却罩A200顶面上设有驱动电机A301,所述的驱动电机A301的输出轴与传动轴A302连接,且可驱动传动轴A302转动,所述的传动轴A302上设有蜗杆段A3021,且所述的传动轴A302远离驱动电机A301一端上固定有驱动带轮;
所述的蜗杆段A3021与涡轮A4011配合形成蜗轮蜗杆传动,所述的涡轮A4011装配在第一轴体A401上,所述的第一轴体A401通过第一带传动组件A601与第二轴体A402连接且可通过第一带传动组件A601带动第二轴体A402转动;
所述的第一轴体A401还通过第二带传动组件A602与第三轴体A403连接且所述的第一轴体A401可通过第二带传动组件A602带动第三轴体A403转动;
所述的第三轴体A403通过第三带传动组件A603与第四轴体A404连接,且所述的第三轴体能够通过第三带传动组件A603带动第四轴体A404转动;
所述的第四轴体A404通过第四带传动结构A604与第五轴体A405连接,且所述的第四轴体能够通过第四带传动结构带动第五轴体A405转动;
上述带传动结构,包括,在两个连接的轴体装配固定的带轮,以及连接两个带轮的皮带。
所述的第二轴体A402和第五轴体A405一端穿过冷却罩A200进入冷却仓A201中,且所述的第二轴体A402和第五轴体A405装入冷却仓A201中的部分分别为第二搅拌杆A4021和第五搅拌杆A4051,所述的第二搅拌杆A4021上设有动力浆块A420;所述的第二搅拌杆A4021和第五搅拌杆A4051结构完全相同;
所述的加载杆301穿过冷却罩A200上的连接通孔A205进入冷却仓A201中,然后穿过仓体外壳B200进入加载仓B202中;冷却仓A201主要对留在冷却仓A201中的加载杆301进行冷却;
所述的冷却仓A201中装满冷却油,使用时,所述的冷却油会在第二搅拌杆A4021和第五搅拌杆A4051的搅拌作用下流动以形成液体对流使得冷却油能够及时带走加载杆301上的热量;
所述的冷却装置还包括散热组件,所述的散热组件,包括,设置在传动轴A302上的驱动带轮,所述的驱动带轮与安装在第六轴体A406上的从动带轮通过皮带连接形成第五带传动结构A605;
所述的第六轴体A406通过第六带传动结构A606与第七轴体A407连接,且所述的第六轴体A406能够通过第六带传动结构A406带动第七轴体A407转动;
所述的第七轴体A407上固定有第一齿轮A811,所述的第一齿轮A811分别与第二齿轮A812和第三齿轮A813啮合并形成齿轮传动结构;
所述的第二齿轮A812和第三齿轮A813分别安装在第八轴体A408和第九轴体A409上,所述的第八轴体A408和第九轴体A409上还分别安装有第二半齿轮A822和第三半齿轮A823;
所述的第二半齿轮A822和第三半齿轮A823均可与动力齿条A803两侧的卡齿啮合并形成齿轮齿条传动结构;
参见图18,初始状态时,所述的第二半齿轮A822与动力齿条A803啮合,当驱动电机A301驱动传动轴A302转动时,所述的第一齿轮A811会带动第二齿轮A812和第三齿轮A813转动。此时第一半齿轮A822会首先通过与动力齿条A803啮合而驱动动力齿条向下运动,等到第二半齿轮A822脱离动力齿条A803时,第三半齿轮A823正好与动力齿条啮合,并带动动力齿条向上运动。如此往复,驱动动力齿条A803上下往复运动。
参见图19,所述的动力齿条A803,底部与活塞杆A802顶部连接,所述的活塞杆A802底部装入套筒A801中且与套筒A801可密封滑动;
所述的套筒A801分别与冷却进油管A701和冷却出油管A702连通,且所述的冷却进油管A701和冷却出油管A702上分别设有第一单向阀A711和第二单向阀A712;
所述的第一单向阀A711和第二单向阀A712出油方向相同,且所述的第一单向阀A711出油方向为向套筒A801内;
所述的冷却出油管A702在冷却罩A200外侧壁上盘绕,最后接入冷却仓的回油口A203中;
所述的冷却进油管A701的进油端与冷却仓的出油口A204连通。
所述的冷却进油管和冷却出油管用于将冷却仓中的冷却油导出,并在冷却出油管上进行冷却过后回流回冷却仓。如此往复,以对冷却油进行降温散热,增加冷却油的冷却效果。
使用时,所述的动力齿条带动活塞杆上下往复运动,这就是套筒内部对冷却进油管产生抽吸力,而对冷却出油管产生推动力,此时套筒与活塞杆的功能相当于油泵。只是这种结构能够使第二搅拌杆A4021和第五搅拌杆A4051与活塞杆同步运动,能够提高冷却效果。
进一步地,为了更好地形成液体对流,可以将冷却仓A201设计成侧壁为中间大两端小的鼓形,及所述的冷却仓A201的内侧壁截面为弧面A2011.这种结构在第二搅拌杆A4021和第五搅拌杆A4051同向转动的情况下会形成涡流,这种涡流能够增加单位时间内冷却油与加载杆的接触次数,从而及时将加载杆周围已经加热的冷却油带走,同时换上未加热的冷却油,这就能够加快加载杆上的热量散发,从而获得更好的冷却效果。
更进一步地,可以在冷却仓A201内侧壁上设置由下到上螺旋而上的导流槽A202,所述的导流槽A202在第二搅拌杆A4021和第五搅拌杆A4051通向搅拌时能够增大涡流的力度(速度),且还能够使涡流更容易形成。
进一步地,所述的冷却油在被第二搅拌杆A4021和第五搅拌杆A4051搅拌时,其涡流是由下至上的(参见图19),且所述的回油口A203在弧面A2011底部的切线方向,这能够使回油以切线方向进入冷却仓,而且对冷却油的涡流产生推动效果(流入方向在涡流方向切线上)。
进一步地,为了使冷却进油管A701更好地抽取冷却油,可以在出油口A204周围设置导油块A205,所述的导油块A205与冷却仓顶板形成导油口A206,所述的导油口A206宽度由出油口A204逐渐向冷却仓内部扩大。使用时,冷却油在涡流的作用下会大量进入导油口,这样就利于冷却进油管抽取冷却油。
参见图20至图21,所示的结构为温控系统,包括,用于存放油体的油箱(所述的油体可以是液压油),所述的油箱通过管道与加热换向阀的第一进油口连通,所述的加热换向阀的出油口与第一进油泵的进油口连通,所述的第一进油泵的出油口与第一加热模块的进油口连通;
所述的第一加热模块的出油口与第一温控模块的进油口连接,所述的第一温控模块的第一出油口与第二进油泵的进油口连接,所述的第一温控模块的第二出油口与第二加热模块的进油口连通,所述的第二加热模块的出油口与第二温控模块的的进油口连通;
所述的第二温控模块的第一出油口与第二进油泵连通,且所述的第二温控模块的第二出油口与加热换向阀的第二进油口连通;
所述的第二进油泵的出油口与进油管C201连通,可通过进油管C201向加载腔B102内注入油体;
所述的出油管C301与制冷换向阀的第一进油口连通,所述的制冷换向阀的出油口与第一回油泵的进油口连通,所述的第一回油泵的出油口与第一冷却仓中的第一冷却管的进油口连通,所述的制冷换向阀的第二出油口与第一进油泵进油口连通;
所述的第一冷却管的出油口与第三温控模块的进油口连通,所述的第三温控模块的第一出油口与总回油泵的进油口连通,所述的总回油泵的出油口与油箱连通;
所述的第三温控模块的第二出油口与第二回油泵的进油口连通,所述的第二回油泵的出油口与第二冷却仓中的第二冷却管的进油口连通,所述的第二冷却管的出油口与第四温控模块的进油口连通;
所述的第四温控模块的第一出油口与总回油泵的进油口连通,且所述的第四温控模块的第二出油口与第三回油泵的进油口连通;
所述的第三回油泵的出油口与第三冷却仓中的第三冷却管的进油口连通,所述的第三冷却管的出油口与第五温控模块的进油口连通;
所述的第五温控模块的第一出油口与总回油泵进油口连通,且所述的第五温控模块的第二出油口与制冷换向阀的第二进油口连通;
所述的排气管C103与换向阀C102的进油口连通,所述的换向阀C102的第一出油口通过溢流管与溢流仓连通;
所述的换向阀的第二出油口与测压仪的进油口连通,所述的测压仪用于测量进入排气管内的油体的液压;
所述的换向阀的第三出油口与测温仪的进油口连通,所述的测温仪用于测量进入排气管内的油体的温度。
通过测温仪和测压仪能够实时监控加载腔内油体的温度和液压,有利于操作者对试验的掌控。
进一步地,所述的第一加热模块、第二加热模块用于加热油体,可以是将油管盘绕在电加热器上的结构。
进一步地,所述的第一温控模块、第二温控模块、第三温控模块、第四温控模块、第五温控模块用于根据进入其内部的油温来选择油体出油口,一般包括一测温装置及电磁换向阀,当然可以直接采用温控阀代替。
进一步地,所述的第一冷却仓和第一冷却管、第二冷却仓和第二冷却管、第三冷却仓和第三冷却管结构完全相同,且所述的第一冷却仓、第二冷却仓、第三冷却仓均为冷却组件的冷却仓A201;
所述的第一冷却管、第二冷却管、第三冷却管均为装入冷却仓A201内的冷却管C401;所述的冷却管可盘绕在加载杆301在冷却仓A201中的部分上。通过各冷却组件来实现对油体的冷却、降温,不仅能够增加冷却组件的利用率,还能够去除需要专门为油体冷却而设置的装置,大大地节约了制造成本;同时,通过三个冷却组件进行多级冷却的方式也大大增加了油体的冷却效率,增加油体回收速度。
进一步地,为了能够实现温控系统的自动化控制,可将本系统中需要电动驱动的组件分别与控制器连接,如加热换向阀、制冷换向阀、换向阀、进油泵、回油泵、温控模块、测温仪、测压仪等。
上述温控系统的温控方法为:
步骤一、向加载腔中注入高温油体:
S1、通过输入装置向控制器中输入需要注入加载腔中的预设油温;
S2、控制器启动加热换向阀、第一进油泵、第一温控模块,其中控制器将加热换向阀的第一进油口与出油口连通,并关闭第二进油口;
S3、第一进油泵将油箱中的油体抽送至第一加热模块进行加热;
S4、经过第一加热模块加热后的油体进入第一温控模块,第一温控模块实时监测油温,并将检测到的油温数据传送至控制器,控制器将此油温与预设油温进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二进油泵运行,并将第一温控模块的第一出油口打开,同时关闭其第二出油口,将油体抽送至加载腔中;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第一温控模块的第二出油口打开并关闭其第一出油口,油体通过第一温控模块的第二出油口进入第二加热模块;同时第二加热模块运行,对进入的油体进行加热,加热后的油体进入第二温控模块中;
S5、第二温控模块实时监测油温,并将油温数据发送至控制器,控制器将此油温与预设油温进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二温控模块的第一出油口打开并关闭其第二出油口,使第二温控模块内的油体通过第二进油泵进入加载腔;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二温控模块的第二出油口打开并关闭其第一出油口;同时,关闭加热换向阀的第一进油口并打开其二进油口,使第二温控模块内的油体通过加热换向阀进入第一进油泵中;
S6、S5中进入第一进油泵中的油体继续S3至S5步骤的循环,直到第一温控模块或第二温控模块内检测的油温达到预设油温,然后第一温控模块或第二温控模块将其内达到预设油温的油体通过第二进油泵抽送至加载腔中;
同时,控制器记下S2到S6中达上一次到预设油温的加热步骤,往后的油体就都通过上述加热步骤进行加热,如此循环;这种方式能够实现自动寻找最优加热路径,能够大大提高加热效率,同时还去除了传统设计中还需要专门为油体加热的中间装置,节约制造成本。
S7、在向加载腔中注入油体的过程中,控制器控制换向阀使排气管和溢流管连通,加载腔中的气体通过排气管、溢流管排出;
S8、当溢流管中流出油体时,控制器控制换向阀切断排气管与溢流管的连通,同时换向阀使排气管与测温仪和测压仪连通;
S9、测温仪实时检测排气管内的油温,并上传至控制器进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制增压组件开始工作,对加载腔进行增压;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制制冷换向阀的第二出油口与第一进油泵连通,同时,制冷换向阀的第一进油口与出油管连通,制冷换向阀的其它进油口和出油口全部封闭;
加载腔中的油体重复S4到S6的步骤,直到测温仪检测到加载腔中的油温达到预设油温为止。这种方式能够及时对加载腔中的油温做出补偿,提高测试精度。
S10、当加载腔中的油温达到预设油温后,控制器控制增压组件运行、关闭第二进油泵、第一温控模块和第二温控模块的第一出油口封闭、制冷换向阀的进油口与出油口全部封闭,并开始对加载腔进行增压;同时,测压仪实时检测排气管内的液压,并上传至控制器,控制器通过排气管与加载腔的直径比、排气管内的液压等参数换算出加载腔中的液压,并与测试需求的液压进行对比,直到加载腔中的液压达到测试需求的液压。
步骤二、将加载腔中的油体进行冷却回收:
S1、控制器内预设油箱回收油体的回收温度;
S2、控制器控制制冷换向阀,使制冷换向阀将出油管与第一回油泵连通,同时封闭制冷换向阀的其它进油口和出油口;三个冷却组件全部运行;
S3、加载腔中的油体在第一回油泵的抽送下进入第一冷却仓的第一冷却管中冷却;
S4、冷却后的油体进入第三温控模块,第三温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第三温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第三温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口,使油体通过第二回油泵进入第二冷却仓的第二冷却管中进行冷却;
S5、经过第二冷却管冷却后的油体进入第四温控模块中,第四温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第四温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第四温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口,使油体通过第三回油泵进入第三冷却仓的第三冷却管中进行冷却;
S6、经过第三冷却管冷却后的油体进入第五温控模块中,第五温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第四五温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第五温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口、制冷换向阀的第二进油口与第一出油口打开且其它进油口和出油口封闭,使油体通过制冷换向阀进入第一回油泵中重复S3至S6的步骤,直到油温不高于回收油温为止,并记下油温上一次不高于回收油温的最优步骤,后续的冷却步骤优先经过最优步骤处理。这种方式能够大大提高油体的回收效率。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种真三轴岩石试验机,包括机架底座,所述的机架底座顶面与两块相互平行的侧支板底面连接固定,所述的侧支板顶面上固定有机架顶板;其特征是:
四根螺杆顶部穿过机架顶板、升降框与机架底座可转动装配;所述的螺杆通过螺纹与升降框旋合装配;
所述的螺杆顶部伸出机架顶板,且伸出端上均固定有螺杆带轮,四根螺杆通过第一升降同步带连接顶部的螺杆带轮形成带传动结构,其中的一根螺杆通过第二升降同步带与其自身的另一个螺杆带轮和固定在升降电机输出轴上的电机带轮连接并形成带传动结构;
所述的升降框内固定有加载组件,所述的加载组件包括加载外壳,所述的加载外壳上设有调节螺孔且所述的加载外壳内设有加载腔;
所述的调节螺孔通过螺纹与活动顶杆旋合装配;
三根加载油缸的加载杆分别穿过冷却组件进入加载腔中;其中两根加载杆分别与两根活动顶杆同轴,第三根加载杆贯穿加载壳体顶部;
所述的加载腔顶部还与排气管和进油管连通,所述的排气管经过一段高度不低于加载腔高度的管体后与溢流仓连通,所述的排气管上还设有换向阀。
2.如权利要求1所述的一种真三轴岩石试验机,其特征是:所述的加载腔内安装有增压组件和底部封板;所述的底部封板顶面上固定有支撑台,所述的支撑台顶部固定有样件托板,所述的底部封板固定在加载腔底部;
所述的样件托板用于放置测试用的样件。
3.如权利要求2所述的一种真三轴岩石试验机,其特征是:所述的增压组件包括套在支撑台上的活塞环,所述的活塞环与支撑台密封;所述的活塞环底部与加压杆一端固定,所述的加压杆另一端穿过底部封板与加压盘顶面连接,所述的加压盘底面上设有分力挡圈,所述的分力挡圈内侧与弧形的分力块外侧面贴紧,且所述的分力块顶面与加压盘底面贴紧;
所述的分力块底面通过第二铰接部与分力杆一端铰接,所述的分力杆另一端通过第一铰接部与分压盘铰接;所述的分压盘顶面还通过主动力杆与加压盘底面贴紧或连接固定;
所述的分压盘底面与增压油缸的增压伸缩轴连接固定。
4.如权利要求3所述的一种真三轴岩石试验机,其特征是:所述的加压杆至少有三根且均匀分布在活塞环底面和加压盘顶面上;
所述的分力块有三个,且均匀分布在加压盘底面上;所述的分力杆有三根且均匀分布在分压盘侧壁上;
所述的主动力杆轴线与分压盘和加压盘轴线在同一直线上。
5.如权利要求4所述的一种真三轴岩石试验机,其特征是:在活塞环上设置有回收斜面和回收槽环,所述的回收槽环与回收斜面之间设有回收槽,所述的回收槽通过导流通道与出油管连通。
6.如权利要求1所述的一种真三轴岩石试验机,其特征是:所述的冷却组件,包括,冷却外壳,所述的冷却外壳内设有冷却罩,所述的冷却罩顶面上设有驱动电机,所述的驱动电机的输出轴与传动轴连接;
所述的传动轴上设有蜗杆段,且所述的传动轴远离驱动电机一端上固定有驱动带轮;
所述的蜗杆段与涡轮配合形成蜗轮蜗杆传动,所述的涡轮装配在第一轴体上,所述的第一轴体通过第一带传动组件与第二轴体连接;
所述的第一轴体还通过第二带传动组件与第三轴体连接;
所述的第三轴体通过第三带传动组件与第四轴体连接;
所述的第四轴体通过第四带传动结构与第五轴体连接;
所述的第二轴体和第五轴体一端穿过冷却罩进入冷却仓中,且所述的第二轴体和第五轴体装入冷却仓中的部分分别为第二搅拌杆和第五搅拌杆,所述的第二搅拌杆上设有动力浆块;所述的第二搅拌杆和第五搅拌杆结构完全相同;
所述的加载杆穿过冷却罩上的连接通孔进入冷却仓中,然后穿过仓体外壳进入实验仓中;所述的冷却仓中装满冷却油。
7.如权利要求6所述的一种真三轴岩石试验机,其特征是:所述的冷却组件还包括散热组件,所述的散热组件,包括,设置在传动轴上的驱动带轮,所述的驱动带轮与安装在第六轴体上的从动带轮通过皮带连接形成第五带传动结构;
所述的第六轴体通过第六带传动结构与第七轴体连接;
所述的第七轴体上固定有第一齿轮,所述的第一齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮啮合并形成齿轮传动结构;
所述的第二齿轮和第三齿轮分别安装在第八轴体和第九轴体上,所述的第八轴体和第九轴体上还分别安装有第二半齿轮和第三半齿轮;
所述的第二半齿轮和第三半齿轮均可与动力齿条两侧的卡齿啮合并形成齿轮齿条传动结构;初始状态时,所述的第二半齿轮与动力齿条啮合;
所述的动力齿条,底部与活塞杆顶部连接,所述的活塞杆底部装入套筒中;
所述的套筒分别与冷却进油管和冷却出油管连通,且所述的冷却进油管和冷却出油管上分别设有第一单向阀和第二单向阀;
所述的第一单向阀和第二单向阀出油方向相同,且所述的第一单向阀出油方向为向套筒内;
所述的冷却出油管在冷却罩外侧壁上盘绕,最后接入冷却仓的回油口中;
所述的冷却进油管的进油端与冷却仓的出油口连通。
8.如权利要求6所述的一种真三轴岩石试验机,其特征是:在出油口周围设置有导油块,所述的导油块与冷却仓顶板形成导油口,所述的导油口宽度由出油口逐渐向冷却仓内部扩大。
9.如权利要求1所述的一种真三轴岩石试验机,其特征是:还包括温控系统,所述的温控系统,包括:
用于存放油体的油箱,所述的油箱通过管道与加热换向阀的第一进油口连通,所述的加热换向阀的出油口与第一进油泵的进油口连通,所述的第一进油泵的出油口与第一加热模块的进油口连通;
所述的第一加热模块的出油口与第一温控模块的进油口连接,所述的第一温控模块的第一出油口与第二进油泵的进油口连接,所述的第一温控模块的第二出油口与第二加热模块的进油口连通,所述的第二加热模块的出油口与第二温控模块的的进油口连通;
所述的第二温控模块的第一出油口与第二进油泵连通,且所述的第二温控模块的第二出油口与加热换向阀的第二进油口连通;
所述的第二进油泵的出油口与进油管连通,可通过进油管向加载腔内注入油体;
加载腔的出油管与制冷换向阀的第一进油口连通,所述的制冷换向阀的第一出油口与第一回油泵的进油口连通,所述的第一回油泵的出油口与第一冷却仓中的第一冷却管的进油口连通,所述的制冷换向阀的第二出油口与第一进油泵进油口连通;
所述的第一冷却管的出油口与第三温控模块的进油口连通,所述的第三温控模块的第一出油口与总回油泵的进油口连通,所述的总回油泵的出油口与油箱连通;
所述的第三温控模块的第二出油口与第二回油泵的进油口连通,所述的第二回油泵的出油口与第二冷却仓中的第二冷却管的进油口连通,所述的第二冷却管的出油口与第四温控模块的进油口连通;
所述的第四温控模块的第一出油口与总回油泵的进油口连通,且所述的第四温控模块的第二出油口与第三回油泵的进油口连通;
所述的第三回油泵的出油口与第三冷却仓中的第三冷却管的进油口连通,所述的第三冷却管的出油口与第五温控模块的进油口连通;
所述的第五温控模块的第一出油口与总回油泵进油口连通,且所述的第五温控模块的第二出油口与制冷换向阀的第二进油口连通;
所述的排气管与换向阀的进油口连通,所述的换向阀的第一出油口通过溢流管与溢流仓连通;
所述的换向阀的第二出油口与测压仪的进油口连通,所述的测压仪用于测量进入排气管内的油体的液压;
所述的换向阀的第三出油口与测温仪的进油口连通,所述的测温仪用于测量进入排气管内的油体的温度。
10.一种基于权利要求9所述真三轴岩石试验机的温控方法,其特征是:包括如下步骤:
步骤一、向加载腔中注入高温油体:
S1、通过输入装置向控制器中输入需要注入加载腔中的预设油温;
S2、控制器启动加热换向阀、第一进油泵、第一温控模块,其中控制器将加热换向阀的第一进油口与出油口连通,并关闭第二进油口;
S3、第一进油泵将油箱中的油体抽送至第一加热模块进行加热;
S4、经过第一加热模块加热后的油体进入第一温控模块,第一温控模块实时监测油温,并将检测到的油温数据传送至控制器,控制器将此油温与预设油温进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二进油泵运行,并将第一温控模块的第一出油口打开,同时关闭其第二出油口,将油体抽送至加载腔中;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第一温控模块的第二出油口打开并关闭其第一出油口,油体通过第一温控模块的第二出油口进入第二加热模块;同时第二加热模块运行,对进入的油体进行加热,加热后的油体进入第二温控模块中;
S5、第二温控模块实时监测油温,并将油温数据发送至控制器,控制器将此油温与预设油温进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二温控模块的第一出油口打开并关闭其第二出油口,使第二温控模块内的油体通过第二进油泵进入加载腔;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制第二温控模块的第二出油口打开并关闭其第一出油口;同时,关闭加热换向阀的第一进油口并打开其二进油口,使第二温控模块内的油体通过加热换向阀进入第一进油泵中;
S6、S5中进入第一进油泵中的油体继续S3至S5步骤的循环,直到第一温控模块或第二温控模块内检测的油温达到预设油温,然后第一温控模块或第二温控模块将其内达到预设油温的油体通过第二进油泵抽送至加载腔中;
同时,控制器记下S2到S6中达上一次到预设油温的最优加热步骤,往后的油体就都通过上述最优加热步骤进行加热,如此循环;
S7、在向加载腔中注入油体的过程中,控制器控制换向阀使排气管和溢流管连通,加载腔中的气体通过排气管、溢流管排出;
S8、当溢流管中流出油体时,控制器控制换向阀切断排气管与溢流管的连通,同时换向阀使排气管与测温仪和测压仪连通;
S9、测温仪实时检测排气管内的油温,并上传至控制器进行对比:
如果油温达到S1中设置的预设油温,则控制器控制增压组件开始工作,对加载腔进行增压;
如果油温没达到S1中设置的预设油温,则控制器控制制冷换向阀的第二出油口与第一进油泵连通,同时,制冷换向阀的第一进油口与出油管连通,制冷换向阀的其它进油口和出油口全部封闭;
加载腔中的油体重复S4到S6的步骤,直到测温仪检测到加载腔中的油温达到预设油温为止;
S10、当加载腔中的油温达到预设油温后,控制器控制增压组件运行、关闭第二进油泵、第一温控模块和第二温控模块的第一出油口封闭、制冷换向阀的进油口与出油口全部封闭,并开始对加载腔进行增压;同时,测压仪实时检测排气管内的液压,并上传至控制器,控制器通过排气管与加载腔的直径比、排气管内的液压参数换算出加载腔中的液压,并与测试需求的液压进行对比,直到加载腔中的液压达到测试需求的液压;
步骤二、将加载腔中的油体进行冷却回收:
S1、控制器内预设油箱回收油体的回收温度;
S2、控制器控制制冷换向阀,使制冷换向阀将出油管与第一回油泵连通,同时封闭制冷换向阀的其它进油口和出油口;三个冷却组件全部运行;
S3、加载腔中的油体在第一回油泵的抽送下进入第一冷却仓的第一冷却管中冷却;
S4、冷却后的油体进入第三温控模块,第三温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第三温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第三温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口,使油体通过第二回油泵进入第二冷却仓的第二冷却管中进行冷却;
S5、经过第二冷却管冷却后的油体进入第四温控模块中,第四温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第四温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第四温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口,使油体通过第三回油泵进入第三冷却仓的第三冷却管中进行冷却;
S6、经过第三冷却管冷却后的油体进入第五温控模块中,第五温控模块实时检测其内部油体的油温并上传至控制器与回收温度进行对比:
如果油温不高于回收温度,则使第四五温控模块的第一出油口打开并封闭其第二出油口,使油体通过总回油泵进入油箱存储;
如果油温高于回收温度,则使第五温控模块的第二出油口打开并封闭其第一出油口、制冷换向阀的第二进油口与第一出油口打开且其它进油口和出油口封闭,使油体通过制冷换向阀进入第一回油泵中重复S3至S6的步骤,直到油温不高于回收油温为止,并记下油温上一次不高于回收油温的步骤,后续的冷却步骤先经过此步骤处理。
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