CN111272508B - 一种采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用气力向赫尔‑肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，包括盛砂桶、压力控制装置和赫尔‑肖氏薄板，盛砂桶设有进气口和出口，盛砂桶的出口连接有出料管路，出料管路上设有出料阀门；压力控制装置包括空压机、压力控制器、气体压力计和采集箱；压力控制器的出口处的管路通过一四通后分为三路，一路是用于提供盛砂桶上部气压，另一路是用于实时监测空压机提供的气压，还有一路是用于提供向所述赫尔‑肖氏薄板填颗粒的动力，在该气路沿途串联流量计，计量向赫尔‑肖氏薄板中吹填气体的流量。装填颗粒过程中可精确控制气压、气体流速，可根据不同试样条件的需要控制填装试样的速度，从而控制所制备颗粒试样的密实程度。
Description
技术领域
本发明涉及水利及岩土工程试验技术领域，特别是涉及一种适用于赫尔-肖氏薄板中干燥颗粒的装置。
背景技术
迄今为止，业内传统的赫尔-肖氏板试验中，颗粒试样的制作主要有两种，一是，将制作好的赫尔-肖氏侧面预留入口，将板立起，从侧面预留口将颗粒填入板中，直至将板填满，将预留孔封闭后把板放平摇动后即可；二是，将制作好的赫尔-肖氏侧面预留入口，将板立起，从侧面预留口插入细管，通过细管将颗粒填入板中，边填边用细管搅动颗粒面，直至将板填满后放平。
以上两种填装颗粒的方法可以近似将板内填满，但无论第一种还是第二种方法均不能解决颗粒试样的均匀程度问题，试验样品质量受人为干扰较大，且因操作人员试验手法差异导致制样无法统一标准，导致较大实验误差。试验结果表明：由于颗粒试样具有较大的初始缺陷，无论在吹气、还是注入液体的外力作用下，通常都会优先从填颗粒处率先破坏。这种由于制样初始缺陷而导致的试验失败，严重影响了本领域的科研进步。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提出一种采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，将颗粒从赫尔-肖氏板进气口处由压力、流速可调节的气体吹进赫尔-肖氏薄板中，赫尔-肖氏薄板的出口处设刚性透气边界。此装置可以得到更加均匀且密实度可控的颗粒试样，从而获得详实有效的试验结果，对提高本领域的试验水平具有显著的科研意义。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，包括盛砂桶、压力控制装置和赫尔-肖氏薄板，所述盛砂桶设有进气口和出口，所述盛砂桶的出口连接有出料管路，所述出料管路上设有出料阀门；所述压力控制装置包括空压机、压力控制器和气体压力计；所述空压机的出口与所述压力控制器的进气口相连，所述压力控制器的出口处的管路上依次设有第一气阀门和四通，经过所述四通后分为三路，一路是与所述盛砂桶的进气口连通的管路A，所述管路A上设有第二气阀门；另一路上设有气体压力计，所述气体压力计与采集箱电连；还有一路是与所述盛砂桶的出料管路贯通的管路B；所述管路B与所述出料管路并联于管路C的一端，所述管路B上、自所述四通的出口至所述管路C的一端依次设有流量计和第三气阀门；所述管路C的另一端连接至所述赫尔-肖氏薄板的进气口。
进一步讲，本发明所述的采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，其中，所述盛砂桶包括桶体，所述桶体的顶部和底部分别设有上金属盖板和下金属盖板，所述桶体设置有透明的观察窗。
所述盛砂桶的进气口设置在所述上金属盖板上，所述出口设置在所述下金属盖板上。
所述上金属盖板上还设有换气口。
所述管路B、所述出料管路和所述管路C交汇于一个三通接口。
所述赫尔-肖氏薄板包括形状和尺寸相同的层叠布置的两个透明板和设置在两个透明板外缘的出气边界材料，所述出气边界材料采用透水石或仅透气不透颗粒的刚性多孔材料。
根据试验条件确定两个透明板的间距、所述赫尔-肖氏薄板进气口的位置及尺寸和所述赫尔-肖氏薄板出气边界的尺寸及位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为了配合赫尔-肖氏渗流侵蚀试验的颗粒试样制作，同时考虑了可调节气流速度和气流压力用以依靠气力向赫尔-肖氏薄板中填装颗粒，可精确控制向赫尔-肖氏薄板中装填颗粒的压力和气体流量，可根据不同的试验条件，方便、精确的制作不同密实程度的颗粒试样。
附图说明
图1为本发明采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置结构示意图；
图中：
1-空压机 2-压力控制器 3-第一气阀门 4-四通
5-气体压力计 6-采集箱 7-第二气阀门 8-盛砂桶
9-出料阀门 10-流量计 11-第三气阀门 12-赫尔-肖氏薄板
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
本发明公开了一种采用气力向赫尔-肖氏板中填装干燥颗粒试样的装置，用于室内需要制作干燥颗粒试样的相关实验。
如图1所示，该装置包括盛砂桶8、赫尔-肖氏薄板12和用于提供可调气压的压力控制装置。
所述盛砂桶8设有进气口、换气口和出口，所述盛砂桶8包括桶体，所述桶体的顶部和底部分别设有上金属盖板和下金属盖板，所述桶体设置有透明的观察窗，所述盛砂桶8的进气口设置在所述上金属盖板上，所述上金属盖板上的换气口兼备填充颗粒和换气功能，所述出口设置在所述下金属盖板上。所述盛砂桶8的出口连接有出料管路，所述出料管路上设有出料阀门9。
所述压力控制装置包括空压机1、压力控制器2、气体压力计5和采集箱6。所述空压机1的出口与所述压力控制器2的进气口相连，由空压机1提供可调节气压，所述压力控制器2的出口处的管路上依次设有第一气阀门3和四通4，经过所述四通4后分为三路。一路是与所述盛砂桶8的进气口连通的管路A，用于提供盛砂桶8上部气压，以使颗粒在上部压力下流出盛砂桶8，所述管路A上设有第二气阀门7；另一路用于实时监测空压机提供的气压，该路上设有所述的气体压力计5，所述气体压力计5与所述采集箱6电连，由所述气体压力计5实时测量所述管路A中的气体压力，并通过采集箱6实时显示该气压，还有一路是与所述盛砂桶8的出料管路贯通的管路B；所述管路B与所述出料管路并联于管路C的一端，即所述管路B、所述出料管路和所述管路C交汇于一个三通接口；所述管路B上、自所述四通4的出口至所述管路C的一端依次设有流量计10和第三气阀门11，所述管路C的另一端连接至所述赫尔-肖氏薄板12的进气口，管路B用于提供向所述赫尔-肖氏薄板12填颗粒的动力，以使出料管路中的颗粒顺利的通过管路C进入赫尔-肖氏薄板11,其中，所述流量计10用于实时监测管路B中的气流速度，用于通过管路C向所述赫尔-肖氏薄板12中填装颗粒的速度。
所述赫尔-肖氏薄板12包括形状和尺寸相同的层叠布置的两个透明板和设置在两个透明板外缘的出气边界材料，控制两个透明板间距并用出气边界材料固定连接成为一个整体，所述出气边界材料采用透水石或仅透气不透颗粒的刚性多孔材料，其形状按照透明板的尺寸形状设计制作。根据试验条件确定两个透明板的间距、所述赫尔-肖氏薄板12进气口的位置及尺寸和所述赫尔-肖氏薄板12出气边界的尺寸及位置。
采用本发明装置向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的具体实施步骤如下：
(1)将试验装置的相关器件按照图1组装完毕，将第一气阀门3、第二气阀门7、出料阀门9和第三气阀门11设于关闭状态；
(2)通电启动空压机1，陆续开启第一气阀门3和第三气阀门11，按照采集箱5显示的压力读数和流量计10显示的气流读数通过相应的阀门将气压、气流调整至该组试验所需设计值，如15kPa；
(3)协同开启出料阀门9、开启第二气阀门7，开始向所述赫尔-肖氏薄板(12)填充颗粒；
(4)调节压力控制器2改变管路A和管路B的气体流速及通过管路C向赫尔-肖氏薄板(12)的进颗粒速度；得到试验所需密实程度的试样；
(5)根据不同的试验条件重复上述步骤(2)至(4)，可以得到多个不同试验所需的密实程度的试样。
综上，本发明装置用于制作试验所需的赫尔-肖氏薄板内的干燥颗粒试样，装填颗粒过程中可精确控制气压、气体流速，因此采用该装置制作试样，可根据不同试样条件的需要控制填装试样的速度，从而控制所制备颗粒试样的密实程度。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，包括盛砂桶（8）、压力控制装置和赫尔-肖氏薄板（12），所述盛砂桶（8）设有进气口和出口，所述盛砂桶（8）的出口连接有出料管路，所述出料管路上设有出料阀门（9）；其特征在于，
所述压力控制装置包括空压机（1）、压力控制器（2）和气体压力计（5）；
所述空压机（1）的出口与所述压力控制器（2）的进气口相连，所述压力控制器（2）的出口处的管路上依次设有第一气阀门（3）和四通（4），经过所述四通（4）后分为三路，一路是与所述盛砂桶（8）的进气口连通的管路A，所述管路A上设有第二气阀门（7）；另一路上设有气体压力计（5），所述气体压力计（5）与采集箱（6）电连；还有一路是与所述盛砂桶（8）的出料管路贯通的管路B；所述管路B与所述出料管路并联于管路C的一端，所述管路B上、自所述四通（4）的出口至所述管路C的一端依次设有流量计（10）和第三气阀门（11）；所述管路C的另一端连接至所述赫尔-肖氏薄板（12）的进气口；
所述赫尔-肖氏薄板（12）包括形状和尺寸相同的层叠布置的两个透明板和设置在两个透明板外缘的出气边界材料，所述出气边界材料采用仅透气不透颗粒的刚性多孔材料。
2.根据权利要求1所述的采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，其特征在于，所述盛砂桶（8）包括桶体，所述桶体的顶部和底部分别设有上金属盖板和下金属盖板，所述桶体设置有透明的观察窗。
3.根据权利要求2所述的采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，其特征在于，所述盛砂桶（8）的进气口设置在所述上金属盖板上，所述出口设置在所述下金属盖板上。
4.根据权利要求3所述的采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，其特征在于，所述上金属盖板上还设有换气口。
5.根据权利要求1所述的采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，其特征在于，所述管路B、所述出料管路和所述管路C交汇于一个三通接口。
6.根据权利要求1所述的采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，其特征在于，所述仅透气不透颗粒的刚性多孔材料为透水石。
7.根据权利要求1所述的采用气力向赫尔-肖氏薄板中装填干燥颗粒的装置，其特征在于，根据试验条件确定两个透明板的间距、所述赫尔-肖氏薄板（12）进气口的位置及尺寸和所述赫尔-肖氏薄板（12）出气边界的尺寸及位置。
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