CN112595837A - 一种固结仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固结仪，包括：固定座；升降台，升降活动安装于固定座；立架，竖立于固定座上且横跨于升降台上方；活动底座，置于升降台上表面；活动底座上表面具有朝下凹陷的凹槽，凹槽内嵌入有陶土板；取样环底部至少部分嵌入凹槽内并与陶土板相抵；压盖底部至少部分嵌入取样环内，压盖底部设有开口朝下的嵌槽，嵌槽内嵌入有透水石。本发明利用通气孔和透水石可给样品施加孔隙气压；通过通道给陶土板和样品充水，达到实验要求，通过不同的气压和充水可进行多种条件下的固结实验，满足实验多样化的需求；且充气和充水的孔位直接设置在压盖和活动底座上，无需额外的结构，简化结构，方便拆装和样品取放。

Description

一种固结仪

技术领域

本发明涉及样品的物理性质测试设备领域，特别是涉及一种固结仪。

背景技术

固结仪，用于测定在不同载荷条件下或不同侧压及其他条件下的土的压缩性能，可以进行正常慢固结试验和快速固结试验，测定前期固结压力和固结系数。

为了满足多种条件下的固结实验，通常需要较多的配套零部件以满足多条件的实验需求，导致结构和零部件较多且复杂，不便于进行固结仪的拆装和使用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种固结仪，结构精简且可满足多条件实验需求，方便样本取放，提高实验的便捷性。

根据本发明的第一方面实施例的一种固结仪，包括：固定座；升降台，升降活动安装于固定座；立架，竖立于固定座上且横跨于升降台上方；活动底座，置于升降台上表面；所述活动底座上表面具有朝下凹陷的凹槽，所述活动底座周壁开设有延伸至凹槽底壁的通道，所述凹槽内嵌入有陶土板；用于填充样品的取样环，底部至少部分嵌入凹槽内并与陶土板相抵；压盖，底部至少部分嵌入取样环内以与取样环内的样品相抵，压盖底部设有开口朝下的嵌槽，所述嵌槽内嵌入有透水石，所述压盖顶部设有与嵌槽连通的通气孔；螺纹杆，螺纹连接于立架并位于压盖正上方，用于与压盖上端相抵；传感器安装架，安装于活动底座上并能随活动底座同步升降，安装有位于立架上方的位移传感器，用于检测固定座和活动底座在高度方向上的相对位移。

根据本发明实施例的一种固结仪，至少具有如下技术效果：利用通气孔和透水石可给样品施加孔隙气压；通过通道给陶土板充水，达到实验要求，通过不同的气压和充水可进行多种条件下的固结实验，满足实验多样化的需求；且充气和充水的孔位直接设置在压盖和活动底座上，无需额外的结构，简化结构，方便拆装和样品取放。

根据本发明的一些实施例，所述立架包括两平行间隔设置的竖杆、连接在两竖杆顶部之间的横杆；所述竖杆底部与固定座相连，所述螺纹杆螺纹连接于横杆上。

根据本发明的一些实施例，还包括可拆卸固定件；所述固定座对应竖杆底部设有铰接耳，所述竖杆铰接于铰接耳上；所述可拆卸固定件用于将竖杆固定在竖直状态。

根据本发明的一些实施例，所述竖杆底面包括限位平面和圆弧面；所述竖杆处于竖直状态时，所述限位平面与固定座上表面相贴以阻止竖杆朝对应的一侧继续转动；所述圆弧面供竖杆处于活动状态时能向另一侧旋转倾倒。

根据本发明的一些实施例，至少一个铰接耳设有螺纹孔，对应的所述竖杆设有与螺纹孔对齐的限位孔，所述可拆卸固定件包括依次同轴设置的螺栓头、与螺纹孔适配的螺柱段、与限位孔适配的限位柱；所述螺栓头、螺柱段、限位柱直径依次变小；所述螺柱段螺纹连接于螺纹孔内且所述限位柱插入限位孔以将竖杆固定在竖直状态。

根据本发明的一些实施例，所述固定座上表面设有供可拆卸固定件暂放的放置孔。

根据本发明的一些实施例，所述取样环内壁中部设有一圈施压槽；所述取样环外壁设有延伸至施压槽的通压孔。

根据本发明的一些实施例，所述活动底座底面与升降台上表面凹凸配合实现定位。

根据本发明的一些实施例，所述活动底座周壁设有插筒，所述插筒设有上端为开口的插孔；所述传感器安装架包括竖插杆和水平设置的横夹条；所述竖插杆底部插入插孔内并通过紧固件实现固定；所述横夹条一端夹持竖插杆顶部，另一端延伸至立架上方并供位移传感器安装。

根据本发明的一些实施例，所述嵌槽为朝下扩口的阶梯槽，所述透水石顶面与阶梯相抵并与嵌槽内顶面形成有空腔，所述空腔与通气孔相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的安装结构示意图；

图2是本发明实施例的安装状态分解示意图；

图3是本发明实施例的剖视图；

图4是本发明另一实施例的剖视图；

图5是图2的A处放大视图；

图6是图2的B处放大视图。

附图标记：

固定座100、驱动腔110、连接通道111、第一铰耳120、第一铰接孔121、螺纹孔122、第二铰耳130、第二铰接孔131、穿孔132、放置孔140；

升降台200、导向柱210、定位槽220；

立架300、竖杆310、限位平面311、圆弧面312、第三铰接孔313、横杆320、螺孔321、限位孔330；

活动底座400、凹槽410、陶土板411、通道420、插筒430；

取样环500、样品501、凸环510、通压孔520、施压槽530；

压盖600、透水石610、空腔611、通气孔620、压头630；

螺纹杆700；

传感器安装架800、竖插杆810、横夹条820、位移传感器821、开口槽830、夹持孔831、连接孔832、螺栓833；

可拆卸固定件900、螺栓头910、螺柱段920、限位柱930。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图2，本发明实施例的一种固结仪，包括固定座100、升降台200、立架300、活动底座400、取样环500、压盖600、螺纹杆700和传感器安装架800。

升降台200升降活动安装于固定座100，如图3所示，固定座100设有一开口朝上的驱动腔110，升降台200底部设有嵌入驱动腔110的导向柱210，导向柱210截面轮廓与驱动腔110匹配以实现升降导向，且导向柱210周壁与驱动腔110内壁通过密封圈密封接触，驱动腔110底部朝外延伸有一连接通道111，连接通道111通过管道与外部施压机构相连以施加力推动升降台200升降，外部施压机构可以是液压泵或者气泵。

立架300竖立于固定座100上且横跨于升降台200上方；活动底座400置于升降台200上表面以被升降台200升降推动；活动底座400上表面具有朝下凹陷的凹槽410，活动底座400周壁开设有延伸至凹槽410底壁的通道420，凹槽410内嵌入有陶土板411。

取样环500用于填充样品501，取样环500底部至少部分嵌入凹槽410内并与陶土板411相抵，如图3所示，取样环500底部部分嵌入凹槽410内，取样环500上部延伸出凹槽410。压盖600底部至少部分嵌入取样环500内以与取样环500内的样品相抵，如图3所示，压盖600底部部分嵌入取样环500内。压盖600底部设有开口朝下的嵌槽，嵌槽内嵌入有透水石610，压盖600顶部设有与嵌槽连通的通气孔620，通气孔620通过管道与气泵相连，以给样品孔隙气压；透水石610底面与压盖600底面平齐，优选的，压盖600与取样环500内壁为密封接触，为了提高密封效果，还可在接触位置设置密封圈。螺纹杆700螺纹连接于立架300并位于压盖600正上方，用于与压盖600上端相抵，螺纹杆700竖直穿设于立架300并可通过螺纹调节其高度。传感器安装架800安装于活动底座400上并能随活动底座400同步升降，传感器安装架800安装有位于立架300上方的位移传感器821，用于检测固定座100和活动底座400在高度方向上的相对位移，由于固定座100位置不动，活动底座400上升的距离即样品被压缩的高度，而活动底座400上升的距离即可被位移传感器821检测到，位移传感器821可以为距离传感器，通过前后距离对比获得相对位移数据。

在本发明的一些实施例中，立架300包括竖杆310和横杆320；竖杆310设有两个且平行间隔设置，两个竖杆310设置在升降台200的两相对侧。横杆320连接在两个竖杆310顶部之间，竖杆310底部与固定座100相连，螺纹杆700螺纹连接于横杆320上，横杆320上设有供螺纹杆700螺纹连接的螺孔321，整体结构精简牢固。

可以想到的是，为了螺纹杆700与压盖600顶部更好接触，且避免在压紧样品时产生错移，压盖600顶部中心设有压头630，压头630顶部设有圆弧槽，螺纹杆700底部设有圆弧部，实验时，圆弧部嵌入圆弧槽内，实现一定的限位作用，且避免尖角接触对零部件造成损坏。

在本发明的一些实施例中，还包括可拆卸固定件900；固定座100对应竖杆310底部设有铰接耳，竖杆310铰接于铰接耳上；可拆卸固定件900用于将竖杆310固定在竖直状态，当需要取下活动底座和样品或需要装上活动底座和样品时，可将可拆卸固定件900拆卸下来，竖杆310可绕铰接处旋转以使立架300倾倒，使得活动底座和样品上方没有结构干涉，方便进行拆卸和放置，提高效率，节约时间。

参照图2和图5，在本发明的一些实施例中，竖杆310底面包括限位平面311和圆弧面312；圆弧面312与限位平面311相连。竖杆310处于竖直状态时，限位平面311与固定座100上表面相贴以阻止竖杆310朝对应的一侧继续转动，该侧的方位与限位平面311位置对应；圆弧面312供竖杆310处于活动状态时能向另一侧旋转倾倒。即当竖杆310从倾倒状态向竖立状态旋转，直至限位平面311与固定座100上表面相贴相抵为止，此时竖杆310到达竖立状态（即垂直于固定座100），此时只需要安装可拆卸固定件900即可实现竖立状态的固定。限位平面311方便判断竖杆是否到位，使得拆装更加简单。如图5所示，限位平面311设于圆弧面312前方，竖杆310处于竖立状态时，竖杆310则可以朝后侧旋转倾倒，限位平面311阻止其朝前侧继续旋转。

在本发明的一些实施例中，至少一个铰接耳设有螺纹孔122，对应的竖杆310设有与螺纹孔122对齐的限位孔330，可拆卸固定件900包括依次同轴设置的螺栓头910、与螺纹孔122适配的螺柱段920、与限位孔330适配的限位柱930；螺栓头910、螺柱段920、限位柱930直径依次变小；螺柱段920螺纹连接于螺纹孔122内且限位柱930插入限位孔330以将竖杆310固定在竖直状态。具体的，如图5所示，铰接耳对应两个竖杆310设有两组，每组铰接耳设有两个且间隔设置，竖杆310嵌入铰接耳内，其中一组铰接耳包括第一铰耳120和第二铰耳130，第一铰耳120和第二铰耳130分别设有对齐的第一铰接孔121和第二铰接孔131，竖杆310对应设有第三铰接孔313，第一铰接孔121、第二铰接孔131和第三铰接孔313对齐并装入有铰接轴实现铰接。第一铰耳120设置在外侧，螺纹孔122设于第一铰耳120上，第二铰耳设有与螺纹孔122对齐的穿孔132，穿孔132与限位孔330直径相同且均与限位柱930匹配，限位柱930可插入穿孔132内，这样当竖杆310受到扭矩力时，第一铰耳120和第二铰耳130均可施加作用力以抵抗，提高了结构强度，避免仅第一铰耳120受力而导致对可拆卸固定件900造成较大剪切力。且在实验时，处于竖立状态的立架300仅会受到压盖传递过来的竖向上的力，不会对可拆卸固定件900造成旋转剪切力，故仅在一侧设置一个可拆卸固定件900即可。

在本发明的一些实施例中，固定座100上表面设有供可拆卸固定件900暂放的放置孔140，这样当取下可拆卸固定件900时，可放置在放置孔140内，避免丢失，且方便取放。

可以想到的是，为了方便旋转可拆卸固定件900和螺纹杆700，其头部均设有径向贯穿的拧杆。

参照图3，在本发明的一些实施例中，取样环500内壁为完整圆柱面，样品放置在其内部。

参照图4，在本发明的一些其他实施例中，取样环500内壁中部设有一圈施压槽530；取样环500外壁设有延伸至施压槽530的通压孔520，通压孔520可通过管道和外部的施压机构相连以给样品施加侧压，外部的施压机构可以是气泵或液压泵。施压槽530内圈开口处可固定有弹性试样膜（如橡皮膜）以使得样品与侧部的介质隔绝，弹性试样膜用于隔绝样品与侧部的介质，且能将侧部的介质压力传递给样品。

另外，为了方便定位连接，取样环500外周壁中部朝外延伸有一圈凸环510，凸环510搭在活动底座400上端并可在凸环510上穿设紧固件，实现与活动底座400的连接固定。

参照图2，在本发明的一些其他实施例中，活动底座400底面与升降台200上表面凹凸配合实现定位。具体的，活动底座400底面设有若干定位凸起，升降台200上表面设有对应的定位槽220以供定位凸起嵌入，实现凹凸定位。

参照图2和图6，在本发明的一些其他实施例中，活动底座400周壁设有插筒430，插筒430设有上端为开口的插孔；传感器安装架800包括竖插杆810和水平设置的横夹条820；竖插杆810底部插入插孔内并通过紧固件实现固定，具体的，插筒430周壁开设有螺纹孔并安装有螺栓以将插入插孔内的竖插杆810夹紧固定；横夹条820一端夹持竖插杆810顶部，另一端延伸至立架300上方并供位移传感器821安装。横夹条820两端均设有开口槽830，开口槽830中部设有夹持孔831，开口槽830外端两侧壁贯穿有连接孔832，竖插杆810和位移传感器821分别穿设在两端的夹持孔831上，且通过旋拧连接孔832上安装的螺栓833，将竖插杆810和位移传感器821夹紧，采用弹性夹持的方式，方便拆卸。

参照图3，嵌槽为朝下扩口的阶梯槽，透水石610顶面与阶梯相抵并与嵌槽内顶面形成有空腔611，空腔611与通气孔620相连，这样通气孔620的气压介质先充入空腔611内再均匀穿透透水石给样品提供孔隙压力，实现孔隙压力的均匀施加。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种固结仪，其特征在于包括：

固定座（100）；

升降台（200），升降活动安装于固定座（100）；

立架（300），竖立于固定座（100）上且横跨于升降台（200）上方；

活动底座（400），置于升降台（200）上表面；所述活动底座（400）上表面具有朝下凹陷的凹槽（410），所述活动底座（400）周壁开设有延伸至凹槽（410）底壁的通道（420），所述凹槽（410）内嵌入有陶土板（411）；

用于填充样品的取样环（500），所述取样环（500）底部至少部分嵌入凹槽（410）内并与陶土板（411）相抵；

压盖（600），底部至少部分嵌入取样环（500）内，以与取样环（500）内的样品相抵，所述压盖（600）底部设有开口朝下的嵌槽，所述嵌槽内嵌入有透水石（610），所述压盖（600）顶部设有与嵌槽连通的通气孔（620）；

螺纹杆（700），螺纹连接于立架（300）并位于压盖（600）正上方，用于与压盖（600）上端相抵；

传感器安装架（800），安装于活动底座（400）上并能随活动底座（400）同步升降，所述传感器安装架（800）安装有位于立架（300）上方的位移传感器（821），用于检测固定座（100）和活动底座（400）在高度方向上的相对位移。

2.根据权利要求1所述的固结仪，其特征在于：所述立架（300）包括两平行间隔设置的竖杆（310）、连接在两竖杆（310）顶部之间的横杆（320）；所述竖杆（310）底部与固定座（100）相连，所述螺纹杆（700）螺纹连接于横杆（320）上。

3.根据权利要求2所述的固结仪，其特征在于：还包括可拆卸固定件（900）；所述固定座（100）对应竖杆（310）底部设有铰接耳，所述竖杆（310）铰接于铰接耳上；所述可拆卸固定件（900）用于将竖杆（310）固定在竖直状态。

4.根据权利要求3所述的固结仪，其特征在于：所述竖杆（310）底面包括限位平面（311）和与限位平面（311）相连的圆弧面（312）；所述竖杆（310）处于竖直状态时，所述限位平面（311）与固定座（100）上表面相贴以阻止竖杆（310）朝对应的一侧继续转动；

所述圆弧面（312）供竖杆（310）处于活动状态时能向另一侧旋转倾倒。

5.根据权利要求3或4所述的固结仪，其特征在于：至少一个铰接耳设有螺纹孔（122），对应的所述竖杆（310）设有与螺纹孔（122）对齐的限位孔（330），所述可拆卸固定件（900）包括依次同轴设置的螺栓头（910）、与螺纹孔（122）适配的螺柱段（920）、与限位孔（330）适配的限位柱（930）；所述螺栓头（910）、螺柱段（920）、限位柱（930）直径依次变小；所述螺柱段（920）螺纹连接于螺纹孔（122）内且所述限位柱（930）插入限位孔（330），以将竖杆（310）固定在竖直状态。

6.根据权利要求5所述的固结仪，其特征在于：所述固定座（100）上表面设有供可拆卸固定件（900）暂放的放置孔（140）。

7.根据权利要求1所述的固结仪，其特征在于：所述取样环（500）内壁中部设有一圈施压槽（530）；所述取样环（500）外壁设有延伸至施压槽（530）的通压孔（520）。

8.根据权利要求1所述的固结仪，其特征在于：所述活动底座（400）底面与升降台（200）上表面凹凸配合实现定位。

9.根据权利要求1所述的固结仪，其特征在于：所述活动底座（400）周壁设有插筒（430），所述插筒（430）设有上端为开口的插孔；

所述传感器安装架（800）包括竖插杆（810）和水平设置的横夹条（820）；所述竖插杆（810）底部插入插孔内并通过紧固件实现固定；

所述横夹条（820）一端夹持竖插杆（810）顶部，另一端延伸至立架（300）上方并供位移传感器（821）安装。

10.根据权利要求1所述的固结仪，其特征在于：所述嵌槽为朝下扩口的阶梯槽，所述透水石（610）顶面与阶梯相抵并与嵌槽内顶面形成有空腔（611），所述空腔（611）与通气孔（620）相连。

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