CN112816350A - 一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，包括试验箱体以及开设在试验箱体的两个侧面对应位置处分别穿设霍普金森杆中入射杆、透射杆的安装孔；冻融试验箱的水槽与压缩机均设置于配套箱内，试验箱体的侧面设置水管与水槽连接；作为普通冻融试验箱使用时，安装孔采取保温塞进行密封处理。该可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的目的是解决如何确保试样在动态加载实验时处于冻融状态的问题。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程冻融试验箱技术领域，具体涉及一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱。
背景技术
在岩土工程实验中，研究岩土体在冻融循环作用下动态力学性质之前，必须对试样进行冻融循环处理。冻融处理过程中，为了不破坏试样的冻融状态，只有在一次循环结束后，才能对试样进行强度测试，当实验需要测试样品在冻融过程中的力学性质时，以现有的技术条件难以保证试样处于冻结或者融化的过程当中。
在现有技术中，对试样的冻融循环处理多在冻融箱中进行。过程中设置相同的冻结时间与融化时间，一般一次冻融循环在24h之内完成，以融化过程完成为一次循环的结束。在经历多次上述过程后，即完成试样的冻融循环处理。然而上述冻融循环的过程与岩石动态力学性质测试是处于两个独立的设备之中，只有在冻融循环完成后才能进行加载实验。而试样暴露在外界环境下融化速度很快，将试样在冻结或者融化过程中取出进行实验，会很快的破坏其冻融状态，使实验难以进行。若要利用霍普金森杆探究岩石在冻融过程中的动态力学性质时，现有的设备无法保证试样处于实时冻融状态。
有鉴于此，本领域技术人员亟需提供一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱用于解决上述问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明解决的技术问题是如何确保试样在动态加载实验时处于冻融状态。
(二)技术方案
本发明提供了一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，包括试验箱体以及开设在所述试验箱体的两个侧面对应位置处分别穿设霍普金森杆中入射杆、透射杆的安装孔；所述冻融试验箱的水槽与压缩机均设置于配套箱内，所述试验箱体的侧面设置水管与所述水槽连接；作为普通冻融试验箱使用时，所述安装孔采取保温塞进行密封处理。
进一步地，所述试验箱体的顶面设置箱门且配有门把手。
进一步地，所述试验箱体的两个相对的侧面上均设有吊环。
进一步地，所述试验箱体的侧面布置有进水管、出水管和冷凝水管；所述进水管用于与配套箱的外循环出口连接，所述出水管用于与所述配套箱的外循环进口连接，所述冷凝水管用于排除所述试验箱体内部的水蒸气。
进一步地，所述试验箱体的顶面设置照明设备。
进一步地，所述试验箱体内设置有用于放置样品的多层可拆卸的镂空平台。
进一步地，所述冻融试验箱还包括放置于所述试验箱体内的制冷设备，所述制冷设备上开设有散热口。
进一步地，所述试验箱体上设有观察视窗，所述观察视窗为双层透明玻璃材质。
进一步地，所述安装孔为圆孔。
进一步地，所述试验箱体的宽度为490mm。
(三)有益效果
本发明提供的可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，包括试验箱体以及开设在试验箱体的两个侧面对应位置处分别穿设霍普金森杆中入射杆、透射杆的安装孔；冻融试验箱的水槽与压缩机均设置于配套箱内，试验箱体的侧面设置水管与水槽连接；作为普通冻融试验箱使用时，安装孔采取保温塞进行密封处理。该两用冻融试验箱的水槽、压缩机和控制起等重物与试验箱体是分开的，试验箱体部分小巧轻便，能够放置在多功能加载装置实验平台上，与霍普金森杆配合使用，使试样在进行动态加载时处于实时冻融状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的主视图；
图2是图1中A-A面断面图；
图3是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的俯视图；
图4是图3中B-B面断面图；
图5是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的打开状态的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的左视图；
图7是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的右视图；
图8是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的配套箱的主视图；
图9是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的控制器的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱的配套箱的后视图；
图11是本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱与配套箱的装配示意图。
图中：
1-试验箱体；2-观察视窗；3-安装孔；4-控制器；401-显示屏；402-指示灯；403-按键；404-开关；5-加液旋钮；6-箱门；7-门把手；8-吊环；901-外循环进口；902-外循环出口；101-进水管；102-出水管；103-冷凝水管；11-照明设备；12-制冷设备；13-散热口；14-通风孔；15-加液口；16-放水阀；17-对接插头；18-外接接口；19-通讯接口；20-电源线；21-保温塞；22-镂空平台；100-霍普金森杆；101-入射杆；102-透射杆；200-电子计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
根据本发明实施例提供的一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，如图1-7所示，包括试验箱体1以及开设在试验箱体1的两个侧面对应位置处分别穿设霍普金森杆100中入射杆101、透射杆102的安装孔3；冻融试验箱的水槽与压缩机均设置于配套箱内，试验箱体1的侧面设置水管与水槽连接；作为普通冻融试验箱使用时，安装孔3采取保温塞21进行密封处理。
在上述实施方式中，冻融试验箱工作时是与配套箱通过管道和线路连接；冻融试验箱配套箱上设置控制器4；控制器4的一端与试验箱体1连接，控制器4的另一端与电子计算机连接；配套箱的顶面设置加液旋钮5且与水槽连通。
具体地，试验箱尺寸大小刚好可放置于霍普金森杆多功能加载系统实验平台上，试验箱体1的左右(如图所示方向)两侧的安装孔3位置与加载装置的杆件位置契合，安装孔3优选为圆孔，且圆孔的直径略大于入射杆101、投射杆102的直径。安装孔3采取密封处理的具体方式为用保温材料21将孔洞塞住。
该两用冻融试验箱在安装时其后背与墙之间要有大于30cm的距离，以利于两用冻融试验箱的空气流通；将配电板安装在箱体背面右侧，并配备与恒温槽的电源插头相匹配的保护接地；为防止可能出现的结霜、冷凝、液体漫溢或喷射等潮湿场所条件和电击危险，应使用专用的防水插座并额外装备分断能力匹配的剩余电流动作断路器。
该两用冻融试验箱在连接应用系统时，应在固定循环装置和应用系统以后再连接循环管道，循环管的长度应使循环管在正常操作条件下不受到任何机械应力而引起危险；仪器的的工作温度范围为-40℃～60℃，循环管的温度和压力等级以及与液体传热介质的兼容性应满足循环装置操作温度范围、压力和所用液体要求；软管、管接头和应用系统的保温对恒温槽的性能和安全是重要的，保温材料的温度等级应满足恒温槽的最大操作温度范围；不需要连接外循环应用系统时，应使用合适的软管将外循环接口短路；应对循环装置电源线与循环管道固定并保护，预防与恒温槽和应用系统可能暴露的任何高温与低温部分的直接接触。
该两用冻融试验箱在开启仪器前，要选择合适的液位工作，水位不得低于加热器，超过液槽的4/5高度；向浴槽内注入合适的传热介质至适合运行的液位，再接入外循环管路；低液位导致过热报警时，循环和加热会停止。
该两用冻融试验箱严禁在没有液体循环的情况下，长期开启循环泵工作，错误操作可能造成循环泵的永久损坏；避免堵塞恒温槽的进水口和出水口，导致循环不通，及时更换或添加相同介质。
试验箱及配套箱中的各个部件均做防锈处理，避免设备在加液或进出水过程中被腐蚀。
在一些可选的实施例中，试验箱体1的顶面设置箱门6且配有门把手7。具体地，试验箱体1为矩形箱体，箱门6由顶面从右至左开启，在顶面配置有门把手7，方便开关。
在一些可选的实施例中，试验箱体1的两个相对的侧面上均设有吊环8。其中，试验箱体1的左右侧面(如图所示方向)的下方各配置有两个吊环7，方便吊车拆取该设备。
具体地，配套箱的背面开设有外循环进口901和外循环出口902，试验箱体1的侧面布置有进水管101、出水管102和冷凝水管103，试验箱体1的侧面布置有进水管101、出水管102和冷凝水管103；进水管101用于与配套箱的外循环出口902连接，出水管102用于与配套箱的外循环进口901连接，冷凝水管103用于排除试验箱体1内部的水蒸气。
具体地，试验箱体1的左侧面(如图所示方向)布置有三根水管，从上到下依次为出水管102、进水管101和冷凝水管103，实验时他们分别与配套箱上相应的水口相连接。试验箱体1的右侧面布置有对接插头17，用于与控制器4连接。
在一些可选的实施例中，试验箱体1的顶面设置照明设备11。其中，照明设备可选用LED灯，起到照明的作用，以便于观察样品和相机采集照片。
在一些可选的实施例中，试验箱体1内设置有用于放置样品的多层可拆卸的镂空平台22。其中，在镂空平台22上放置样品，能够使样品的温度尽可能均匀地变化。
在一些可选的实施例中，冻融试验箱还包括放置于试验箱体1内的制冷设备12，制冷设备12上开设有散热口13。具体地，在试验箱体1内的观察视窗2对面布置有制冷设备12，用于控制试验箱体1内的温度；制冷配件的上方开设有两个散热口13，便于冷气传递。
具体地，如图8-10所示，配套箱在位于控制器4的下方的位置处开设有通风孔14。其中，配套箱在控制器4下方的位置处布置大面积的通风孔14，便于散热。
具体地，如图8-11所示，配套箱的正面正中位置处设置有控制器4，控制器4上配备温度与工作参数的显示屏401，显示屏401的下方为指示灯402，按键403与开关404均位于指示灯402的下方；控制器4的左侧设有外置接口18，与试验箱体1上的对接插头17连接；控制器4的右侧设有通讯接口19，用于连接电子计算机200。配套箱的箱体背面右侧为配套箱体的电源线20，配套箱的箱体背面同样设置有大面积通风孔16，作用与正面通风孔一致。
具体地，配套箱的背面设置有加液口15和放水阀16，加液口15与试验箱体1连接，放水阀16与加液口15共同控制水槽内的水量。
在一些可选的实施例中，试验箱体1上设有观察视窗2，观察视窗2为双层透明玻璃材质。具体地，试验箱体1的正前方为观察视窗2，采用透明玻璃作为格挡，在进行隔绝内外温度的同时便于摄像机拍摄。
现有冻融箱功能较为单一，仅仅能够对试样单独进行冻融循环处理，并不能满足在动态加载实验时对试样的实时冻融状态的要求，这就导致试样的动态力学性质实验受到了很大的制约。使用本申请的两用冻融试验箱后，冻融试验箱小巧轻便的优点可以满足其搭载在多功能加载系统实验平台上，与霍普金森杆实验系统结合使用，使试样处于实时冻融状态，大大增加了岩石动态力学实验的可操作性，也保证了实验结果的精确性。
同时，试验箱体1的正面设置有观察视窗2，内仓设置有照明设备11，能使实验时配合高速摄像机的照相功能；具有普通冻融箱的一切功能，温度范围达到-40℃～60℃，既可结合霍普金森杆使用，也可当做普通冻融箱使用。
具体地，安装孔3为圆孔，其直径为80mm，霍普金森杆100的直径50mm，方便多功能加载设备杆件进入。
在一些可选的实施例中，试验箱体1的宽度为490mm。严格控制其宽度，使其能够放置在多功能加载装置实验平台上与加载装置配合使用，长度为450mm，足够放置多功能加载设备实验标准试样，并保证试验内仓加载杆长度适中；严格控制其质量不超过100kg。其功能上可以实现气冻气融，可以满足石头、冰块、土试样的冻融循环处理。该两用冻融试验箱电路为两相电，电压为220V。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。
Claims (8)
1.一种可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，其特征在于，包括试验箱体(1)以及开设在所述试验箱体(1)的两个侧面对应位置处分别穿设霍普金森杆(100)中入射杆(101)、透射杆(102)的安装孔(3)；所述冻融试验箱的水槽与压缩机均设置于配套箱内，所述试验箱体(1)的侧面设置水管与所述水槽连接；作为普通冻融试验箱使用时，所述安装孔(3)采取保温塞(21)进行密封处理。
2.根据权利要求1所述的可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，其特征在于，所述试验箱体(1)的顶面设置箱门(6)且配有门把手(7)。
3.根据权利要求1所述的可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，其特征在于，所述试验箱体(1)的两个相对的侧面上均设有吊环(8)。
4.根据权利要求1所述的可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，其特征在于，所述试验箱体(1)的侧面布置有进水管(101)、出水管(102)和冷凝水管(103)；所述进水管(101)用于与配套箱的外循环出口(902)连接，所述出水管(102)用于与所述配套箱的外循环进口(901)连接，所述冷凝水管(103)用于排除所述试验箱体(1)内部的水蒸气。
5.根据权利要求1所述的可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，其特征在于，所述试验箱体(1)的顶面设置照明设备(11)。
6.根据权利要求1所述的可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，其特征在于，所述试验箱体(1)内设置有用于放置样品的多层可拆卸的镂空平台(22)。
7.根据权利要求1所述的可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，其特征在于，所述冻融试验箱还包括放置于所述试验箱体(1)内的制冷设备(12)，所述制冷设备(12)上开设有散热口(13)。
8.根据权利要求1所述的可结合霍普金森杆的两用冻融试验箱，其特征在于，所述试验箱体(1)上设有观察视窗(2)，所述观察视窗(2)为双层透明玻璃材质。
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