CN112881131B - 土样含水率配制仪及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土样含水率配制仪及其工作方法,能够自动配置含水率。该土样含水率配制仪采用全自动化装置,包括搅拌系统与喷淋系统,搅拌器内装有交流电机、传动齿轮和螺旋搅拌叶片;喷淋器内有水箱、喷淋头、气动泵、流量探测计和阀门;由综合调节控制器来控制交流电机的档位与喷淋头的流量。在搅拌器用螺旋叶片搅拌土样时,喷淋器将水雾化喷出,使得土样含水率均匀。本发明的土样含水率配制仪有效确保含水率配制、步骤简单,同时使人员劳动强度大大减轻。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程试验技术领域,具体涉及一种土样含水率配制仪及其工作方法。
背景技术
目前,在岩土工程试验领域中,土工实验所涉及到的土样含水率配制过程都是由人工来完成,其具体步骤为:先取一定量的土样,放入烘干箱中烘烤24小时以上;等土样完全烘干后取出,按照试验所需用土的质量与含水率配土;在加水过程中实验员必须一边不停的搅拌土,其目的是让水分均匀散布在土样中,避免土样结块,直到土样含水率配置试验完成。总结而言,人工配制土样含水率的过程耗时较长、工作效率偏低;同时,频繁的加水与搅拌会让人员的劳动效率相当大。此外,在人工配制过程中难以避免各种误差,比如搅拌时小块的土样溅射到外面、水分没有均匀散布到土样里等。这些都会造成所配土样含水率的精确度不够,从而影响随后的试验过程。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题,本发明提供了一种土样含水率配制仪及其工作方法,通过土样含水率配制仪来对土工试验中土样的含水率进行调配,能够克服现有土工实验中土样含水率配制耗时长、精确性不足的问题,本发明提供一种土样含水率配制仪,该装置能快速配制土样含水率,而且能确保含水率的可靠性。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案如下:
第一方面,本发明提供一种土样含水率配制仪,包含装置外壳,其特征在于:所述土样含水率配制仪包括底座、顶盖和外壳;还包括若干固定杆和若干固定螺栓用以连接底座与顶盖以保证配制仪整体的稳定性;
在底座、顶盖和外壳围构的内腔中设有用于搅拌土样的搅拌系统和用以喷洒水雾的喷淋系统,所述搅拌系统和喷淋系统连接;
所述搅拌系统包括螺旋式叶片、传动齿轮组、搅拌杆、交流电机和档位调整仪;所述搅拌系统中的动力源为交流电机,通过传动齿轮组将动力传递给搅拌杆;所述交流电机装置于内腔的底部,所述内腔的中间段装置有螺旋叶片,用于土样搅拌;所述交流电机包括低中高三个档位,螺旋叶片上沿叶面每隔1cm加上横条纹;所述螺旋叶片为第一种结构、第二种结构或第三种结构中的任一种,目的是适应不同土样的物理性质试验:所述第一种结构的螺旋叶片相邻波峰间隔为10cm;第二种结构的螺旋叶片相邻波峰间隔为8cm;第三种结构的螺旋叶片相邻波峰间隔为10cm且叶片中均匀布置有若干直径为0.8cm的圆形孔洞;
所述喷淋系统包括水箱、供气管、喷淋头、阀门、流量探测计、进水端、综合调节控制器和气动泵;所述喷淋头、流量探测计和阀门装置于内腔中,所述水箱装置于顶盖的最顶面,所述气动泵与综合调节控制器装置于外壳的外部;所述水箱、流量探测计、阀门和喷淋头的进水口通过水管连接,所述气动泵、综合调节控制器与喷淋器的进气口通过供气管连接;
所述喷淋系统的供水段由水箱、进水口、流量探测计、阀门以及喷淋头依次连接组成;所述喷淋系统的供气段由进气管、综合调节控制器以及气动泵组成;所述综合调节控制器能调节气动泵输入的气压,达到调节喷淋头流量的目的;所述流量探测计能够记录喷淋头所喷洒的用水量,当达到试验规定的用水量时,所述综合调节控制器自动关闭阀门,使得喷淋头停止喷水。
作为优选方案,所述交流电机、流量探测计和气动泵并联后,再与综合调节控制器串联;所述搅拌系统的试验段中设有玻璃外壳;所述搅拌系统与喷淋系统由4根固定杆与顶盖通过固定螺丝连接,以保证配制仪整体的稳定性;
进一步地,所述螺旋叶片为可拆卸式,在交流电机的带动下做周期性转动来搅拌土样。
更进一步地,所述喷淋头为设有进水通道和进气口的二流式喷嘴,液体从进水通道进入喷淋头内,气体从供气管进入喷淋头的进气口,液体在高压气体作用下以水雾的形式从喷淋头喷出。
更进一步地,所述喷淋头为设有进水通道和进气口的二流式喷嘴,液体从进水通道进入喷淋头内,气体从供气管进入喷淋头的进气口,液体在高压气体作用下以水雾的形式从喷淋头喷出。
第二方面,本发明提供一种上述土样含水率配制仪的工作方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)先取适量的土样,放入烘干箱中烘烤24小时以上;等土样完全烘干后取出;将螺旋叶片安装到搅拌系统中,将事先已经烘干好的土样缓慢倒入搅拌系统内,然后将喷淋系统放在搅拌系统上方,盖上顶盖,安装好固定螺丝,检查配制仪整体装置的密封性;检查完毕后将供气管连接到喷淋头的进气口上;
2)在综合调节控制器内输入交流电机的档位、运行时长、土样的质量、所需含水率、气动泵的档位以及喷淋头的喷出流量,准备完毕后按下启动按钮;
3)搅拌系统内的交流电机通过传动齿轮带动螺旋叶片运转,同时在水箱的供水与电动泵供气下喷淋头开始喷洒水雾,流量探测计实时统计总的用水量,当达到规定的土样含水率时,综合调节控制器控制喷淋系统内的阀门与气动泵关闭,喷淋头停止喷洒水雾,交流电机继续运转;当土样充分搅拌后,综合调节控制器控制搅拌系统内的交流电机停止运行;
4)等到配制仪停止运转并发出指示声音时,关闭电源,拔下喷淋系统的供气管,扭下喷淋系统与搅拌系统的固定螺丝,打开顶盖后将螺旋叶片取出,最后将土样倒出装入密封袋中。
本发明中土样含水率配制仪的搅拌器内安装有交流电机、传动齿轮与螺旋式叶片,交流电机通过传动齿轮来带动螺旋叶片;交流电机转速设置为低、中和高三个档位,分别对应的转速为30转/分、45转/分与60转/分;叶片的旋转方向设置为周期相向转动,目的是为了使土样充分搅拌。
土样含水率配制仪的喷淋器内有喷淋头、阀门、流量探测计和水箱,供气管把气动泵与喷淋头相连接;外部由气动泵来提供所需的高压气体,通过综合调节控制器来控制输入喷淋头气压与水的大小。喷淋头设置为低、中和高三个档位,其频率为10次/分、15次/分与20次/分。将烘干后的土样放入搅拌器后密封,同时向水箱内注入一定量的水,在综合调节控制器中输入土的质量与需要配制的含水率,选择交流电机与喷淋器的档位,然后启动气动泵与交流电机;在搅拌器内的螺旋叶片进行搅拌时,位于装置内上方的1个喷淋头进行水雾的喷洒,直到所需土样的含水率配置完成。动力源:搅拌器中采用一组交流电机;喷淋器中的气动泵采用一组直流电机。
本发明的优点及有益效果如下:
本发明采用全自动化装置,通过搅拌器来搅拌土样,喷淋器喷洒水雾来使水分均匀地散布在土样中,可实现快速精确配制土样含水率。采用本发明的配制仪可以自动配制一定含水率的土样,在用搅拌器的螺旋叶片搅拌土样时,喷淋器中的喷淋头进行喷水,使得土样含水率均匀,步骤简单,同时使人员的劳动强度大大减轻。
附图说明
图1是本发明搅拌机与喷淋器的电路原理图;
图2是本发明土样含水率配制仪纵剖面构造示意图;
图3是图2的Ⅰ--Ⅰ剖视图。
图4是本发明第一种结构的螺旋叶片结构视图;
图5是本发明第二种结构的螺旋叶片结构视图;
图6是本发明第三种结构的螺旋叶片结构视图。
图中:1.储水箱;2.供气管;3.螺旋叶片;4.玻璃外壳;5.交流电机;6.底座;7.传动齿轮;8.传动杆;9.固定杆;10.喷淋头;11.阀门;12.流量探测计;13.进水口;14.固定螺丝;15.顶盖;16.装水口;17.综合调节控制器;18.气动泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的方案作进一步详细阐述。
如图1-3所示,本发明的土样含水率配制仪,土样含水率配制仪包括搅拌器与喷淋器两大部分。图1中,交流电机5、流量探测计12和气动泵18并联,三者与综合调节控制器17串联;土样含水率配制仪外部的底座6直径为24cm;土样放置在搅拌器的试验段中,高24cm,由玻璃外壳来保护;搅拌器与喷淋器由4根固定杆9与顶盖15通过固定螺丝14将连接(如图3),保证装置的稳定性。
其中:搅拌器包括螺旋叶片3、交流电机5、传动齿轮7、传动杆8、综合调节控制器17以及市入电端;螺旋叶片8由交流电机5通过传动齿轮7与传动杆8提供动力;在综合调节控制器17内设置有与市点接入端的电阀门;综合调节控制器17负责控制交流电机5的转速,交流电机转速设置为低、中和高三个档位,分别对应的转速为30转/分、45转/分与60转/分,针对不同的土样采取不同的档位。螺旋叶片8为可拆卸式,高20cm,外径为14cm,在交流电机5的带动下做周期性转动来搅拌土样,针对不同物理性质的土样,可以在综合调节控制器17中选择相应的档位,比如遇到容易结块膨胀土,可以选择高速档位,使交流电机5保能够充分搅拌土样,同时将喷淋头10的流量调到低档,降低膨胀土结块现象发生的概率。
喷淋器包括水箱1、进气管2、喷淋头10、阀门11、流量探测计12、进水端16、调压器17以及气动泵18;喷淋器的供水段由水箱1、进水口13、流量探测计12、阀门11以及喷淋头10依次连接组成;而进气管2、综合调节控制器17以及气动泵18组成喷淋器的供气段。综合调节控制器17可以调节气动泵18输入的气压,达到调节喷淋头10流量的目的,流量探测计12负责记录水的流量,当达到规定的用水量时,阀门11自动关闭,喷淋头10停止运作。水箱1的高度为6cm,直径为14cm;喷淋头10为二流式喷嘴,液体从专门的进水通道13进入,气体从供气管2进入喷淋头10的进气口,然后液体在高压气体作用下以水雾的形式喷出,喷淋头10有3种档位,分别是频率为10次/分、15次/分与20次/分。
本发明的工作过程如下:
1)先取一定量的土样,放入烘干箱中烘烤24小时以上;等土样完全烘干后取出。将螺旋叶片3安装到搅拌器中,把事先已经烘干好的土样缓慢倒入搅拌器内,然后把喷淋器放在搅拌器上方,盖上顶盖15,安装好固定螺丝14,检查装置的密封性;检查完毕后将供气管2连接到喷淋头10的进气口上。
2)在土样配制系统的综合调节控制器17内输入交流电机5的档位、运行时长、土样的质量、所需含水率、气动泵18的档位以及喷淋头10的喷出流量,准备完毕后按下启动按钮。
3)搅拌器内的交流电机5通过传动齿轮7带动螺旋叶片3运转,同时在水箱1的供水与电动泵18供气下喷淋头10开始喷洒水雾,流量探测计12实时统计总的用水量,当达到规定的土样含水率时,综合调节控制器17控制喷淋器内的阀门11与气动泵18关闭,喷淋头10停止喷洒水雾,交流电机5继续运转;当土样充分搅拌后,综合调节控制器17控制搅拌器内的交流电机5停止运行。
4)等到装置停止运转并发出滴滴滴的指示声音时,关闭电源,拔下喷淋器的供气管2,把喷淋器与搅拌器的固定螺丝14扭下,打开顶盖15然后把螺旋叶片3取出,最后把土样倒出装入密封袋中。
Claims (6)
1.一种土样含水率配制仪,包含装置外壳,其特征在于:所述土样含水率配制仪包括底座(7)、顶盖(15)和外壳;还包括若干固定杆(9)和若干固定螺栓(14)用以连接底座(7)与顶盖(15)以保证配制仪整体的稳定性;
在底座(7)、顶盖(15)和外壳围构的内腔中设有用于搅拌土样的搅拌系统和用以喷洒水雾的喷淋系统,所述搅拌系统和喷淋系统连接;
所述搅拌系统包括螺旋式叶片(3)、传动齿轮组(7)、搅拌杆(8)、交流电机(5)和档位调整仪(19);所述搅拌系统中的动力源为交流电机(5),通过传动齿轮组(7)将动力传递给搅拌杆(8);所述交流电机(5)装置于内腔的底部,所述内腔的中间段装置有螺旋叶片(3),用于土样搅拌;所述交流电机(5)包括低中高三个档位,螺旋叶片(3)上沿叶面每隔1cm加上横条纹;所述螺旋叶片(3)为第一种结构、第二种结构或第三种结构中的任一种,目的是适应不同土样的物理性质试验:所述第一种结构的螺旋叶片(3)相邻波峰间隔为10cm;第二种结构的螺旋叶片(3)相邻波峰间隔为8cm;第三种结构的螺旋叶片(3)相邻波峰间隔为10cm且叶片中均匀布置有若干直径为0.8cm的圆形孔洞;
所述喷淋系统包括水箱(1)、供气管(2)、喷淋头(10)、阀门(11)、流量探测计(12)、进水端(16)、综合调节控制器(17)和气动泵(18);所述喷淋头(10)、流量探测计(12)和阀门(11)装置于内腔中,所述水箱(1)装置于顶盖(15)的最顶面,所述气动泵(18)与综合调节控制器(17)装置于外壳的外部;所述水箱(1)、流量探测计(12)、阀门(11)和喷淋头(10)的进水口(13)通过水管连接,所述气动泵(18)、综合调节控制器(17)与喷淋器(10)的进气口通过供气管(2)连接;
所述喷淋系统的供水段由水箱(1)、进水口(13)、流量探测计(12)、阀门(11)以及喷淋头(10)依次连接组成;所述喷淋系统的供气段由进气管(2)、综合调节控制器(17)以及气动泵(18)组成;所述综合调节控制器(17)能调节气动泵(18)输入的气压,达到调节喷淋头(10)流量的目的;所述流量探测计(12)能够记录喷淋头(10)所喷洒的用水量,当达到试验规定的用水量时,所述综合调节控制器(17)自动关闭阀门(11),使得喷淋头(10)停止喷水。
2.根据权利要求1所述的土样含水率配制仪,其特征在于:
所述交流电机(5)、流量探测计(12)和气动泵(18)并联后,再与综合调节控制器(17)串联;所述搅拌系统的试验段中设有玻璃外壳;所述搅拌系统与喷淋系统由4根固定杆(9)与顶盖(15)通过固定螺丝(14)连接,以保证配制仪整体的稳定性。
3.根据权利要求1或2所述的土样含水率配制仪,其特征在于:所述螺旋叶片(8)为可拆卸式,在交流电机(5)的带动下做周期性转动来搅拌土样。
4.根据权利要求1或2所述的土样含水率配制仪,其特征在于:所述喷淋头(10)为设有进水通道(13)和进气口的二流式喷嘴,液体从进水通道(13)进入喷淋头(10)内,气体从供气管(2)进入喷淋头(10)的进气口,液体在高压气体作用下以水雾的形式从喷淋头(10)喷出。
5.根据权利要求3所述的土样含水率配制仪,其特征在于:所述喷淋头(10)为设有进水通道(13)和进气口的二流式喷嘴,液体从进水通道(13)进入喷淋头(10)内,气体从供气管(2)进入喷淋头(10)的进气口,液体在高压气体作用下以水雾的形式从喷淋头(10)喷出。
6.一种如权利要求1或2或5中所述土样含水率配制仪的工作方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)先取适量的土样,放入烘干箱中烘烤24小时以上;等土样完全烘干后取出;将螺旋叶片(3)安装到搅拌系统中,将事先已经烘干好的土样缓慢倒入搅拌系统内,然后将喷淋系统放在搅拌系统上方,盖上顶盖(15),安装好固定螺丝(14),检查配制仪整体装置的密封性;检查完毕后将供气管(2)连接到喷淋头(10)的进气口上;
2)在综合调节控制器(17)内输入交流电机(5)的档位、运行时长、土样的质量、所需含水率、气动泵(18)的档位以及喷淋头(10)的喷出流量,准备完毕后按下启动按钮;
3)搅拌系统内的交流电机(5)通过传动齿轮(7)带动螺旋叶片(3)运转,同时在水箱(1)的供水与电动泵(18)供气下喷淋头(10)开始喷洒水雾,流量探测计(12)实时统计总的用水量,当达到规定的土样含水率时,综合调节控制器(17)控制喷淋系统内的阀门(11)与气动泵(18)关闭,喷淋头(10)停止喷洒水雾,交流电机(5)继续运转;当土样充分搅拌后,综合调节控制器(17)控制搅拌系统内的交流电机(5)停止运行;
4)等到配制仪停止运转并发出指示声音时,关闭电源,拔下喷淋系统的供气管(2),扭下喷淋系统与搅拌系统的固定螺丝(14),打开顶盖(15)后将螺旋叶片(3)取出,最后将土样倒出装入密封袋中。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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