CN114112714A - 用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置 - Google Patents
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Abstract
本申请具体涉及一种用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，属于岩土力学试验领域，包括：增压气泵，增压气泵的出气口连接有出气管道，出气管道设有单向阀，出气管道用以连通增压气泵和待增压器件；储气容器，储气容器与增压气泵连通。通过设置增压气泵与单向阀，增压气泵首先从储气容器中抽气，然后将抽出的气体经过单向阀泵入待增压器件，然后增压气泵再次从储气容器中抽气，此时由于单向阀的作用，将待增压器件的进气口堵住，使得待增压器件内的气体不会倒流回增压气泵，然后再次向待增压器件内泵入气体，如此多次循环，使得待增压器件内的气压逐渐升高。如此设置，使得增压装置无焊接点，具有良好的重复使用性，不易损坏。
Description
技术领域
本申请涉及岩土力学试验领域，尤其涉及一种用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置。
背景技术
岩土力学试验中，为了了解岩石试样的拉伸力学性能，需要对其进行高气压卸荷致裂测试，即通过外力对岩石试样进行气动增压至目标高压而后快速泄压利用试样内外高压差致裂。但传统的气动增压装置一方面不易控制增压时长和气压大小，影响试验效果，另一方面承压构件连接形式繁琐且安全系数不高，容易损坏，尤其是在一些关键连接部位存在焊口，在交变应力过大时，焊口部位承受过大弯矩，一旦焊口开裂，将造成很大损失，威胁操作人员人身安全；此外复杂的结构形式致使后期维护成本提高。
发明内容
本申请提供了一种用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，以解决现有技术的增压装置结构易损坏的技术问题。
一种用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，包括：
增压气泵，所述增压气泵的出气口连接有出气管道，所述出气管道设有单向阀，所述出气管道用以连通所述增压气泵和待增压器件；
储气容器，所述储气容器与所述增压气泵连通。
可选的，所述增压气泵包括：
往复式增压气缸，所述往复式增压气缸的进气口与所述储气容器连通，所述往复式增压气缸的出气口与所述出气管道连通，所述往复式增压气缸设有控制气进口；
控制气路，所述控制气路用以控制所述往复式增压气缸往复运动，所述控制气路与所述往复式增压气缸的控制气进口连通，所述控制气路设有预增气入口。
可选的，所述控制气路设有自动阀，所述自动阀设于所述预增气入口与所述往复式增压气缸之间，所述出气管道设有压力传感器，所述压力传感器设于所述单向阀和所述待增压器件之间，所述自动阀与所述压力传感器通信连接。
可选的，所述压力传感器设有数显表，所述数显表与所述压力传感器通信连接。
可选的，所述控制气路设有空气二联体，所述空气二联体用以对空气进行减压和过滤，所述空气二联体设于所述自动阀和所述预增气入口之间。
可选的，所述控制气路设有稳压阀，所述稳压阀用以稳定预增气的气压，所述稳压阀设于所述空气二联体和所述自动阀之间。
可选的，所述出气管道设有手动泄压阀，所述手动泄压阀用以在紧急停机时卸掉所述待增压器件内的气压，所述手动泄压阀设于所述单向阀和所述待增压器件之间。
可选的，所述出气管道设有第一压力表，所述第一压力表用以在控制气路未通电的情况下监控所述待增压器件内的气压，所述第一压力表设于所述单向阀和所述待增压器件之间。
可选的，所述控制气路设有手动阀，所述手动阀用以对控制气路进行紧急开闭，所述手动阀设于所述预增气入口与所述往复式增压气缸之间。
可选的，所述控制气路设有第二压力表，所述第二压力表用以对控制气路的气压进行检测，所述第二压力表设于所述预增气入口与所述手动阀之间。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例通过设置增压气泵与单向阀，增压气泵首先从储气容器中抽气，然后将抽出的气体经过单向阀泵入待增压器件，然后增压气泵再次从储气容器中抽气，此时由于单向阀的作用，将待增压器件的进气口堵住，使得待增压器件内的气体不会倒流回增压气泵，然后增压气泵再次向待增压器件内泵入气体，如此多次循环，使得待增压器件内的气压逐渐升高。如此设置，使得增压装置无焊接点，具有良好的重复使用性，不易损坏。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的往复式增压气缸的结构示意图。
附图标记：
1-增压气泵，11-往复式增压气缸，111-驱动缸体，1111-驱动活塞，1112-左驱动室，1113-右驱动室，112-被增压介质缸体，1121-介质活塞，1122-介质室，1123-空气室，113-换向阀，12-控制气路，121-预增气入口，122-自动阀，123-空气二联体，124-稳压阀，125-手动阀，126-第二压力表，13-出气管道，131-压力传感器，1311-数显表，132-手动泄压阀，133-第一压力表，14-单向阀，2-待增压器件，3-储气容器。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请提供了一种用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，包括：
增压气泵1，所述增压气泵1的出气口连接有出气管道13，所述出气管道13设有单向阀14，所述出气管道13用以连通所述增压气泵1和待增压器件2；
储气容器3，所述储气容器3与所述增压气泵1连通。
通过设置增压气泵1与单向阀14，增压气泵1首先从储气容器3中抽气，然后将抽出的气体经过单向阀14泵入待增压器件2，然后增压气泵1再次从储气容器3中抽气，此时由于单向阀14的作用，将待增压器件2的进气口堵住，使得待增压器件2内的气体不会倒流回增压气泵1，然后增压气泵1再次向待增压器件2内泵入气体，如此多次循环，使得待增压器件2内的气压逐渐升高。如此设置，使得增压装置无焊接点，具有良好的重复使用性，不易损坏。
在本申请实施例中，增压装置用于岩土力学的卸荷致裂试验中，储气容器3为氮气瓶，氮气瓶通过管道与增压气泵1连通，其管道设有压力表和手动阀125，用以检测输出氮气的气压以及储气容器3的开关。
在一些实施方式中，所述增压气泵1包括：
往复式增压气缸11，所述往复式增压气缸11的进气口与所述储气容器3连通，所述往复式增压气缸11的出气口与所述出气管道13连通，所述往复式增压气缸11设有控制气进口；
控制气路12，所述控制气路12用以控制所述往复式增压气缸11往复运动，所述控制气路12与所述往复式增压气缸11的控制气进口连通，所述控制气路12设有预增气入口121。
在本申请实施例中，往复式增压气缸11包括：
驱动缸体111，所述驱动缸体111内部设有驱动活塞1111，且驱动缸体111内部被驱动活塞1111分隔成左驱动室1112和右驱动室1113，左驱动室1112和右驱动室1113；
两个被增压介质缸体112，分别设于驱动缸体111的左右两端，被增压介质缸体112内设有介质活塞1121，两个介质活塞1121分别通过连杆与驱动活塞1111的两侧连接，所述被增压介质缸体112内被介质活塞1121分隔成介质室1122和空气室1123，空气室1123设有通孔使得空气室1123与往复式增压气缸11的外部连通，进而使得空气室1123与外界保持气压平衡；介质室1122设有进气口和出气口，其进气口与储气容器3连通，出气口与另一被增压介质缸体112的介质室1122的进气口连通，另一被增压介质缸体112的介质室1122的出气口连接出气管道13，其中，介质室1122的进气口与储气容器3之间设有单向阀14，两个被增压介质缸体112的介质室1122之间设有两个单向阀14，介质室1122的出气口与出气管道13之间设有单向阀14；
换向阀113，所述换向阀113与所述控制气路12连通，左驱动室1112和右驱动室1113分别通过管道与换向阀113的两个气体出口连通。
空气通过控制气路12进入换向阀113，空气首先进入左驱动室1112，推动驱动活塞1111向右运动，同时右驱动室1113的空气排出，驱动活塞1111通过连杆带动左右两侧的介质活塞1121向右运动，由于驱动活塞1111的面积大于介质活塞1121，使得驱动室内较小的气压即可推动介质室1122内高气压的氮气介质。此时左侧被增压介质缸体112内的介质室1122容积增大，从储气容器3中吸入介质，空气室1123容积减小，空气通过通孔排出空气室1123；右侧被增压介质缸体112内的介质室1122容积减小，由于单向阀14的作用，介质被压入待增压器件2；
然后换向阀113切换控制气路12方向，空气进入右驱动室1113，推动驱动活塞1111向左运动，同时左驱动室1112的空气排出，驱动活塞1111通过连杆带动介质活塞1121向左运动，此时左侧被增压介质缸体112内的介质室1122容积减小，同时右侧被增压介质缸体112的介质室1122容积增大，在单向阀14的作用下，介质室1122内的氮气介质被压入右侧的被增压介质缸体112的介质室1122，如此循环，使得往复式增压气缸11不断向待增压器件2内注入氮气介质，提升待增压器件2内的气压。
在本申请实施例中，向驱动缸体111内输入的控制气为空气，可以理解的是，在本申请实施例的基础上，还可以将储气容器3与控制气路12连接，使用储气容器3内的气体作为控制气，通过控制气路12输入至驱动缸体111内实现控制。
在一些实施方式中，所述控制气路12设有自动阀122，所述自动阀122设于所述预增气入口121与所述往复式增压气缸11之间，所述出气管道13设有压力传感器131，所述压力传感器131设于所述单向阀14和所述待增压器件2之间，所述自动阀122与所述压力传感器131通信连接。
在本申请实施例中，所述自动阀122为电磁阀，通过压力传感器131对待增压器件2内的气压进行检测，当其气压达到目标值之后，压力传感器131向自动阀122发送信号，自动阀122自动关闭，控制气路12停止注入空气，增压过程停止。如此设置，一方面使得待增压器件2内的气压控制更加准确，另一方面自动控制的增压过程无需人员操作，更加安全。
在一些实施方式中，所述压力传感器131设有数显表1311，所述数显表1311与所述压力传感器131通信连接，方便试验人员即时观察，作出应对。
在一些实施方式中，所述控制气路12设有空气二联体123，所述空气二联体123用以对空气进行减压和过滤，所述空气二联体123设于所述自动阀122和所述预增气入口121之间。为了防止空气中的杂质堵塞管道，设置空气二联体123一方面先对空气进行过滤，另一方面稳定输出气压。
在一些实施方式中，所述控制气路12设有稳压阀124，所述稳压阀124用以稳定预增气的气压，所述稳压阀124设于所述空气二联体123和所述自动阀122之间。
在一些实施方式中，所述出气管道13设有手动泄压阀132，所述手动泄压阀132用以在紧急停机时卸掉所述待增压器件2内的气压，所述手动泄压阀132设于所述单向阀14和所述待增压器件2之间。当设备异常时或者实验人员需要立即停止试验时，可以通过打开手动泄压阀132将待增压器件2内的气压快速释放，避免产生危害。
在一些实施方式中，所述出气管道13设有第一压力表133，所述第一压力表133用以在控制气路12未通电的情况下监控所述待增压器件2内的气压，所述第一压力表133设于所述单向阀14和所述待增压器件2之间。一方面，由于增压装置在使用时需要首先连接储气容器3，然后才能打开控制气路12工作。因此在打开储气容器3至打开控制气路12这段时间内，压力传感器131是不工作的，但此时任然需要对待增压器件2内的气压进行监控，设置第一压力表133，能够在不通电的情况下对气压进行粗略的监控，防止气压异常导致试验失败或人员受伤。另一方面设置无需通电就能使用的第一压力表133，能够在停电时，或任意压力传感器131失效时显示待增压器件2内的气体压力，防止因泄压不完全而伤到试验人员。
在一些实施方式中，所述控制气路12设有手动阀125，所述手动阀125用以对控制气路12进行紧急开闭，所述手动阀125设于所述预增气入口121与所述往复式增压气缸11之间。
在一些实施方式中，所述控制气路12设有第二压力表126，所述第二压力表126用以对控制气路12的气压进行检测，所述第二压力表126设于所述预增气入口121与所述手动阀125之间。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，包括：
增压气泵(1)，所述增压气泵(1)的出气口连接有出气管道(13)，所述出气管道(13)设有单向阀(14)，所述出气管道(13)用以连通所述增压气泵(1)和待增压器件(2)；
储气容器(3)，所述储气容器(3)与所述增压气泵(1)连通。
2.根据权利要求1所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述增压气泵(1)包括：
往复式增压气缸(11)，所述往复式增压气缸(11)的进气口与所述储气容器(3)连通，所述往复式增压气缸(11)的出气口与所述出气管道(13)连通，所述往复式增压气缸(11)设有控制气进口；
控制气路(12)，所述控制气路(12)用以控制所述往复式增压气缸(11)往复运动，所述控制气路(12)与所述往复式增压气缸(11)的控制气进口连通，所述控制气路(12)设有预增气入口(121)。
3.根据权利要求2所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述控制气路(12)设有自动阀(122)，所述自动阀(122)设于所述预增气入口(121)与所述往复式增压气缸(11)之间，所述出气管道(13)设有压力传感器(131)，所述压力传感器(131)设于所述单向阀(14)和所述待增压器件(2)之间，所述自动阀(122)与所述压力传感器(131)通信连接。
4.根据权利要求3所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述压力传感器(131)设有数显表(1311)，所述数显表(1311)与所述压力传感器(131)通信连接。
5.根据权利要求3所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述控制气路(12)设有空气二联体(123)，所述空气二联体(123)用以对空气进行减压和过滤，所述空气二联体(123)设于所述自动阀(122)和所述预增气入口(121)之间。
6.根据权利要求5所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述控制气路(12)设有稳压阀(124)，所述稳压阀(124)用以稳定预增气的气压，所述稳压阀(124)设于所述空气二联体(123)和所述自动阀(122)之间。
7.根据权利要求3所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述出气管道(13)设有手动泄压阀(132)，所述手动泄压阀(132)用以在紧急停机时卸掉所述待增压器件(2)内的气压，所述手动泄压阀(132)设于所述单向阀(14)和所述待增压器件(2)之间。
8.根据权利要求7所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述出气管道(13)设有第一压力表(133)，所述第一压力表(133)用以在控制气路(12)未通电的情况下监控所述待增压器件(2)内的气压，所述第一压力表(133)设于所述单向阀(14)和所述待增压器件(2)之间。
9.根据权利要求2所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述控制气路(12)设有手动阀(125)，所述手动阀(125)用以对控制气路(12)进行紧急开闭，所述手动阀(125)设于所述预增气入口(121)与所述往复式增压气缸(11)之间。
10.根据权利要求9所述的用于岩石、混凝土材料高气压卸荷致裂试验的增压装置，其特征在于，所述控制气路(12)设有第二压力表(126)，所述第二压力表(126)用以对控制气路(12)的气压进行检测，所述第二压力表(126)设于所述预增气入口(121)与所述手动阀(125)之间。
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