CN204758367U - 高密封性制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高密封性制样装置，包括底座、多瓣弧形瓦模具、顶帽、击实导杆和卡位器，各弧形瓦模具对接包围形成圆筒，圆筒套接在底座凸台上，顶帽设置于圆筒顶端，圆筒内侧衬橡皮膜，弧形瓦模具上带有抽气孔，抽气孔配置吸耳球，橡皮膜套接在底座的凸台上并被箍紧，击实导杆下端带有圆形击头，击实导杆上设有卡板，卡位器由两瓣半圆形板构成，两瓣半圆形板中心设有圆形插孔，击实导杆上套有击实锤，底座上设有透水石，圆筒与橡皮膜包围成密闭空间，底座和顶帽上开设内压通道，内压通道与橡皮膜包围的内腔导通。该装置制成的试样更均匀、尺寸严格合乎要求，操作更方便，易于控制试样的密实度。本实用新型还提供一种采用高密封性制样装置制样的方法。

Description

高密封性制样装置

技术领域

本实用新型涉及一种高密封性制样装置，该制样装置属于室内土力学试验设备，尤其涉及砂土，粉土等颗粒状材料试样的制备。本实用新型还涉及一种采用上述高密封性制样装置制样的方法。

背景技术

目前室内土力学单元体试验中，试样制备是试验成功的关键环节，对于三轴仪、共振柱等常用的试验仪器，常需制备圆柱形试样，而试样的尺寸标准程度、相对密实度控制及均匀性对于试验结果具有非常重要的影响。在试验中制样采用的橡皮膜需要借助刚性模具的支撑来装填试样，因此在制样的过程中，使橡皮膜贴紧刚性模具就显的尤为必要。

在传统的制样模具中，两瓣模具的接触处为金属平行接触，密封性较差，橡皮膜与制样模具间存在孔隙，制得的试样横截面尺寸不标准，以致无法严格的控制试样的相对密实度，尤其是松散颗粒状材料试样的制备，误差更大。为了达到理想的制样效果，一般所采取的措施是在刚性制样模具中间位置设置一个抽气孔，在制样的时候，将抽气孔连接到外界提供的持续负压系统上，使橡皮膜和刚性制样模具之间存在持续的负压，以达到橡皮膜与刚性制样模具贴紧的目的。持续的负压需要大小可调的负压系统，避免因较大负压的突然施加引起橡皮膜破损。

另外，由于传统的试样制备人为操作对试样的均匀性影响较大，不同人员制得的试样不尽相同，试验结果的可重复性对试验人员的熟练程度有较高的依赖性。

综上所述，目前已知的砂土制样模具普遍存在气密性不足，必须依靠持续负压系统才能制备出理想试样的缺点。且试样的均匀性及试验结果的可重复性对试验人员有较高的依赖性。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺点，本实用新型提供所要解决的技术问题是提供一种高密封性制样装置，该装置制成的试样更加均匀、尺寸能够严格合乎要求，而且操作更加方便，能够更加容易控制试样的相对密实度。本实用新型所要解决的技术问题还包括提供一种采用上述高密封性制样装置制样的方法。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：高密封性制样装置，包括底座、多瓣弧形瓦模具、顶帽、击实导杆和卡位器，多瓣所述弧形瓦模具对接并包围形成圆筒，圆筒套接在底座的凸台上，所述顶帽设置于圆筒顶端，圆筒内侧衬有橡皮膜，橡皮膜上端向外翻折并套在圆筒外侧壁上，所述弧形瓦模具对接处气密封，所述弧形瓦模具上带有抽气孔，所述橡皮膜下端套接在底座的凸台上并由第一密封圈箍紧，所述击实导杆下端带有与圆筒截面匹配的圆形击头，所述击实导杆的圆形击头以上设置有卡板，所述卡位器由两瓣半圆形板构成，两瓣半圆形板的直径大于圆筒上端出口的直径，所述两瓣半圆形板中心开设有可穿过击实导杆局部的圆形插孔，所述击实导杆上、卡板的上方套接有击实锤，所述底座上、橡皮膜内设置有透水石，所述圆筒与橡皮膜包围形成密闭空间，所述底座和顶帽上均开设有侧向开口的内压通道，内压通道与橡皮膜包围的内腔导通。

本实用新型还提供了采用上述高密封性制样装置制样的方法包括如下步骤：

（1）检查橡皮膜的气密性，将完好的橡皮膜套在底座的凸台上并采用第一密封圈箍紧，第一密封圈所在高度位置与各弧形瓦模具底部的密封圈卡槽位置对准；

（2）将各弧形瓦模具底部的密封圈卡槽对准已箍在底座上的第一密封圈，慢慢用手压紧后，套上喉箍并锁紧，将各弧形瓦模具相互对接形成圆筒，对接时竖向凸起卡入嵌有橡胶密封垫的竖向卡槽中形成气密封，从而使制样模具底部和侧面形成气密封；

（3）将上部的橡皮膜由里向外翻转并套在制样模具顶端外围，调整橡皮膜使其平整，在橡皮膜和弧形瓦模具之间形成封闭空间；

（4）利用吸耳球从弧形瓦模具的抽气孔中抽气，使橡皮膜贴附在弧形瓦模具上；

（5）按顺序在橡皮膜内放入试样底部的透水石和滤纸；

（6）根据计划装填的相对密实度，计算所需要的颗粒材料质量，称量后，将试样材料均等分为若干份，用漏斗将试样材料逐份装入；

（7）将第一份试样材料倒入橡皮膜中并将试样材料顶面摊平，将卡位器卡在击实导杆最上端的卡位槽后，竖直的放入制样模具内腔，提起击实锤，多次轻击，观察到卡位器紧密接触制样模具顶沿时，提出击实导杆；

（8）重复步骤（7）将第二份试样材料以及之后的试样材料装入橡皮膜内并击实；

（9）按顺序在橡皮膜内放入试样顶部的滤纸和透水石，安装试样顶帽使其平整，翻转圆筒顶端的橡皮膜，使其平整包裹顶帽，将密封圈箍紧在顶帽的橡皮膜上；

（10）关闭底座和顶帽上的通水阀门，使其关闭内压通道，仅留一个通水阀门不关闭作为吸负压用，用吸耳球吸负压，负压压力在-15kpa左右，后关闭阀门；

（11）拆除喉箍，小心拆下制样模具，制样即完成。

本实用新型的有益效果是：1、由于橡皮膜上部外翻并套紧在弧形瓦模具构成的圆筒上，而橡皮膜的下部采用第一密封圈密封弧形瓦模具和橡皮膜之间的缝隙，使橡皮膜与弧形瓦模具构之间形成密闭空间，因此采用吸耳球从抽气孔抽气时就能够轻易使橡皮膜以内和橡皮膜外侧形成压差，促使橡皮膜贴紧在弧形瓦模具上，此时用吸耳球直接吸附在抽气孔处且在试验过程中不再取下，即可使橡皮膜与弧形瓦模具之间长时间保持负压，可长时间保持橡皮膜贴紧弧形瓦模具，克服了传统制样过程中需要随时配备负压系统以保障橡皮膜平整的不足；2、带卡位的击实导杆能够更加方便地制出高精度尺寸的试样，便于试验操作者精确控制试样相对密实度和均匀性，大大提高试样制备效率和试验结果的可重复性；3、制样工作原理简单，操作方便，成本较低，具有良好的推广应用价值。

附图说明

下面结合附图和实施方法对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型提供的高密封性制样装置的结构剖视示意图。

图2是图1中的弧形瓦模具的内侧面示意图。

图3是图1中的图1中的弧形瓦模具的顶端端面示意图。

图4是图1中的图1中的弧形瓦模具的底端端面示意图。

图5是图1中的卡位器的结构示意图图。

图6是图1中的击实导杆的结构示意图。

图7是图1中的高密封性制样装置在装填试样状态下的示意图。

图8是图1中的高密封性制样装置配置延模筒状态下的示意图。

图9是图1中的高密封性制样装置安放顶帽后的示意图。

图中：1．竖向卡槽，2．沟槽，4．密封圈卡槽，5．空槽，6．抽气孔，7．竖向凸起，8．底座，9．吸耳球，10．第一密封圈，11．透水石，12．卡位器，13．击实导杆，14．击实锤，15．卡位槽，18．漏斗，19．延模筒，20．内压通道，21．顶帽，22、弧形瓦模具，23、圆筒，24、凸台，25、橡皮膜，26、第二密封圈，27、卡板。

具体实施方式

参照图1-图9所示，本实用新型提供的高密封性制样装置，包括底座8、多瓣弧形瓦模具22、顶帽21、击实导杆13和卡位器12，所述弧形瓦模22具的两侧端分别带有竖向卡槽1和与竖向卡槽1匹配的竖向凸起7，竖向卡槽1中嵌入有橡胶密封垫，相邻弧形瓦模具22对接后竖向凸起7卡入竖向卡槽1中形成气密封，多瓣所述弧形瓦模,22对接并包围形成圆筒23，圆筒23套接在底座8的凸台24上，所述顶帽21设置于圆筒23顶端，圆筒23内侧衬有橡皮膜25，橡皮膜25上端向外翻折并套在圆筒23外侧壁上，所述弧形瓦模具22对接处气密封，所述弧形瓦模具22上带有抽气孔6，抽气孔6处插入并吸附有吸耳球9，所述橡皮膜25下端套接在底座8的凸台24上并由第一密封圈10箍紧，第一密封圈10箍紧的具体结构是：弧形瓦模具22内侧贴着底座8的部分设置有密封圈卡槽4，密封圈卡槽4卡紧橡皮膜25底端的第一密封圈10，也就是密封圈卡槽4与套在橡皮膜25底端的第一密封圈10压紧贴合，密封圈卡槽4的深度应比第一密封圈10的直径小25%，从而使密封圈卡槽4既能够卡住第一密封圈10，又使第一密封圈10能够凸出压紧橡皮膜25，竖向卡槽1中的橡皮密封垫与底端的第一密封圈10应有部分重叠，以保证竖向拼接缝与第一密封圈10交界的部分气密性。所述击实导杆13下端带有与圆筒23截面匹配的圆形击头，圆形击头带有透气孔，所述击实导杆13的圆形击头以上设置有卡板27，卡位器12由两瓣半圆形板构成，两瓣半圆形板的直径大于圆筒上端出口的直径，所述两瓣半圆形板中心开设有可穿过击实导杆13局部的圆形插孔，所述击实导杆13上、卡板27的上方套接有击实锤14，所述底座8上、橡皮膜25内设置有透水石11，所述圆筒23与橡皮膜25包围形成密闭空间，所述底座8和顶帽32上均开设有侧向开口的内压通道20，内压通道20与橡皮膜25包围的内腔导通。在本实施例中，弧形瓦模具22的尺寸为底端10mm高度范围内，内径为57mm，其余部分内径为51mm，顶端20mm高范围内的壁厚为4mm，底端10mm范围内，壁厚6.5mm，其余部分壁厚10mm（按试样尺寸：直径50mm，高度100mm设计）。

参照图2所示，在上述实施例的基础上，为了使橡皮膜25和弧形瓦模具22构成的圆筒23之间空间的气流顺畅，所述弧形瓦模具22内侧设置有纵向和横向的沟槽2，至少一面弧形瓦模具带有与沟槽2相通的所述抽气孔6。

参照图1、图2所示，为了增强橡皮膜25与底座8上的凸台24配合处的气密性，弧形瓦模具22底端、密封圈卡槽4位置以下开设有空槽5，所述橡皮膜25向下延伸到空槽5处，所述橡皮膜25由弹性绳箍紧在底座的凸台24上，弹性绳一般为橡胶密封圈或者橡皮筋。

下面详细介绍本实用新型第一种实施例提供的采用高密封性制样装置制样的方法：

试样尺寸：直径50mm，高度100mm的三轴仪试样制备为例，试样砂采用丰浦砂（G _s=2.65，e _max=0.977，e _min=0.597），拟控制相对密实度为40%，需装砂285g。该方法包括如下步骤：

（1）检查橡皮膜25的气密性，将完好的橡皮膜25套在底座的凸台24上并采用第一密封圈10箍紧，第一密封圈10所在高度位置与各弧形瓦模具22底部的密封圈卡槽4位置对准；

（2）将各弧形瓦模具22底部的密封圈卡槽4对准已箍在底座上的第一密封圈10，慢慢用手压紧后，套上喉箍并锁紧，将各弧形瓦模具22相互对接形成圆筒23，对接时竖向凸起7卡入嵌有橡胶密封垫的竖向卡槽1中形成气密封，从而使制样模具底部和侧面形成气密封；

（3）将上部的橡皮膜25由里向外翻转并套在制样模具顶端外围，调整橡皮膜25使其平整，橡皮膜25外翻并套紧在圆筒23上端外侧，在橡皮膜25和弧形瓦模具22之间形成封闭空间；

（4）利用吸耳球9从弧形瓦模具22的抽气孔6中抽气，使橡皮膜25贴附在弧形瓦模具22上；

（5）按顺序在橡皮膜25内放入试样底部的透水石11和滤纸；

（6）根据计划装填的相对密实度，计算所需要的颗粒材料质量，称量后，将试样材料均等分为若干份，用漏斗18将试样材料逐份装入；

（7）将第一份试样材料倒入橡皮膜25中并将试样材料顶面摊平，将卡位器12卡在击实导杆13最上端的卡位槽15后，竖直的放入制样模具内腔，提起击实锤14，多次轻击，观察到卡位器12紧密接触制样模具顶沿时，提出击实导杆13；

（8）重复步骤（7）将第二份试样材料以及之后的试样材料装入橡皮膜25内并击实；

（9）按顺序在橡皮膜25内放入试样顶部的滤纸和透水石11，安装试样顶帽21使其平整，翻转圆筒23顶端的橡皮膜25，使其平整包裹顶帽21，将第二密封圈26箍紧在顶帽21的橡皮膜25上；

（10）关闭底座8和顶帽21上的通水阀门，使其关闭内压通道20，仅留一个通水阀门不关闭作为吸负压用，用吸耳球吸负压，负压压力在-15kpa左右，后关闭阀门；

（11）拆除喉箍，小心拆下制样模具，制样即完成。

本实用新型第二种实施例提供的采用高密封性制样装置制样的方法与第一种实施例基本相同，其区别仅在于：当试样材料在击实前高出圆筒时，在步骤9前需在制样模具顶端加套一个高20mm的延模筒19，倒入最后的试样并将试样顶面轻轻摊平，采用步骤7将最后的试样击实，达到预计相对密实度后，提出击实导杆13和卡位器12，撤掉延模筒19。

以上述采用高密封性制样装置制样的方法，进行砂土制样，对制得的试样尺寸进行测量，试样的上、中、下直径分别为：50.015，50.006,50.022mm，直径平均值为50.014mm，对称测量高度，分别为：100.015,99.995mm，高度平均值为100.005mm，上中下量得的直径尺寸差值在0.02mm以内，对称高度尺寸差值在0.02mm以内。制得试样实际相对密实度为39.5%，密实度与预计值相差不到1%。

Claims (8)

1.种高密封性制样装置，其特征是：包括底座、多瓣弧形瓦模具、顶帽、击实导杆和卡位器，多瓣所述弧形瓦模具对接并包围形成圆筒，圆筒套接在底座的凸台上，所述顶帽设置于圆筒顶端，圆筒内侧衬有橡皮膜，橡皮膜上端向外翻折并套在圆筒外侧壁上，所述弧形瓦模具对接处气密封，所述弧形瓦模具上带有抽气孔，抽气孔处插入并吸附有吸耳球，所述橡皮膜下端套接在底座的凸台上并由第一密封圈箍紧，所述击实导杆下端带有与圆筒截面匹配的圆形击头，所述击实导杆的圆形击头以上设置有卡板，所述卡位器由两瓣半圆形板构成，两瓣半圆形板的直径大于圆筒上端出口的直径，所述两瓣半圆形板中心开设有可穿过击实导杆局部的圆形插孔，所述击实导杆上、卡板的上方套接有击实锤，所述底座上、橡皮膜内设置有透水石，所述圆筒与橡皮膜包围形成密闭空间，所述底座和顶帽上均开设有侧向开口的内压通道，内压通道与橡皮膜包围的内腔导通。

2.根据权利要求1所述的高密封性制样装置，其特征是：所述弧形瓦模具的两侧端分别带有竖向卡槽和与竖向卡槽匹配的竖向凸起，竖向卡槽中嵌入有橡胶密封垫，相邻弧形瓦模具对接后竖向凸起卡入竖向卡槽中形成气密封。

3.根据权利要求1或2所述的高密封性制样装置，其特征是：所述弧形瓦模具内侧贴着底座的部分设置有密封圈卡槽，密封圈卡槽卡紧橡皮膜底端的第一密封圈。

4.根据权利要求1或2所述的高密封性制样装置，其特征是：所述弧形瓦模具内侧设置有纵向和横向的沟槽，至少一面弧形瓦模具带有与沟槽相通的所述抽气孔。

5.根据权利要求3所述的高密封性制样装置，其特征是：所述弧形瓦模具内侧设置有纵向和横向的沟槽，至少一面弧形瓦模具带有与沟槽相通的所述抽气孔。

6.根据权利要求1或2所述的高密封性制样装置，其特征是：所述弧形瓦模具底端、密封圈卡槽位置以下开设有空槽，所述橡皮膜向下延伸到空槽处，所述橡皮膜由弹性绳箍紧在底座的凸台上。

7.根据权利要求3所述的高密封性制样装置，其特征是：所述弧形瓦模具底端、密封圈卡槽位置以下开设有空槽，所述橡皮膜向下延伸到空槽处，所述橡皮膜由弹性绳箍紧在底座的凸台上。

8.根据权利要求4所述的高密封性制样装置，其特征是：所述弧形瓦模具底端、密封圈卡槽位置以下开设有空槽，所述橡皮膜向下延伸到空槽处，所述橡皮膜由弹性绳箍紧在底座的凸台上。