CN205262931U - 一种用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，至少包括箱体和放置于箱体内腔中的岩石支撑组件，箱体上设有箱门，箱体中设有电性连接的制冷组件、加热组件和控制单元，制冷组件封装于箱体的箱壁中，加热组件安装于箱体内腔中，所述控制单元包括电源开关、控制器、触摸显示屏和电磁阀，箱体内腔通过电磁阀与外界环境连通，触摸显示屏连接控制器的输入端，电磁阀、加热组件和制冷组件连接控制器的输出端，电源开关与控制器电性连接；该装置通过制冷系统和空气热电丝的共同工作，提供岩石冻融的基本条件，并通过空气热电丝提供不同的环境温度，研究其他条件相同的情况下，温度对冻融岩石风化的影响。

Description

一种用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置

技术领域

本实用新型涉及一种冻融循环环境模拟装置，属于岩石侵蚀、风化研究试验装置技术领域。

背景技术

岩石风化作用是地球表面最重要的普遍的地质作用。引起岩石风化作用可以分为两种：机械性或物理性的风化作用包括大气情况如温度、水、冰及压力导致岩石分解；化学性风化作用包括与大气化学物如含有二氧化碳、二氧化硫的酸性溶液的直接反应，或与生物产生的化学物的反应，这些均属于各种地质营力的剥蚀作用，其中温度的变化对岩石风化作用的影响十分明显，它主要对岩石有热胀冷缩的作用。冻融岩石是特殊条件下的岩石，是指岩石由于温度降低到零度以下和升至零度以上而产生冻结和融化的一种物理地质作用和现象，冻融岩石的风化指的是水在裂缝中结冰后膨胀，使岩石弱化，最后分裂，由于这种特殊作用的存在，研究冻融岩石的风化存在重要的意义，但岩石风化作用在地表通常是一个长期的、漫长的过程，且冻融岩石的形成地区多为环境恶劣的高山气候地区或者冰川边缘地区，该地区岩石的岩性多为白垩系的岩石，因其多孔的特性令冰晶可以生长，容易产生冻融风化。因此，在室外观察、研究这一自然过程的冻融风化造成很大的困难，如果能够在实验室中模拟这一过程，将给研究工作带来很多便利，对数据的严谨性也非常有益。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，通过制冷系统和空气热电丝的共同工作，提供岩石冻融的基本条件，并通过空气热电丝提供不同的环境温度，研究其他条件相同的情况下，温度对冻融岩石风化的影响。

实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，至少包括箱体和放置于箱体内腔中的岩石支撑组件，箱体上设有箱门，箱体中设有电性连接的制冷组件、加热组件和控制单元，制冷组件封装于箱体的箱壁中，加热组件安装于箱体内腔中，所述控制单元包括电源开关、控制器、触摸显示屏和电磁阀，控制器封装于箱体的箱壁中，电磁阀、触摸显示屏和电源开关均安装于箱体外表面上，箱体内腔通过电磁阀与外界环境连通，触摸显示屏连接控制器的输入端，电磁阀、加热组件和制冷组件连接控制器的输出端，电源开关与控制器电性连接。

所述制冷组件包括制冷系统和蒸发器，制冷系统封装于箱体底部，蒸发器封装于箱体内腔的侧壁中。

所述加热组件为空气电热丝，空气电热丝通过绝缘挂环安装于箱体内腔的表面上。

所述岩石支撑组件包括三脚架和位于三脚架上的托盘。

箱门中设有透明观察窗。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的冻融循环环境模拟装置，通过设置制冷组件和加热组件为箱体内腔即冻融循环环境模拟区进行冷冻和加热，通过控制单元控制加热组件和制冷组件的制冷系统循环运行，制冷系统的制冷温度通过触摸显示屏预先设定，制冷系统产生的低温通过蒸发器传递至箱体内腔，提供岩石冰冻所需的外界条件；加热组件用于加热冻融循环环境模拟区的空气，加热组件的加热温度通过控制器进行控制，在触摸显示屏上可输入不同的加热温度，为冰冻岩石的融化、风化提供必要的温度条件；电磁阀通过控制器进行控制，箱体内腔通过电磁阀与外界环境连通，当制冷组件制冷时，控制器控制电磁阀开启为箱体内腔换气；箱体为上述各组件提供安装位并且有效保护上述各组件，箱体隔绝冻融循环环境模拟区与外界环境，避免外界环境对试验的干扰，保证试验正确性；三脚架和托盘用于支撑岩石，三脚架将岩石架空，使得岩石受热均匀；箱门中设置的透明观察窗便于随时观察岩石的风化程度，避免箱门经常开启扰动冻融循环环境模拟区的内部环境。

附图说明

图1为本实用新型提供的用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置的结构示意图。

其中，1-蒸发器，2-控制器，3-电源开关，4-触摸显示屏，5-电磁阀，6-箱体，7-箱门，8-托盘，9-试验岩样，10-三脚架，11-空气电热丝，12-制冷系统，13-绝缘挂环，14-透明观察窗。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细具体说明。

本实用新型提供的用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，其结构如图1所示，包括带箱门7的箱体6、制冷组件、加热组件、控制单元和放置于箱体内腔中的岩石支撑组件，所述制冷组件包括制冷系统12和蒸发器1，制冷系统12封装于箱体底部，蒸发器1封装于箱体内腔的侧壁中，所述加热组件为空气电热丝11，空气电热丝11通过绝缘挂环13安装于箱体内腔的表面上，所述控制单元包括电源开关3、控制器2、触摸显示屏4和电磁阀5，控制器2封装于箱体的箱壁中，电磁阀5、触摸显示屏4和电源开关3均安装于箱体外表面上，箱体内腔通过电磁阀5与外界环境连通，触摸显示屏4连接控制器的输入端，电磁阀5、空气电热丝11和制冷系统12连接控制器的输出端，电源开关3与控制器2电性连接；所述岩石支撑组件包括三脚架10和位于三脚架上的托盘8，箱门7中设有透明观察窗14。

在控制器中写入控制程序，该装置可实现融冻环境自动循环，参见图1，本实用新型提供的冻融循环环境模拟装置具体使用方法为：

1、打开箱门7，将试验岩样9置于三脚架10支撑的托盘8上，关闭箱门7，按下电源开关3，使控制器2及触摸显示屏4工作；

2、通过触摸显示屏4设定制冷温度和加热温度，控制器2控制运行制冷系统12和蒸发器1，将箱内温度调节到岩石冰冻的范围，同时启动电磁阀5，为箱体内腔进行换气，其工作原理类似于空调制冷；

3、岩石冰冻后，控制器2使空气电热丝11工作，使箱内温度逐渐升高至岩石融化，实现岩石的整个冻融过程；

4、通过触摸显示屏4输入不同的温度值，利用空气电热丝11调节箱内温度至输入的设定值，改变箱内温度，通过透明观察窗14观察岩石风化过程并做好记录；

5、将已风化的试验岩样取出，放入其他已备好的试验岩样重复以上操作，注意温度控制到不同值，循环采用五组岩样进行试验，五组岩样的岩性、物理力学性质、形状、采集地点等要大致相同，通过比较不同温度下岩石的风化过程得出结论。

除此之外，本实用新型还可以有其他实现方式。需要说明的是，在没有脱离本实用新型构思的前提下，任何显而易见的改进和修饰均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，至少包括箱体和放置于箱体内腔中的岩石支撑组件，其特征在于：箱体上设有箱门，箱体中设有电性连接的制冷组件、加热组件和控制单元，制冷组件封装于箱体的箱壁中，加热组件安装于箱体内腔中，所述控制单元包括电源开关、控制器、触摸显示屏和电磁阀，控制器封装于箱体的箱壁中，电磁阀、触摸显示屏和电源开关均安装于箱体外表面上，箱体内腔通过电磁阀与外界环境连通，触摸显示屏连接控制器的输入端，电磁阀、加热组件和制冷组件连接控制器的输出端，电源开关与控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，其特征在于：所述制冷组件包括制冷系统和蒸发器，制冷系统封装于箱体底部，蒸发器封装于箱体内腔的侧壁中。

3.根据权利要求1所述的用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，其特征在于：所述加热组件为空气电热丝，空气电热丝通过绝缘挂环安装于箱体内腔的表面上。

4.根据权利要求1所述的用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，其特征在于：所述岩石支撑组件包括三脚架和位于三脚架上的托盘。

5.根据权利要求1所述的用于岩石风化试验的冻融循环环境模拟装置，其特征在于：箱门中设有透明观察窗。