CN207366310U - 一种利用超声波精确制备不同含水率岩样的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩石试验中用于精确制备不同含水率岩样的装置，包括密闭容器、微型超声波雾化加湿器、微型质量传感器、温湿度传感器、计算控制设备，所述密闭容器的下部用于放置水，为密闭容器的第一部分；所述微型超声波雾化加湿器置于密闭容器下部的水中；所述密闭容器的上部用于放置微型质量传感器，为第二部分；所述温湿度传感器置于密闭容器内第二部分；第一部分和第二部分通过带孔的隔板隔开；所述微型质量传感器和温湿度传感器分别通过导线与计算控制设备接通，所述微型超声波雾化加湿器通过导线与计算控制设备连接，并受其控制。该装置结构简单，实时控制，使用过程安全无毒，自动化程度高，无需人员配置，可精确制备不同含水率的岩样。

Description

一种利用超声波精确制备不同含水率岩样的装置

技术领域

本实用新型适用于岩石试验中精确制备不同含水率岩样的装置，属于室内试验制备试验岩样的技术领域。

背景技术

在岩土工程领域中，水作为赋存于岩石中的液相部分，对岩石的物理力学性质有着极大的影响。因此，在岩石的力学试验中，通常将岩石中的水作为一种重要的影响因素来着重分析。在冲击试验中，含水率不同的试样其力学响应不同；在常规静载试验中，含水率不同的试样其力学性质也不一样；甚至在流变试验之中，含水率也是影响试样流变性质差异的重要因素之一等等。

现有的不同含水率岩石试样制备方法，大致分为以下三种：（1）传统的泡水法：将试样完全置于水中浸泡，或加热煮沸控制时间使岩石含水率不同，或加真空控制时间使岩石含水率不同。该方法得到的岩样含水率不精确，岩样内部含水分布不均匀；（2）干燥法：通过将岩样浸泡或者加真空得到完全饱水的岩石试样，再将岩样放入烘箱之中干燥，通过控制干燥时间来控制试样的含水率。该方法同样不能精确控制岩石的含水率，且耗时较长，能耗较高，高温会一定程度上造成岩石本身的破坏；（3）化学热力学方法：在密闭容器内放置特定的饱和化学溶液，使得密闭容器内部环境精确维持在特定的湿度，由水的逸度平衡最终也就使得岩样内部保持特定的含水率。该方法得到的岩样含水率精确，含水分布均匀，但是该方法由于化学试剂的原因不能得到任意含水饱和度的岩样，且化学试剂不环保，污染环境。综上所述，现有的制备不同含水率岩样的方法和装置都不完善，存在着含水率控制不精确、含水分布不均匀、污染环境等问题，因此需要一种有效的、效果完善的装置来精确制备含水率不同的岩样。

发明内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于提供一种能精确制备不同含水率岩样的装置，且该装置能耗低、环保安全、制备时间短。

技术方案：本实验新型涉及一种精确制备不同含水率岩样的装置，包括密闭容器和计算控制设备，该密闭容器包括盛水和放置微型超声波雾化加湿器的第一部分，以及用于放置试样和微型质量传感器和垫片的第二部分。密闭容器的第一部分和第二部分由带孔隔板隔开，带孔隔板上放置用于检测密闭设备的第二部分的温湿度传感器。密闭容器由顶部的密封部件密封。

根据需要，通过计算控制设备控制微型超声波雾化加湿器，使密闭容器第二部分成为恒湿环境，微型质量传感器实时监测试样的质量，当监测到试样的质量达到所需含水率下试样的质量时，计算控制设备控制微型超声波雾化加湿器断电关闭，停止加湿环境，得到特定含水率的岩石试样。

较优的，密闭容器内设有温湿度传感器，通过温湿度传感器实时监测密闭环境的温度湿度，再由此计算控制微型超声波雾化加湿器，得以控制密闭容器内湿度的不同，控制岩石的加湿速度不同。

更进一步的，由于微型超声波雾化加湿器利用超声波得到的雾化水在空气中分布均匀，雾化得到的水粒子粒径超微，可以均匀进入岩石试样内部，使岩石试样内部含水均匀。

实用新型原理：水进入岩石试样实际上是水通过岩石的微小裂隙进入岩石内部成为岩石试样的组分水。微型超声波雾化加湿器采用超声波高频震荡，将水雾化为1-5微米的超微粒子，单位质量的水表面积大幅度增加，水分子的逸出速度加快，空气中的水蒸气含量增加，使得空气中的水蒸气更加迅速地渗透进入干燥的岩石试样，同时超微粒子的水也更容易通过岩石的微小裂隙渗透进入岩石试样。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

（1）超声波加湿器加湿效率高，加湿空气的效率接近100%，加湿强度大，产生的雾粒小而均匀，单位时间内可迅速使空气达到要求的相对湿度，也就使得水渗透进入岩石的效率高，同时由于水雾的粒径超微且分布均匀，单位体积的空气含水均匀而丰富，使得制得的岩石试样含水均匀；（2）微型超声波雾化加湿器体积小，单位加湿量的能耗指标低，超声波加湿器的耗能量只有0.05 kW/(kg.h)，仅相当于其它加湿方式的1/15~ 1/10，日运行费用低，且由于其体积小，所需空间小，配套的密闭容器可只根据岩石试样的大小选择；（3）加湿可控，可随时加湿、随时停止，且由于温湿度传感器的监测以及计算控制设备的调控，加湿速度和加湿精度得到保证。

附图说明

图1为本实用新型的利用超声波精确制备不同含水率岩样的装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的一种利用超声波制备不同含水率岩样的装置，主要包括密闭容器1和计算控制设备2，首先在密闭容器1的第一部分4中盛好水，水中放置微型超声波雾化加湿器3，依次放置好带孔隔板8、垫片6、微型质量传感器5和温湿度传感器9；称取完全干燥的岩石试样质量，输入到计算控制设备2，将干燥岩石试样放置在微型质量传感器5上；监测各个传感器和微型雾化加湿器3同计算控制设备2是否连接正常，将密闭容器1用密封部件10密封完好，确定试样所需的含水率，通过计算控制设备设置好各个传感器和设备的参数，通电加湿。

微型雾化加湿器3受计算控制设备2控制，可根据需要随时或根据设定程序自动调节雾化加湿效率，也可以及时停止加湿工作，使岩石试样的含水率得到精确控制。

温湿度传感器9受计算控制设备2控制，可以实时检测密闭容器1内部的温湿度环境，监测雾化加湿效果，根据容器的温湿度环境调节雾化加湿效率。

微型质量传感器5受计算控制设备2控制，实时检测试样的质量，通过与加湿前干燥的试样质量比较计算，可以得到岩石试样实时的含水率。

微型雾化加湿器3、温湿度传感器9以及微型质量传感器5可以通过有线方式与计算控制设备2连接，也可以通过无线方式与其连接。

Claims (2)

1.一种利用超声波精确制备不同含水率岩样的装置，其特征在于，包括密闭容器（1）和计算控制设备（2），该密闭容器（1）包括盛水和放置微型超声波雾化加湿器（3）的第一部分（4），以及用于放置试样和微型质量传感器（5）和所述微型质量传感器（5）下面的垫片（6）的第二部分（7），所述密闭容器的第一部分（4）和第二部分（7）由带孔隔板（8）隔开，所述第一部分（4）盛放水的上表面不超过所述带孔隔板（8）的下表面，所述带孔隔板（8）上放置用于检测所述密闭设备的第二部分（7）的温湿度传感器（9）。

2.所述密闭容器由顶部的密封部件（10）密封，根据权利要求1所述计算控制设备（2），其特征在于，所述计算控制设备（2）通过导线穿过所述密封部件（10）与所述微型超声波雾化加湿器（3）、所述微型质量传感器（5）以及所述温湿度传感器（9）连接在一起。