CN209423465U - 一种全自动土样特定含水率配制装置 - Google Patents
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Abstract
一种全自动土样特定含水率配制装置，属于岩土测试技术领域，主要用于室内土工试验中特定含水率重塑土的配制。所述试验装置包括试验平台、搅拌机构和给水机构。试验平台包括平台、支撑架及连接环三部分。搅拌机构包括搅拌球、转动杆、平动杆、转动电机和平动电机等，可实现对土样的全方位立体搅拌。给水机构包括水箱、流量控制器、增压泵、雾化喷头及湿度传感器，可实现土样含水率的实施测定及入水量的自动控制。与现有技术相比，本实用新型可实现自动控制，具有操作简单、配制精准的优势，可有效解决搅拌不匀、土样结块等问题，具有一定的实用价值。
Description
技术领域
本实用新型属于实验室实验设施，具体涉及一种全自动土样特定含水率配制装置。
背景技术
土是由固体颗粒、空气和水构成的三相体系，不同相系的含量对土的工程性质有直接影响。常用的用于测定土的力学特性的室内试验包括直剪、三轴试验等，含水率对土的抗剪强度有重要影响，因此，在试验准备阶段要配制特定含水率的土样。
现行《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）中规定的室内试验配制特定含水率土样的方法是：首先称取一定质量的土样，将其平铺于搪瓷盘中，其次，根据所取土样的质量和含水率确定所需加入的蒸馏水的质量，将蒸馏水通过喷壶等工具均匀地加入土样，充分搅拌后装入保湿袋密封保存24小时。该方法操作简单，被广泛运用。但是该法制备的土样由于受温度环境、搅拌方法等因素的影响，实际含水率与目标含水率差异较大，而且土样常会搅拌不匀出现结块等问题，此外，搅拌过程中细小土颗粒飞扬，不仅造成土样质量损耗，而且易被吸入实验人员口鼻，危害健康。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种全自动土样特定含水率配制装置，以解决现有技术中含水率配制差异大、含水率不均匀等问题，从而可以简单、快捷、精准地配制特定含水率的土样。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种全自动土样特定含水率配制装置，包括搅拌机构、给水机构，其特征是所述搅拌机构包括搅拌球、转动电机、平动电机，搅拌球通过连接环和转动杆与转动电机连接，搅拌球通过连接环和平动杆与平动电机连接；连接环还与支撑杆相连，支撑杆固定安装在平台上面；所述平动杆穿过搅拌球壳体伸入到搅拌球内腔，位于搅拌球内腔的平动杆上安装有搅拌叶片；
所述给水机构由水箱、阀门、流量控制器、增压泵、输水管路、雾化喷头组成，水箱与流量控制器之间的输水管路上安装有阀门，流量控制器与增压泵之间通过输水管路连接，增压泵输出的输水管路端安装有雾化喷头，雾化喷头位于搅拌球内腔；阀门与计算机连接，计算机还与转动电机、平动电机连接。
本实用新型通过计算机控制转动电机带动转动杆转动，通过计算机控制平动电机带动平动杆运动，实现土样的全方位立体搅拌。
进一步，计算机还连接湿度传感器；通过计算机实现对土样实时含水率的测定，并根据实时数据通过位于水箱底部的自动控制阀门控制给水量。
所述连接环下侧与支撑杆相连，连接环套于所述转动杆、平动杆，用以支撑搅拌机构，所述连接环与所述转动杆及平动杆间涂有润滑油。
所述搅拌球为球形，搅拌球由球盖及球体组成，球盖与球体通过转轴连接，实现球盖的开合，盖上球盖后通过球盖与球体的连接扣可将球盖与球体密封闭合。球盖及球体均为有机玻璃材质。
所述转动杆一侧与转动电机相连，另一侧与搅拌球连接，从而实现搅拌球垂直方向转动。
所述平动杆一侧与平动电机相连，一侧通过孔口伸入所述搅拌球内，可由平动电机提供动力带动平动杆沿水平方向运动。
所述平动杆上装有正反搅拌叶片，可随平动杆运动对土样进行水平搅拌。
所述雾化喷头位于所述搅拌球盖内侧，与所述输水管相连。
所述输水管沿球盖穿过所述孔口与增压泵相连，通过所述增压泵加压实现对蒸馏水加压雾化。
所述流量控制器位于的型号为ZLF15-16，恒定流量为0.1-1.5m3/h。
所述水箱底部有水箱自动控制阀门，通过配制PLC，结合开关电控原件实现通过电脑控制开关闭合，从而控制流量。
所述湿度传感器位于所述搅拌球体内腔，湿度传感器连接于空心伸缩杆上，湿度传感器数据线穿过伸缩杆沿搅拌球体下侧所述孔口与计算机连接。所述湿度传感器型号为TM-100土壤水分传感器。
所述伸缩杆21由上下两节空心不锈钢管组成，上管紧密套于下管内侧，在外力作用下可实现上下管相对抽动，从而实现所述伸缩杆的上下长度调节。根据搅拌球内6土样的量，通过对所述伸缩杆21的调节，使所述湿度传感器20处于土样内部中心位置。
所述搅拌机构与所述给水机构均由所述计算机编程控制，且两者交替工作，工作时间及间歇时间可根据土样质量输入程序进行设定。
本实用新型采用了圆形的搅拌器，在土样配制过程中搅拌更加均匀，且配制土样是封闭进行的，有效避免材料损耗以及粉尘吸入。
本实用新型采用了湿度传感器，且通过调整伸缩杆，使传感器处于土样中心，保证了含水率的有效性，并且通过计算机采集到实时含水率。
本实用新型的转动杆、平动杆，实现了搅拌球全方位立体搅拌，避免了土样结块、局部含水率差异大等问题。
本实用新型通过计算机的控制，实现了对含水率的实时监测以及对流量的控制，使配制更加精确。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，1、平台，2、支撑杆，3、连接环，4、转动杆，5、转动电机，6、球体，7、连接扣，8、球盖，9、雾化喷头，10、输水管，11、转轴，12、自动控制阀门，13、孔口，14、增压泵，15、流量控制器，16、水箱，17、平动电机，18、平动杆，19、正反搅拌叶片，20、湿度传感器，21、伸缩杆，22、计算机，23、数据线。
具体实施方式
图1所示，一种全自动土样特定含水率配制装置，包括搅拌机构、给水机构。搅拌机构、给水机构设置在平台1上面。搅拌机构包括搅拌球、转动杆4、平动杆18、转动电机5、平动电机17，通过计算机22控制转动电机5、平动电机17带动转动杆4及平动杆18运动，可实现土样的全方位立体搅拌。
给水机构包括水箱16、流量控制器15、增压泵14、输水管10、雾化喷头9及湿度传感器20、数据线23、伸缩杆21等，通过计算机22可实现对土样实时含水率的测定，并根据实时数据通过位于水箱16底部的自动控制阀门12控制给水量。
所述连接环3下侧与所述支撑杆2相连，且套于所述转动杆4、平动杆18，用以支撑搅拌机构，所述连接环3与所述转动杆4及平动杆18间涂有润滑油。
所述搅拌球为圆球形，搅拌球由球体6、球盖8组成，为有机玻璃材质。球盖8与球体6通过转轴11连接可实现球盖8的开合，盖上球盖8后通过球盖8与球体6的连接扣7可将搅拌球盖8于球体6密封闭合。
所述转动杆4一侧与转动电机5相连，另一侧与搅拌球连接，从而实现搅拌球垂直方向转动。
所述平动杆18一侧与平动电机17相连，一侧通过孔口13伸入所述搅拌球内，可由平动电机17提供动力带动平动杆18沿水平方向运动。
所述平动杆18上有正反搅拌叶片19，可随平动杆18运动对土样进行水平搅拌。
所述雾化喷头9位于所述球盖8内侧，与所述输水管10相连。
所述输水管10沿搅拌球盖8穿过所述孔口13与增压泵14相连，通过所述增压泵14加压实现对蒸馏水加压雾化。
所述流量控制器15位于所述水箱16与所述增压泵14之间，其型号为ZLF15-16，恒定流量为0.1-1.5m3/h。
所述水箱16底部有水箱自动控制阀门12，通过配制PLC，结合开关电控原件实现通过计算机22控制开关闭合，从而控制流量。
所述湿度传感器20位于所述搅拌球体6内，湿度传感器20连接于空心伸缩杆21上，湿度传感器数据线20穿过伸缩杆21沿搅拌球的球体6下侧穿过孔口13与计算机22连接。所述湿度传感器20型号为TM-100土壤水分传感器。
伸缩杆21由上下两节空心不锈钢管组成，上管外径与下管内径相等，上管紧密插入下管内，在外力作用下可实现上下管相对抽动，从而实现所述伸缩杆的上下长度调节。根据搅拌球内6土样的量，通过对所述伸缩杆21的调节，使所述湿度传感器20处于土样内部中心位置。
所述搅拌机构与所述给水机构均由所述计算22机编程控制，且两者交替工作，工作时间及间歇时间可根据土样质量输入程序进行设定。
本实用新型的使用方法：
1、根据试验要求确定目标含水率及所需的土样总用量；
2、将土样碾碎，根据要求过筛，根据现有土样含水率及质量计算需要加入的蒸馏水的质量；
3、将土样装入搅拌球体6内，调节伸缩杆21高度，使湿度传感器20处于试样内部中心位置，合上搅拌球盖8，拧紧连接扣7，向水箱16内加入足够的蒸馏水；
4、通过计算机22打开水箱16的自动控制阀门12，打开增压泵14，向土样喷入蒸馏水，喷入水量达到预计水量的1/6时，关闭自动控制阀门12，停止加水；
5、通过计算机22控制打开转动电机5及平动电机17，通过转动杆4及平动杆18带动搅拌球运动，一定时间后停止；
6、静置一段时间，待湿度传感器20读数稳定后，读取实时含水率；
7、重复4-6的步骤，直至实时含水率达到预定含水率；
8、打开搅拌球盖8，将土样倒出，结束试验。
以上结合附图对本实用新型进行了详细说明，所述为本实用新型的最佳实施例，但本实用新型不限于此，凡在本实用新型内容范围内所做的改进，均属本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种全自动土样特定含水率配制装置，包括搅拌机构、给水机构，其特征是所述搅拌机构包括搅拌球、转动电机、平动电机，搅拌球通过连接环和转动杆与转动电机连接，搅拌球通过连接环和平动杆与平动电机连接；连接环还与支撑杆相连，支撑杆固定安装在平台上面；所述平动杆穿过搅拌球壳体伸入到搅拌球内腔，位于搅拌球内腔的平动杆上安装有搅拌叶片；
所述给水机构由水箱、阀门、流量控制器、增压泵、输水管路、雾化喷头组成，水箱与流量控制器之间的输水管路上安装有阀门，流量控制器与增压泵之间通过输水管路连接，增压泵输出的输水管路端安装有雾化喷头，雾化喷头位于搅拌球内腔；阀门与计算机连接，计算机还与转动电机、平动电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种全自动土样特定含水率配制装置，其特征是：所述搅拌球由球盖、球体组成，球盖与球体通过转轴铰接实现球盖的开合，搅拌球外形呈球形。
3.根据权利要求1所述的一种全自动土样特定含水率配制装置，其特征是：所述转动杆插入连接环；平动杆插入连接环，所述连接环与所述转动杆或平动杆间涂有润滑油。
4.根据权利要求1所述的一种全自动土样特定含水率配制装置，其特征是：所述平动杆通过孔口伸入搅拌球内，由平动电机提供动力带动平动杆沿水平方向运动。
5.根据权利要求1所述的一种全自动土样特定含水率配制装置，其特征是：所述平动杆上安装的搅拌叶片有两对，两对搅拌叶片对向设置，两对搅拌叶片随平动杆运动对土样进行水平搅拌。
6.根据权利要求1所述的一种全自动土样特定含水率配制装置，其特征是：所述雾化喷头位于所述搅拌球盖的内侧。
7.根据权利要求1所述的一种全自动土样特定含水率配制装置，其特征是：所述输水管沿搅拌球的球盖穿过孔口与增压泵相连，通过所述增压泵加压实现对蒸馏水加压雾化。
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| CN110823658A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-21 | 安徽理工大学 | 一种土样特定含水率配置装置 |
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