CN213813063U - 一种制备粘土试样的土料配水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备粘土试样的土料配水装置，包括内桶、外桶、转轴、水雾输入管和动力单元。内桶筒壁上布设有多个第一进气孔和第一进料口，内桶设置在外桶内，且内桶外壁与外桶内壁之间设置有供气体流通的间隙；外桶筒壁上设置有第二进气孔、出气孔和第二进料口；内桶上连接有转动连接部，动力单元与转动连接部连接，带动内桶沿其中心轴转动；转轴的两端分别设置在内桶的两端部，转轴为中空结构，转轴壁上设置有出水孔，转轴与水雾输入管连接。本实用新型通入内桶的气体将内桶中的土样吹起，再带动内桶的转动，使土料在离心作用下与水充分均匀接触，解决了传统土工试验方法导致的土料与水混合不均匀、制备的土样孔隙分布不均的问题。

Description

一种制备粘土试样的土料配水装置

技术领域

本实用新型属于地质工程试验技术领域，涉及粘土试样制备过程中的土料配水装置。

背景技术

粘土强度、抗变形能力、吸水性、渗透性等方面的特殊性质，对工程活动安全起到至关重要的作用，因此需要通过试验对其性质进行研究。原状样取样困难、费用高，制备重塑试样替代原状样进行试验是普遍的做法。但在制样过程发现试验结果受粘土土料配水闷样方法的影响很大，粘性土料配水过程中水与土料很难充分、均匀的混合接触。这是由于粘土矿物颗粒吸水能力强、结合水膜厚等原因，造成传统配料时水分迁移不充分，仅停留在粘土土料表层，易成泥团，导致土样颗粒大小不均，制备的重塑样内部含水率及孔隙分布不均，试验结果不准，造成试验误差。

目前还没有使粘土土料与水分充分接触的试验装置，因此本实用新型提出一种制备粘土试样的土料配水装置，为工程建设提供更加精确的试验数据，具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种制备粘土试样的土料配水装置，解决现有粘土土料配水过程土料与水接触不均匀进而影响试验准确性的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种制备粘土试样的土料配水装置，该装置包括内桶、外桶、转轴、水雾输入管和动力单元。

所述内桶筒壁上布设有多个第一进气孔和第一进料口，内桶设置在外桶内，且内桶外壁与外桶内壁之间设置有供气体流通的间隙；所述外桶筒壁上设置有第二进气孔、出气孔和第二进料口；所述内桶上连接有转动连接部，所述动力单元与转动连接部连接，带动内桶沿其中心轴转动；所述转轴的两端分别设置在内桶的两端部，所述转轴为中空结构，转轴壁上设置有出水孔，转轴一端与水雾输入管连接。

具体的，所述转动连接部为管状轴，所述外桶端部设置有供管状轴穿过的第三通孔，所述内桶端部设置有与管状轴外径匹配的连接孔；所述转轴一端设置在管状轴中。

具体的，所述第一进料口处设置有可开启的第一密封门，所述第二进料口处设置有可开启的第二密封门；所述转轴与水雾输入管连接的一端依次穿过所述内桶和外桶并延伸至外桶外。

具体的，所述动力单元包括马达和同步传动带，所述同步传动带的两端分别连接马达和所述转动连接部。

进一步的，该装置还包括给水单元，所述给水单元包括储水室、雾化器和鼓风机，所述雾化器设置在储水室内，所述鼓风机设置在储水室的进气口处。

更进一步的，所述储水室内还设置有水量传感器，所述水量传感器与控制单元连接。

进一步的，该装置还包括给气单元，所述给气单元包括空压机和给气管，所述给气管两端分别连接空压机和外桶的第二进气孔。

更进一步的，所述给气单元还包括温控仪，所述温控仪设置在空压机与给气管的连接处；所述温控仪还与控制单元连接。

进一步的，还包括集成箱，所述内桶、外桶、动力单元或给水单元或给气单元均集成在集成箱中；所述集成箱侧部设置有可开启箱门。

更进一步的，所述集成箱底部设置有滚轮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过通入内桶的气体将内桶中的土样吹起，再带动内桶的转动，使土料在离心作用下与水充分、均匀接触，解决了传统土工试验方法导致的粘土土料与水混合不均匀、制备的土样孔隙分布不均的问题。

(2)本实用新型突破传统闷料法中液态水与土料直接接触的弊端，采用雾化器使水雾化，再利用鼓风机吹送雾化水汽吹进内桶；

(3)本实用新型加入了温控装置，可以促进水在土料中的均匀运移。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例记载的整体装置正视图。

图2是本实用新型实施例记载的整体装置侧视图

图3是本实用新型实施例记载的转轴剖面图。

图4是本实用新型实施例记载的内桶结构示意图。

图5是本实用新型实施例记载的外桶结构示意图。

图中各标号表示为：

1-内桶，2-外桶，3-转轴，4-水雾输入管，5-动力单元，6-间隙，7-转动连接部，8-给水单元，9-给气单元，10-控制单元，11-集成箱；

101-第一进气孔，102-第一进料口，103-第一密封门，104-第一通孔；

201-第二进气孔，202-出气孔，203-第二进料口，204-第二密封门，205- 第二通孔；301-出水孔；

501-马达，502-同步传动带；

801-储水室，802-雾化器，803-鼓风机，804-水量传感器；

901-空压机，902-给气管，903-温控仪；

1101-滚轮。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

本实用新型的具体实施例公开了一种制备粘土试样的土料配水装置，如图1所示，该装置包括内桶1、外桶2、转轴3、水雾输入管4和动力单元5。其中，内桶1和外桶2均为密封桶，内桶1设置在外桶2内，且外桶2与内桶1同轴设置，内桶1外壁与外桶2内壁之间设置有供气体流通的间隙6。

内桶1筒壁上布设有第一进气孔101和第一进料口102，第一进气孔101 围绕内桶1筒壁均匀设置。具体的，第一进气孔101为单向通道的小孔，使得外部气流能够进入内桶1，当无气流进入时第一进气孔101自动闭合，内桶1中的土颗粒无法进入，保证内桶1中的土颗粒从第一进气孔101中流出。第一进料口102用于向内桶1中放入土料，第一进料口103设置在内桶1 的侧部。并在第一进料口102处设置有可开启的第一密封门103，保证整个内桶1和外桶2的密封性。

转轴3为中空结构，本实施例优选高强度不锈钢材质；转轴3壁上设置有出水孔301，转轴3内的水雾通过出水孔301进入内桶1中。出水孔301 有多个，围绕转轴3均匀设置，并将转轴3与水雾输入管4连接。

外桶2筒壁上设置有第二进气孔201、出气孔202和第二进料口203，其中，第二进气孔201用于向外桶2内输入气体，气体经内桶1和外桶2 之间间隙6流动，通过内桶1上的第一进气孔101进入内桶1中，将土样吹起，使得土料充分分散开并与水汽充分接触，防止配水过程中土料粘在桶壁上。第二进气孔201设置在图1所示的下壁处，出气孔202设置在图1所示的外桶2的上方端部。第二进料口203用于向内桶1中放置土料，将第二进料口203和第一进料口102同轴设置，且第二进料口203的直径大于第一进料口103，方便操作；在第二进料口203设置有可开启的第二密封门204，保证外桶2的密封性。

内桶1上连接有转动连接部7，动力单元5与转动连接部7连接，带动内桶1沿其中心轴转动，使土料在离心作用下与水充分、均匀接触。转轴3 的两端分别设置在内桶1的两端部。具体的，在转轴3与内桶1的连接处设置有轴承，使得内桶1转动时两者不相互影响。

作为本实用新型的具体实施方案，本实施例的转动连接部7为管状轴，外桶2端部设置有供管状轴穿过的第三通孔(图中未标出)，并在第三通孔与管状轴之间安装轴承以及密封装置。内桶1端部(即沿内桶1轴线方向的两端)设置有与管状轴外径匹配的连接孔(图中未标出)，用于将管状轴插入该连接孔中，实现内桶1与转动连接部7的固定连接。本实施例中，将转轴3一端设置在管状轴中，具体的，在转轴3与管状轴内壁之间设置轴承，使得管状轴转动时不影响转轴。

内桶1一端设置有用于转轴3穿过的第一通孔104，外桶2的这一端也设置有供转轴3穿过的第二通孔205，转轴3与水雾输入管4连接的一端依次穿过第一通孔104和第二通孔105延伸至外桶2外，并对转轴3与第一通孔104、第二通孔205连接处进行密封。转轴3的该端设置有接头，用于连接水雾输入管4。

作为本实用新型的具体实施方案，本装置动力单元5包括马达501和同步传动带502，同步传动带502的两端分别连接马达501和转动连接部7。

作为本实用新型的另一个具体实施方案，在上述实施例记载的配水装置的基础上，该配水装置中还设置有一个给水单元8。如图1所示，该给水单元8包括储水室801、雾化器802和鼓风机803，雾化器802设置在储水室 801内，鼓风机803设置在储水室801的进气口处。雾化器802用于将储水室801中的水超声雾化为水汽，本实施例雾化器802为超声波雾化器。鼓风机803用于将雾化后的水汽送入水雾输入管4中，避免了液态水与土料直接接触的弊端。

作为本实用新型的另一个具体实施方案，在上述实施例记载的给水单元的基础上，在储水室801内还设置有水量传感器804，用于监测储水室801 内水量的多少。水量传感器804与控制单元10连接，当储水室801中的水量减少了相应设定值时，控制单元10控制雾化器802停止工作。

作为本实用新型的另一个具体实施方案，在上述实施例记载的装置基础上，该配水装置还包括一个给气单元9，如图1所示。具体的，给气单元9 包括空压机901和给气管902，给气管902两端分别连接空压机901和外桶 2的第二进气孔201，通过给气单元9将土样吹起，使得内桶1中的土料充分分散开与水汽充分接触。此处需要注意的是，给水单元8中的鼓风机803 产生的压力大于空压机901产生的压力。

作为本实用新型的另一个具体实施方案，在上述实施例记载的给气单元基础上，还设置有一个温控仪903。具体的，该温控仪903设置在空压机901 与给气管902的连接处，另外温控仪903还与控制单元10连接，可根据需要调节温控仪903的温度，进而控制进入外桶2中的气流的温度，加速水分在土料中的充分运转。

作为本实用新型的优选实施方案，本实用新型通过设置控制单元来自动控制整个装置的运行过程，方便快捷且精度高。具体的，水量传感器804 用来监测雾化器802雾化的水量，等水汽满足配料所需水量时，水量传感器 804会反馈主机控制系统进而控制雾化器802停止。另外，给气单元9、温控仪903和动力单元5均可通过控制系统进行控制。

作为本实用新型的另一个具体实施方案，在上述实施例记载的配水装置基础上，为了提升整个装置的整体度，该配水装置还设置有一个集成箱11，其中内桶1、外桶2、动力单元5或者上述实施例记载给水单元8或给气单元9均集成在集成箱11中，如图1所示。其中，外桶2和内桶1设置在集成箱11中部，动力单元5和给气单元9安装在集成箱11底部，给水单元8 安装在外桶2上方。在集成箱11侧部设置有可开启箱门(图中未标出)，用于向内桶1中放置试样土料，具体的，箱门为透明材质设计，外桶2和内桶1也为透明材质，方便观察配料的整个过程。

内桶1、外桶2、转轴3、转动连接部7均固定安装在集成箱11中，在放置土料时，开启第二密封门204和第一密封门103，土料放入后，关闭第一密封门103和第二密封门204。

优选的，在集成箱11底部设置有滚轮1101，方便整个集成箱11的移动。

以下以上述一实施例为例，对本实用新型装置的配料过程进行说明：

(1)打开装置箱门、第二密封门204和第一密封门103，将称量好的土料放入装置的内桶1，依次关闭第一密封门103、第二密封门204和装置箱门，并将土料质量信息输入主机控制单元10；

(2)将所需的含水率输入主机控制单元10，点击开始，装置开始工作。电动马达501通过同步传动带502带动内桶1转动；雾化器802制造水汽，鼓风机803将水汽送入中空的转轴3并通过其上出水孔301进入内桶1中与土料接触；空压机901与温控仪903联合工作，控制气流的温度，空压机 901产生的气流通过外桶2的第二进气口201进入内外桶间隙6中，再由内桶1四周单向通道的第一进气孔101进入内桶1，把土样吹起，使土料充分分散开并与水汽充分接触；

(3)内桶1顺时针与逆时针转交替进行，使土水混合更均匀；

(4)采用水量传感器804监测储水室801内的水量，当储水室801中的水量减少了相应值时，控制单元10控制雾化器804立刻停止工作；给气单元9和动力单元5继续工作几分钟，然后装置停止工作。

(5)依次打开装置箱门、第二密封门204、第一密封门103，把内桶1 中的土料取出，把土用保鲜膜密封土料放进保湿缸，待土料水分充分运移后再取出制样。

(6)待土从内桶1中取出后，用水把离心桶内桶8用清水洗干净擦干等待下一次的使用。

在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本实用新型的思想，同样应当视其为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，包括内桶(1)、外桶(2)、转轴(3)、水雾输入管(4)和动力单元(5)；

所述内桶(1)筒壁上布设有多个第一进气孔(101)和第一进料口(102)，内桶(1)设置在外桶(2)内，且内桶(1)外壁与外桶(2)内壁之间设置有供气体流通的间隙(6)；所述外桶(2)筒壁上设置有第二进气孔(201)、出气孔(202)和第二进料口(203)；所述内桶(1)上连接有转动连接部(7)，所述动力单元(5)与转动连接部(7)连接，带动内桶(1)沿其中心轴转动；

所述转轴(3)的两端分别设置在内桶(1)的两端部，所述转轴(3)为中空结构，转轴(3)壁上设置有出水孔(301)，转轴(3)一端与水雾输入管(4)连接。

2.如权利要求1所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，所述转动连接部(7)为管状轴，所述外桶(2)端部设置有供管状轴穿过的第三通孔，所述内桶(1)端部设置有与管状轴外径匹配的连接孔；所述转轴(3)一端设置在管状轴中。

3.如权利要求1所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，所述第一进料口(102)处设置有可开启的第一密封门(103)，所述第二进料口(203)处设置有可开启的第二密封门(204)；所述转轴(3)与水雾输入管(4)连接的一端依次穿过所述内桶(1)和外桶(2)并延伸至外桶(2)外。

4.如权利要求1所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，所述动力单元(5)包括马达(501)和同步传动带(502)，所述同步传动带(502)的两端分别连接马达(501)和所述转动连接部(7)。

5.如权利要求1所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，该装置还包括给水单元(8)，所述给水单元(8)包括储水室(801)、雾化器(802)和鼓风机(803)，所述雾化器(802)设置在储水室(801)内，所述鼓风机(803)设置在储水室(801)的进气口处。

6.如权利要求5所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，所述储水室(801)内还设置有水量传感器(804)，所述水量传感器(804)与控制单元(10)连接。

7.如权利要求1所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，该装置还包括给气单元(9)，所述给气单元(9)包括空压机(901)和给气管(902)，所述给气管(902)两端分别连接空压机(901)和外桶(2)的第二进气孔(201)。

8.如权利要求7所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，所述给气单元(9)还包括温控仪(903)，所述温控仪(903)设置在空压机(901)与给气管(902)的连接处；所述温控仪(903)还与控制单元(10)连接。

9.如权利要求1至8任一项所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，还包括集成箱(11)，所述内桶(1)、外桶(2)、动力单元(5)或给水单元(8)或给气单元(9)均集成在集成箱(11)中；所述集成箱(11)侧部设置有可开启箱门。

10.如权利要求9所述的制备粘土试样的土料配水装置，其特征在于，所述集成箱(11)底部设置有滚轮(1101)。

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