CN219532841U - 一种用于孔隙水压力加载的加压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于孔隙水压力加载的加压装置，其包括壳体，所述壳体内设置有一端开口的加压腔，加压腔内滑动密封设置有活塞，壳体内设置有驱动活塞往复运动的驱动机构，加压腔的内侧端连接有进水管路和出水管路，进水管路和出水管路上均设置有单向阀和截止阀，进水管路与水箱连接，出水管路与外部的孔隙水压力实验系统连接；本方案通过驱动机构驱动活塞在加压腔内作往复运动，使水箱内的水通过进水管路不断抽吸至加压腔内，并通过出水管路压入孔隙水压力实验系统内，从而实现水压力的定量、稳定加载。

Description

一种用于孔隙水压力加载的加压装置

技术领域

本实用新型涉及孔隙水压力加压技术领域，具体涉及一种用于孔隙水压力加载的加压装置。

背景技术

随着浅部空间资源开发与利用愈发饱和，地下空间开发逐渐趋向深部；在深部岩体工程实践中，往往面临着高地应力、高渗透压等复杂的赋存环境，导致深部岩体表现出异于浅部岩体的力学特性；同时深部岩体赋存水环境复杂，受地质条件、季节降水、埋藏深度等因素的影响，水体内常含有硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮等微量元素，在高压水体作用下岩体发生水软化和化学反应的概率持续增高，引起岩体产生显著的性状改变，严重影响着深部岩体工程的长期安全稳定运营。

利用深部高应力高渗环境模拟实验系统可以实现长时稳定控制，克服长时测试过程中的荷载波动问题，得到相对精准的结果；但模拟不同水体环境的一个关键点是对水的稳定加压以及水压的维持，而现有的加压装置加压稳定性差，难以做到对水压力的的定量、间隙加载以及维持，因此急需一种配合深部高应力高渗环境模拟实验系统的孔隙水压力加压装置。

管路和容器不与溶液反应或被侵蚀老化；同时，在实验室内，模拟深部实际水体环境所调配的溶液相对较难，每次可获得的量相对较小，为此设备应易于不同溶液的施加和小容量控制。

针对现有技术中的上述不足，提供了一种配合深部高应力高渗环境模拟实验系统用于孔隙水压力加载的手动加压泵。可实现不同水溶液孔隙水压力加载、控制和维持。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种用于孔隙水压力加载的加压装置，解决了现有技术中的加压装置加压稳定性差且难以对水进行定量、间隙加载的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

提供一种用于孔隙水压力加载的加压装置，其包括壳体，所述壳体内设置有一端开口的加压腔，加压腔内滑动密封设置有活塞，壳体内设置有驱动活塞往复运动的驱动机构，加压腔的内侧端连接有进水管路和出水管路，进水管路和出水管路上均设置有单向阀和截止阀，进水管路与水箱连接，出水管路与外部的孔隙水压力实验系统连接。

采用上述技术方案的有益效果为：本方案通过驱动机构驱动活塞在加压腔内作往复运动，使水箱内的水通过进水管路不断抽吸至加压腔内，并通过出水管路压入孔隙水压力实验系统内，从而实现水压力的定量、稳定加载，其中单向阀使水的流动具有单向性，截止阀可通断进水管路和出水管路。

进一步地，驱动机构包括自动机构，自动机构包括与电机转动连接的驱动齿轮，驱动齿轮的两侧转动连接有从动齿轮，两侧的从动齿轮上均同轴设置有扇形齿轮，两个扇形齿轮之间设置有驱动杆，驱动杆的两侧均设置有与两个扇形齿轮的轮齿相啮合的条形锯齿，驱动杆的一端与活塞固定连接。

采用上述技术方案的有益效果为：自动机构为驱动机构的一种实施方式，其中驱动齿轮通过电机带动旋转，两个从动齿轮通过驱动齿轮带动旋转，扇形齿轮通过从动齿轮带动旋转，且两个扇形齿轮的转动方向相同，而扇形齿轮的轮齿与条形锯齿相啮合，使得扇形齿轮可带动驱动杆沿其延伸方向移动，从而带动活塞移动。

进一步地，两个扇形齿轮的设置方向相同，条形锯齿的长度不小于扇形齿轮的弧长。

采用上述技术方案的有益效果为：这样设置使两个扇形齿轮不会同时与驱动杆上的条形锯齿相啮合，且两个扇形齿轮设置在传动杆的两侧，使两个扇形齿轮带动驱动杆移动的方向相反，从而使驱动杆在两个扇形齿轮的带动下做往复直线运动，进而带动活塞在加压腔内做往复运动；同时条形锯齿的长度不小于扇形齿轮的弧长，防止条形锯齿因为轮齿数不够而出现打滑的现象。

进一步地，加压腔内设置有套环，驱动杆滑动限位在套环内；套环可有效地防止驱动杆发生径向偏移。

进一步地，驱动机构包括手动机构，手动机构包括丝杆，丝杆的内侧端与活塞固定连接，加压腔的端口处设置有丝杆螺母，丝杆贯穿丝杆螺母并与丝杆螺母螺纹配合，丝杆的外侧端设置有便于丝杆转动的旋杆。

采用上述技术方案的有益效果为：手动机构为驱动机构的另一种实施方式，通过转动旋杆，可带动丝杆在丝杆螺母上旋转，由于丝杆螺母位置固定，因此丝杆在旋转的同时，会发生轴向移动，从而带动活塞移动，且自锁性能良好；同时通过正、反转动旋杆，可带动活塞做往复直线运动，从而实现对水压力的定量、稳定加载。

进一步地，丝杆上设置有刻度线，以便于控制丝杆的轴向运动的行程。

进一步地，活塞与加压腔内壁的接触面上设置有用于滑动密封的橡胶环。

进一步地，出水管路的后端设置有压力传感器，以便于测量加载的水压力。

附图说明

图1为本方案加压装置第一种实施方式的结构示意图。

图2为驱动齿轮与从动齿轮配合的结构示意图。

图3为本方案加压装置第二种实施方式的结构示意图。

其中，1、壳体，2、加压腔，3、活塞，4、进水管路，5、出水管路，6、单向阀，7、截止阀，8、驱动齿轮，9、从动齿轮，10、扇形齿轮，11、驱动杆，12、条形锯齿，13、套环，14、丝杆，15、丝杆螺母，16、旋杆，17、橡胶环，18、压力传感器，19、水箱，20、孔隙水压力实验系统。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

实施例1

如图1所示，本方案的用于孔隙水压力加载的加压装置包括壳体1，所述壳体1内设置有一端开口的加压腔2，加压腔2内滑动密封设置有活塞3，活塞3与加压腔2内壁的接触面上设置有用于滑动密封的橡胶环17，壳体1内设置有驱动活塞3往复运动的驱动机构，加压腔2的内侧端连接有进水管路4和出水管路5，进水管路4和出水管路5上均设置有单向阀6和截止阀7，进水管路4与水箱19连接，出水管路5与外部的孔隙水压力实验系统20连接，且出水管路5的后端设置有压力传感器18，以便于测量加载的水压力。

本方案通过驱动机构驱动活塞3在加压腔2内作往复运动，使水箱19内的水通过进水管路4不断抽吸至加压腔2内，并通过出水管路5压入孔隙水压力实验系统20内，从而实现水压力的定量、稳定加载，其中单向阀6使水的流动具有单向性，截止阀7可通断进水管路4和出水管路5，在加载过程打开截止阀7以便于加载，在加载结束后关闭截止阀7以维持孔隙水压力实验系统20的孔隙压力值。

实施例2

如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上，给出了驱动机构的一种实施方式，驱动机构包括自动机构，自动机构包括与电机转动连接的驱动齿轮8，驱动齿轮8的两侧转动连接有从动齿轮9，两侧的从动齿轮9上均同轴设置有扇形齿轮10，且两个扇形齿轮10的设置方向相同，两个扇形齿轮10之间设置有驱动杆11，驱动杆11的两侧均设置有与两个扇形齿轮10的轮齿相啮合的条形锯齿12，条形锯齿12的长度不小于扇形齿轮10的弧长，防止条形锯齿12因为轮齿数不够而出现打滑的现象，驱动杆11的一端与活塞3固定连接。

驱动齿轮8通过电机带动旋转，两个从动齿轮9通过驱动齿轮8带动旋转，扇形齿轮10通过从动齿轮9带动旋转，而扇形齿轮10的轮齿与条形锯齿12相啮合，使得扇形齿轮10可带动驱动杆11沿其延伸方向移动，从而带动活塞3移动；两个扇形齿轮10的转动方向相同，且两个扇形齿轮10设置在传动杆的两侧，使两个扇形齿轮10不会同时与驱动杆11上的条形锯齿12相啮合，且两个扇形齿轮10带动驱动杆11移动的方向相反，从而使驱动杆11在两个扇形齿轮10的带动下做往复直线运动，进而带动活塞3在加压腔2内做往复运动。

加压腔2内设置有套环13，驱动杆11滑动限位在套环13内，其中套环13可有效地防止驱动杆11发生径向偏移。

实施例3

如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，给出了驱动机构的另一种实施方式，驱动机构包括手动机构，手动机构包括丝杆14，丝杆14的内侧端与活塞3固定连接，加压腔2的端口处设置有丝杆螺母15，丝杆14贯穿丝杆螺母15并与丝杆螺母15螺纹配合，丝杆14的外侧端设置有便于丝杆14转动的旋杆16；通过转动旋杆16，可带动丝杆14在丝杆螺母15上旋转，由于丝杆螺母15位置固定，因此丝杆14在旋转的同时，会发生轴向移动，从而带动活塞3移动，且自锁性能良好；同时通过正、反转动旋杆16，可带动活塞3做往复直线运动，从而实现对水压力的定量、稳定加载；另外，丝杆14上设置有刻度线，以便于控制丝杆14的轴向运动的行程。

特别地，驱动机构包括自动机构和手动机构两种实施方式，具体实施时，可根据实际情况选择其中一种即可。

Claims (8)

1.一种用于孔隙水压力加载的加压装置，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)内设置有一端开口的加压腔(2)，所述加压腔(2)内滑动密封设置有活塞(3)，所述壳体(1)内设置有驱动活塞(3)往复运动的驱动机构，所述加压腔(2)的内侧端连接有进水管路(4)和出水管路(5)，所述进水管路(4)和出水管路(5)上均设置有单向阀(6)和截止阀(7)，所述进水管路(4)与水箱(19)连接，所述出水管路(5)与外部的孔隙水压力实验系统(20)连接。

2.根据权利要求1所述的用于孔隙水压力加载的加压装置，其特征在于，所述驱动机构包括自动机构，所述自动机构包括与电机转动连接的驱动齿轮(8)，所述驱动齿轮(8)的两侧转动连接有从动齿轮(9)，两侧的所述从动齿轮(9)上均同轴设置有扇形齿轮(10)，两个所述扇形齿轮(10)之间设置有驱动杆(11)，所述驱动杆(11)的两侧均设置有与两个扇形齿轮(10)的轮齿相啮合的条形锯齿(12)，所述驱动杆(11)的一端与活塞(3)固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于孔隙水压力加载的加压装置，其特征在于，两个所述扇形齿轮(10)的设置方向相同，所述条形锯齿(12)的长度不小于扇形齿轮(10)的弧长。

4.根据权利要求2所述的用于孔隙水压力加载的加压装置，其特征在于，所述加压腔(2)内设置有套环(13)，所述驱动杆(11)滑动限位在套环(13)内。

5.根据权利要求1所述的用于孔隙水压力加载的加压装置，其特征在于，所述驱动机构包括手动机构，所述手动机构包括丝杆(14)，所述丝杆(14)的内侧端与活塞(3)固定连接，所述加压腔(2)的端口处设置有丝杆螺母(15)，所述丝杆(14)贯穿丝杆螺母(15)并与丝杆螺母(15)螺纹配合，所述丝杆(14)的外侧端设置有便于丝杆(14)转动的旋杆(16)。

6.根据权利要求5所述的用于孔隙水压力加载的加压装置，其特征在于，所述丝杆(14)上设置有刻度线。

7.根据权利要求1所述的用于孔隙水压力加载的加压装置，其特征在于，所述活塞(3)与加压腔(2)内壁的接触面上设置有用于滑动密封的橡胶环(17)。

8.根据权利要求1所述的用于孔隙水压力加载的加压装置，其特征在于，所述出水管路(5)的后端设置有压力传感器(18)。