DE8601833U1 - Triaxial cell for shear resistance measurement of soil samples - Google Patents
Triaxial cell for shear resistance measurement of soil samplesInfo
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* Itelex 7264770 fhf d* Itelex 7264770 fhf d
Triaxial-Zelle zur Scherwiderstandsmessung an Bcdenprcben ^Triaxial cell for shear resistance measurement on soil samples ^
Die Erfindung betrifft eine Triaxial-Zelle, mit der der Scherwiderstand an Bodenproben ermittelt wird.The invention relates to a triaxial cell used to determine the shear resistance of soil samples.
Die Bodenprobe hat eine zylindrische Form und steht inmitten der Zelle auf einem Sockel. Zur Stabilisierung der Bodenprobe ist sie allseitig mit druckbeaufschlagtem Wasser umgeben. Damit kein Wasser in die Probe eindringt, ist sie durch eine Guirmihülle abgedichtet.The soil sample is cylindrical in shape and stands on a base in the middle of the cell. To stabilize the soil sample, it is surrounded on all sides by pressurized water. To prevent water from penetrating the sample, it is sealed with a rubber cover.
Bei Durchführung des Versuches wird der Wasserdruck bis auf ca. 35 bar erhünt. Die Probe wird über einen Druckstempel in axialer Richtung belastet. When carrying out the test, the water pressure is increased to approx. 35 bar. The sample is loaded in the axial direction using a pressure stamp.
Bei der Durchführung des Versuches werden folgende Daten und Msßgrößen ermittelt:When carrying out the test, the following data and measurements are determined:
1. Axiale Kraft1. Axial force
2. Axiale Verformung der Probe2. Axial deformation of the sample
3. Zelleninnendruck3. Internal cell pressure
4. Porenwasserdruck (Innendruck in ösr Probe)4. Pore water pressure (internal pressure in the sample)
5. Porenoberwasserdruck.5. Pore head pressure.
Die Hauptproblematik bei der Fertigung einer Triaxialzelle besteht in der Führung und Abdichtung des Drucksteitpels im Zellenoberteil.The main problem in the manufacture of a triaxial cell is the guidance and sealing of the pressure chamber in the upper part of the cell.
Die Reibungskraft, die durch die Führung und Abdichtung des Druckstempels entsteht, wirkt sich als Msßfehler beim Massen der Axialkraft aus.The frictional force caused by the guidance and sealing of the pressure stamp has the effect of causing a measurement error when measuring the axial force.
Wasser läßt sich bekanntlich sehr schlecht abdichten. Handelsübliche Dichtungen, wie sie aus der Hydraulik und Pneumatik bekannt sind, können aufgrund ihres groiien Reibungswiderstandes und des fehlendenAs is well known, water is very difficult to seal. Commercially available seals, such as those used in hydraulics and pneumatics, cannot be used due to their high frictional resistance and lack of
Schmierfilms unter normalen Bedingungen nicht verwendet werden. |lubricating film cannot be used under normal conditions. |
Da das Abscheren der Bodenprobe nicht immer symmetrisch erfolgt, können Seitenkräfte auftreten, die bei unzureichender Führung = — - —■-——·!- \7~^-(:*&Igr;&Iacgr;—:-\--~— .-==— »■=■■! ="! L-T-= -Pi-Since the shearing of the soil sample is not always symmetrical, lateral forces can occur which, if not properly guided, can lead to a significant increase in the shearing force. = — - —■-——·!- \7~^-(:*&Igr;&Iacgr;—: - \--~— .-==— »■=■■! ="! LT-= -Pi-
Im allgeneinen sind folgende Konstruktionen der Führung undIn general, the following constructions of leadership and
Abdichtung von Druckstempeln bei Triaxialzellen bekannts |Sealing of pressure stamps in triaxial cells known |
1. Gleitlagerung mit seitlich zugeführi^r ölschmierung1. Plain bearing with side-supplied oil lubrication
2. Gleitlagerung mit ölschmierung. Hierbei wird das öl ins Innere der Zelle gespritzt. Der höchste Punkt in der Zelle liegt um den Belastungsstempel.2. Plain bearing with oil lubrication. The oil is sprayed into the inside of the cell. The highest point in the cell is around the load stamp.
Durch den Auftrieb sammelt sich das öl um den Stempel und verhindert so ein Austreten des Zellenwassers.Due to the buoyancy, the oil collects around the stamp and thus prevents the cell water from escaping.
Beide Konstruktionen sind nur im neuen Zustand funktionsfähig. Durch Verharzen und Verschmutzen der ölverschmierten Teile wird der Druckstempel im Laufe der Zeit schwergängig und undicht. Bei Versuchen dieser Art wird mit sehr kleinen Vorschubgeschwindigkeiten (0,0001 bis 5,0 mm/min.) gearbeitet. Dadurch entsteht ein großer Stick-Slip-Effekt. Auch nehmen die Gleitlager die Seitenkräfte beim Abscheren der Bodenproben sehr stark auf. Der Ein- und Ausbau der Bodenprobe wird durch das öl, das an allen Zellenteilen haftet, stark erschwert.Both designs are only functional when new. As the oil-smeared parts become resinous and dirty, the pressure stamp becomes stiff and leaky over time. In tests of this type, very low feed rates (0.0001 to 5.0 mm/min.) are used. This creates a large stick-slip effect. The sliding bearings also absorb the lateral forces when the soil samples are sheared off. The installation and removal of the soil sample is made very difficult by the oil that sticks to all parts of the cell.
Die Reibung am Druckstempel kann auch durch rotierende Lagerung aufgehoben werden. Das Abdichtungsproblem ist jedoch nicht gelöst.The friction on the pressure stamp can also be eliminated by rotating bearings. However, the sealing problem is not solved.
· I· I
Es warden auch Kraftmessungen Innerhalb der Zelle durchgeführt. Hierbei ist der Kraftaufnehmer eingebaut. Der Belastungsstempel Kann in diesem Fall durch eine stark reibende Dichtung abgedichtet werden.Force measurements are also carried out inside the cell. The force transducer is installed here. In this case, the load stamp can be sealed with a high-friction seal.
Nachteile: Sehr teuer.Disadvantages: Very expensive.
Die Kraftnessgenauigkeit in der Zelle ist ungenau, da der Zellendruck allseitig auf den Aufnehmsr wirkt.The force measurement accuracy in the cell is inaccurate because the cell pressure acts on the sensor from all sides.
Schiefbelastung,Unbalanced load,
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abdichtung und Führung des Druckstenpels zu schaffen, welche die den bekannten Einrichtungen anhaftenden Nachteile beseitigt und trotzdem eine einfache, kostengünstige und sichere Bedienung gewährleistet.The object of the invention is to create a seal and guide for the pressure stamp which eliminates the disadvantages inherent in the known devices and nevertheless ensures simple, cost-effective and safe operation.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abdichtung des Druckstempels mit zwei Dichtringen erfolgt. Zwischen den Dichtringen befindet sich eine ölkatrmer. Durch diese ölkaimer wird die Zelle abgedichtet und der Druckstempel mit der nötigen Schmierung versehen. Der Reibungswicterstand zwischen niedrigem und hohem Zellendruck ist annähernd gleich groß und so klein, daß er als Meßfehler bei der Ermittlung der Axialkrcift unberücksichtigt bleibt. Der Stick-Slip-Effekt ist weitgehend aufgehoben. Eine Nachschmierung wird erst nach ca. 10 000 Hüben notwendig.According to the invention, this problem is solved by sealing the pressure piston with two sealing rings. There is an oil chamber between the sealing rings. The cell is sealed by this oil chamber and the pressure piston is provided with the necessary lubrication. The friction coefficient between low and high cell pressure is approximately the same and so small that it is not taken into account as a measurement error when determining the axial force. The stick-slip effect is largely eliminated. Relubrication is only necessary after approx. 10,000 strokes.
Als Führungselement werden rostfreie Kugelführungen verwendet, die auch bei seitlich auftretenden Kräften nur geringe Reibung verursachen.Stainless steel ball bearings are used as guide elements, which cause only minimal friction even when forces occur from the side.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert und in Zeichnungen dargestellt.The invention is explained below using an embodiment and illustrated in drawings.
I I < < III!· · · II << III!· · ·
Es zeigt: Fig. 1 - Eine Triaxialzelle mit eingebauter Bodenprobe Fig. 2 - Die Abdichtung und Führung des Druckstempels im Zellenoberteil,It shows: Fig. 1 - A triaxial cell with a built-in soil sample Fig. 2 - The sealing and guidance of the pressure stamp in the upper part of the cell,
In der in Fig. 1 gezeigten Triaxialzelle ist mittig die Bodenprobe (1) eingebaut. Mit dem Druckstempel (2) wird die Bodenprobe (1) Ober die Kopfplatte (3) belastet. Die Bodenprobe (1) ist allseitig von Druckwasser (4) umgeben.The soil sample (1) is installed in the middle of the triaxial cell shown in Fig. 1. The soil sample (1) is loaded via the head plate (3) using the pressure stamp (2). The soil sample (1) is surrounded on all sides by pressurized water (4).
Gegen dieses Druckwasser ist der Druckstempel (2) durch die in Fig. 2 gezeigte Einheit abgedichtet.The pressure piston (2) is sealed against this pressurized water by the unit shown in Fig. 2.
Da das Gefüge der Bodenprobe (1) nicht immer homogen ist, kann diese tuch einseitig abscheren. Die hierbei auftretenden Seitenkräfte werden durch die Kugelführungen (5) aufgenommen.Since the structure of the soil sample (1) is not always homogeneous, this cloth can shear off on one side. The lateral forces that occur are absorbed by the ball guides (5).
In Fig. 2 ist die Abdichtungs- und Führungseinheit dargestellt. Der Druckstempel (2) wird mit handelsüblichen PTFE-Dichtungen (9) abgedichtet. Diese dichten gegen Wasser nur mangelhaft ab. Aus diesem Grund wurde im Zellenoberteil (7) eine Ausdrehung vorgesehen, in der zwei Dichtringe (9) und der Ringkörper (10) untergebracht sind. Innerhalb des Ringkörpers (10) befindet sich •ine Kammer, die mit Schmieröl (11) gefüllt ist. Dieses öl übernimmt die Schmierung und Abdichtung des Druckstempels. Die Schmierung reicht für etwa 10 000 Hübe bzw. Versuche.The sealing and guide unit is shown in Fig. 2. The pressure stamp (2) is sealed with commercially available PTFE seals (9). These seal against water only inadequately. For this reason, a recess was provided in the upper part of the cell (7) in which two sealing rings (9) and the ring body (10) are housed. Inside the ring body (10) there is a chamber filled with lubricating oil (11). This oil takes over the lubrication and sealing of the pressure stamp. The lubrication is sufficient for around 10,000 strokes or tests.
Gefüllt wird die ölkammer, indem der Sicherungsring (12) (Fig. 1) abgeschraubt wird, der Druckstempel (2) bis zum unteren Dichtring zurückgeschoben, die Kartmer mit öl gefüllt und der Druckstempel (2) wieder vorgeschoben wird. Danach wird der Sicherungsring (12) wieder befestigt.The oil chamber is filled by unscrewing the locking ring (12) (Fig. 1), pushing the pressure piston (2) back to the lower sealing ring, filling the cartridge with oil and pushing the pressure piston (2) forward again. The locking ring (12) is then reattached.
Der Schmierfilm, der von der ölkammer (11) auf den Druckstempel (2) übertragen wird, reicht als Schmierung für die rostfreien Kugelbüchsen (5) aus. Diese sind durch die Abstreifer (6) gegen Verschmutzung geschützt.The lubricating film that is transferred from the oil chamber (11) to the pressure stamp (2) is sufficient to lubricate the stainless steel ball bushings (5). These are protected against contamination by the wipers (6).
Claims (4)
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- 1986-01-25 DE DE19868601833 patent/DE8601833U1/en not_active Expired
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