RU189197U1 - Устройство для испытаний грунта - Google Patents
Устройство для испытаний грунта Download PDFInfo
- Publication number
- RU189197U1 RU189197U1 RU2018143700U RU2018143700U RU189197U1 RU 189197 U1 RU189197 U1 RU 189197U1 RU 2018143700 U RU2018143700 U RU 2018143700U RU 2018143700 U RU2018143700 U RU 2018143700U RU 189197 U1 RU189197 U1 RU 189197U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermoelectric module
- coolant
- heat
- pusher
- soil
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к приборам для определения деформаций и сил морозного пучения грунта в лабораторных условиях.Предлагается устройство для испытаний грунта на морозное пучение, которое состоит из основания, механизма вертикального нагружения, блока управления, испытательной ячейки. В верхней части ячейки располагается плита с толкателем и термоэлектрический модуль. Устройство дополнительно содержит систему охлаждения термоэлектрического модуля, состоящую из установленного на одну из сторон термоэлектрического модуля теплообменника, который гидравлически связан трубками, заполненными теплоносителем, с радиатором, охлаждаемым вентилятором.Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения за счет повышения конвективного теплообмена.
Description
Полезная модель относится к приборам для определения степени промерзания, а также характеристик деформаций и сил морозного пучения грунта в лабораторных условиях.
Известен прибор для испытания мерзлых грунтов на пучение, включающий контейнер с открытыми торцами и теплоизоляционный кожух. С целью повышения точности управления фронтом промерзания он снабжен термоэлектрическими модулями, радиаторами и вентиляторами, а также блоком управления и механизмом вертикального нагружения (по заявке RU 2012103618, кл. E02D 1/00, опубл. 10.08.2013).
Недостатком данной конструкции является то, что конструкция радиатора не поясняется, а для охлаждения грунта необходимо использовать отдельную климатическую или морозильную камеру, а термоэлектрические модули служат только для регулирования перепада температур в небольших пределах.
В качестве прототипа взят испытательный прибор для измерения температуры грунтов, основанный на термоэлектрическом охлаждении, который включает в себя основной корпус, устройство контроля данных, емкость для воды, связанную с нижней частью корпуса, датчики температуры, перемещения и давления. В верхней части корпуса размещен термоэлектрический элемент Пельтье, на верхней поверхности которого располагается корпус радиатора (по патенту CN 202216953, кл. G01N 33/24, опубл. 09.05.2012).
Недостатком данного устройства является то, что конструкция радиатора не поясняется достаточно полно, а из имеющихся данных можно заключить, что предлагается радиатор, состоящий только из радиаторной решетки.
В настоящее время существуют новые эффективные конструкции радиаторов, которые могут значительно увеличить степень охлаждения и теплоотведения.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для испытаний грунта состоит из основания, испытательной ячейки, блока управления, механизма вертикального нагружения, при этом в верхней части испытательной ячейки находится плита термостабилизированная (примыкает к поверхности грунта и охлаждает его) с толкателем, на котором расположен блок охлаждения, включающий в себя термоэлектрический модуль типа элемента Пельтье и радиатор, охлаждаемый вентилятором. Устройство отличается тем, что термоэлектрический модуль связан с радиатором через блок теплообменника с трубками, заполненными теплоносителем, при этом термоэлектрический модуль и теплообменник окружены теплоизолирующим кожухом.
Испытательная ячейка может представлять собой как цельный цилиндр, так и сборную обойму из нескольких элементов или колец (кольцевую обойму).
В качестве теплоносителя может быть использован любой жидкий или газообразный теплоноситель, в том числе вода, спирт, фреон или антифриз.
В качестве материала термоизолирующего кожуха может быть использован материал с термическим сопротивлением не менее 0,8 м2К/Дж, например, пенополистирол, пластик, пенополиуретан.
В качестве материала толкателя и плиты термостабилизированной может быть использована медь, золото и серебро (и иные благородные металлы), а также сплавы меди, например, латунь, бронза, а также сплавы благородных металлов.
В качестве материала основания предпочтительно использование алюминия и его сплавов, однако доступно также применение стали, чугуна, титана и титановых сплавов.
Одного блока охлаждения вполне достаточно для исправной работы устройства, однако оно может содержать до трех блоков охлаждения, которые будут примыкать к трем сторонам толкателя. Наиболее удачным композиционным решение является использование двух блоков охлаждения, расположенных друг напротив друга симметрично.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - устройство для испытаний грунта на морозное пучение;
фиг. 2 - система охлаждения термоэлектрического модуля;
фиг. 3 - место установки термоэлектрического модуля.
Устройство для испытаний грунта на морозное пучение (фиг. 1) состоит из основания 1, механизма вертикального нагружения 2, блока управления 3, испытательной ячейки (кольцевой обоймы) 4, плиты термостабилизированной 5 с толкателем 6.
На толкателе расположен блок охлаждения, состоящий из термоэлектрического модуля типа элемента Пельтье 7, который примыкает к теплообменнику 8, от теплообменника отходят трубки 9 с теплоносителем, трубки заходят в радиатор 10 с вентилятором 11, при этом термоэлектрический модуль 7 и теплообменник 8 окружены теплоизолирующим кожухом 12. Концы трубок 9 герметично заделаны с обеих сторон (например, запаяны), внутренний объем заполнен теплоносителем. На фигуре 1 изображен частный случай устройства, когда к толкателю присоединено два блока охлаждения.
На представленных изображениях (фиг. 2) также присутствует кольцо направляющее 13 (закреплено через болты к плите 5), которое необходимо для устранения возможного перекоса или закусывания плиты 5 при выталкивании промороженным грунтом.
На фиг. 3 подробно изображено, как трубки 9 входят в теплообменник 8, а он в свою очередь примыкает к горячей стороне термоэлектрического модуля 7. При этом на фиг. 2 и 3 можно увидеть еще один термоэлектрический модуль для подключения дополнительного блока охлаждения.
Испытательная ячейка 4 обыкновенно располагается над устройством подпитки водой 15, в которое подается вода, в частности, из отдельной емкости 14.
Показания устройства могут считывать динамометром, однако в настоящее время эффективно используется датчик давления (силы), называемый тензодатчик 16 (тензодатчик изменяет свое сопротивление пропорционально приложенной силе), а также датчик перемещения 17 и датчик температуры 18.
Устройства подобного типа представляют собой лабораторные образцы для исследования относительно небольших проб грунта на морозное пучение и иные деформации при изменении температур. Внутри вертикальной испытательной ячейки (обоймы, капсулы) осуществляется замораживание грунта, при этом снимаются показания его вертикального перемещения (вследствие изменения его объема) при промерзании, каковые измерения могут учитывать не только конечные величины, но и отслеживать промежуточные стадии соотношения величин «температура-перемещение» во времени. Дополнительные датчики могут также отслеживать распределение промерзания по мере удаления грунта от охлаждающей поверхности.
Ранее традиционно для подобных измерений такие приборы целиком помещались в морозильную камеру, однако сейчас появилось целое поколение портативных приборов, имеющих собственный механизм (блок) охлаждения, не требующий еще какого-либо дополнительного оборудования.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Образец грунта для исследований помещают в испытательную ячейку (кольцевую обойму). Охлаждение грунта происходит с помощью термоэлектрического модуля, который создает отрицательную температуру и передает ее через плиту с толкателем на грунт.
Нагрузка на грунт передается с помощью механизма вертикального нагружения. Показатели исследования определяют при помощи датчиков (температурных, тензометрических, датчика перемещения). Управление процессом и учет показаний обеспечивается блоком управления.
Работа термоэлектрического модуля основана на эффекте Пельтье, который основан на возникновении разности температур при протекании электрического тока. При этом одна сторона термоэлектрического модуля охлаждается, а другая нагревается.
Использование системы охлаждения термоэлектрического модуля позволяет понизить температуру холодной стороны модуля, за счет отвода тепла от горячей стороны. Отвод тепла от термоэлектрического модуля осуществляется с помощью теплообменника, тепло от которого передается теплоносителем по трубкам. Охлаждение теплоносителя происходит в радиаторе, где обеспечивается теплообмен с окружающей средой. Для интенсификации процесса теплообмена установлен вентилятор, который обеспечивает циркуляцию воздуха через радиатор.
Для исключения влияния на термоэлектрический модуль посторонних температур он помещается в кожух.
Таким образом, решения, используемые в полезной модели, позволяют повысить эффективность охлаждения и обеспечивают достижение технического результата.
Claims (11)
1. Устройство для испытаний грунта, состоящее из основания, испытательной ячейки, блока управления, механизма вертикального нагружения, в верхней части испытательной ячейки находится плита термостабилизированная с толкателем, на котором расположен блок охлаждения, включающий в себя термоэлектрический модуль типа элемента Пельтье и радиатор с вентилятором, отличающееся тем, что термоэлектрический модуль связан с радиатором через блок теплообменника с трубками, заполненными теплоносителем, при этом термоэлектрический модуль и теплообменник окружены теплоизолирующим кожухом.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве материала толкателя и плиты термостабилизированной использована медь.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве материала толкателя и плиты термостабилизированной использовано серебро.
4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве материала термоизолирующего кожуха использован пенополиуретан.
5. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве материала термоизолирующего кожуха использован пенополистирол.
6. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя используется вода.
7. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя используется спирт.
8. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя используется фреон.
9. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя используется антифриз.
10. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве материала основания используется алюминий.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143700U RU189197U1 (ru) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Устройство для испытаний грунта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143700U RU189197U1 (ru) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Устройство для испытаний грунта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU189197U1 true RU189197U1 (ru) | 2019-05-16 |
Family
ID=66549810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018143700U RU189197U1 (ru) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Устройство для испытаний грунта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU189197U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU197327U1 (ru) * | 2019-09-26 | 2020-04-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Клиновая установка для определения прочностных характеристик грунтов и зернистых материалов |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2365916C1 (ru) * | 2008-03-31 | 2009-08-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Устройство для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта |
| RU2405889C1 (ru) * | 2009-04-22 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Ньюфрост" | Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы |
| CN101923085A (zh) * | 2010-07-06 | 2010-12-22 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 多功能公路土基冻融循环试验装置 |
| CN201707329U (zh) * | 2010-07-06 | 2011-01-12 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 多功能公路土基冻融循环试验装置 |
| CN202216953U (zh) * | 2011-09-21 | 2012-05-09 | 南京林业大学 | 基于热电制冷控制的土壤冻胀融沉试验仪 |
| RU2012103618A (ru) * | 2012-02-02 | 2013-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") | Прибор для испытания мерзлых грунтов на пучение |
| RU2540432C1 (ru) * | 2013-12-17 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Устройство для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта |
-
2018
- 2018-12-10 RU RU2018143700U patent/RU189197U1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2365916C1 (ru) * | 2008-03-31 | 2009-08-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Устройство для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта |
| RU2405889C1 (ru) * | 2009-04-22 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Ньюфрост" | Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы |
| CN101923085A (zh) * | 2010-07-06 | 2010-12-22 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 多功能公路土基冻融循环试验装置 |
| CN201707329U (zh) * | 2010-07-06 | 2011-01-12 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 多功能公路土基冻融循环试验装置 |
| CN202216953U (zh) * | 2011-09-21 | 2012-05-09 | 南京林业大学 | 基于热电制冷控制的土壤冻胀融沉试验仪 |
| RU2012103618A (ru) * | 2012-02-02 | 2013-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") | Прибор для испытания мерзлых грунтов на пучение |
| RU2540432C1 (ru) * | 2013-12-17 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Устройство для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU197327U1 (ru) * | 2019-09-26 | 2020-04-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Клиновая установка для определения прочностных характеристик грунтов и зернистых материалов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104181195B (zh) | 一种基于稳态法的导热系数测量装置 | |
| JP5334299B2 (ja) | 検体試験管冷却・保冷装置、該装置を有するシステム、および、該装置の使用方法 | |
| Yao et al. | Pore-scale visualization and measurement of paraffin melting in high porosity open-cell copper foam | |
| CN110044950B (zh) | 冻融试验系统 | |
| Li et al. | Experimental study on heat transfer enhancement of gas tube partially filled with metal foam | |
| CN103983660B (zh) | 一种室内岩样导热系数测试装置 | |
| CN201281694Y (zh) | 材料导热系数测定装置 | |
| RU189197U1 (ru) | Устройство для испытаний грунта | |
| CN102830134B (zh) | 采用上下恒温参数辨识法测热界面材料性能的方法 | |
| Kim et al. | Visualization of boiling phenomena in inclined rectangular gap | |
| CN102645450A (zh) | 精确测量低温下多物相导热系数的可视化装置 | |
| CN202057647U (zh) | 土质冻胀率测定仪 | |
| CN104236158A (zh) | 一种测量过冷点或冰点的半导体制冷装置 | |
| CN202562869U (zh) | 精确测量低温下多物相导热系数的可视化装置 | |
| CN102778474A (zh) | 上下恒温参数辨识法测导热系数的方法 | |
| KR102147820B1 (ko) | 토질의 동결 시험을 위한 냉각 시스템 | |
| CN109580703B (zh) | 土体冰点测量系统及土体冰点测量方法 | |
| CN210051713U (zh) | 一种测试能量桩换热性能的实验系统 | |
| CN1257404C (zh) | 测定生物样品冻结或融化过程中潜热的方法及装置 | |
| CN204202236U (zh) | 一种测量过冷点或冰点的半导体制冷装置 | |
| CN102778476B (zh) | 正反双向热流法测定导热系数的方法 | |
| CN207097467U (zh) | 一种进行高温气隙传热特性试验研究的装置 | |
| Chen et al. | Estimation of heat-transfer characteristics from fins mounted on a horizontal plate in natural convection | |
| CN205102483U (zh) | 一种嵌入式分析仪器试剂冰箱 | |
| CN218917254U (zh) | 一种用于测量相变储能构件热性能的装置 |