一种用于土工三轴仪的可控温体变量测内室制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于土工三轴仪的可控温体变量测内室，包括内部螺旋盘管、外部螺旋盘管、三通卡套接头、快插接头、温度传感器、上部空心柱体以及设置在上部空心柱体底部并与上部空心柱体螺纹连接的下部圆环；内部螺旋盘管以及外部螺旋盘管分别螺旋缠绕设置在上部空心柱体的内壁以及外壁上；三通卡套接头设置在上部空心柱体的顶部并分别与内部螺旋盘管以及外部螺旋盘管相连通；快插接头设置在上部空心柱体的侧面；温度传感器是两个并分别设置在上部空心柱体的中部以及底部。本实用新型专利技术便于在不同型号或结构的土工三轴仪间推广、可实现一般土工三轴试验与温控土工三轴试验间自由切换以及在温度变载情况下可精确测量试样体积变化量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于土工三轴仪的可控温体变量测内室
本技术属于岩土工程实验
，涉及一种三轴试验内压力室，尤其涉及一种用于土工三轴仪的可控温体变量测内室。
技术介绍
随着现代岩土工程建设的快速发展，使得温度对岩土体基本性质影响的研究成为一个重要课题。实验室试验是研究岩土体温度效应的必要手段，但现有的一般土工三轴仪并不能实现温控测试功能，因此这就需要对现有的一般土工三轴仪加以改造完善，使之成为可以实现变温控制的土工三轴仪，即温控土工三轴仪。目前，对现有一般土工三轴仪的温控改造主要通过以下三种方式来实现：①在土工三轴仪的三轴压力室外部进行控温，主要通过在压力室外壁设置加热元件或将三轴仪整体放置在恒温室(恒温箱)内来实现；②从三轴仪压力室内部进行控温，主要通过在三轴仪三轴压力室内部设置加热元件来实现；③三轴仪压力室内、外联合进行控温，即通过在三轴仪压力室外壁设置加热元件从外部对试样进行加热，通过加热上传力杆和活塞杆从内部对试样进行加热。第一种改造方式，由于对压力室的导热性要求较高，通常只适用于具有金属材质压力室的土工三轴仪，而且这种传热方式的热传递路径较长，控温效率低下；第二种改造方式，通常把加热元件与温度传感器等部件固定在三轴压力室内部并与压力室相连，但有限的压力室内部空间以及试样安装的空间需求限制了这些部件的体积以及在压力室内部的排布，使得控温效果大打折扣，并且造成三轴压力室变的十分笨重；同时，由于土工三轴仪之间存在的结构差异性，对不同型号的土工三轴仪难以形成统一的、易于实施的改造；第三种改造方式，控温效果最好，但实施起来最复杂，且只适用于同时具备金属材质压力室、金属材质上传力杆以及金属材质活塞杆的土工三轴仪。总而言之，现有对土工三轴仪进行温控升级改造的几种方式，普遍存在以下两个问题：①加热元件与温度传感器等温控元件在空间上的排布过于分散，模块化程度较低，导致不能实现控温元件的模块化快速拆装，难以实现在一般土工三轴试验与温控土工三轴试验间的自由便捷切换；②在加热元件、温度传感器以及相关连接线路(管路)的选取或排布上并没有形成统一的标准，多是按照不同土工三轴仪的实际情况进行设计，难以在不同型号或结构的土工三轴仪间推广。这就迫切需要研发一种集成度高、模块化好、便于在不同型号或结构的土工三轴仪间推广，以及可实现一般土工三轴试验与温控土工三轴试验间自由切换的控温装置。一般土工三轴仪在量测试样体积变化时，主要通过两种方式，一种是通过测量反压控制器中水体积的变化量来反算试样体变，另一种是通过测量压力室内流体的体积变化量来反算试样体变。第一种体变量测方式仅适用于饱和试样，第二种量测方式则适用于各种不同饱和度的试样。但第二种测量方式需要提前标定不同温度和不同围压情况下压力室及其连接管路的变形，不仅量测精度较低，而且操作十分繁琐。因此迫切的需要研发一种简便的、经济的、可在温度变载条件下精确测量试样体变的装置。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本技术提供了一种模块化的、便于在不同型号或结构的土工三轴仪间推广、可实现一般土工三轴试验与温控土工三轴试验间自由切换且可精确测量温度变载情况下试样体变的用于土工三轴仪的可控温体变量测内室。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种用于土工三轴仪的可控温体变量测内室，其特征在于：所述用于土工三轴仪的可控温体变量测内室包括内部螺旋盘管、外部螺旋盘管、三通卡套接头、快插接头、温度传感器、上部空心柱体以及设置在上部空心柱体底部并与上部空心柱体螺纹连接的下部圆环；所述内部螺旋盘管以及外部螺旋盘管分别螺旋缠绕设置在上部空心柱体的内壁以及外壁上；所述三通卡套接头设置在上部空心柱体的顶部并分别与内部螺旋盘管以及外部螺旋盘管相连通；所述快插接头设置在上部空心柱体的侧面；所述温度传感器是两个；两个温度传感器分别设置在上部空心柱体的中部以及底部。作为优选，本技术所采用的三通卡套接头是两个；两个三通卡套接头的结构完全相同，两个三通卡套接头均包括第一通口、第二通口以及第三通口；所述内部螺旋盘管包括入口以及出口；所述内部螺旋盘管的入口以及出口分别与两个三通卡套接头的第一通口相连通；所述外部螺旋盘管包括入口以及出口；所述外部螺旋盘管的入口以及出口分别与两个三通卡套接头的第二通口相连通。作为优选，本技术所采用的上部空心柱体上设有参照管、内部螺旋盘管穿出孔、温度传感器穿出孔、参照管连接孔以及内部连接孔；所述参照管与上部空心柱体的轴向平行；所述内部螺旋盘管穿出孔共计两个，对称分布在上部空心柱体顶部，两个内部螺旋盘管穿出孔与上部空心柱体的轴向平行；所述内部螺旋盘管的入口以及出口分别通过内部螺旋盘管穿出孔与三通卡套接头的第一通口相连通；所述温度传感器穿出孔共计两个，分别位于上部空心柱体的下部和中部；所述温度传感器通过温度传感器穿出孔分别设置在上部空心柱体的中部以及底部；所述参照管连接孔设置在上部空心柱体的侧壁上并与参照管相连通；所述内部连接孔设置在上部空心柱体的侧壁上并与上部空心柱体内部相连通。作为优选，本技术所采用的快插接头是两个，第一个快插接头通过内部连接孔与上部空心柱体内部相连通；另一个快插接头通过参照管连接孔与参照管相连通。作为优选，本技术所采用的内部螺旋盘管紧贴于上部空心柱体的内壁并螺旋缠绕在上部空心柱体的内壁上；所述外部螺旋盘管紧贴于上部空心柱体的外壁并螺旋缠绕在上部空心柱体的外壁上。作为优选，本技术所采用的温度传感器伸入上部空心柱体内的距离不超过内部螺旋盘管的直径。本技术相比现有技术具有以下优点：本技术提供的一种用于土工三轴仪的可控温体变量测内室，包括内室筒体、内部螺旋盘管、外部螺旋盘管、三通卡套接头、快插接头以及温度传感器。与现有设备相比，本技术的优点在于：①在内室的内、外壁安装的螺旋盘管，可以使三轴试验的内压力室内、外流体同步升温，避免因内外升温不均所导致内压力室变形对试样体变精密测量的影响，而且温控试验的控温效率大幅提高，均匀性和保温性也更强；②用于控温的螺旋盘管、温度传感器均集成在内压力室上，结构简单，拆装十分方便，使得一般土工三轴试验与温控土工三轴试验之间仅通过安装或拆卸模块化的可控温体变量测内压力室即可实现自由切换，互不干扰，便于在不同型号或结构的土工三轴仪间推广和一般土工三轴仪升级为温控三轴仪。③可以在温度变载条件下精确测量三轴试样的体积变化量。附图说明图1是本技术所提供的用于土工三轴仪的可控温体变量测内室的整体结构示意图；图2是本技术所提供的用于土工三轴仪的可控温体变量测内室的沿内部螺旋盘管穿出孔中心连线方向的剖面图；图3是本技术所提供的用于土工三轴仪的可控温体变量测内室的沿参照管和筒体中心连线方向的剖面图；图4是本技术所采用的内室筒体的结构图；图5是本技术所采用的内室筒体的俯视图；图6是本技术所采用的内室筒体的沿内部螺旋盘管穿出孔中心连线方向的剖面图；图7是本技术所采用的内室筒体的沿参照管和筒体中心连线方向的剖面图；图8是本技术所采用的内室筒体下部圆环的结构示意图；图中：1-内室筒体；11-上部空心柱体；12-下部圆环；111-参照管；112-内部螺旋盘管穿出孔；113-温度传感器穿出孔；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于土工三轴仪的可控温体变量测内室，其特征在于：所述用于土工三轴仪的可控温体变量测内室包括内部螺旋盘管（2）、外部螺旋盘管（3）、三通卡套接头（4）、快插接头（5）、温度传感器（6）、上部空心柱体（11）以及设置在上部空心柱体（11）底部并与上部空心柱体（11）螺纹连接的下部圆环（12）；所述内部螺旋盘管（2）以及外部螺旋盘管（3）分别螺旋缠绕设置在上部空心柱体（11）的内壁以及外壁上；所述三通卡套接头（4）设置在上部空心柱体（11）的顶部并分别与内部螺旋盘管（2）以及外部螺旋盘管（3）相连通；所述快插接头（5）设置在上部空心柱体（11）的侧面；所述温度传感器（6）是两个；两个温度传感器（6）分别设置在上部空心柱体（11）的中部以及底部。

【技术特征摘要】
1.一种用于土工三轴仪的可控温体变量测内室，其特征在于：所述用于土工三轴仪的可控温体变量测内室包括内部螺旋盘管（2）、外部螺旋盘管（3）、三通卡套接头（4）、快插接头（5）、温度传感器（6）、上部空心柱体（11）以及设置在上部空心柱体（11）底部并与上部空心柱体（11）螺纹连接的下部圆环（12）；所述内部螺旋盘管（2）以及外部螺旋盘管（3）分别螺旋缠绕设置在上部空心柱体（11）的内壁以及外壁上；所述三通卡套接头（4）设置在上部空心柱体（11）的顶部并分别与内部螺旋盘管（2）以及外部螺旋盘管（3）相连通；所述快插接头（5）设置在上部空心柱体（11）的侧面；所述温度传感器（6）是两个；两个温度传感器（6）分别设置在上部空心柱体（11）的中部以及底部。2.根据权利要求1所述的用于土工三轴仪的可控温体变量测内室，其特征在于：所述三通卡套接头（4）是两个；两个三通卡套接头（4）的结构完全相同，两个三通卡套接头（4）均包括第一通口、第二通口以及第三通口；所述内部螺旋盘管（2）包括入口以及出口；所述内部螺旋盘管（2）的入口以及出口分别与两个三通卡套接头（4）的第一通口相连通；所述外部螺旋盘管（3）包括入口以及出口；所述外部螺旋盘管（3）的入口以及出口分别与两个三通卡套接头（4）的第二通口相连通。3.根据权利要求2所述的用于土工三轴仪的可控温体变量测内室，其特征在于：所述上部空心柱体（11）上设有参照管（111）、内部螺旋盘管穿出孔（112）、温度传感器穿出孔（113）、参照管连接孔（114）以及内部连接孔（115）；所述参照管（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，李剑，程朋，孔令伟，王艳丽，孙淼军，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北,42