能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐的制作方法
能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种脱气罐，具体设及一种能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒 大=轴仪(全称为微机控制电液伺服1500KN静态=轴试验机）脱气罐。
【背景技术】
[0002] 粗粒±大=轴仪通过千斤顶施加垂直向荷载，能够对放在=轴压力室内的、由 ±，砂，碱石按规定组成的圆柱型试样，进行静态试验，研究其静力力学性质。
[0003] 体变指试样受力后体积改变量除W试样的原体积的比值，是粗粒±大=轴试验过 程中两个最重要指标之一(另一个是轴力)，试验中需要尽可能精确量测。为此，试样要尽可 能饱和，也就是说理论上试样内孔隙要全部被水充满而不含空气。固结排水试验中试样包 裹在乳胶膜内，上、下两端用乳胶管分别扎紧在上、下钢透水石上。试验前通过向试样孔隙 里充满水来饱和。试验中，试样孔隙体积被压缩了多少毫升，就有多少毫升的水通过试样上 端的透水石上的排水管被挤出，排到反压罐中，导致反压罐中浮球式传感器中的浮球随水 位上升。浮球式传感器的水位值，被转换为电子信号，由电脑中控制软件计算并显示在屏幕 上，并记录在电脑硬盘文件中。
[0004]S轴试验要求试样的孔隙充满水，现有技术(例如，厂家的说明书）中有如下A、B、 CS种方法；
[000引A、自然饱和法
[0006] (1)打开脱气罐供水阀将脱气水罐注满水。
[0007] 口）将排水管与上孔压阀相连，打开饱和阀、下孔压阀、上孔压阀，试样开始后，下
[0008] 孔注水、上孔排水饱和，待上孔的排水管均匀出水数个小时后，认为试样完成饱 和。
[000引B、抽真空饱和法
[0010] (1)打开脱气罐供水阀将脱气水罐注满水。
[0011] 口）开启真空累，打开脱气阀1、脱气阀2、分配阀2、上孔压阀、下孔压阀、饱和阀开 始下孔注水、试样的上孔同时抽真空，待下孔压与围压基本相等时试样饱和。
[001引C、反压饱和法
[0013] (1)反压控制方式选择位移控制，鼠标点下、使反压位移达到10mm;
[0014] 口）将注水管连接到反压水缸，打开排气阀，注满水后关闭排气阀，再将反压水缸 连接到反压阀；
[0015] 樹打开反压阀。将反压选择合适的档位(使用压力小于本档满量程)，将反压控制 方式切换成反压控制；在控制软件中输入参数，点击确定按钮，系统自动加反压到目标值 (例如；0. 2MPa);
[0016] 本申请的发明人在大S轴实验中发现，W上S种方法中，方法C反压饱和法在试 验时难W控制，因此试验时几乎没有人用，近几年各单位甚至购入仪器时不买反压加压缸 W节省费用；方法B抽真空饱和法在试验过程中也不好控制，原因是由于试样内接近真空， 试样外是标准大气压，所w饱和水进入试样孔隙内流速很快，容易将细颗粒冲走，失去了小 颗粒石块的保护，使大石块的尖角直接顶在3-6毫米厚的乳胶膜上，使其易扎破而导致试 验失败；方法A自然饱和法因简单易用，被广为采用。
[0017]W上A、B、CS种方法，都需要用脱气罐中的水来饱和试样。而自然状态下自来水 中是有空气的。证据一，水加热时有气泡，说明水中有气体，当温度声高时，气体的溶解度减 小了，气体不能溶解在里面，所化会逸出来砸据二鱼类和植物能在水中生存，也说明水中 溶有一定的气体。
[0018] 水温一定而溶气压力不很高条件下，空气在水中的溶解平衡可用亨利定律表示 为；V=KTXp
[0019] 式中：V--空气在水中的溶解度，L/m3,其中L代表升；
[0020] KT--溶解度系数，L/kPa.m3,是KT值与温度的关系如下；
[0021] 表1不同温度下空气在水中的溶解度系数
[0022] 由上式可见，空气在水中的平衡溶解量与溶气压力成正比，且与温度有关。水在压 力下会吸收更多的气体。我们常喝的汽水，就是在加压的情况下，使更多的二氧化碳气体溶 于水。
[0023] 一定条件下，空气在水中的实际溶解量与平衡溶解量之比，称为空气在水中的饱 和系数。饱和系数的大小与溶气时间及溶气罐结构有关。在2~4分钟的常用溶气时间内， 空罐为0. 8~0. 7。大气压下空气在水中的平衡溶解量如表2。
[0024] 表2大气压下空气在水中的平衡溶解量
[00巧]
[0026] 综上，大S轴试验室内配有空调，温度范围通常控制在在10~30度之间，因此，水 中含气量约为1. 8%~1. 2% (即18. 272~12. 032毫升/升）。
[0027] ±工试验规程化237-017-1999对=轴试验试样饱和度采用值（即孔隙压力系数） 试验来检查饱和度。根据加拿大AAed大学砂的小=轴试验(试样直径10-15厘米）的经 验，抽真空后或用纯净蒸馈水饱和后的砂试样的饱和度能够达到95%或更高一点，但达不 到100%。而根据申请者值试验的结果，自然饱和法(不抽真空）堆石料的饱和度通常连90% 也达不到，该是因为试料中一定量的小于1毫米粒径的细料存在，加上堆石料试样体积(大 S轴）远大于砂的的孔隙体积（中、小S轴)。而大S轴试样如用蒸馈水饱和，因用水量大也 难W实施纯净蒸馈水自然饱和法。由此可见，大=轴试验的试样饱和方法有必要改进。
[002引现有技术中，大=轴仪的脱气罐结构中设有一个直径为12厘米的刚性亚克力材 料的透明罐体，上面的顶盖、下面的底盖为铸铁材料，顶盖、底盖与罐体接触部位设有0型 圈。顶盖、底盖开有通气孔；该脱气罐通过阀口与真空累连接，然后该脱气罐底部通过饱和 阀与粗粒±大=轴仪的压力室连接。脱气水的的操作方法为；"脱气罐注满水，放置一定时 间"。该种办法无法消除水龙头打开后，随自来水进入到脱气罐内的水中空气。而进入脱 气罐内的水中空气在对试样孔隙饱和时，占据一部分孔隙体积，形成一个个的封闭的小气 泡，因此使该部分孔隙无法被水充填而一直被小气泡充填，影响试样的饱和度，进而影响试 验过程中量测的体变的准确度。另外，饱和过程中往往一罐水不够，要用3罐水W上，每用 完一罐后要打开自来水笼头加水时常将笼头开得很大，自来水流速很快。和将笼头开得小 一点，慢慢加水相比，渗入了更多的空气。
【发明内容】
[0029] 针对上面所述的现有技术中的问题，本实用新型的目的是提供一种能够预抽真 空提高式样饱和度的粗粒大=轴仪脱气罐，该脱气罐能够先对饱和罐中的水预抽真空，将 饱和罐中的水里空气抽出，制造脱气水，使用脱气水饱和能够使试样达到更高的饱和度，同 时，该罐体积是原饱和罐体积的15倍多，饱和过程基本不用二次往饱和罐中补水。上述方 法有效保证了饱和罐中水中含气泡量极小，从而提高了大=轴试验过程量测到的试样体积 变化量的准确度。
[0030] 完成上述发明任务的技术方案是，一种能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大= 轴仪脱气罐，该脱气罐中设有一个体积较大的刚性罐体作为脱气罐，该大脱气罐通过脱气 阀III与真空累连接；该大脱气罐底部通过饱和阀与粗粒±大=轴仪的压力室连接，其特征 在于，所述刚性罐体采用密封的大体积刚性罐体（即，用大体积罐体取代原来的小体积罐 体，并取消现有技术脱气罐顶部开有的通气孔，或在一般情况下，W阀口关闭该通气孔)。换 言之，该脱气罐中设有一个刚性罐体，该脱气罐通过脱气阀III与真空累连接；该脱气罐底部 通过饱和阀与粗粒±大=轴仪的压力室连接，其特征在于，所述刚性罐体采用密封的刚性 透明的亚克力材料的罐体。
[0031] 大=轴试验的试样时要求孔隙被水充满，在固结或排水剪试验过程中，试样孔隙 中的水排出多少毫升，试样体积就被压缩了多少毫升(立方厘米)。因此，试样要求完全饱 和，也就是说试样内孔隙要尽可能被不含空气的饱和水充满。现有技术的仪器系统采用"脱 气罐注满水，放 置一定时间"的方法来制造脱气水，由于自来水管放入饱和罐中的水含有一 定体积的空气，饱和时空气随水流动而溢出，挤占试样中孔隙，形成许多封闭的小气泡，使 试样的该部分孔隙无法被水充填而一直被气泡占据。试验过程中，当封闭气泡随着饱和水 被挤出进入反压罐中时，因为从水中散溢出，该封闭气泡体积量测值为零，最终影响试样体 积变化量的量测精度。针对上面问题，本实用新型提出了饱和前先对饱和罐中的水预抽真 空的设备和方法，将饱和罐中的水里空气抽出，制造脱气水，使用脱气水饱和能够使试样达 到更高的饱和度，从而提高试验过程量测到的试样体积变化量的准确度。
[0032] 本实用新型有W下优化方案：
[0033] 1、为了防止脱气罐中的水被吸入真空累，在所述脱气罐与真空累之间设置有缓冲 罐(也可称为小脱气罐)，该缓冲罐是一个密封的直径为12厘米的刚性罐体，该缓冲罐与所 述的脱气罐通过阀口及管道连接，空气累经过该缓冲罐(小脱气罐）与所述的脱气罐(大脱 气罐）连接。换言之，在所述脱气罐与真空累之间设置有缓冲罐，该缓冲罐是一个密封的刚 性透明的亚克力材料的罐体，该缓冲罐与所述的脱气罐通过阀口及管道连接，空气累经过 该缓冲罐与所述的脱气罐连接。
[0034] 2、该缓冲罐的高度低于所述的大脱气罐。
[0035] 3、申请人推荐，所述缓冲罐的高度采用1米；所述缓冲罐的直径采用0. 12米。
[0036]4、所述缓冲罐与脱气罐之间设置阀口。
[0037]5、所述缓冲罐与大脱气罐之间的管道采用软橡皮管。
[0038] 6、将原有脱气罐的规格加大，所述的规格加大是指，脱气罐的高度采用1. 2米，直 径采用0. 3米；而原有脱罐的高度为1米，直径为0. 12米。
[0039] 换言之，为解决现有技术的不足，本实用新型对脱气罐的结构做了改进，该结构不 仅将原有上部开孔的脱气罐改为密封结构的脱气罐，而且利于采用预抽真空排气法(参照 图1 )，为了防止大脱气罐2中部分水随空气流入真空累1中，使将累中液压油因浮在水上而 被挤出，影响累的正常工作，在现有技术原有的脱气罐和真空累之间新增加一个1米高的 缓冲4 (小脱气罐)。该样，如果有水从脱气罐2中抽出，就会落入1米高的缓冲罐4底部， 从而避免被抽入真空累1，损坏真空累。相应的，增添阀口 5、阀口 6和软橡皮管。
[0040] 本实用新型的装置可作为岩±工程试验的专用装置的补充，可用于行业标准 化237-058-1999粗颗粒固结试验和化237-060-1999粗颗粒轴压缩试验中自然水头饱 和之前脱气水的制造，确保脱气罐中空气被抽真空去除。最终，达到提高体变量测精度的目 标。
[0041] 大=轴实验结果表明；本实用新型预抽真空制造脱气水的效果好。对同一种密度 的试验料，在高60厘米，直径30厘米的圆柱形试样中，本实用新型抽真空后进入并留在试 样中水的体积，比现有技术同样设备中水的体积，大约多5-8%。说明，经抽真空后的由于饱 和罐中水里面溶解的空气没有了，所W饱和时，试样内的孔隙被只含极少体积的空气，的水 占据，表现为饱和度可接近100%。
[0042] 本预抽真空制造脱气水技术适用于30厘米试样直径的大=轴仪，也适用于最近 几年来出现的更大直径=轴仪，例如50、100厘米试样直径的大=轴仪，也适用于试样直径 小于30厘米的5厘米、10厘米、12厘米、15厘米等不同直径的小S轴仪。
【附图说明】
[0043] 下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0044] 图1为粗粒±大^轴的平面示意图。
【具体实施方式】
[0045]实施例1，能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大=轴仪(全称为微机控制电液伺 服1500KN静态=轴试验机）脱气罐，参照图1;真空累1，大脱气罐2,脱气罐供水阀3,缓冲 罐(小脱气罐）4,阀口 5、7和大气阀6、;脱气阀1118,真空表9,脱气阀II10,脱气阀I11，空 气阀12,调压阀13,备压阀14,反压阀15,体变传感器16,反压罐17,分配阀I18,空压机 19,分配阀II20,反压罐排水阀21，上孔压阀22,连接阀II23,连接阀I24,下孔压传感器 25，下孔压阀26，反压排水阀27，脱气排水阀28，饱和阀29，压力室排气阀30，压力室31，式 样32。
[0046] 如图中，按W上顺序操作：
[0047] (1)关闭阀口 7,打开接大气阀6,打开排水龙头，打开脱气罐供水阀3,将1. 2
[004引米高的大脱气罐2注满水。
[0049] (2)打开阀口 7,打开阀口 5,关闭脱气罐供水阀3,关闭接大气阀6,关闭脱
[0050] 气阀3。开启真空累1抽真空。等到真空表指针显示为0时，再抽5分钟后
[0051] 关闭真真空累1，结束抽真空。
[0052] (3)打开接大气阀6,使大脱气罐2与大气相通，打开与试样32相连管路上各开 关，
[0053] 即打开饱和阀29、下孔压阀26、上孔压阀22,脱气水在自重下由高处(大脱气罐2)
[0054] 流入低处巨轴试样32)内，开始试样自然饱和。
【主权项】
1. 一种能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，设有一个刚性罐体作为 脱气罐，该脱气罐通过脱气阀III与真空泵连接；该脱气罐底部通过饱和阀与粗粒土大三轴 仪的压力室连接，其特征在于，所述刚性罐体采用密封的刚性透明的亚克力材料的罐体。2. 根据权利要求1所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，在所述脱气罐与真空泵之间设置有缓冲罐，该缓冲罐是一个密封的刚性透明的亚 克力材料的罐体，该缓冲罐与所述的脱气罐通过阀门及管道连接，空气泵经过该缓冲罐与 所述的脱气罐连接。3. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐的高度低于所述的脱气罐。4. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐的高度采用1米。5. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐的直径采用0. 12米。6. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐与脱气罐之间设置有阀门。7. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐与脱气罐之间的管道采用软橡皮管。8. 根据权利要求2-7之一所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气 罐，其特征在于，所述脱气罐的高度采用1. 2米；所述缓冲罐的直径采用0. 3米。
【专利摘要】能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，设有一个刚性罐体，大脱气罐通过脱气阀Ⅲ与真空泵连接、底部通过饱和阀与粗粒土大三轴仪的压力室连接，特征是刚性罐体采用密封的刚性材料罐体。优化方案在大脱气罐与真空泵之间设置有缓冲罐，缓冲罐也是密封刚性材料罐体，缓冲罐与脱气罐通过阀门及管道连接，空气泵经过缓冲罐与脱气罐连接。本实用新型可作为岩土工程试验专用装置的补充，可用于粗颗粒土三轴压缩试验中自然水头饱和法操作前脱气水的制造，确保大脱气罐中空气被抽真空去除。达到提高体变量测精度的目标。本实用新型制造脱气水的效果好，根据粗粒土试验规程推荐的值试验的试验结果，堆石料饱和度能够达到95%-97%。
【IPC分类】G01N1/28, G01N3/02
【公开号】CN204694537
【申请号】CN201520272631
【发明人】孙大伟, 李哲群, 李顺波, 张国栋, 王康平, 程润喜
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月29日
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种脱气罐，具体设及一种能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒 大=轴仪(全称为微机控制电液伺服1500KN静态=轴试验机）脱气罐。
【背景技术】
[0002] 粗粒±大=轴仪通过千斤顶施加垂直向荷载，能够对放在=轴压力室内的、由 ±，砂，碱石按规定组成的圆柱型试样，进行静态试验，研究其静力力学性质。
[0003] 体变指试样受力后体积改变量除W试样的原体积的比值，是粗粒±大=轴试验过 程中两个最重要指标之一(另一个是轴力)，试验中需要尽可能精确量测。为此，试样要尽可 能饱和，也就是说理论上试样内孔隙要全部被水充满而不含空气。固结排水试验中试样包 裹在乳胶膜内，上、下两端用乳胶管分别扎紧在上、下钢透水石上。试验前通过向试样孔隙 里充满水来饱和。试验中，试样孔隙体积被压缩了多少毫升，就有多少毫升的水通过试样上 端的透水石上的排水管被挤出，排到反压罐中，导致反压罐中浮球式传感器中的浮球随水 位上升。浮球式传感器的水位值，被转换为电子信号，由电脑中控制软件计算并显示在屏幕 上，并记录在电脑硬盘文件中。
[0004]S轴试验要求试样的孔隙充满水，现有技术(例如，厂家的说明书）中有如下A、B、 CS种方法；
[000引A、自然饱和法
[0006] (1)打开脱气罐供水阀将脱气水罐注满水。
[0007] 口）将排水管与上孔压阀相连，打开饱和阀、下孔压阀、上孔压阀，试样开始后，下
[0008] 孔注水、上孔排水饱和，待上孔的排水管均匀出水数个小时后，认为试样完成饱 和。
[000引B、抽真空饱和法
[0010] (1)打开脱气罐供水阀将脱气水罐注满水。
[0011] 口）开启真空累，打开脱气阀1、脱气阀2、分配阀2、上孔压阀、下孔压阀、饱和阀开 始下孔注水、试样的上孔同时抽真空，待下孔压与围压基本相等时试样饱和。
[001引C、反压饱和法
[0013] (1)反压控制方式选择位移控制，鼠标点下、使反压位移达到10mm;
[0014] 口）将注水管连接到反压水缸，打开排气阀，注满水后关闭排气阀，再将反压水缸 连接到反压阀；
[0015] 樹打开反压阀。将反压选择合适的档位(使用压力小于本档满量程)，将反压控制 方式切换成反压控制；在控制软件中输入参数，点击确定按钮，系统自动加反压到目标值 (例如；0. 2MPa);
[0016] 本申请的发明人在大S轴实验中发现，W上S种方法中，方法C反压饱和法在试 验时难W控制，因此试验时几乎没有人用，近几年各单位甚至购入仪器时不买反压加压缸 W节省费用；方法B抽真空饱和法在试验过程中也不好控制，原因是由于试样内接近真空， 试样外是标准大气压，所w饱和水进入试样孔隙内流速很快，容易将细颗粒冲走，失去了小 颗粒石块的保护，使大石块的尖角直接顶在3-6毫米厚的乳胶膜上，使其易扎破而导致试 验失败；方法A自然饱和法因简单易用，被广为采用。
[0017]W上A、B、CS种方法，都需要用脱气罐中的水来饱和试样。而自然状态下自来水 中是有空气的。证据一，水加热时有气泡，说明水中有气体，当温度声高时，气体的溶解度减 小了，气体不能溶解在里面，所化会逸出来砸据二鱼类和植物能在水中生存，也说明水中 溶有一定的气体。
[0018] 水温一定而溶气压力不很高条件下，空气在水中的溶解平衡可用亨利定律表示 为；V=KTXp
[0019] 式中：V--空气在水中的溶解度，L/m3,其中L代表升；
[0020] KT--溶解度系数，L/kPa.m3,是KT值与温度的关系如下；
[0021] 表1不同温度下空气在水中的溶解度系数
[0022] 由上式可见，空气在水中的平衡溶解量与溶气压力成正比，且与温度有关。水在压 力下会吸收更多的气体。我们常喝的汽水，就是在加压的情况下，使更多的二氧化碳气体溶 于水。
[0023] 一定条件下，空气在水中的实际溶解量与平衡溶解量之比，称为空气在水中的饱 和系数。饱和系数的大小与溶气时间及溶气罐结构有关。在2~4分钟的常用溶气时间内， 空罐为0. 8~0. 7。大气压下空气在水中的平衡溶解量如表2。
[0024] 表2大气压下空气在水中的平衡溶解量
[00巧]
[0026] 综上，大S轴试验室内配有空调，温度范围通常控制在在10~30度之间，因此，水 中含气量约为1. 8%~1. 2% (即18. 272~12. 032毫升/升）。
[0027] ±工试验规程化237-017-1999对=轴试验试样饱和度采用值（即孔隙压力系数） 试验来检查饱和度。根据加拿大AAed大学砂的小=轴试验(试样直径10-15厘米）的经 验，抽真空后或用纯净蒸馈水饱和后的砂试样的饱和度能够达到95%或更高一点，但达不 到100%。而根据申请者值试验的结果，自然饱和法(不抽真空）堆石料的饱和度通常连90% 也达不到，该是因为试料中一定量的小于1毫米粒径的细料存在，加上堆石料试样体积(大 S轴）远大于砂的的孔隙体积（中、小S轴)。而大S轴试样如用蒸馈水饱和，因用水量大也 难W实施纯净蒸馈水自然饱和法。由此可见，大=轴试验的试样饱和方法有必要改进。
[002引现有技术中，大=轴仪的脱气罐结构中设有一个直径为12厘米的刚性亚克力材 料的透明罐体，上面的顶盖、下面的底盖为铸铁材料，顶盖、底盖与罐体接触部位设有0型 圈。顶盖、底盖开有通气孔；该脱气罐通过阀口与真空累连接，然后该脱气罐底部通过饱和 阀与粗粒±大=轴仪的压力室连接。脱气水的的操作方法为；"脱气罐注满水，放置一定时 间"。该种办法无法消除水龙头打开后，随自来水进入到脱气罐内的水中空气。而进入脱 气罐内的水中空气在对试样孔隙饱和时，占据一部分孔隙体积，形成一个个的封闭的小气 泡，因此使该部分孔隙无法被水充填而一直被小气泡充填，影响试样的饱和度，进而影响试 验过程中量测的体变的准确度。另外，饱和过程中往往一罐水不够，要用3罐水W上，每用 完一罐后要打开自来水笼头加水时常将笼头开得很大，自来水流速很快。和将笼头开得小 一点，慢慢加水相比，渗入了更多的空气。
【发明内容】
[0029] 针对上面所述的现有技术中的问题，本实用新型的目的是提供一种能够预抽真 空提高式样饱和度的粗粒大=轴仪脱气罐，该脱气罐能够先对饱和罐中的水预抽真空，将 饱和罐中的水里空气抽出，制造脱气水，使用脱气水饱和能够使试样达到更高的饱和度，同 时，该罐体积是原饱和罐体积的15倍多，饱和过程基本不用二次往饱和罐中补水。上述方 法有效保证了饱和罐中水中含气泡量极小，从而提高了大=轴试验过程量测到的试样体积 变化量的准确度。
[0030] 完成上述发明任务的技术方案是，一种能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大= 轴仪脱气罐，该脱气罐中设有一个体积较大的刚性罐体作为脱气罐，该大脱气罐通过脱气 阀III与真空累连接；该大脱气罐底部通过饱和阀与粗粒±大=轴仪的压力室连接，其特征 在于，所述刚性罐体采用密封的大体积刚性罐体（即，用大体积罐体取代原来的小体积罐 体，并取消现有技术脱气罐顶部开有的通气孔，或在一般情况下，W阀口关闭该通气孔)。换 言之，该脱气罐中设有一个刚性罐体，该脱气罐通过脱气阀III与真空累连接；该脱气罐底部 通过饱和阀与粗粒±大=轴仪的压力室连接，其特征在于，所述刚性罐体采用密封的刚性 透明的亚克力材料的罐体。
[0031] 大=轴试验的试样时要求孔隙被水充满，在固结或排水剪试验过程中，试样孔隙 中的水排出多少毫升，试样体积就被压缩了多少毫升(立方厘米)。因此，试样要求完全饱 和，也就是说试样内孔隙要尽可能被不含空气的饱和水充满。现有技术的仪器系统采用"脱 气罐注满水，放 置一定时间"的方法来制造脱气水，由于自来水管放入饱和罐中的水含有一 定体积的空气，饱和时空气随水流动而溢出，挤占试样中孔隙，形成许多封闭的小气泡，使 试样的该部分孔隙无法被水充填而一直被气泡占据。试验过程中，当封闭气泡随着饱和水 被挤出进入反压罐中时，因为从水中散溢出，该封闭气泡体积量测值为零，最终影响试样体 积变化量的量测精度。针对上面问题，本实用新型提出了饱和前先对饱和罐中的水预抽真 空的设备和方法，将饱和罐中的水里空气抽出，制造脱气水，使用脱气水饱和能够使试样达 到更高的饱和度，从而提高试验过程量测到的试样体积变化量的准确度。
[0032] 本实用新型有W下优化方案：
[0033] 1、为了防止脱气罐中的水被吸入真空累，在所述脱气罐与真空累之间设置有缓冲 罐(也可称为小脱气罐)，该缓冲罐是一个密封的直径为12厘米的刚性罐体，该缓冲罐与所 述的脱气罐通过阀口及管道连接，空气累经过该缓冲罐(小脱气罐）与所述的脱气罐(大脱 气罐）连接。换言之，在所述脱气罐与真空累之间设置有缓冲罐，该缓冲罐是一个密封的刚 性透明的亚克力材料的罐体，该缓冲罐与所述的脱气罐通过阀口及管道连接，空气累经过 该缓冲罐与所述的脱气罐连接。
[0034] 2、该缓冲罐的高度低于所述的大脱气罐。
[0035] 3、申请人推荐，所述缓冲罐的高度采用1米；所述缓冲罐的直径采用0. 12米。
[0036]4、所述缓冲罐与脱气罐之间设置阀口。
[0037]5、所述缓冲罐与大脱气罐之间的管道采用软橡皮管。
[0038] 6、将原有脱气罐的规格加大，所述的规格加大是指，脱气罐的高度采用1. 2米，直 径采用0. 3米；而原有脱罐的高度为1米，直径为0. 12米。
[0039] 换言之，为解决现有技术的不足，本实用新型对脱气罐的结构做了改进，该结构不 仅将原有上部开孔的脱气罐改为密封结构的脱气罐，而且利于采用预抽真空排气法(参照 图1 )，为了防止大脱气罐2中部分水随空气流入真空累1中，使将累中液压油因浮在水上而 被挤出，影响累的正常工作，在现有技术原有的脱气罐和真空累之间新增加一个1米高的 缓冲4 (小脱气罐)。该样，如果有水从脱气罐2中抽出，就会落入1米高的缓冲罐4底部， 从而避免被抽入真空累1，损坏真空累。相应的，增添阀口 5、阀口 6和软橡皮管。
[0040] 本实用新型的装置可作为岩±工程试验的专用装置的补充，可用于行业标准 化237-058-1999粗颗粒固结试验和化237-060-1999粗颗粒轴压缩试验中自然水头饱 和之前脱气水的制造，确保脱气罐中空气被抽真空去除。最终，达到提高体变量测精度的目 标。
[0041] 大=轴实验结果表明；本实用新型预抽真空制造脱气水的效果好。对同一种密度 的试验料，在高60厘米，直径30厘米的圆柱形试样中，本实用新型抽真空后进入并留在试 样中水的体积，比现有技术同样设备中水的体积，大约多5-8%。说明，经抽真空后的由于饱 和罐中水里面溶解的空气没有了，所W饱和时，试样内的孔隙被只含极少体积的空气，的水 占据，表现为饱和度可接近100%。
[0042] 本预抽真空制造脱气水技术适用于30厘米试样直径的大=轴仪，也适用于最近 几年来出现的更大直径=轴仪，例如50、100厘米试样直径的大=轴仪，也适用于试样直径 小于30厘米的5厘米、10厘米、12厘米、15厘米等不同直径的小S轴仪。
【附图说明】
[0043] 下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0044] 图1为粗粒±大^轴的平面示意图。
【具体实施方式】
[0045]实施例1，能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大=轴仪(全称为微机控制电液伺 服1500KN静态=轴试验机）脱气罐，参照图1;真空累1，大脱气罐2,脱气罐供水阀3,缓冲 罐(小脱气罐）4,阀口 5、7和大气阀6、;脱气阀1118,真空表9,脱气阀II10,脱气阀I11，空 气阀12,调压阀13,备压阀14,反压阀15,体变传感器16,反压罐17,分配阀I18,空压机 19,分配阀II20,反压罐排水阀21，上孔压阀22,连接阀II23,连接阀I24,下孔压传感器 25，下孔压阀26，反压排水阀27，脱气排水阀28，饱和阀29，压力室排气阀30，压力室31，式 样32。
[0046] 如图中，按W上顺序操作：
[0047] (1)关闭阀口 7,打开接大气阀6,打开排水龙头，打开脱气罐供水阀3,将1. 2
[004引米高的大脱气罐2注满水。
[0049] (2)打开阀口 7,打开阀口 5,关闭脱气罐供水阀3,关闭接大气阀6,关闭脱
[0050] 气阀3。开启真空累1抽真空。等到真空表指针显示为0时，再抽5分钟后
[0051] 关闭真真空累1，结束抽真空。
[0052] (3)打开接大气阀6,使大脱气罐2与大气相通，打开与试样32相连管路上各开 关，
[0053] 即打开饱和阀29、下孔压阀26、上孔压阀22,脱气水在自重下由高处(大脱气罐2)
[0054] 流入低处巨轴试样32)内，开始试样自然饱和。
【主权项】
1. 一种能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，设有一个刚性罐体作为 脱气罐，该脱气罐通过脱气阀III与真空泵连接；该脱气罐底部通过饱和阀与粗粒土大三轴 仪的压力室连接，其特征在于，所述刚性罐体采用密封的刚性透明的亚克力材料的罐体。2. 根据权利要求1所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，在所述脱气罐与真空泵之间设置有缓冲罐，该缓冲罐是一个密封的刚性透明的亚 克力材料的罐体，该缓冲罐与所述的脱气罐通过阀门及管道连接，空气泵经过该缓冲罐与 所述的脱气罐连接。3. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐的高度低于所述的脱气罐。4. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐的高度采用1米。5. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐的直径采用0. 12米。6. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐与脱气罐之间设置有阀门。7. 根据权利要求2所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，其特 征在于，所述缓冲罐与脱气罐之间的管道采用软橡皮管。8. 根据权利要求2-7之一所述的能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气 罐，其特征在于，所述脱气罐的高度采用1. 2米；所述缓冲罐的直径采用0. 3米。
【专利摘要】能够预抽真空提高式样饱和度的粗粒大三轴仪脱气罐，设有一个刚性罐体，大脱气罐通过脱气阀Ⅲ与真空泵连接、底部通过饱和阀与粗粒土大三轴仪的压力室连接，特征是刚性罐体采用密封的刚性材料罐体。优化方案在大脱气罐与真空泵之间设置有缓冲罐，缓冲罐也是密封刚性材料罐体，缓冲罐与脱气罐通过阀门及管道连接，空气泵经过缓冲罐与脱气罐连接。本实用新型可作为岩土工程试验专用装置的补充，可用于粗颗粒土三轴压缩试验中自然水头饱和法操作前脱气水的制造，确保大脱气罐中空气被抽真空去除。达到提高体变量测精度的目标。本实用新型制造脱气水的效果好，根据粗粒土试验规程推荐的值试验的试验结果，堆石料饱和度能够达到95%-97%。
【IPC分类】G01N1/28, G01N3/02
【公开号】CN204694537
【申请号】CN201520272631
【发明人】孙大伟, 李哲群, 李顺波, 张国栋, 王康平, 程润喜
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月29日
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