一種可實現變水壓力作用的滲透裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種可實現變水壓力作用的滲透裝置，屬于土木工程技術領域。該滲透裝置包括變頻循環供水系統和試驗測量系統，通過PLC控制柜和變頻器控制水泵提供變頻水壓力，水管、三通和球閥實現循環供水功能。所述試驗測量系統包括試驗段、差壓變送器、流量計、信號轉換器和計算機等，試驗裝置的取壓點位于軸線位置，并設計成帶孔圓球狀，差壓變送器、流量計、信號轉換器和計算機相互連接，用于自動采集水壓差和水流量。本實用新型專利技術實現了變水壓力，采用差壓變送器可自動測量水壓差值，并能夠保證較高的測量精度和較寬的測量范圍，同時克服了傳統滲透裝置誤差較大和浪費水資源等缺點，試驗過程方便、快捷，結果可靠。

【技術實現步驟摘要】
一種可實現變水壓力作用的滲透裝置
本技術屬于土木工程
，涉及一種研究變水壓力作用下多孔介質滲透特性的試驗裝置。
技術介紹
多孔介質廣泛存在于自然界，是一種含有豐富孔隙的固體聚合物。滲透性是多孔介質一個重要的物理力學性質，它是指多孔介質允許流體通過相互連通微小孔隙流動的性質，滲透系數表征多孔介質滲透性的強弱，其計算方法依據達西滲流定律——滲流速度和水力梯度成正比v＝ki，比例系數k即為滲透系數。測定多孔介質的滲透系數多采用室內實驗方法，土木工程中傳統的滲透裝置主要是常水頭滲透儀如TST-70型。這種類型的滲透儀只能滿足一般工程的需要，但是無法研究波浪、地震等動荷載條件下變水壓力作用時多孔介質的滲透性，同時，傳統滲透儀依靠人工測讀數據，造成試驗誤差較大，且試驗過程費時費力。因此，針對傳統滲透儀的這些缺陷，技術了一種可以實現研究變水壓力作用下多孔介質滲透特性的新型試驗裝置。
技術實現思路
本技術針對傳統滲透裝置的不足，通過PLC控制柜和變頻器控制水泵提供周期性變化的水壓力，采用水管、三通和球閥組成循環供水系統，改進試驗段取壓點的設計更加準確地測量試樣斷面的水壓差值，采用差壓變送器、流量計、信號轉換器和計算機組成的數據采集系統自動測記水壓差和水流量。本技術的技術方案：一種可實現變水壓力作用的滲透裝置，包括變頻循環供水系統I和試驗測量系統II兩部分；變頻循環供水系統I包括水箱1、水泵2、變頻器3、PLC控制柜4、球閥5、水管和三通，水箱1、水泵2、變頻器3和PLC控制柜4依次連接，水箱1作為儲存水源的容器，水泵2提供水循環流通的動力，變頻器3和PLC控制柜4通過控制電壓周期性變化，使水泵2的葉輪轉速實現周期性變化，使水泵2出水口水壓呈現周期性變化；水泵2的出水口連接水管，水管連接三通，三通一頭通過水管直接與試驗裝置連接，并在水管上設置第一球閥5-1和流量計7；三通另外一頭通過水管連接水箱1，水管上設置第二球閥5-2；試驗裝置出水口通過水管回流至水箱1，各連接處采用卡箍和生膠帶做防漏處理；試驗測量系統II包括試驗裝置、差壓變送器6、流量計7、信號轉換器13和計算機14，試驗裝置的主體為有機玻璃材質的圓筒狀結構，其兩端分別為左蓋板15和右蓋板20；通過兩塊透水孔板17將試驗裝置內部分為左緩沖段16、中間裝樣段18和右緩沖段19，透水孔板17上靠近裝樣段18一側貼有濾網，均為止水橡膠圈通過法蘭進行連接；左緩沖段16和右緩沖段19上分別設置排氣孔8，排氣孔8連接排氣管11，排氣管11上設置止水夾10；裝樣段18兩端部設置取壓點9，取壓點9為帶細小孔洞的圓球狀，取壓點9位于裝樣段18軸線位置，并通過外側導壓管12與差壓變送器6連接；差壓變送器6和流量計7連接信號轉換器13，信號轉換器13連接計算機14。本技術的有益效果：本裝置可實現研究海浪、地震等動荷載條件下變水壓力作用時多孔介質的滲透特性。采用循環供水系統可節約水資源，將取壓點設置在試樣中部能夠得到更加準確的壓力值，采用差壓變送器可自動測量水壓差值，并能夠保證較高的測量精度和較寬的測量范圍，特別是對巖石、淤泥等低滲透性材料，結合變頻脈沖測量方法可大大縮短測量時間，用流量計可自動測量水流量，采用計算機數據采集系統可自動采集變水壓力作用下的瞬時水壓差值和水流量，克服了傳統滲透裝置依靠人工測讀數據而增加試驗誤差和浪費水資源等缺點。本技術試驗過程方便、快捷，試驗結果可靠，具有教育教學、施工指導和科學研究等多種用途。附圖說明圖1是本技術的系統結構示意圖。圖2是本技術的試驗裝置剖面圖。圖中：I變頻循環供水系統；II試驗測量系統；1水箱；2水泵；3變頻器；4PLC控制柜；5-1第一球閥；5-2第二球閥；6差壓變送器；7流量計；8排氣孔；9取壓點；10止水夾；11排氣管；12導壓管；13信號轉換器；14計算機；15左蓋板；16左緩沖段；17透水孔板；18裝樣段；19右緩沖段；20右蓋板。具體實施方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本技術的具體實施方式。實施例首先，組裝、檢查和測試變頻循環供水系統I和試驗測量系統II。向水箱1中注入蒸餾水，全關第一球閥5-1，全開第二球閥5-2，接通水泵2電源檢查是否正常工作。緩慢開啟第一球閥5-1，使水慢慢進入試驗裝置，打開止水夾10排除試驗裝置中的空氣，待試驗裝置中水流穩定后，排除差壓變送器6和流量計7內部的氣泡，持續通水一段時間，檢查并排除漏水點。接通差壓變送器6和流量計7電源，檢查數據采集系統13和計算機14是否正常工作。各項工作檢查完畢后，切斷水泵2、差壓變送器6和流量計7的電源，并排出試驗裝置內的水。然后，進行試驗前期準備工作。通過PLC控制柜4控制變頻器3的頻率實現周期性的變化，校核及標定差壓變送器6和流量計7。拆開試驗裝置，在左緩沖段16和右緩沖段19內填充礫石，在裝樣段18內均勻裝填試驗材料，形成具有一定孔隙率的多孔介質。裝樣完成后，接通水泵2電源，打開第一球閥5-1，緩慢飽和試樣，并排除試驗裝置、差壓變送器6和流量計7中殘留的氣泡。最后，進行試驗測量工作。按照PLC控制柜4設定的變頻條件提供變水壓力，調節第一球閥5-1至一定開度，待水流速度穩定后，用計算機14記錄差壓變送器6采集的壓差值和流量計7采集的流量值；調節第一球閥5-1和第二球閥5-2的開度，使水流速度逐漸增大，重復上述測量過程，直到試驗結束；將流量換算成流過試樣截面的瞬時水流速度u，將水壓差值除以滲流路徑長度得到瞬時水力梯度i，即得到變水壓力作用下多孔介質的滲流關系曲線。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可實現變水壓力作用的滲透裝置，其特征在于，該滲透裝置包括變頻循環供水系統(I)和試驗測量系統(II)兩部分；變頻循環供水系統(I)包括水箱(1)、水泵(2)、變頻器(3)、PLC控制柜(4)、球閥(5)、水管和三通，水箱(1)、水泵(2)、變頻器(3)和PLC控制柜(4)依次連接，水箱(1)作為儲存水源的容器，水泵(2)提供水循環流通的動力，變頻器(3)和PLC控制柜(4)通過控制電壓周期性變化，使水泵(2)的葉輪轉速實現周期性變化，使水泵(2)出水口水壓呈現周期性變化；水泵(2)的出水口連接水管，水管連接三通，三通一頭通過水管直接與試驗裝置連接，并在水管上設置第一球閥(5?1)和流量計(7)；三通另外一頭通過水管連接水箱(1)，水管上設置第二球閥(5?2)；試驗裝置出水口通過水管回流至水箱(1)，各連接處采用卡箍和生膠帶做防漏處理；試驗測量系統(II)包括試驗裝置、差壓變送器(6)、流量計(7)、信號轉換器(13)和計算機(14)，試驗裝置的主體為有機玻璃材質的圓筒狀結構，其兩端分別為左蓋板(15)和右蓋板(20)；通過兩塊透水孔板(17)將試驗裝置內部分為左緩沖段(16)、中間裝樣段(18)和右緩沖段(19)，透水孔板(17)上靠近裝樣段(18)一側貼有濾網，均為止水橡膠圈通過法蘭進行連接；左緩沖段(16)和右緩沖段(19)上分別設置排氣孔(8)，排氣孔(8)連接排氣管(11)，排氣管(11)上設置止水夾(10)；裝樣段(18)兩端部設置取壓點(9)，取壓點(9)為帶細小孔洞的圓球狀，取壓點(9)位于裝樣段(18)軸線位置，并通過外側導壓管(12)與差壓變送器(6)連接；差壓變送器(6)和流量計(7)連接信號轉換器(13)，信號轉換器(13)連接計算機(14)。...

【技術特征摘要】
1.一種可實現變水壓力作用的滲透裝置，其特征在于，該滲透裝置包括變頻循環供水系統(I)和試驗測量系統(II)兩部分；變頻循環供水系統(I)包括水箱(1)、水泵(2)、變頻器(3)、PLC控制柜(4)、球閥(5)、水管和三通，水箱(1)、水泵(2)、變頻器(3)和PLC控制柜(4)依次連接，水箱(1)作為儲存水源的容器，水泵(2)提供水循環流通的動力，變頻器(3)和PLC控制柜(4)通過控制電壓周期性變化，使水泵(2)的葉輪轉速實現周期性變化，使水泵(2)出水口水壓呈現周期性變化；水泵(2)的出水口連接水管，水管連接三通，三通一頭通過水管直接與試驗裝置連接，并在水管上設置第一球閥(5-1)和流量計(7)；三通另外一頭通過水管連接水箱(1)，水管上設置第二球閥(5-2)；試驗裝置出水口通過水管回流至水箱(1)，各連接處采用卡箍和生膠帶做防漏處...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王胤，任玉賓，楊慶，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：新型
國別省市：遼寧,21