[实用新型]一种盘管式恒水位补水装置

说明书

技术领域

本实用新型属于恒定水压补水技术领域，特别涉及一种盘管式恒水位补水装置。

背景技术

在土冻胀实验以及土入渗量和蒸发量的监测中，需要提供恒定水压的自动补水条件。参见图1，现有的补水装置是根据马里奥特瓶（简称马氏瓶）原理提供恒定水压的补水条件。平衡杯10中的水流入土样1中后，引起平衡杯10水位下降，外界大气通过进气管11和马氏瓶12中空气相连，马氏瓶12中水通过补水管13流向平衡杯10中，使得平衡杯10中水位恢复到平衡水位。通过马氏瓶12上的刻度读出马氏瓶12中水位下降值就能算出流入土样1中的水量。

但是马氏瓶存在一些缺点：（1）由于马氏瓶横截面积较大，通过刻度计算补水量并不精确；（2）马氏瓶存在水位不准，反应不灵敏的现象；（3）平衡杯中水会蒸发，增大测量误差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以适用于土冻胀实验以及土入渗量和蒸发量的监测中，并准确读出流入土样中的水量的盘管式恒水位补水装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种盘管式恒水位补水装置，包括土样，还包括盘管、加水装置和托盘，所述盘管的进水端通过第一三通阀与加水装置以及大气相连，所述盘管的出水端通过第二三通阀与土样的输水管以及大气相连。

进一步地，所述盘管放置在托盘上，所述托盘和所述加水装置固定在支架上。

优选地，所述加水装置为加水漏斗。

进一步地，所述盘管由圆形管材盘绕成圆环状。

更进一步地，所述圆形管材表面有刻度。

优选地，所述圆形管材材料为玻璃或塑料。

优选地，所述第一三通阀和第二三通阀带有开关。

本实用新型具有以下优点：

本装置结构简单，生产成本低，特别适用于土冻胀实验以及土入渗量和蒸发量的监测；本装置中的盘管横截面小，并且盘管内有刻度，这样就可以通过刻度精确计算补水量；同时该装置灵敏度高，水在盘管内基本上不会发生蒸发现象。

附图说明

图1为马氏瓶的工作原理图；

图2为本实用新型实施例提供1的一种盘管式恒水位补水装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供1的一种盘管式恒水位补水装置中盘管的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供2的一种盘管式恒水位补水装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

参照图2和图3，本实施例提供的一种盘管式恒水位补水装置，包括土样1和盘管2。盘管2的进水端通过第一三通阀3与加水装置4以及大气相连。盘管2的出水端通过第二三通阀5与土样1的输水管6以及大气相连。盘管2放置在托盘7上。托盘7和加水装置4固定在支架8上，加水装置4为加水漏斗。本实施例中盘管2由圆形管材盘绕成圆环状，材料为塑料，盘管2表面有刻度，刻度的尺寸为1cm。

圆形管材外直径为D，内直径为d，总长度为L；圆形管材盘绕形成的盘管2近似为一圆环，外半径为R，内半径为r。

圆形管材总长度L、圆形管材外直径D、盘管2外半径R和盘管2内半径r之间近似满足以下关系：π(R²-r²)=LD，式中π是圆周率。

盘管2最大出水量为Q，与圆形管材总长度L和圆形管材内直径d之间满足关系Q=π(d/2)²L。

根据盘管2表面的刻度能读出水位变化，进而算出流出的水量：ΔQ=π(d/2)²ΔL，式中ΔL是盘管刻度读数差，ΔQ是从盘管中流出的水量。

盘管2最小刻度间距为l，建议：l=L/1000。

盘管2环形内半径r不宜过小，建议r≥5D。

当本装置工作时：先打开盘管2出水端与大气相连的第二三通阀5的开关，关闭与输水管6相连的第二三通阀5的开关。打开盘管2进水端与加水漏斗相连的第一三通阀3的开关，并关闭与大气相连的第一三通阀3的开关，这样使水流进盘管2并排出盘管中空气。然后关闭盘管2进水端与加水漏斗相连的第一三通阀3开关，并打开第一三通阀3与大气相连的开关。最后关闭盘管2出水端与大气相连的第二三通阀5的开关，再打开盘管2与输水管6相连的第二三通阀5开关，通过盘管2中水位对应的刻度来读取土样1中的水流量。

实施例2