[发明专利]冻融变形离心模拟系统中的冻融离心模型箱

说明书

技术领域

本发明涉及冻融变形离心模型试验系统，具体涉及冻融变形离心模拟系统中的冻融离心模型箱。

背景技术

离心模拟试验技术在不同的行业如国防、医疗、土工等方面研究中得到广泛应用，并快速发展。离心试验设备则是实现这一技术的重要环节。

冻融离心模型试验系统是用来研究冻土地区相关建筑物或设施，因温度变化大产生冻胀融沉现象的离心试验设备。该种试验设备在国内研制应用极少，目前属于起步阶段。该冻融离心模型试验系统主要有冻融模型箱、循环冷却水系统和控制系统等主要部分组成。其中冻融模型箱主要是将土壤模型装盛在具有保温作用的模型箱内，在箱体上方覆盖着热交换系统，热交换系统是利用多块半导体器件来制冷热实现温度变化，通过直流电能转换成冷热能向下方土壤模型表面传递冷热能，使土壤模型由外向内产生升/降温效果，从而实现模拟土壤冻胀融沉现象。

冻融离心试验需要对土壤模型进行位移测试，故需根据所用传感器在冻融模型箱中安装一种位移传感器，以满足试验需求。冻融离心模型试验在国内研制应用极少，未见有位移传感器支撑装置的报道，在冻融离心模型箱内的如何安装位移传感器是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种冻融离心模型箱，解决冻融离心试验中，直流回弹式传感器在冻融离心模型箱内的如何安装问题，该冻融离心模型箱在离心场下，使传感器承载离心载荷并相对与土壤位置可灵活调整，同时避免模型箱内温度通过传感器流失，满足试验测量需求。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：冻融变形离心模拟系统中的冻融离心模型箱，包括热交换系统和模型箱，所述热交换系统覆盖模型箱的箱口，热交换系统由密封箱体和设置在密封箱体内的多块半导体器件组成，多块半导体器件间隔排列于热交换底板上，并与热交换底板联接；在多块半导体器件间隔处的密封箱体上设有若干传感器安装孔，传感器安装孔由热交换顶盖上的上孔和热交换底板相对应的下孔组成，下孔为螺纹孔，每个传感器安装孔内设有传感器安装套，传感器安装套内为一通孔，通孔尺寸略大于热交换底板上的下孔，传感器安装套上端穿过上孔，并固定在热交换顶盖上，底端固定在下孔周边的热交换底板上表面。

作为本发明的进一步改进，所述传感器安装套上端穿出顶盖部分设置有外螺纹，第一锁紧螺母将顶盖与传感器安装套锁紧固定。

作为本发明的进一步改进，所述传感器安装套底端设有法兰，法兰用螺钉与下孔对中联接在换热底板上。

作为本发明的进一步改进，一个或以上的传感器安装套内设有传感器装置，传感器装置包括位移传感器和调整套，调整套主体为外螺纹圆柱体，外螺纹尺寸与下孔螺纹相匹配，调整套顶端为长盲孔，底端设有中心通孔，长度大于位移传感器长度，位移传感器设置在调整套内，位移传感器探头伸出中心通孔，调整套底部旋入下孔内，调整套顶端伸出所述传感器安装套上端，第二锁紧螺母与传感器调整套外螺纹配合，锁紧传感器调整套主体。

作为本发明的进一步改进，所述传感器调整套上端侧壁设有紧定螺钉螺纹孔，紧定螺钉旋入螺纹孔顶住传感器，防止传感器在调整套内移动。

作为本发明的进一步改进，一个或以上的所述传感器安装套内设有填塞柱，填塞柱底部设有和下孔相应的螺纹。对应没有安装传感器的传感器安装套，中心通孔使热交换底板与外界空气接触，会产生温度流失，在这些传感器安装套放置填塞柱，填塞柱底部螺纹与下孔配合旋入传感器安装套内，阻碍温度流失。

作为本发明的进一步改进，所述传感器调整套上端长出传感器的空间内填充有聚氨酯海绵保温材料。为防止温度通过传感器传导。

作为本发明的进一步改进，所述密封箱体由聚甲醛板材与铝合金材料的热交换底板组成。

作为本发明的进一步改进，所述第一锁紧螺母、第二锁紧螺母和填塞柱采用聚甲醛材料或有机玻璃制成。选择聚甲醛和有机玻璃均是因为这两种材料热传导率低，可有效阻止与之接触零部件温度传导流失。

本发明的有益效果在于：

1.通过在热交换系统底板与盖板开孔，并安装传感器安装套，为位移传感器在热交换系统密闭的箱体内提供了安装通道。

2. 利用传感器调整套外螺纹与下孔的旋入旋出，灵活调整传感器在模型箱内的伸出长度，方便传感器安装。

3.选择传导率低的材料有效的阻碍热交换系统内温度通过传感器安装而流失。