[发明专利]一种基于动平衡工作原理的排水量连续检测装置

说明书

本发明提供了一种基于动平衡工作原理的排水量连续检测装置，本发明属于机械工程测试技术领域。该排水量连续检测装置包括液位检测子系统和液位控制子系统，液位检测子系统包括上固定板(1)、薄壁水管(2)、T型三通接口(3)、高精度水压力传感器(4)、高精度水压力传感器固定底座(5)、中固定板(6)和连接软管(7)；液位控制子系统包括水压缸(8)、滚珠丝杠(9)、伺服电机(10)、水压缸固定座(11)、伺服电机导轨(12)、滚珠丝杠装置(13)和下固定板(14)。本发明的排水量连续检测装置实现排水量连续的高精度测量，装置结构简单，测量精度高。

技术领域

本发明属于机械工程测试技术领域，涉及土力学三轴试验，尤其是一种检测超大三轴试验过程中试样排水量连续检测装置。

背景技术

测量土壤的强度和变形而常使用三轴试验仪，该仪器应用广泛，可用于测量多种参数，包括剪切强度和变形特性、固结特点和土壤渗透性。它的主要功能包括主应力大小的控制，体变排水量和孔隙压力的测量。超大三轴试验仪主要针对超大试样直径1.0米，高2.0米的圆柱试样完成大围压、重载荷试验，测试超大试样的强度和变形特征，可以完成大型水电站土石坝材料特性试验工作。试验过程中试样体变通过测量排水量获得。直径1.0米、高2.0米的超大试样排水量估计将达到100L。要想实现实时连续精确测量这么大的排水量是非常困难的。

目前，国内并没有针对超大试样排水量的实时连续精确测量装置。国外知名岩土设备生产厂家GDS公司在排水管路中接入专门设计的流量传感器来实现试样排水量的检测。这种流量传感器是GDS公司拥有的专利，测量精度不太高，价格昂贵而且不对外出售，在市场上很难买到。此外，对于一些试样在剪切过程中还会发生吸水现场，而且吸水量可以达到排水量的20％(20L)。因此在排水量检测过程中还需要考虑吸水量的高精度检测问题。

发明内容

本发明的目的是：解决超大型三轴试验中根据排水量精确测量试样体变的难题，发明的测量装置实现了大排水\吸水量连续的高精度测量，本装置特点是结构简单，测量精度高，其中没有电磁水阀，避免了电磁水阀切换过程对测量精度的影响。

本发明的技术方案是：

一种基于动平衡工作原理的排水量连续检测装置，包括薄壁水管2和高精度水压力传感器4组成的液位检测系统和水压缸8和电动缸(伺服电机10和滚珠丝杠9组成)组成的液位控制系统，实现排水量的连续检测，试样的排水先排入到薄壁水管2，薄壁水管2通过T型三通接头与高精度水压力传感器4及控制系统相连，控制系统的作用是控制薄壁水管2液位的高度保持稳定(薄壁水管2液位的高度借助于高精度水压力传感器4测得)。当试样中的水排入到薄壁水管2后，水压力传感器输出信号的幅值会变大，此时，通过高精度编码器控制伺服电机旋转，带动水压缸8的活塞右移，水经由T型三通接头3和连接软管7流入到水压缸8中，薄壁水管中的水位下降，当传感器输出信号与设定信号相同时，伺服电机停止运转。反之，当试样从薄壁水管2吸水时，传感器输出信号与比设定信号小，伺服电机反转带动水压缸活塞左移，薄壁水管中的水位上升，这样保持薄壁水管2的水位动态稳定。根据水压缸8的缸径，编码器的脉冲数，可以精确计算水压缸8中活塞移动距离，从而得到水压缸中排水的精确体积，完成大排水量的高精度双向自动检测。