[发明专利]一种利用流体空化效应的土样制备装置

说明书

技术领域

本发明属于土样制备技术领域，特别是涉及一种利用流体空化效应的土样制备装置。

背景技术

淤泥、粘土等具有含水率较高、粘性较大的特点，在土样制备过程中其内部往往包含大量气泡。通常情况下，在将土样装入模具后需要通过人工振捣的方式排出其内部包含的气泡。然而，采用人工振捣的方式进行“排泡”处理必然会产生操作误差，导致所制备的试样基本性质产生差异，存在操作不便，土样的均匀程度差，进而影响土工实验结果等技术问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用流体空化效应的土样制备装置。

一种利用超声波振动产生的空化效应对土工实验中常用的标准试样进行制备的技术。该技术主要适用制备如淤泥、粘土等含水率较高、粘性较大的土样。具体是一种利用压电陶瓷式超声波振动制样装置及其使用方法。

流体中的微气核空化泡在声波的作用下振动，当声压达到一定值时发生的生长和崩溃的动力学过程为超声波空化现象。空化气泡在振动过程中会使流体本身产生环流，即所谓声流。它可使振动气泡表面存在很高的速度梯度和粘滞应力，破坏土体颗粒间的吸附力，使其周围的气泡排出，增强搅拌作用。此外，超声振动引起质点很大的振动速度和加速度，使土体颗粒不易附着在振动器上，很好的解决了人工振捣中玻璃棒的泥包问题。

本发明的目的是提供一种具有结构简单、使用方便，可增强搅拌作用，提高土样的均匀程度，可实现多试样同步振捣等特点的利用流体空化效应的土样制备装置。

一种利用流体空化效应的土样制备装置，该装置利用超声波振动在流体中产生的空化效应排出土样内部包含的气泡，增强搅拌作用。该装置适用于制备如淤泥、粘土等含水率较高、粘性较大的土样。该装置由驱动电源、振动系统和传动系统三部分组成,其中振动系统包括有压电陶瓷振子、边幅杆、工具头；传动系统包括有电机、导向支架、土样容器、底座、下限位器、上限位器、固定圆盘及转盘。

麻花轴与电机相连。麻花轴底部带有齿轮，麻花轴与转盘之前通过齿轮啮合传动。支架与固定圆盘间隙配合起导向作用。土样容器与转盘固定连接。压电陶瓷振子与变幅杆螺纹连接，边幅杆与工具头螺纹连接。振动器由驱动电源控制，打开驱动电源，压电陶瓷振子产生超声波振动，该振动通过变幅杆进行增幅后最终传递至工具头，工具头与土样容器中的土样直接接触，起到振动的作用。在振动器工作的同时，打开电机，使电机正转，此时与电机相连接的麻花轴发生正转，导致固定转盘下降及底座转动，带动土样容器正转；固定转盘下降至限位处后，电机反转，此时麻花轴反转，导致固定转盘上升及底座反转，带动土样容器反转，当固定转盘上升到上部限位处后停止上升。循环往复，对土样容器中的土样进行振捣排泡处理。

该装置的使用方法包括以下几个步骤：

a.将搅拌后的淤泥或粘土试样装入土样容器中。

b.将土样容器置于底座上，通过卡槽固定好。

c.打开驱动电源及电机电源，控制振动装置在适当区域进行振捣1分钟。

d.重复进行步骤a、b、c，按上层、中层、下层共进行三次振捣。

e.将土样容器从底座上取下，保存，更换新的土样容器继续进行制样。

本发明利用流体空化效应的土样制备装置所采取的技术方案是：

一种利用流体空化效应的土样制备装置，其特点是：利用流体空化效应的土样制备装置包括振动器、驱动电机和土样装置，土样装置由麻花轴、固定盘、转盘、导向支架、土样容器构成，麻花轴上连固定盘，麻花轴下端齿轮啮合传动转盘，导向支架穿过固定盘，土样容器位于转盘上，振动器位于土样装置的固定盘上，驱动电机连接驱动土样装置的麻花轴。

本发明利用流体空化效应的土样制备装置还可以采用如下技术方案：

所述的利用流体空化效应的土样制备装置，其特点是：导向支架与固定圆盘间隙配合起导向作用，导向支架设有固定圆盘限位器。

所述的利用流体空化效应的土样制备装置，其特点是：土样容器与转盘固定连接，土样容器置于转盘底座上，通过卡槽固定。

所述的利用流体空化效应的土样制备装置，其特点是：振动器由压电陶瓷振子、变幅杆和工具头构成，压电陶瓷振子与变幅杆螺纹连接，边幅杆与工具头螺纹连接。

本发明具有的优点和积极效果是：

利用流体空化效应的土样制备装置由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下明显特点：

1、本发明可增强搅拌作用，提高土样的均匀程度。

2、本发明可实现多试样同步振捣，避免了操作误差。