专利名称：重力式恒压供液装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及实验量测仪器技术领域，尤其涉及一种重力式恒压供液装置，为土壤 渗流试验和土柱淋滤试验等科学实验提供一种压力稳定、可无电源长期工作的恒压供液装置。
背景技术：
水力学实验是一类基本物理力学实验，是水力学、渗流力学研究的主要研究手段 之一，而一套完善的恒压供液装置是进行水力学实验的必要装备。目前应用较为普遍的供液装置大致为浮球式和自溢式供液装置，均为比较大众化 的供液装置，其功能均比较单一，不能满足科研及教学等领域的试验精度要求。传统的恒压 供液装置主要存在如下欠缺1)传统的浮球式和自溢式供液装置的供液面波动较大，即供液压力波动较大，难 以满足对供液压力稳定性高要求的科学实验的需要。2)为维持恒定液位，实验时必须对储液箱连续供液并保持溢流状态，资源浪费严重。3)传统恒压供液装置工作需要电源，一旦停电，实验将中断或废弃。4)传统恒压供液装置工作时，储液箱溢流势必造成对供试液体的干扰，对于供试 液体自身稳定度要求较高的实验如流场、雷诺等实验项目就会产生不利影响。5)目前缺乏用于酸、碱溶液等具有腐蚀性液体的专用恒压供液装置。因此，研发更为完善的恒压供液装置对于促进水力学、渗流力学的发展具有重要
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发明内容
本发明的目的是解决传统的供液装置供液压力波动较大，资源浪费严重，且依赖 于电源的难题，提供一种重力式恒压供液装置。该恒压供液装置结构简单，操作方便，供液 压力稳定，可无电源长期工作，可节约资源，可用于酸、碱溶液等腐蚀性液体的恒压供液，可 满足土壤渗流试验和土柱淋滤试验等科学实验对恒压供液装置的需求。为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施一种重力式恒压供液装置，它由支撑框架，柱塞缸，柱塞，柱塞缸支座，轴套座，加 压横杠，轴套，销轴，手动绞盘，绞盘支座，拉绳，吊绳，进液阀，进液管，盛液容器，供液阀，精 密数字液压表，供液总管，四通，供液支管，转向定滑轮，转向定滑轮支座，横杆，砝码吊架， 砝码等部件构成。其连接关系是柱塞缸为带底的空心圆柱形筒体，柱塞为圆柱体，柱塞安 装在柱塞缸内。支撑框架为一矩形立体刚架，柱塞缸水平放置并通过二柱塞缸支座固定在 支撑框架上部中央。柱塞的左端部中央设置有轴套座，加压横杠的右侧中央设置有轴套，轴 套通过销轴与轴套座铰接。二吊绳的左端分别固定在加压横杠的前后两端，所述的二吊绳 的右端分别跨过前后两转向定滑轮，然后与横杆的前后两端连接。所述的横杆的底部中央连接砝码吊架，砝码直接搁置在所述的砝码吊架的底板上。所述的柱塞缸的装有供液阀和进液阀。供液阀上连有精密数字液压表，供液阀通过供液总管与四通相连，四通连有三支带 阀门的供液支管。所述的进液阀通过进液管与盛液容器中的供试液体连通。所述的加压横 杠左侧中央与拉绳右端连接，所述的拉绳的左端直接绕在固定在支撑框架的左侧顶部横梁 中央的手动绞盘的卷筒上。支撑框架为一矩形立体刚架，柱塞缸水平放置并通过二柱塞缸支座固定在支撑 框架上部中央。所述的柱塞缸为带底的空心圆柱形筒体，采用耐酸碱材料，如耐酸碱有机 玻璃、工程塑料制作，内径约为120 150mm，长约800 1000mm。柱塞为圆柱体，采用耐 酸碱材料，如耐酸碱有机玻璃、工程塑料制作，长约830 1030mm，外径较柱塞缸内径小约 0. 05 0. 05mm。柱塞直接安装在柱塞缸内，可在柱塞缸内左右自由活动，组装后的柱塞与 柱塞缸的间隙为0. 015 0. 025mm。柱塞的左端部的中央设置有轴套座，加压横杠的右侧中央设置有轴套，所述的轴 套通过销轴与轴套座铰接。二吊绳的左端分别固定在所述的加压横杠的前后两端，两转向 定滑轮通过转向定滑轮支座分别固定在支撑框架右侧顶部横梁的前后两侧，所述的二吊绳 的右端分别跨过前、后转向定滑轮，然后与横杆的前后两端连接。所述的横杆的底部中央连 接砝码吊架，砝码直接搁置在所述的砝码吊架的底板上。砝码的重力通过柱塞作用于柱塞 缸内的供试液体(即用于实验的液体)上，产生一恒定的压力，通过加减砝码可以调节供液 压力。柱塞缸的装有供液阀和进液阀。供液阀上连有精密数字液压表，供液阀通过供液 总管与四通的一个接口相连，四通的另三个接口各连一支带阀门的供液支管，供液支管直 接与用液单元(即承受供试液体作用的装有试验样品的实验仪器或部件)连接。关闭进液 阀时，在砝码的重力作用下即可对用液单元进行恒压供液。进液阀通过进液管与盛液容器中的供试液体连通，当关闭供液阀的阀门，开启进 液阀并向左拉动柱塞时，供试液体就会被吸入柱塞缸内。手动绞盘通过转向定滑轮支座固定在支撑框架的左侧顶部横梁上。拉绳的右端连 在所述的加压横杠的左侧中央部位上，所述的拉绳的左端直接绕在手动绞盘9的卷筒上。 转动手动绞盘就可收紧拉绳向左拉动柱塞。在恒压供液状态下拉绳可以自由活动。所述的重力式恒压供液装置的工作过程是开启供液阀和进液阀，加少量砝码，使 柱塞右移至柱塞缸底部，然后，关闭供液阀，转动手动绞盘，收紧拉绳，并向左拉动柱塞，使 供试液体吸入柱塞缸内。当柱塞缸内的供试液体达到需要的数量后，关闭进液阀，开启供液 阀，排空供液总管、四通、供液支管中的空气，并根据实验的需要，取适量的砝码直接搁置在 砝码吊架上，在砝码的重力作用下柱塞缸内的供试液体形成一恒定的压力。只需将供液支 管连接到相应的用液单元即可开展相关实验。供液压力可以通过加减砝码来调整。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果1)所述的重力式恒压供液装置所提供的液压来源于砝码的重力，在恒定的砝码重 力作用下，供试液体的压力是恒定的。2)改变了以往恒压供液装置中储液箱内液位必须恒定并保持溢流的做法，可以节 省资源。3)所述的重力式恒压供液装置不需要电源，可以长期工作，节省能源，同时，增强实验的可靠性，不会因停电造成实验中断，甚至废弃。4)所述的重力式恒压供液装置通过转动自身配置的手动绞盘，收紧拉绳来向左拉 动柱塞，给所述的供液装置充液，不需另配供液泵，解除了对设备安全的顾虑。5)切断供液源头，有效切断液体内部振动源，极大地提高了供液压力的稳定性。6)所述的重力式恒压供液装置与供试液体接触的部件采用耐酸碱材料，如耐酸碱 有机玻璃、工程塑料制作，可用于酸、碱溶液等具有腐蚀性液体的恒压供液。同时，由于省去 供液泵、溢流装置等部件，设备更趋简单，有利于腐蚀性液体的安全管理。申请者利用本重力式恒压供液装置开展了实验，发现当供试液体压力为 lOOkPa，用液流量在10ml/h 400ml/h时，供试液体压力波动仅为士 lhPa，解决了传统的供 液装置供液压力波动较大的难题，实现了高精度的恒压供液。利用本重力式恒压供液装置 开展了低渗透性黏土试样的渗透实验，本重力式恒压供液装置连续工作7天，实验中供试 液体压力稳定，显示出良好的长期工作性状，解决了传统的供液装置依赖于电源和长期供 液可靠性差的难题。本重力式恒压供液装置满足了土壤渗流试验和土柱淋滤试验等科学实 验对恒压供液装置的需求，对于推动水力学、渗流力学的发展具有意义。
图1为一种重力式恒压供液装置结构示意图。图2为一种重力式恒压供液装置的俯视图。图3为所述重力式恒压供液装置的A-A剖面图。图4为一种重力式恒压供液装置的B-B剖面图。图中1.支撑框架，2.柱塞缸，3.柱塞，4.包括第一、第二柱塞缸支座4a、4b，5.轴 套座，6.加压横杠，7.轴套，8.销轴，9.手动绞盘，10.绞盘支座，11.拉绳，12.包括第一、第 二吊绳12a、12b，13.进液阀，14.进液管，15.盛液容器，16.供液阀，17.精密数字液压表， 18.供液总管，19.四通，20.供液支管，21.包括第一、第二转向定滑轮21a、21b，22.包括第 一、第二转向定滑轮支座22a、22b，23.横杆，24.砝码吊架，25.砝码，26.供试液体。
具体实施例方式下面根据附图对本发明作进一步详细描述根据图1 图4可知，该重力式恒压供液装置由支撑框架1，第一、第二柱塞缸支 座4a、4b，柱塞3，柱塞缸支座4，轴套座5，加压横杠6，轴套7，销轴8，手动绞盘9，绞盘支座 10，拉绳11，第一、第二吊绳12a、12b，进液阀13，进液管14，盛液容器15，供液阀16，精密数 字液压表17，供液总管18，四通19，供液支管20，第一、第二转向定滑轮21a、21b，第一、第二 转向定滑轮支座22a、22b，横杆23，砝码吊架24，砝码25构成。其特征在于支撑框架1为一矩形立体刚架，柱塞缸2水平放置并通过第一、第二 柱塞缸支座4a、4b固定在支撑框架1上部中央。柱塞缸2为带底的空心圆柱形筒体，采用 耐酸碱材料，如耐酸碱有机玻璃、工程塑料制作，内径约为120mm，长约800mm。柱塞缸2固 定在支撑框架1中间。柱塞3为圆柱体，采用耐酸碱材料，如耐酸碱有机玻璃、工程塑料制 作，长约830mm，外径较柱塞缸2内径小约0. 03-0. 05mm，柱塞3安装在柱塞缸2内，可在柱 塞缸2内左右自由活动，组装后的柱塞3与柱塞缸2的间隙为0. 015-0. 025mm。
柱塞3的左端部中央设置有轴套座5，加压横杠6的右侧中央设置有轴套7，所述 的轴套7通过销轴8与轴套座5铰接。第一、第二吊绳12a、12b的左端分别固定在所述的 加压横杠6的前后两端，向定滑轮21a、21b分别通过第一、第二转向定滑轮支座22a、22b固 定在支撑框架1的右侧顶部横梁的前、后两侧，所述的第一、第二吊绳12a、12b分别跨过第 一、第二转向定滑轮21a、21b，所述的第一、第二吊绳12a、12b的右端分别与横杆23的前、后 两端连接。所述的横杆23的底部中央连接砝码吊架24，砝码25直接搁置在所述的砝码吊 架24的底板上。砝码25的重力通过柱塞3作用于柱塞缸2内的供试液体26 (即用于实验 的液体)上，产生一恒定的压力，通过加减砝码25可以调节供液压力。柱塞缸2的装有供液阀16和进液阀13。供液阀16上连有精密数字液压表17，所 述的供液阀16通过供液总管18与四通19的一个接口相连，所述的四通19的另三个接口 各连接一支带阀门的供液支管20，各供液支管20的另一接口直接与用液单元连接，在砝码 7的重力作用下即可实现对用液单元的恒压供液。进液阀13通过进液管14与盛液容器15中的供试液体16连通，当关闭供液阀8 的阀门，开启进液阀13并向左拉动柱塞3时，供试液体16就会被吸入柱塞缸2内。供液阀16、供液总管18、四通19、供液支管20、进液阀13、进液管14、盛液容器15 等部件采用耐酸碱材料，如耐酸碱有机玻璃、工程塑料、橡胶制作。手动绞盘9通过转向定滑轮支座10固定在支撑框架1的左侧顶部横梁上。拉绳 11的右端连在所述的加压横杠6的左侧中央部位上，所述的拉绳11的左端直接绕在手动绞 盘9的卷筒上。转动手动绞盘9就可收紧拉绳11向左拉动柱塞3。在恒压供液状态下拉绳 11可以自由活动。装置适用范围 本发明提供了 一种重力式恒压供液装置，能用于土壤渗流试验和土柱淋滤试验。
权利要求
一种重力式恒压供液装置，它包括支撑框架(1)、柱塞缸(2)、第一、第二柱塞缸支座(4a、4b)、轴套(7)，手动绞盘(9)，绞盘支座(10)，盛液容器(15)、四通(19)、供液支管(20)、转向定滑轮支座(22)，其特征在于柱塞缸(2)为带底的空心圆柱形筒体，柱塞(3)为圆柱体，柱塞(3)安装在柱塞缸(2)内，支撑框架(1)为一矩形立体刚架，柱塞缸(2)水平放置并通过第一、第二柱塞缸支座(4a、4b)固定在支撑框架(1)上部中央，柱塞(3)的左端部中央设置有轴套座(5)，加压横杠(6)右侧中央设置有轴套(7)，轴套(7)通过销轴(8)与轴套座(5)铰接，第一、第二吊绳(12a、12b)的左端分别固定在加压横杠(6)的前、后两端，第一、第二转向定滑轮(21a、21b)分别通过第一、第二转向定滑轮支座(22a、22b)固定在支撑框架(1)的右侧顶部横梁的前、后两侧，第一、第二吊绳(12a、12b)的右端分别跨过第一、第二转向定滑轮(21a、21b)，分别与横杆(23)的前、后两端连接，横杆(23)的底部中央连接砝码吊架(24)。
2.根据权利要求1所述的一种重力式恒压供液装置，其特征在于所述的柱塞缸(2) 的底部装有供液阀(16)和进液阀(13)，供液阀(16)上连有精密数字液压表(17)，供液阀 (16)通过供液总管(18)与四通(19)的一个接口连接，四通(19)的另三个接口各连接一支 带阀门的供液支管(20)。
3.根据权利要求1所述的一种重力式恒压供液装置，其特征在于所述的进液阀(13) 通过进液管(14)与盛液容器(15)中的供试液体(26)连通。
4.根据权利要求1所述的一种重力式恒压供液装置，其特征在于手动绞盘(9)通过 转向定滑轮支座(10)固定在支撑框架(1)的左侧顶部横梁上，拉绳(11)的右端连在所述 的加压横杠(6)的左侧中央部位上，所述的拉绳(11)的左端直接绕在手动绞盘(9)的卷筒 上。
全文摘要
本发明公开了一种重力式恒压供液装置，柱塞缸为带底的空心圆柱形筒体，柱塞为圆柱体，柱塞安装在柱塞缸内。支撑框架为一矩形立体刚架，柱塞缸水平放置并通过二柱塞缸支座固定在支撑框架上部中央。柱塞的左端部中央设置有轴套座，加压横杠右侧中央设置有轴套，轴套通过销轴与轴套座铰接。吊绳的左端分别固定在加压横杠的前后两端，吊绳的右端分别跨过前后两转向定滑轮，横杆的底部中央连接砝码吊架。柱塞缸的底部装有供液阀和进液阀，供液阀通过供液总管与四通相连，四通连有三支带阀门的供液支管。进液阀通过进液管与盛液容器中的供试液体连通。结构简单，操作方便，可实现高精度恒压供液，能用于土壤渗流试验和土柱淋滤试验。
文档编号G01N15/08GK101876621SQ20091027332
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者陈善雄 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所