高密封性制樣裝置及其制樣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高密封性制樣裝置，該制樣裝置屬于室內(nèi)土力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備，尤其涉及砂土，粉土等顆粒狀材料試樣的制備。本發(fā)明還涉及一種采用上述高密封性制樣裝置制樣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前室內(nèi)土力學(xué)單元體試驗(yàn)中，試樣制備是試驗(yàn)成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于三軸儀、共振柱等常用的試驗(yàn)儀器，常需制備圓柱形試樣，而試樣的尺寸標(biāo)準(zhǔn)程度、相對(duì)密實(shí)度控制及均勻性對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果具有非常重要的影響。在試驗(yàn)中制樣采用的橡皮膜需要借助剛性模具的支撐來裝填試樣，因此在制樣的過程中，使橡皮膜貼緊剛性模具就顯的尤為必要。
[0003]在傳統(tǒng)的制樣模具中，兩瓣模具的接觸處為金屬平行接觸，密封性較差，橡皮膜與制樣模具間存在孔隙，制得的試樣橫截面尺寸不標(biāo)準(zhǔn)，以致無法嚴(yán)格的控制試樣的相對(duì)密實(shí)度，尤其是松散顆粒狀材料試樣的制備，誤差更大。為了達(dá)到理想的制樣效果，一般所采取的措施是在剛性制樣模具中間位置設(shè)置一個(gè)抽氣孔，在制樣的時(shí)候，將抽氣孔連接到外界提供的持續(xù)負(fù)壓系統(tǒng)上，使橡皮膜和剛性制樣模具之間存在持續(xù)的負(fù)壓，以達(dá)到橡皮膜與剛性制樣模具貼緊的目的。持續(xù)的負(fù)壓需要大小可調(diào)的負(fù)壓系統(tǒng)，避免因較大負(fù)壓的突然施加引起橡皮膜破損。
[0004]另外，由于傳統(tǒng)的試樣制備人為操作對(duì)試樣的均勻性影響較大，不同人員制得的試樣不盡相同，試驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性對(duì)試驗(yàn)人員的熟練程度有較高的依賴性。
[0005]綜上所述，目前已知的砂土制樣模具普遍存在氣密性不足，必須依靠持續(xù)負(fù)壓系統(tǒng)才能制備出理想試樣的缺點(diǎn)。且試樣的均勻性及試驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性對(duì)試驗(yàn)人員有較高的依賴性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供所要解決的技術(shù)問題是提供一種高密封性制樣裝置，該裝置制成的試樣更加均勻、尺寸能夠嚴(yán)格合乎要求，而且操作更加方便，能夠更加容易控制試樣的相對(duì)密實(shí)度。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還包括提供一種采用上述高密封性制樣裝置制樣的方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:高密封性制樣裝置，包括底座、多瓣弧形瓦模具、頂帽、擊實(shí)導(dǎo)桿和卡位器，多瓣所述弧形瓦模具對(duì)接并包圍形成圓筒，圓筒套接在底座的凸臺(tái)上，所述頂帽設(shè)置于圓筒頂端，圓筒內(nèi)側(cè)襯有橡皮膜，橡皮膜上端向外翻折并套在圓筒外側(cè)壁上，所述弧形瓦模具對(duì)接處氣密封，所述弧形瓦模具上帶有抽氣孔，所述橡皮膜下端套接在底座的凸臺(tái)上并由第一密封圈箍緊，所述擊實(shí)導(dǎo)桿下端帶有與圓筒截面匹配的圓形擊頭，所述擊實(shí)導(dǎo)桿的圓形擊頭以上設(shè)置有卡板，所述卡位器由兩瓣半圓形板構(gòu)成，兩瓣半圓形板的直徑大于圓筒上端出口的直徑，所述兩瓣半圓形板中心開設(shè)有可穿過擊實(shí)導(dǎo)桿局部的圓形插孔，所述擊實(shí)導(dǎo)桿上、卡板的上方套接有擊實(shí)錘，所述底座上、橡皮膜內(nèi)設(shè)置有透水石，所述圓筒與橡皮膜包圍形成密閉空間，所述底座和頂帽上均開設(shè)有側(cè)向開口的內(nèi)壓通道，內(nèi)壓通道與橡皮膜包圍的內(nèi)腔導(dǎo)通。
[0008]本發(fā)明還提供了采用上述高密封性制樣裝置制樣的方法包括如下步驟:
(1)檢查橡皮膜的氣密性，將完好的橡皮膜套在底座的凸臺(tái)上并采用第一密封圈箍緊，第一密封圈所在高度位置與各弧形瓦模具底部的密封圈卡槽位置對(duì)準(zhǔn)；
(2)將各弧形瓦模具底部的密封圈卡槽對(duì)準(zhǔn)已箍在底座上的第一密封圈，慢慢用手壓緊后，套上喉箍并鎖緊，將各弧形瓦模具相互對(duì)接形成圓筒，對(duì)接時(shí)豎向凸起卡入嵌有橡膠密封墊的豎向卡槽中形成氣密封，從而使制樣模具底部和側(cè)面形成氣密封；
(3 )將上部的橡皮膜由里向外翻轉(zhuǎn)并套在制樣模具頂端外圍，調(diào)整橡皮膜使其平整，在橡皮膜和弧形瓦模具之間形成封閉空間；
(4)利用吸耳球從弧形瓦模具的抽氣孔中抽氣，使橡皮膜貼附在弧形瓦模具上；
(5)按順序在橡皮膜內(nèi)放入試樣底部的透水石和濾紙；
(6)根據(jù)計(jì)劃裝填的相對(duì)密實(shí)度，計(jì)算所需要的顆粒材料質(zhì)量，稱量后，將試樣材料均等分為若干份，用漏斗將試樣材料逐份裝入；
(7)將第一份試樣材料倒入橡皮膜中并將試樣材料頂面攤平，將卡位器卡在擊實(shí)導(dǎo)桿最上端的卡位槽后，豎直的放入制樣模具內(nèi)腔，提起擊實(shí)錘，多次輕擊，觀察到卡位器緊密接觸制樣模具頂沿時(shí)，提出擊實(shí)導(dǎo)桿；
(8)重復(fù)步驟(7)將第二份試樣材料以及之后的試樣材料裝入橡皮膜內(nèi)并擊實(shí)；
(9)按順序在橡皮膜內(nèi)放入試樣頂部的濾紙和透水石，安裝試樣頂帽使其平整，翻轉(zhuǎn)圓筒頂端的橡皮膜，使其平整包裹頂帽，將密封圈箍緊在頂帽的橡皮膜上；
(10)關(guān)閉底座和頂帽上的通水閥門，使其關(guān)閉內(nèi)壓通道，僅留一個(gè)通水閥門不關(guān)閉作為吸負(fù)壓用，用吸耳球吸負(fù)壓，負(fù)壓壓力在_15kpa左右，后關(guān)閉閥門；
(11)拆除喉箍，小心拆下制樣模具，制樣即完成。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:1、由于橡皮膜上部外翻并套緊在弧形瓦模具構(gòu)成的圓筒上，而橡皮膜的下部采用第一密封圈密封弧形瓦模具和橡皮膜之間的縫隙，使橡皮膜與弧形瓦模具構(gòu)之間形成密閉空間，因此采用吸耳球從抽氣孔抽氣時(shí)就能夠輕易使橡皮膜以內(nèi)和橡皮膜外側(cè)形成壓差，促使橡皮膜貼緊在弧形瓦模具上，此時(shí)用吸耳球直接吸附在抽氣孔處且在試驗(yàn)過程中不再取下，即可使橡皮膜與弧形瓦模具之間長(zhǎng)時(shí)間保持負(fù)壓，可長(zhǎng)時(shí)間保持橡皮膜貼緊弧形瓦模具，克服了傳統(tǒng)制樣過程中需要隨時(shí)配備負(fù)壓系統(tǒng)以保障橡皮膜平整的不足；2、帶卡位的擊實(shí)導(dǎo)桿能夠更加方便地制出高精度尺寸的試樣，便于試驗(yàn)操作者精確控制試樣相對(duì)密實(shí)度和均勻性，大大提高試樣制備效率和試驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性；
3、制樣工作原理簡(jiǎn)單，操作方便，成本較低，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方法對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0011]圖1是本發(fā)明提供的高密封性制樣裝置的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
[0012]圖2是圖1中的弧形瓦模具的內(nèi)側(cè)面示意圖。
[0013]圖3是圖1中的圖1中的弧形瓦模具的頂端端面示意圖。
[0014]圖4是圖1中的圖1中的弧形瓦模具的底端端面示意圖。
[0015]圖5是圖1中的卡位器的結(jié)構(gòu)示意圖圖。
[0016]圖6是圖1中的擊實(shí)導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖7是圖1中的高密封性制樣裝置在裝填試樣狀態(tài)下的示意圖。
[0018]圖8是圖1中的高密封性制樣裝置配置延模筒狀態(tài)下的示意圖。
[0019]圖9是圖1中的高密封性制樣裝置安放頂帽后的示意圖。
[0020]圖中:1.豎向卡槽，2.溝槽，4.密封圈卡槽，5.空槽，6.抽氣孔，7.豎向凸起，
8.底座，9.吸耳球，10.第一密封圈，11.透水石，12.卡位器，13.擊實(shí)導(dǎo)桿，14.擊實(shí)錘，15.卡位槽，18.漏斗，19.延模筒，20.內(nèi)壓通道，21.頂帽，22、弧形瓦模具，23、圓筒，24、凸臺(tái)，25、橡皮膜，26、第二密封圈，27、卡板。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參照?qǐng)D1-圖9所示，本發(fā)明提供的高密封性制樣裝置，包括底座8、多瓣弧形瓦模具22、頂帽21、擊實(shí)導(dǎo)桿13和卡位器12，所述弧形瓦模22具的兩側(cè)端分別帶有豎向卡槽I和與豎向卡槽I匹配的豎向凸起7，豎向卡槽I中嵌入有橡膠密封墊，相鄰弧形瓦模具22對(duì)接后豎向凸起7卡入豎向卡槽I中形成氣密封，多瓣所述弧形瓦模，22對(duì)接并包圍形成圓筒23，圓筒23套接在底座8的凸臺(tái)24上，所述頂帽21設(shè)置于圓筒23頂端，圓筒23內(nèi)側(cè)襯有橡皮膜25，橡皮膜25上端向外翻折并套在圓筒23外側(cè)壁上，所述弧形瓦模具22對(duì)接處氣密封，所述弧形瓦模具22上帶有抽氣孔6，抽氣孔6處插入并吸附有吸耳球9，所述橡皮膜25下端套接在底座8的凸臺(tái)24上并由第一密封圈10箍緊，第一密封圈10箍緊的具體結(jié)構(gòu)是:弧形瓦模具22內(nèi)側(cè)貼著底座8的部分設(shè)置有密封圈卡槽4，密封圈卡槽4卡緊橡皮膜25底端的第一密封圈10，也就是密封圈卡槽4與套在橡皮膜25底端的第一密封圈10壓緊貼合，密封圈卡槽4的深度應(yīng)比第一密封圈10的直徑小25%，從而使密封圈卡槽4既能夠卡住第一密封圈10，又使第一密封圈10能夠凸出壓緊橡皮膜25，豎向卡槽I中的橡皮密封墊與底端的第一密封圈10應(yīng)有部分重疊，以保證豎向拼接縫與第一密封圈10交界的部分氣密性。所述擊實(shí)導(dǎo)桿13下端帶有與圓筒23截面匹配的圓形擊頭，圓形擊頭帶有透氣孔，所述擊實(shí)導(dǎo)桿13的圓形擊頭以上設(shè)置有卡板27，卡位器12由兩瓣半圓形板構(gòu)成，兩瓣半圓形板的直徑大于圓筒上端出口的直徑，所述兩瓣半圓形板中心開設(shè)有可穿過擊實(shí)導(dǎo)桿13局部的圓形插孔，所述擊實(shí)導(dǎo)桿13上、卡板27的上方套接有擊實(shí)錘14，所述底座8上、橡皮膜25內(nèi)設(shè)置有透水石11，所述圓筒23與橡皮膜25包圍形成密閉空間，所述底座8和頂帽32上均開設(shè)有側(cè)向開口的內(nèi)壓通道20，內(nèi)壓通道20與橡皮膜25包圍的內(nèi)腔導(dǎo)通。在本實(shí)施例中，弧形瓦模具22的尺寸為底端10_高度范圍內(nèi)，內(nèi)徑為57_，其余部分內(nèi)徑為51mm，頂端20mm高范圍內(nèi)的壁厚為4mm，底端1mm范圍內(nèi)，壁厚6.5mm，其余部分壁厚1mm(按試樣尺寸:直徑50mm，高度10mm設(shè)計(jì))。
[0022]參照?qǐng)D2所示，在上述實(shí)施例的