專利名稱：土工試驗儀器用外置式壓力傳感器開關(guān)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于開關(guān)閥，特別是涉及一種土工試驗儀器用外置式傳感器開關(guān)閥。
背景技術(shù)：
土工試驗儀器的一個主要測試內(nèi)容就是對某一被密封的土壤試樣在特定邊界條件下的孔隙水壓力和排水量進行測試。經(jīng)常遇到的試驗?zāi)Ｐ褪菍⑼临|(zhì)試樣置于密封容器的試樣底座上，在底座與試樣之間用透水石與濾紙隔開，底座中心有透水孔，經(jīng)開關(guān)閥與外界連通構(gòu)成下孔隙水控制通道(當(dāng)關(guān)閉閥門后通過位于閥芯內(nèi)側(cè)的傳感器對試樣的孔隙水壓力進行測量)。試樣頂部通過濾紙和透水石與上加壓帽相接觸，然后用橡膠膜與束圈將位于上加壓帽與試樣底座間的土樣密封，上加壓帽通過接頭與軟管和位于儀器壓力室底座沿口的上 孔隙開關(guān)閥連通構(gòu)成上孔隙通道。在完成上述試樣安裝和密封工作后，將儀器壓力室上蓋置于儀器底座上緊固并密封，通過位于儀器底座上的側(cè)壓力開關(guān)閥或壓力室上蓋開關(guān)閥輸入一定壓力或接大氣，對試樣形成一個特定的邊界條件，然后開始對試樣進行前期處理，即①抽真空在上述條件下用真空泵通過上下孔隙水通道對密封試樣進行抽氣，將試樣土顆?？紫吨g的殘余空氣抽出。此時在下孔隙水開關(guān)閥關(guān)閉情況下測得之負壓為真空壓力，負值越大，保持時間越長效果越好。如果只要有某一閥門有一點漏氣，就會影響真空度和抽氣效果。②試樣飽和當(dāng)把密封試樣孔隙當(dāng)中殘余空氣抽空后，用無氣水(蒸餾水)通過上(下)孔隙水開關(guān)閥快速進入密封試樣將土顆粒孔隙充填，使試樣飽和。③試樣固結(jié)在完成飽和試驗之后，關(guān)閉上下孔隙水開關(guān)閥，通過側(cè)壓力通道對壓力室輸入一定壓力，使密封試樣的側(cè)壓力增加，此時分別測得之孔隙水壓力增量與側(cè)壓力增量之比即為試樣飽和度。當(dāng)其滿足規(guī)范要求后，打開上孔隙開關(guān)閥，進行固結(jié)排水。此時孔隙水壓力開始下降，當(dāng)降至某一值并保持穩(wěn)定，停止排水后即可認為固結(jié)試驗結(jié)束。如果因為飽和不好，將直接影響固結(jié)排水量和固結(jié)度。以上過程稱之為試樣前處理，從其操作過程可以看出，不管那一過程，哪怕只有一個開關(guān)閥(尤其是孔隙水開關(guān)閥)有些許漏氣都會影響其處理效果，而前處理耗時通常為正式的壓縮或剪切試驗耗時的8-16倍之多。一旦前處理不當(dāng)將直接影響之后的壓縮(剪切)試驗正常進行。在進行壓縮(剪切)試驗過程中，孔隙水壓力是隨軸向壓力的增加而增大，且軸向應(yīng)力與孔壓曲線同步，如果其中只要有一個開關(guān)閥哪怕是些許滲漏都會影響孔隙水壓力正常增大，破壞孔壓曲線的正常形狀，至使成果參數(shù)誤差增大，甚至使整個試驗失敗，由此可見開關(guān)閥的密封性對整個試驗的重大影響?，F(xiàn)有土工試驗儀器常用的開關(guān)閥如圖1-4所示，包括閥體103、閥芯102、由頂絲101-1緊固于閥芯的旋把101、固定于閥體的三個依次交角為90°的側(cè)向空心螺柱104和連接于各側(cè)向空心螺柱的螺套105。其中，固定于閥體的三個側(cè)向空心螺柱中位置對稱的兩個空心螺柱分別是開關(guān)閥的入口端和出口端，入口端空心螺柱所連接的螺套經(jīng)接頭106與儀器相接，出口端空心螺柱所連接的螺套經(jīng)接頭106與管路連接，中間的側(cè)向空心螺柱所連接的螺套與內(nèi)置式壓力傳感器108連接。閥芯由其底端的彈簧擋圈107使之軸向固定，閥芯上下端部分別設(shè)置鑲嵌于凹槽而固定的‘0’形橡膠密封圈109，使閥芯與閥體的垂直方向密封，閥芯一側(cè)垂直表面設(shè)置鑲嵌于凹槽而固定的能夠分別封閉各側(cè)向空心螺柱通孔的‘0’形橡膠密封圈110。上述開關(guān)閥存在以下明顯缺陷①由于閥芯與閥體沒有定位機構(gòu)，因此閥芯在閥體中可以360°自由轉(zhuǎn)動，只能參照旋把的指向掌握閥芯所處位置。當(dāng)開關(guān)閥的閥芯使閥體入口端與壓力傳感器連接端連通、出口端封閉時可進行壓力測量。當(dāng)閥芯在前述位置繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動90°時，閥體的壓力傳感器連接端被封閉，而入口端與出口端連通，開關(guān)閥雖開通但無法測量孔隙水壓力。當(dāng)閥芯在前述位置再繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動90°時，閥體的入口端被封閉，壓力傳感器連接端與出口端連通，但因壓力傳感器失去了與試樣的聯(lián)系通道而無法測量壓力，此時試驗雖然可進行，但側(cè)壓力或孔壓數(shù)據(jù)丟失而使試驗失敗。閥芯在前述位置還可以繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動90°，此時閥體的入口端、出口端、壓力傳感器連接端均連通，雖然開關(guān)閥處于開啟狀態(tài)，但壓力無法保持而使測量功能失效?？梢?，現(xiàn)有開關(guān)閥只有在上述四個準確位置時控制關(guān)系確定、其功能有明確定義，如果閥芯與閥體的相對位置不確定，其控制功能將無法定義。因此現(xiàn)有開關(guān)閥存在僅依靠旋把指向操控閥芯其準確位置難以保證，容易產(chǎn)生泄漏的實際問題。②由頂絲101-1緊固于閥芯102的旋把101易松動而產(chǎn)生位移，增加了依靠旋把指向操控閥芯準確位置的難度，經(jīng)常造成閥門泄漏，使其控制測量功能失效，破壞試樣的應(yīng)有狀態(tài)，使整個試驗報廢。③由于結(jié)構(gòu)及其連接方式的限制，現(xiàn)有開關(guān)閥只能采用內(nèi)置式壓力傳感器108，由于其接口為外螺紋，被測介質(zhì)(氣、水)需由連接螺柱圓孔進入傳感器的測試腔，其測力面置于殼體之內(nèi)，與被測介質(zhì)接觸面小，受長期試樣中排出泥漿水腐蝕、污損又不能清洗，使用一段時間后靈敏度和精度明顯下降，大大縮短了其使用壽命。④現(xiàn)有開關(guān)閥的各側(cè)向空心螺柱104與閥體103的連接、各側(cè)向空心螺柱104與螺套105的連接以及螺套105與接頭106的連接均采用螺紋連接方式，連接面多達7個，哪怕只有其中一個連接面出現(xiàn)漏氣都無法保證該閥的正常使用，連接件和連接面過多也是這種開關(guān)閥在應(yīng)用中影響密封效果的重要原因。⑤現(xiàn)有開關(guān)閥的閥體中心圓孔沿口為直角狀，在安裝或更換閥芯上的‘0’形橡膠密封圈時，其凸出部位常被切損，不利于閥芯的順利安裝和老化橡膠密封圈的更換。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是為了克服現(xiàn)有開關(guān)閥存在的上述技術(shù)問題而公開一種土工試驗儀器用外置式傳感器開關(guān)閥。本實用新型為實現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案本開關(guān)閥包括閥體、閥芯和旋把，所述閥芯置入閥體部分的上下端部各有一鑲嵌‘0’形橡膠密封圈環(huán)形凹槽，閥芯徑向過孔一端的周邊設(shè)有鑲嵌‘0’形橡膠密封圈的垂直凹槽，特征是，所述閥芯其頂端設(shè)有嵌入旋把的凹槽，對應(yīng)該凹槽的旋把部位設(shè)有使旋把緊固于閥芯頂端的螺釘，所述閥芯其底部設(shè)有使之軸向固定于閥體的徑向螺孔及滑動接合于閥體底端面的定位螺釘，閥體底端面設(shè)有使定位螺釘轉(zhuǎn)動范圍為90°的限位凸臺，所述閥芯其中間部位設(shè)有徑向過孔，所述定位螺釘、閥芯徑向過孔的軸心線與旋把長軸軸心線在空間位置相垂直，所述閥體對稱設(shè)有與閥芯導(dǎo)通狀態(tài)時徑向過孔位置相對應(yīng)的介質(zhì)入、出口孔，其中介質(zhì)入口孔與正三通接頭直通出口相連接，所述正三通接頭的入口設(shè)有外螺紋接頭，正三通接頭的另一出口連接有外置式壓力傳感器的杯型安裝座，所述杯型安裝座設(shè)有內(nèi)螺紋和‘0’形橡膠密封圈，所述閥芯在其關(guān)斷狀態(tài)時的閥芯一側(cè)鑲嵌于垂直凹槽而固定的‘0’形橡膠密封圈與閥體介質(zhì)入口孔相對應(yīng)而使之封閉，閥體介質(zhì)出口孔與內(nèi)螺紋接口相連接。本實用新型還可以采取以下技術(shù)措施所述正三通接頭的主體是中心有通孔的六方體，正三通接頭的另一出口與主體的中部相垂直。所述閥體的閥芯孔上端設(shè)有圓弧狀的內(nèi)沿口。所述閥體的介質(zhì)入口孔設(shè)有焊接固定的連接管，連接管與正三通接頭直通出口焊接固定，正三通接頭的入口與外螺紋接頭為一整體，外置式壓力傳感器的杯型安裝座與正三通接頭另一出口焊接固定。所述閥體的介質(zhì)出口孔設(shè)有焊接固定的連接管，連接管與內(nèi)螺紋接口焊接固定。本實用新型的有益效果和優(yōu)點在于本開關(guān)閥的旋把的安裝部位嵌入閥芯的頂部凹槽內(nèi)，并用螺釘將旋把與閥芯緊固。由于旋把與閥芯的連接部位有一定深度的凹槽與旋把的安裝部位配合，使兩者連接更加牢固，相對位置被永久固定，避免了出現(xiàn)松動錯位的可能。閥芯受其底部徑向螺孔及定位螺釘和閥體底面限位凸臺的限制只能轉(zhuǎn)動90°，使旋轉(zhuǎn)的閥芯得到了準確定位，操作手感明了，不僅防止了因定位失誤造成的開關(guān)閥泄露，也克服了現(xiàn)有開關(guān)閥閥芯軸向竄動量較大的問題。本開關(guān)閥的正三通接頭以及傳感器的杯型安裝座及其密封圈結(jié)構(gòu)為外置式壓力傳感器的配置創(chuàng)造了條件，不僅使外平面壓力傳感器的測力面與被測介質(zhì)接觸面增大，也大大縮短了被測介質(zhì)的流動路徑而有利于提高測試精度，同時本開關(guān)閥采用的外置式壓力傳感器的測力面在外側(cè)，也便于壓力傳感器的安裝和清洗，明顯提高了傳感器的測量精度和使用壽命。本開關(guān)閥在介質(zhì)入口端被封閉即開關(guān)閥關(guān)閉位置時，壓力傳感器通過傳感器安裝座的通孔仍然與壓力容器或試樣保持聯(lián)通，可以進行正常測量，因此本開關(guān)閥與現(xiàn)有開關(guān)閥相比具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。另外，本開關(guān)閥采用了整體焊接方式，從現(xiàn)有開關(guān)閥的七個活動連接面減至三個連接面，最大限度地減少了不必要的接口，大大縮短了被測介質(zhì)的路徑，減少了接口泄露機會和路徑損耗，提高了閥門的科學(xué)性、密封性和方便性，使開關(guān)閥體積更小，操作更加準確可靠。本開關(guān)閥閥體的閥芯孔上端口的圓弧狀內(nèi)沿口，使閥芯的垂直或水平橡膠密封圈的凸出部分均可順利進入閥體，從而避免了此前傳統(tǒng)閥體直角入口對橡膠密封圈凸出部分的切損現(xiàn)象，極大地方便了閥體、閥芯的清洗和老化橡膠O形圈的更換，使本開關(guān)閥做到了可修復(fù)，長壽命。本實用新型具有可以提高土工試驗檢測精度及穩(wěn)定性，使傳感器、閥門和儀器三者的連接關(guān)系更加科學(xué)合理的突出優(yōu)點。

[0025]附圖1是現(xiàn)有常用開關(guān)閥結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是圖1閥體部分仰視圖。附圖3是圖1閥體一側(cè)接口及內(nèi)置式壓力傳感器連接示意圖。附圖4是圖1閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。附圖5是本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖。附圖6是圖1仰視圖。附圖7是圖1實施例的閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。附圖8是圖7A向視圖。附圖9是外置式壓力傳感器與杯型安裝座連接結(jié)構(gòu)示意圖。附圖10是圖1實施例的閥體局部剖面示意圖。附圖5至附圖10圖中標記1閥體，1-1限位凸臺，1-2內(nèi)沿口，2閥芯，2_1凹槽，2-2徑向通孔，2-3密封圈凹槽，2-4螺孔，3旋把，4螺釘，5內(nèi)螺紋接口，6連接管，7杯型安裝座，7-1橡膠密封圈，8正三通接頭，9外螺紋接頭，10定位螺釘，11外平面壓力傳感器。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進一步說明本實用新型。如圖5、7所示實施例，本開關(guān)閥的閥芯2頂端設(shè)有嵌入旋把3的凹槽2_1，對應(yīng)該凹槽2-1的旋把部位設(shè)有使旋把緊固于閥芯頂端的螺釘4。如圖5、6、7、8所示，閥芯2置入閥體I部分的上下端部和閥芯一側(cè)設(shè)有鑲嵌于密封圈凹槽2-3而固定的‘0’形橡膠密封圈(未示出)。閥芯2的底部設(shè)有使之軸向固定于閥體I的徑向螺孔2-4及滑動接合于閥體底端面的定位螺釘10。閥體2底端面設(shè)有使定位螺釘轉(zhuǎn)動范圍為90°的限位凸臺1-1。閥芯2其中間部位設(shè)有徑向過孔道2-2，本開關(guān)閥的定位螺釘10、徑向過孔2-2的軸心線與旋把3長軸軸心線相垂直，當(dāng)旋把3長軸軸心線與定位螺釘10、徑向過孔2-2的軸心線平行時本開關(guān)閥為導(dǎo)通狀態(tài)。在閥芯2為導(dǎo)通狀態(tài)時，開關(guān)閥的閥體I對稱設(shè)有與閥芯的徑向過孔2-2位置相對應(yīng)的介質(zhì)入、出口孔，圖5箭頭表示介質(zhì)輸入方向，其中介質(zhì)入口孔與正三通接頭8直通出口相連接，介質(zhì)出口孔與內(nèi)螺紋接口 5相連接。閥芯2在其關(guān)斷狀態(tài)時的閥芯一側(cè)鑲嵌于垂直凹槽而固定的‘0’形橡膠密封圈與閥體介質(zhì)入口孔相對應(yīng)而使之封閉。如圖5、6、9所示，正三通接頭8直通出口通過連接管6與閥體I的介質(zhì)入口孔相連接，正三通接頭8的入口設(shè)有外螺紋接頭9，外螺紋接頭9與儀器壓力室相連接。正三通接頭8的另一出口連接有外置式壓力傳感器的杯型安裝座7。杯型安裝座7設(shè)有內(nèi)螺紋，其端口設(shè)有‘0’形橡膠密封圈7-1，該密封圈在外平面壓力傳感器11旋入時與杯型安裝座7密封接合。如圖5、6所示，實施例的正三通接頭8的主體是中心有通孔的六方體，正三通接頭的另一出口與主體的中部相垂直。主體為六方體的正三通接頭，便于使用工具使本開關(guān)閥通過外螺紋接頭9旋入測試儀底座接口位。如圖10所示，實施例的閥體I上端口設(shè)有圓弧狀的內(nèi)沿口 1-2，使閥芯2的垂直或水平橡膠密封圈的凸出部分均可順利進入閥體，從而避免了此前傳統(tǒng)閥體直角入口對橡膠密封圈凸出部分的切損現(xiàn)象。圖5、6、10中，閥體I的介質(zhì)入口孔設(shè)有焊接固定的連接管6，連接管6與正三通接頭8直通出口焊接固定，正三通接頭8的入口與外螺紋接頭車制為一整體，外置式壓力傳感器的杯型安裝座7與正三通接頭8另一出口焊接固定。閥體I的介質(zhì)出口孔設(shè)有焊接固定的連接管6，連接管6與內(nèi)螺紋接口 5焊接固定。
權(quán)利要求1.土工試驗儀器用外置式傳感器開關(guān)閥，包括閥體、閥芯和旋把，所述閥芯置入閥體部分的上下端部各有一鑲嵌‘0’形橡膠密封圈環(huán)形凹槽，閥芯徑向過孔一端的周邊設(shè)有鑲嵌 ‘0’形橡膠密封圈的垂直凹槽，其特征在于所述閥芯其頂端設(shè)有嵌入旋把的凹槽，對應(yīng)該凹槽的旋把部位設(shè)有使旋把緊固于閥芯頂端的螺釘，所述閥芯其底部設(shè)有使之軸向固定于閥體的徑向螺孔及滑動接合于閥體底端面的定位螺釘，閥體底端面設(shè)有使定位螺釘轉(zhuǎn)動范圍為90°的限位凸臺，所述閥芯其中間部位設(shè)有徑向過孔，所述定位螺釘、閥芯徑向過孔的軸心線與旋把長軸軸心線在空間位置相垂直，所述閥體對稱設(shè)有與閥芯導(dǎo)通狀態(tài)時徑向過孔位置相對應(yīng)的介質(zhì)入、出口孔，其中介質(zhì)入口孔與正三通接頭直通出口相連接，所述正三通接頭的入口設(shè)有外螺紋接頭，連接有外置式壓力傳感器的杯型安裝座，所述杯型安裝座設(shè)有內(nèi)螺紋和‘0’形橡膠密封圈，所述閥芯在其關(guān)斷狀態(tài)時的閥芯一側(cè)鑲嵌于垂直凹槽而固定的‘0’形橡膠密封圈與閥體介質(zhì)入口孔相對應(yīng)而使之封閉，閥體介質(zhì)出口孔與內(nèi)螺紋接口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)閥，其特征在于所述正三通接頭的主體是中心有通孔的六方體，正三通接頭的另一出口與主體的中部相垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)閥，其特征在于所述閥體的閥芯孔上端設(shè)有圓弧狀的內(nèi)沿口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)閥，其特征在于所述閥體的介質(zhì)入口孔設(shè)有焊接固定的連接管，連接管與正三通接頭直通出口焊接固定，正三通接頭的入口與外螺紋接頭為一整體，外置式壓力傳感器的杯型安裝座與正三通接頭另一出口焊接固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)閥，其特征在于所述閥體的介質(zhì)出口孔設(shè)有焊接固定的連接管，連接管與內(nèi)螺紋接口焊接固定。
專利摘要本實用新型是土工試驗儀器用外置式傳感器開關(guān)閥，閥芯頂端設(shè)有嵌入式旋把，閥芯底部設(shè)有使之軸向固定于閥體的螺孔及定位螺釘和定位螺釘轉(zhuǎn)動90°的限位凸臺，閥體介質(zhì)出口孔與內(nèi)螺紋接口相接，入口孔與正三通接頭相接，正三通接頭入口連接外螺紋接頭，另一出口連接外置式壓力傳感器的杯型安裝座。本開關(guān)閥能夠使閥芯準確定位，防止了因定位失誤造成的泄露，采用外置式壓力傳感器縮短了流動路徑、便于測力面清洗。本閥在關(guān)閉時，壓力傳感器與壓力容器或試樣保持聯(lián)通，可以進行正常測量，開通時介質(zhì)可輸入或輸出。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、功能明確、操控定位準確、密封可靠和有利于提高土工試驗檢測精度的突出優(yōu)點。
文檔編號F16K35/00GK202852032SQ201220530609
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者王晟堂 申請人:鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司