專利名稱：用于在壓縮試驗，特別是單軸或三軸壓縮實驗時測量試樣側向變形的卡圈的制作方法
用于在壓縮試驗，特別是單軸或三軸 壓縮實驗時測量試樣側向變形的卡圈
本發(fā)明涉及用于在壓縮試驗，特別是單軸或三軸壓縮試驗時測量 試樣側向變形的卡圈。
本發(fā)明用于在實驗室測試條件下，在采樣點上，巖石、土壤、粘 結材料或已加工原材料的樣本地質材料的測試的多功能三軸試驗臺。
這樣的樣本，也就是所謂的試樣，外形為圓柱形，可承受不同的
壓力、載荷、溫度和排水條件，其中可使用壓力、溫度、內部或外部 位移傳感器控制所述參數。
壓應力可沿軸向取向和/或指向所述樣本的側面。
文獻FR-2566531 />布了 一種側向位移傳感器，它呈卡圈的形式， 由多個鉸接在一起的平行輥形成，并且能夠夾住由彈簧系統(tǒng)保持的樣
本。這樣的卡圏能在測量最后兩個輥的間距時測得所述樣本的側向變形。
文獻FR-2663121公布了 一種用于地質材料的多功能三軸試驗臺。 這種試驗臺包含在其內部》文置所迷圓柱形試樣的壓力室。它包括至少 一個能向所述試樣縱向施加單軸推力的壓縮起重器。
通過使所述圓柱形試樣承受液體壓力，側向壓力，更準確地說是 徑向壓力^皮施加到所述試樣上。此外液壓補償系統(tǒng)能夠平衡所迷縱向 和徑向載荷。
所述樣本也^皮浸入液體，例如油中，并且通過護套保護所述樣本 免于所迷液體的進入，該護套呈以彈性隔膜形成的套筒的形式。為了 測量所述樣本的側向變形， 一 種由輥形成的已知類型的卡圈通過緊抱 所述護套而環(huán)繞其放置。
然而，這種卡圈證明是不太令人滿意，因為這些輥有壓入膜的彈 性壁中的傾向，從而通過環(huán)繞套筒外周的滾動而干擾它們的位移。
此外，還發(fā)現所述膜的壁的彈性使測量有"i吳差，所述卡圏測量樣 本的側向變形，但也測量了所述力菱的側向變形。
此外，由輥形成的上述已知卡圈證明是相對笨重的并且需要這樣 的試驗臺，其壓力室足夠大，特別是需要寬度足夠大以使其可被安裝。
本發(fā)明的目的是提供一種測量試樣側向變形的卡圈，它能彌補上 述缺點。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種實施簡單并且低成本的測量卡圈。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種能與標準單軸位移測量傳感器配 合操作的測量卡圈。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種能增加或減小測量靈敏度的測量 卡圈。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于特殊試樣的保護套，適用于符合 本發(fā)明的卡圈。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將在下文的說明中示出，單獨通過示例 給出但并不局限于示例。
本發(fā)明首先涉及一種用于在壓縮試驗，特別是單軸或三軸壓縮試 驗時測量試樣橫向變形的卡圏，其特征在于所述卡圈由金屬環(huán)或由復 合材料制成的環(huán)形成，它能夾住所述試樣，它是打開的，并且它的自 由端以距離△被隔開，所述卡圈還提供用于直接或間接測量所述環(huán)的
自由端的間距A的裝置，所述裝置由線性變化差動變壓器類型的傳感 器構成。
本發(fā)明也涉及一種用于在試驗臺中使用的護套，為了保護試樣， 特別是礦物、巖石和/或混凝土以及粘結材料的試樣，所述護套由彈 性套筒形成并且特別能與符合本發(fā)明的測量卡圈配合操作。
根據本發(fā)明，所述套筒在其筒壁中提供至少兩個在所述套筒圓周 上均勻分布的硬點，并且能為所述卡圏形成支撐點。
在閱讀下述附有附圖的說明時將更好地理解本發(fā)明，在所述附圖
中
-

圖1是根據本發(fā)明的卡圈的透視圖， -圖2是如圖1所示的沿卡圏垂直截面的簡圖， -圖3是如圖1所示的卡圈的局部水平截面圖， -圖4是根據本發(fā)明的試樣和護套的透視圖， -圖5是如圖4所示的沿水平截面V-V的視圖，以及 -圖6是如圖才匡VI-VI所示的護套的詳細碎見圖。 本發(fā)明首先涉及一種用于在壓縮試驗，特別是單軸或三軸壓縮試
驗時測量試樣側向變形的卡圈1。
側向變形是指在垂直于圓柱形試樣縱軸的平面中的試樣變形。 根據本發(fā)明，卡圈1由金屬環(huán)2或由復合材料制成的環(huán)形成，它
能夾住所述試樣。所述環(huán)是打開的。
分，例如通過焊接組成，所述環(huán)特別是剛性的或半剛性的。它能通過 緊抱所述試樣而將其夾住。
所述環(huán)2的自由端3以距離A被分隔開。
所迷卡圏1還具有用于直接或間接測量所述環(huán)2的自由端3的間 距A的裝置8、 9,由線性變化差動變壓器類型的接觸傳感器構成的裝 置。
所述線性變化差動變壓器類型的傳感器也被稱為LVDT。
根據一個實施例，所述卡圈還具有測量機械反饋裝置。也就是如 圖1所示，所述傳感器的球狀圓柱體可從動于自由端之一 3,垂直于 所述卡圈平面從而能夠減小所述裝置的側向占用空間。
根據一個實施例，傳感器6從動于所述環(huán)的自由端之一 3。傳感 器的指針8基本垂直于所述環(huán)的平面安置并且能與從動于所述環(huán)的另 一個自由端3的凸輪9配合。
所述凸輪9從動于定位桿10的一端，并且特別呈錐形部分形式， 它的母線能與所述傳感器的指針8配合。
如圖1或圖2所示，所述定位桿的縱軸基本平行于所述傳感器主 體的縱軸安置。
根據一個實施例，所述凸輪相對于垂直于傳感器指針8的縱軸的 平面具有角度cx的傾斜，從而能夠調整測量的靈敏度。
如圖2所示，所述圓錐部分的母線與平行于所述環(huán)的平面構成角 度cc。而且，對于所述環(huán)2的自由端3之間的相對位移X,所述傳感 器的指針移動過的距離為Y-tana。
于是對角度cc的選擇能使卡圏適合傳感器的行程，更不用說增加 測量的靈敏度。因此，對于傾斜角度大于45° ,所述凸輪就產生機械 放大器的作用。
有利地，所述凸輪可以是可拆卸的。根據所使用的傳感器、用法 或所需的靈敏度，可配有一套若干個呈不同角度a的凸輪。
根據一個實施例，所述環(huán)2的至少一個自由端3具有垂直于所述 環(huán)的平面的通孔ll,用于緊固凸輪9或用于緊固傳感器6的主體。所 述通孔具有帶內螺紋并且在所述通孔處貫通的正交孔12，它能與鎖定 螺釘配合。
如圖3所示，通過材料突出分別形成所述環(huán)的自由端3，它們彼 此基本平行。所述通孔11的直徑足夠大到以使傳感器6的主體或凸 輪9的定位桿10從中穿過。后者可在所述通孔中進行調整，特別是 通過未示出的間隔環(huán)進行調整。
根據一個實施例，用導桿，特別是用裝配有彈性裝置14的導桿 穿過所述環(huán)的兩個自由端3。這種導桿能使所述卡圈以可控的方式變 形，特別是沒有任何扭曲的變形，這樣使得所迷自由端3基本保持彼 此相對。
所述彈性裝置14可以是以壓縮彈簧的形式一方面固定在所述環(huán)2 的自由端3上并且在另一方面固定在旋入導桿螺紋末端之一的螺母15 上。
有利地，所述螺母15能調整彈性裝置14的回復力。 另一方面，本發(fā)明也涉及一種用于在試驗臺中使用的護套20,例 如文獻FR-2663121所描述的例子，為了^f呆護試4羊21,特別是礦物、 巖石和/或土壤、混凝土、粘結材料的試樣，所述護套20由彈性套筒 22形成并且特別能與符合本發(fā)明的測量卡圈配合操作。
根據本發(fā)明，所述套筒22在其壁中具有至少兩個在所述套筒的 圓周上均勻分布的硬點24,并且能為所述卡圈形成支撐點。所述套筒 可從彈性膜，特別是從彈性體中獲得。有利地，構成所述硬點的元件 的硬度遠高于所述彈性膜的硬度，并且也高于試樣的硬度。同樣，在 測試時，所述構成硬點的元件的變形相對于試樣的變形是可以忽略 的。
根據一個實施例，所述套筒具有四個在所述套筒的圓周上以90° 均勻分布的點。
根據一個實施例，每個硬點24由厚度基本與所述套筒的筒壁相 等的插入物形成，并且與所述壁的兩側面齊平。所述插入物還提供用 于保持所述插入物到套筒22的連鎖裝置25、 26。
如圖4至圖6所示，所述連鎖裝置可由側向突頭25形成，它能
沿著套筒的壁延伸到所述壁中安置的榫眼26的內部，從而形成隔擋 以確保套筒的防止液體進入的密封性。有利地，如圖4的虛線所示， 所述側向突頭25在插入物24的外周上是連續(xù)的。
如圖6所示，在所述套筒的壁變形，同時保證密封性時，所述插 入物24的突頭25能在所述套筒的壁中設置的榫眼26中滑動。
根據一個實施例，所迷插入物為曲率半徑與所述套筒的壁基本相 等的弧形。所述突頭也具有同樣的曲率半徑。所述套筒有利地由柔性 硅可塑材料制成。所述套筒有利地在預裝插入物的模具中復合填充成 型。有利地，所述模制操作在真空下進行以防止夾雜物的出現，特別 是防止氣泡的出現。
當然，在不背離本發(fā)明范圍的條件下可以設計出本領域技術人員 可理解的其他實施例。
權利要求
1.一種用于在壓縮試驗，特別是單軸或三軸壓縮試驗時測量試樣側向變形的卡圈(1)，其特征在于卡圈由金屬環(huán)(2)或由復合材料制成的環(huán)(2)形成，它能夾住所述試樣，它是打開的，并且它的自由端(3)以距離△被隔開，所述卡圈還具有用于直接或間接測量所述環(huán)(2)的自由端(3)的間距△的裝置(5)，它由線性變化差動變壓器類型的傳感器(6)構成。
2. 根據權利要求1所述的卡圈，還具有測量機械反饋裝置(7 )。
3. 根據權利要求2所述的卡圈，其特征在于所述傳感器(6) 從動于所述環(huán)的自由端之一 (3),傳感器的指針(8)基本垂直于所 述環(huán)的平面安置并且能與從動于所述環(huán)的另一個自由端(3)的凸輪(9)配合。
4. 根據權利要求3所述的卡圈，其特征在于所述凸輪(9) 從動于定位桿(10)的一端并且特別呈錐形部分形狀，它的母線能與 所述傳感器的指針(8)配合操作。
5. 根據權利要求3或4所述的卡圏，其特征在于所述凸輪(9) 是可拆卸的。
6. 根據權利要求1至5所述的卡圏，其特征在于所述環(huán)的至 少一個自由端(3)提供有垂直于所述環(huán)的平面的通孔(11)，用于緊 固凸輪(9)或用于緊固傳感器(6)的主體，所迷通孔具有帶內螺紋 并且在所述通孔處貫通的正交孔(12),它能與鎖定螺釘配合。
7. 根據權利要求1至6所述的卡圈，其特征在于用導桿穿過 所述環(huán)的兩個自由端(3)。
8. 根據權利要求3所述的卡圈，其特征在于所述凸輪相對于 垂直于傳感器指針(8)的縱軸的平面具有角度a的傾斜，從而能夠 調整測量的靈敏度。
9. 一種用于在試驗臺中使用的護套(20),以便保護試樣(21), 特別是由礦物、巖石和/或土壤、混凝土、粘結材料的試樣，所述護 套(20)由彈性套筒(22)形成并且能與測量卡圈，特別是根據權利 要求1的測量卡圈配合，其特征在于所述套筒在其壁中具有至少兩 個在所述套筒的圓周上均勻分布的硬點(24)，并且能為所述卡圈形 成支撐點。
10. 根據權利要求9所述的護套，其特征在于每個硬點(24) 由厚度基本與所述套筒的壁的厚度相等的插入物形成，并且與所述壁 的兩側面齊平，所述插入物還具有用于保持所述插入物到套筒的連鎖 裝置(25、 26)。
11. 根揚權利要求10所述的護套，其特征在于所述連鎖裝置 由能夠沿著所述套筒的壁延伸到在所述壁中設置的榫眼(26)內部的 側向突頭(25)構成，從而形成隔擋以確保套筒的防止液體的密封性。
12. 根據權利要求10所述的護套，其特征在于所述插入物為 曲率半徑與所述套筒的壁的曲率半徑基本相等的弧形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在單軸或三軸壓縮試驗時測量試樣橫向變形的卡圈(1)。根據本發(fā)明，所述卡圈由金屬環(huán)(2)或由復合材料制成的環(huán)形成，它能夾住所述試樣，它是打開的，并且它的自由端以距離Δ被隔開，所述卡圈還提供用于直接或間接測量所述環(huán)(2)的自由端(3)的間距Δ的裝置(5)，它由線性變化差動變壓器類型的傳感器(6)構成。本發(fā)明也涉及一種用于能與所述卡圈配合操作的試樣的保護套。
文檔編號G01N3/06GK101180529SQ200680017930
公開日2008年5月14日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權日2005年5月24日
發(fā)明者J·塞克 申請人:里爾科技大學