專利名稱：土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱。
技術(shù)背景土壤腐蝕加速試驗(yàn)是在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行土壤腐蝕研究的一種主要手段，然而土壤 腐蝕加速試驗(yàn)到目前為止還沒有相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，目前開展的土壤腐蝕加速試驗(yàn)方 法主要有強(qiáng)化介質(zhì)法、電偶加速法(孟廈蘭，郭稚弧.銅一鋼電偶加速鋼在土壤中腐 蝕的研究——大慶土壤試驗(yàn)的部分結(jié)果，腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，1995， 7(4): 358-361; 孟廈蘭，金名惠，孫嘉瑞等.大慶土中電偶法加速土壤腐蝕的研究，腐蝕與防護(hù)，1995， 16 (6): 262-264)、電解失重法(高英，張淑泉，銀耀德等.遼寧地區(qū)土壤腐蝕室內(nèi) 加速實(shí)驗(yàn)研究，腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，1992， 4 (3): 204-208)、間斷極化法等。這 幾種方法是可以在短時(shí)間內(nèi)得到較大加速比的土壤腐蝕試驗(yàn)方法，但除強(qiáng)化介質(zhì)法 外，它們都是通過外加電流來加速腐蝕的，具有一定的強(qiáng)制性，腐蝕條件和形貌與 實(shí)際情況差異較大，試驗(yàn)主要考慮了宏電池的作用，忽略了腐蝕微電池的作用，因 而只能作半定量研究。土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)是通過調(diào)節(jié)土壤含水量及土壤溫度來實(shí)現(xiàn)加速腐蝕的目 的，目前試驗(yàn)室內(nèi)主要是利用水浴或烘箱等設(shè)備來對土壤及試樣進(jìn)行加熱，這種方 法的缺點(diǎn)是需要定期地進(jìn)行土壤溫度和含水量的人工測量，定期地根據(jù)土壤重量變 化加水，溫度和含水量的控制精度差。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱，利用該試驗(yàn)箱，不 改變材料土壤腐蝕的機(jī)理，主要是通過改變溫度和含水量，從而改變土壤腐蝕過程 中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)加速腐蝕的目的。在土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱內(nèi)，利用實(shí)際 土壤，不引入其他離子，采用控制土壤的含水量、溫度變化，適當(dāng)通入空氣，實(shí)現(xiàn) 恒溫恒含水量、冷熱交替和干濕交替三種腐蝕加速方法，模擬了自然環(huán)境條件下不 同季節(jié)土壤中溫度、含水量的變化，同時(shí)還包括了土壤干裂后或強(qiáng)對流天氣引起的 空氣擴(kuò)散速度加快的作用。本實(shí)用新型土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱主要由試驗(yàn)箱箱體、水箱、電氣控制箱、 試驗(yàn)容器和加熱板構(gòu)成，其中電氣控制箱和水箱安裝在試驗(yàn)箱箱體的上部，試驗(yàn)箱 箱體的側(cè)壁及上下底面為雙層結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)外壁間填充保溫材料，從而達(dá)到保溫的 目的。加熱板通過控制電路連接在外電源上，放置于試驗(yàn)箱箱體內(nèi)底部的支架上， 通過加熱試驗(yàn)箱箱體內(nèi)的空氣來對試驗(yàn)容器內(nèi)的土壤和試樣進(jìn)行加熱，避免了加熱 板直接加熱而在土壤中形成較大的溫度梯度。試驗(yàn)箱箱體內(nèi)有兩個(gè)連接在溫控儀表 上的溫度傳感器，可以進(jìn)行相應(yīng)的溫度測量，其中一個(gè)通過螺母固定于試驗(yàn)箱箱體 的頂部，用于測量試驗(yàn)箱箱體內(nèi)的空氣溫度，另一個(gè)與試樣一起埋在試驗(yàn)容器內(nèi)的土壤中，用于測量土壤內(nèi)的溫度。重量傳感器的上端通過連桿連接在試驗(yàn)箱箱體上 面的水箱的底面，其下端的掛勾通過試驗(yàn)箱箱體上的小孔伸入試驗(yàn)箱箱體內(nèi)。在試 驗(yàn)箱箱體內(nèi)的頂部還安裝有4個(gè)掛鉤，因此在試驗(yàn)箱箱體內(nèi)，包括試驗(yàn)箱箱體頂部 安裝的4個(gè)掛鉤和重量傳感器下的一個(gè)掛鉤，共計(jì)有5個(gè)掛鉤，試驗(yàn)容器通過掛鉤 掛在試驗(yàn)箱箱體內(nèi)，在試驗(yàn)箱箱體內(nèi)可以同時(shí)懸掛1 5個(gè)試驗(yàn)容器，保持各個(gè)試驗(yàn) 容器內(nèi)相同的土壤重量和含水量，最多可以進(jìn)行5組平行試驗(yàn)。試驗(yàn)箱箱體的側(cè)壁 安裝有排風(fēng)扇，排風(fēng)扇的工作狀態(tài)由電氣控制箱內(nèi)的溫度控制器和定時(shí)器來控制， 以調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱箱體內(nèi)的空氣溫度，同時(shí)通過定時(shí)排風(fēng)來模擬自然環(huán)境中空氣擴(kuò)散速 度加快的影響。水箱的下部安裝有水箱排水管，水箱排水管下依次連接電磁閥和分水器，電磁 閥通過導(dǎo)線與控制電路相連，根據(jù)重量傳感器讀數(shù)的變化來控制電磁閥的閉合與開 啟，水流通過水箱排水管、電磁閥、分水器進(jìn)水管和分水器，經(jīng)分水器排水管平均 分配到試驗(yàn)箱箱體內(nèi)的各個(gè)試驗(yàn)容器中。在分水器中采用溢流排水的方法，為了保 證水流的平均分配，要求分水器內(nèi)各個(gè)分水器排水管開口在同一水平面上，并具有 相同的內(nèi)徑，分水器進(jìn)水管的流量要大于各個(gè)分水器排水管的流量之和，以保證分 水器內(nèi)的液面高度，同時(shí)分水器進(jìn)水管延伸到分水器排水管的開口之下，以防止水 流直接注入到分水器排水管內(nèi)。在電氣控制箱內(nèi)采集兩個(gè)溫度傳感器和一個(gè)重量傳感器的參數(shù)，采用PID控制、 單片機(jī)或微機(jī)控制的方式來控制加熱板、排風(fēng)扇和電磁閥的工作狀態(tài)，以保證試驗(yàn) 箱箱體內(nèi)及試驗(yàn)容器內(nèi)的工作狀況。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 圖l是土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)示意圖。其中，加熱板l、試驗(yàn)箱箱體2、試驗(yàn)容器3、排風(fēng)扇4、掛鉤5、分水器排水管6、測量孔7、分水器8、分水器進(jìn)水管9、電磁閥10、水箱排水管11、水箱12、電氣控制箱13、連桿14、重量傳感器15、掛鉤16、溫度傳感器17、溫度傳感器18、試樣19。圖2是分水器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，分水器底板20、安裝孔21、分水器筒體22、頂蓋23。
具體實(shí)施方式
圖1所示土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱主要由試驗(yàn)箱箱體2、水箱12和電氣控制箱 13組成，水箱12和電氣控制箱13通過支架固定于試驗(yàn)箱箱體2的上部。試驗(yàn)箱箱 體2的側(cè)壁及上下底面為雙層結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)外壁間填充保溫材料，從而達(dá)到保溫的 目的。加熱板l通過控制電路連接在外電源上，放置于試驗(yàn)箱箱體內(nèi)底部的支架上， 通過加熱試驗(yàn)箱箱體2內(nèi)的空氣來對試驗(yàn)容器3內(nèi)的土壤和試樣19加熱。溫度傳感 器17通過螺母固定在試驗(yàn)箱箱體2內(nèi)的頂部，通過導(dǎo)線連接到電氣控制箱13內(nèi)， 用于測量試驗(yàn)箱箱體2內(nèi)的空氣溫度；溫度傳感器18與試樣19 一起埋在試驗(yàn)容器3內(nèi)的土壤中，以測量土壤內(nèi)的溫度。重量傳感器15通過其上端的連桿14連接在水 箱12的底部，其下端的掛鉤16通過試驗(yàn)箱箱體2上面的孔伸到試驗(yàn)箱箱體2內(nèi)部， 在試驗(yàn)箱箱體2內(nèi)的頂部安裝4個(gè)掛鉤5，試驗(yàn)容器3可掛在這些掛鉤上，其中一個(gè) 試驗(yàn)容器3掛在重量傳感器15下面的掛鉤16上。在水箱12的底部安裝有水箱排水 管11，水箱排水管11下面依次連接電磁閥10、分水器進(jìn)水管9和分水器8，分水器 排水管6安裝在分水器8的底部，其下端連接軟管伸入到試樣容器3內(nèi)。水箱內(nèi)的 水可經(jīng)過水箱排水管ll、電磁閥IO、分水器8，分水器排水管6流入到試驗(yàn)箱箱體 2內(nèi)的各個(gè)試驗(yàn)容器3中，其中電磁閥10的閉合與開啟由電氣控制箱13內(nèi)采集到的 重量傳感器15的讀數(shù)來控制。排風(fēng)扇4通過螺絲固定在試驗(yàn)箱箱體2的側(cè)壁上，其 工作狀態(tài)由電氣控制箱13內(nèi)的溫度控制器和定時(shí)器來控制，以調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱箱體2內(nèi) 的空氣溫度，同時(shí)還可以進(jìn)行定時(shí)排風(fēng)。在試驗(yàn)箱箱體2的頂部開有電化學(xué)測量孔7， 通過該孔可與相應(yīng)的電化學(xué)測量設(shè)備配合使用，以測量試驗(yàn)容器內(nèi)土壤及試樣的電 化學(xué)指標(biāo)。圖2所示分水器主要由分水器筒體22和頂蓋23組成，頂蓋23和分水器筒體22 間通過螺紋密封連接，并且可拆卸以檢査分水器進(jìn)水管9和分水器排水管6的阻塞 情況。分水器進(jìn)水管9可通過焊接或螺紋連接的方法安裝在頂蓋23上，5個(gè)分水器 排水管6安裝在分水器底板20上，在分水器底板20上轉(zhuǎn)有安裝孔21 ，以便于將分 水器8安裝在試驗(yàn)箱箱體2的頂部。為了保證各個(gè)分水器排水管6的排水量相同， 不僅要各個(gè)分水器排水管6的孔徑相等，并且要求在分水器筒體22內(nèi)，各個(gè)分水器 排水管6的進(jìn)水口 (上端面)在同一水平面上。分水器進(jìn)水管9在分水器筒體22內(nèi) 要延伸到分水器排水管6的進(jìn)水口之下0.5 5cm處，以避免水從分水器進(jìn)水管9直 接注入到分水器排水管6中，為了保證分水器筒體22內(nèi)的液面高度，要求分水器進(jìn) 水管9的流量要大于各個(gè)分水器排水管6的流量之和。當(dāng)然，此分水器還可以采用其他的結(jié)構(gòu)，如從分水器的底部進(jìn)水，以及在分水 器進(jìn)水管位置高于分水器排水管位置時(shí)，在分水器進(jìn)水管和分水器排水管之間加擋 板以避免水流直接注入到分水器排水管中。這樣的變換均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱，由試驗(yàn)箱箱體、水箱和電氣控制箱組成，其特征在于水箱(12)和電氣控制箱(13)安裝在試驗(yàn)箱箱體(2)上面的支架上，加熱板(1)通過控制電路連接在外電源上，其安裝于試驗(yàn)箱箱體(2)內(nèi)底部的支架上；在試驗(yàn)箱箱體(2)頂部的掛鉤上可以懸掛1～5個(gè)試驗(yàn)容器，其中一個(gè)試驗(yàn)容器通過掛鉤(16)掛在重量傳感器(15)下；在試樣箱箱體(2)內(nèi)，連接在控制儀表上的溫度傳感器(17)通過螺母固定在試樣箱箱體(2)的頂部；溫度傳感器(18)埋于試驗(yàn)容器內(nèi)的土壤中；重量傳感器(15)的上部通過連桿(14)連接在水箱(12)的底部，其下端的掛鉤(16)伸入到試驗(yàn)箱箱體(2)內(nèi)部；排風(fēng)扇(4)安裝在試驗(yàn)箱的側(cè)壁。
2. 按照權(quán)利要求1所述的土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱，其特征在 于試驗(yàn)箱箱體(2)的側(cè)壁及上下底面為雙層結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)外壁間填充 保溫材料。
3. 按照權(quán)利要求1所述的土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱，其特征在于水箱(12)的下面依次連接水箱排水管(11)、電磁閥(10)、分水器進(jìn)水管(9)和分水器(8);分水器排水管安裝在分水器底板(20)上，其下端連接軟管伸入到試樣容器內(nèi)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱，其特征在 于分水器內(nèi)各個(gè)分水器排水管開口在同一水平面上，并具有相同的 內(nèi)徑，分水器底板(20)上的各個(gè)分水器排水管的內(nèi)徑尺寸相等。
5. 按照權(quán)利要求3所述的土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱，其特征在 于在分水器筒體(22)內(nèi)，分水器進(jìn)水管(9)的開口高度低于分 水器排水管(6)的開口高度0.5 5cm。
專利摘要一種土壤腐蝕模擬加速試驗(yàn)箱，屬于腐蝕技術(shù)領(lǐng)域。由試驗(yàn)箱箱體、水箱和電氣控制箱組成，水箱(12)和電氣控制箱(13)安裝在試驗(yàn)箱箱體(2)上面的支架上，加熱板(1)通過控制電路連接在外電源上，其安裝于試驗(yàn)箱箱體(2)內(nèi)底部的支架上；在試驗(yàn)箱箱體(2)頂部的掛鉤上可以懸掛1～5個(gè)試驗(yàn)容器，其中一個(gè)試驗(yàn)容器通過掛鉤(16)掛在重量傳感器(15)下。優(yōu)點(diǎn)在于，可用于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬現(xiàn)場土壤腐蝕的實(shí)際情況，通過調(diào)節(jié)試驗(yàn)溫度和土壤含水量來達(dá)到加速腐蝕的目的，從而比較不同材料的耐土壤腐蝕能力，以及比較不同土壤的侵蝕性的強(qiáng)弱。
文檔編號G01N17/00GK201096707SQ200720173948
公開日2008年8月6日 申請日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者李曉剛, 杜翠薇, 聶向暉 申請人:北京科技大學(xué)