專利名稱：一種多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多孔介質(zhì)壓力測量技術，特別涉及一種多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置。
背景技術：
多孔介質(zhì)是由固體物質(zhì)組成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙構成的介質(zhì)。自然界中蘊藏著煤、石油、天然氣的巖石和土壤等均屬于多孔介質(zhì)。在核能領域中，第四代反應堆中的高溫氣冷堆和超臨界水堆均采用球形燃料元件堆積模式，屬于多孔介質(zhì)的范疇。近年來眾多學者針對多孔介質(zhì)模型開展了大量深入的實驗研究，而壓力作為流體流動的一種重要特性，對其進行準確的測量是不可或缺的。壓力測量的基本工作原理是以市售的壓力傳感器作為基本測量元件，將流體流動 時產(chǎn)生的壓力通過引壓管引至壓力傳感器，產(chǎn)生壓力讀數(shù)值。例如，中國專利201010557354提供了一種多孔介質(zhì)孔隙體積變化量的測量方法及裝置，它包括調(diào)壓控制器、上下游控制閥和放空閥。這個裝置及測量方法操作簡單、讀數(shù)方便、性能穩(wěn)定，適用于復雜壓力變化條件下多孔介質(zhì)材料孔隙體積大范圍變化的快速準確測量。但是這種裝置不能進行壓力的測量，不適用于在實驗進行中使用。又如，中國專利200410004536提供了一種動孔隙水壓力測量方法，它以市售的壓力傳感器作為基本測量元件，在壓力傳感器上加裝一個由硬質(zhì)材料制成的封蓋，該封蓋將壓力傳感器的感應探頭罩扣在一個空間中，此空間通過封蓋上設置的若干個具有適當孔徑的通孔與外界連通，使用時將帶有封蓋的壓力傳感器放入待測土體中，土體中的孔隙水充滿感應探頭所在空間后，即可以開始測量。此設計可以廣泛應用于實驗室各種砂、土動態(tài)力學行為研究工作，操作方便。缺點是(1)不能針對流體進行壓力測量，僅能針對固體進行測量，無法實現(xiàn)密封；(2)不能根據(jù)實際實驗需求進行可視化測量；(3)不能根據(jù)實驗需要自行組合多孔介質(zhì)的模型，只能測量已有的多孔介質(zhì)材料，不適合一般的實驗回路。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種既能準確測量流體壓力值，又能盛裝不同尺寸的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，包括有機玻璃管，安裝在有機玻璃管上下兩端的上\下孔板，安裝在孔板內(nèi)的不銹鋼絲網(wǎng)，以及安裝在有機玻璃管不同高度處的測壓環(huán)，該測量裝置進一步包括有安裝在有機玻璃管上下端的上\下有機玻璃法蘭，該上\下有機玻璃法蘭與碳鋼法蘭相連接，將有機玻璃管固定在實驗回路上。所述孔板上開設有多個開孔；所述孔板上的開孔等直徑且均勻設置在孔板上；所述不銹鋼絲網(wǎng)由經(jīng)處理的304不銹鋼絲制成；
所述有機玻璃管的壁面開設有取壓孔，所述測壓環(huán)與有機玻璃管壁面連接安裝后將該取壓孔包含在測壓環(huán)內(nèi)；所述取壓孔的直徑為0. 8mm ;所述測壓環(huán)正上方開設有排氣孔，所述測壓環(huán)的一個側面安裝有測壓嘴，所述排氣孔用尼龍螺絲進行密封；所述測壓環(huán)正上方開設有排氣孔，所述測壓環(huán)相對的兩個側面安裝有測壓嘴；所述孔板與有機玻璃法蘭通過螺紋連接；所述有機玻璃管和有機玻璃法蘭之間采用嵌入式粘接。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明測量裝置至少具有以下優(yōu)點
I.孔板與有機玻璃法蘭直接采用螺紋連接，防止由于孔板脫落使得多孔介質(zhì)從有機玻璃管中漏出；2.取壓孔尺寸小于1_，能更加準確地測量壓力或壓差；3.測壓環(huán)直接粘接在有機玻璃管上，保證了密封、節(jié)省了空間，同時還加強了實驗段強度；4.在測壓環(huán)上方開4個排氣小孔，排除測壓環(huán)內(nèi)殘余的氣體，保證了測量結果的準確性和精確性；5.采用不銹鋼網(wǎng)固定多孔介質(zhì)位置，防止多孔介質(zhì)從有機玻璃管中溢漏出來；6.合理布置壓力測量點，可精確監(jiān)控壓力的變化趨勢；7.在測壓環(huán)側面布置一個或兩個測壓嘴，可同時進行壓力和壓差的測量，減小測量誤差。同時，多個測壓環(huán)分布在管壁可以方便地測量不同管道高度之間的壓差。


圖I是本發(fā)明測量裝置的整體結構示意圖；圖2是本發(fā)明孔板結構示意圖；圖3是本發(fā)明A型測壓環(huán)結構示意圖；圖4是本發(fā)明B型測壓環(huán)結構示意圖。其中a為有機玻璃管；b為有機玻璃法蘭；c為孔板；d為不銹鋼絲網(wǎng)；e為A型測壓環(huán)；f為B型測壓環(huán)；1為孔板上開孔處(流體從此處流入流出)；2為A型測壓環(huán)環(huán)體；3為取壓孔；4為排氣孔；5為測壓嘴；6為B型測壓環(huán)環(huán)體
具體實施例方式下面結合附圖及本發(fā)明的一種實施例進行詳細闡述本發(fā)明多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，包括有機玻璃管a、上\下有機玻璃法蘭b、上\下孔板C、上\下不銹鋼絲網(wǎng)d及測壓環(huán)。所述孔板c上均勻開有19個等直徑的開孔1，流體從該開孔I流入和流出有機玻璃管a，孔板c與有機玻璃法蘭通過螺紋連接；上\下不銹鋼絲網(wǎng)d分別放置在上\下孔板c內(nèi)；有機玻璃管a的外壁不同高度處共設置了 6個測壓環(huán)，每個測壓環(huán)內(nèi)的有機玻璃管壁面均開有4個直徑0. 8mm的取壓孔3 ;測壓環(huán)上方均勻分布4個排氣孔4，排氣孔使用尼龍螺絲進行密封；測壓環(huán)側面設置有測壓嘴
5。所述有機玻璃管a和有機玻璃法蘭b之間米用嵌入式粘接,測壓環(huán)與有機玻璃管a之間采用粘接，孔板c與有機玻璃法蘭b之間采用螺紋連接。所述上\下有機玻璃法蘭b由有機玻璃加工而成，為了增強法蘭的強度，所述法蘭的板厚大于20mm。所述上\下有機玻璃法蘭分別與碳鋼法蘭相連接，將有機玻璃管固定在實驗回路上。所述上下孔板c由有機玻璃加工而成，用于將多孔介質(zhì)固定在有機玻璃管中。孔板上均勻分布19個等直徑的開孔1，以便于流體從孔板流入和流出有機玻璃管。開孔的直徑根據(jù)多孔介質(zhì)尺寸選擇，孔徑大小選擇的原則是保證 孔板面孔隙率與多孔介質(zhì)的孔隙率盡量接近。所述不銹鋼絲網(wǎng)由經(jīng)處理的304不銹鋼絲制成。所述取壓孔通過小尺寸鉆頭，在有機玻璃管a每個高度的壁面上均勻開4個直徑0. 8mm的小孔。所述測壓環(huán)由有機玻璃加工而成，采用特制的粘劑將其粘在開有4個取壓孔的有機玻璃管外壁面上。每個測壓環(huán)側面設置了一個或2個測壓嘴5，與市售的壓力或壓差測量儀表相連，測量壓力或差壓。所述測壓環(huán)的排氣孔4分布在測壓環(huán)正上方，用于排出測壓環(huán)內(nèi)的多余氣體，使用尼龍螺絲進行密封。所述有機玻璃管a底部和頂部均有孔板c和不銹鋼絲網(wǎng)d，將多孔介質(zhì)固定在有機玻璃管a內(nèi)，避免其漏到實驗管道中或被流體流動帶出實驗段；流體從有機玻璃管a底端流入測量段，并由頂部流出；在有機玻璃管a筒壁設置了 6個不同高度的測壓環(huán)，每個測壓環(huán)內(nèi)對應的有機玻璃管壁上均勻?qū)ΨQ布置有4個直徑為0. 8mm的取壓孔，并通過測壓環(huán)與筒壁的粘接將取壓孔3密封在測壓環(huán)內(nèi)；在每個測壓環(huán)的頂部均勻分布4個排氣孔4，用于在測量進行前排出測壓環(huán)中殘余的氣體，以確保測量結果的高精確性；在每個測壓環(huán)側面設置I個或2個測壓嘴5，用于與壓力或壓差測量儀表相連，將壓力引出。參見圖1，本發(fā)明包括有機玻璃管a，有機玻璃法蘭b，孔板C，不銹鋼絲網(wǎng)d，A型測壓環(huán)e, B型測壓環(huán)f。參見圖3，在有機玻璃管壁面開有取壓孔3，在此處將測壓環(huán)2與壁面粘接，并將取壓孔包含在測壓環(huán)中。所述測壓環(huán)包括有A型測壓環(huán)和B型測壓環(huán)，所述A型測壓環(huán)正上方開有排氣孔4。為測量取壓環(huán)截面處壓力值，在其一側接有一個測壓嘴5。參見圖4，B型測壓環(huán)正上方開有排氣孔4，為測量此截面處壓力值及壓差值，在其兩側分別接有測壓嘴5。工作時，首先將有機玻璃管a下部的孔板c及不銹鋼絲網(wǎng)d安裝好，然后將多孔介質(zhì)從有機玻璃管a上方裝入管中，再將上部的不銹鋼絲網(wǎng)d及孔板c安裝好，將多孔介質(zhì)完全固定在有機玻璃管a中。將測壓環(huán)側面的測壓嘴5通過測壓軟管與市售的壓力(壓差)傳感器相連，用于測量壓力及壓差。打開測壓環(huán)上方的排氣孔4。流體從有機玻璃管a下方的孔板c進入實驗管段中，流經(jīng)多孔介質(zhì)后，由管壁的取壓孔進入測壓環(huán)中，直到流體從排氣孔4中流出，測壓環(huán)中不再有氣體時，用尼龍螺絲將排氣孔密封。壓力(壓差)通過測壓環(huán)側面的測壓嘴傳到市售的壓力(壓差)傳感器的感應膜片上，產(chǎn)生讀數(shù)，完成測壓過程。
經(jīng)過在某水循環(huán)實驗回路中使用并于回路運行過程中對實驗段壓力及壓差值進行測量，證明該實驗裝置能夠?qū)Χ嗫捉橘|(zhì)填充結構進行壓力(壓差)測量，并且實現(xiàn)測量的可視化。同時，由于設置多個測壓嘴，可以根據(jù)實際實驗需求連接壓差傳感器，測量不同高度壓差值。由于其設計簡單，測量方便，可以自由改變有機玻璃管中多孔介質(zhì)參數(shù)，重復利用實驗段，極大的節(jié)省了實驗成本，因此本發(fā)明非常適合用于測量不同參數(shù)多孔介質(zhì)填充結構的壓力(壓差)。以上所述僅為本發(fā)明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權利要求所涵蓋?！?br> 權利要求
1.一種多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于包括有機玻璃管(a)，安裝在有機玻璃管上下兩端的上\下孔板(C)，安裝在孔板(C)內(nèi)的不銹鋼絲網(wǎng)(d)，以及安裝在有機玻璃管不同高度處的測壓環(huán)，該測量裝置進一步包括有安裝在有機玻璃管上下端的上\下有機玻璃法蘭(b)，該上\下有機玻璃法蘭與碳鋼法蘭相連接，將有機玻璃管固定在實驗回路上。
2.根據(jù)權利要求I所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述孔板(c)上開設有多個開孔(I)。
3.根據(jù)權利要求2所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述孔板上的開孔(I)等直徑且均勻設置在孔板上。
4.根據(jù)權利要求I所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述不銹鋼絲網(wǎng)由304不銹鋼絲制成。
5.根據(jù)權利要求I所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述有機玻璃管的壁面開設有取壓孔，所述測壓環(huán)與有機玻璃管壁面連接安裝后將該取壓孔包含在測壓環(huán)內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求5所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述取壓孔的直徑為0. 8mm。
7.根據(jù)權利要求5所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述測壓環(huán)正上方開設有排氣孔(4)，所述測壓環(huán)的一個側面安裝有測壓嘴(5)，所述排氣孔用尼龍螺絲進行密封。
8.根據(jù)權利要求5所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述測壓環(huán)正上方開設有排氣孔，所述測壓環(huán)相對的兩個側面安裝有測壓嘴(5)。
9.根據(jù)權利要求I所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述孔板(C)與有機玻璃法蘭通過螺紋連接。
10.根據(jù)權利要求I所述的多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，其特征在于所述有機玻璃管(a)和有機玻璃法蘭(b)之間米用嵌入式粘接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔介質(zhì)填充結構可視化壓力測量裝置，包括有機玻璃管、上下有機玻璃法蘭、上下孔板、上下不銹鋼絲網(wǎng)及測壓環(huán)，所述孔板上均勻開有19個等直徑的小孔，流體從該小孔流入和流出有機玻璃管段；上下不銹鋼絲網(wǎng)分別放置在上下孔板內(nèi)；有機玻璃管外壁不同高度處共設置了6個測壓環(huán)，每個測壓環(huán)內(nèi)的有機玻璃管壁面均開有取壓孔；測壓環(huán)上方均勻分布4個排氣孔，排氣孔使用尼龍螺絲進行密封；測壓環(huán)側面設置有測壓嘴，通過測壓軟管將測壓嘴與市售的壓力(壓差)傳感器相連，測量該高度上壓力值或兩個不同高度之間壓差值。本發(fā)明的裝置具有設計簡單，實驗可視化，多孔介質(zhì)參數(shù)可自由更改，測量點多，測量效果好的特點。
文檔編號G01L15/00GK102759427SQ20121024305
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權日2012年7月13日
發(fā)明者巫英偉, 張友佳, 李華, 田文喜, 秋穗正, 蘇光輝 申請人:西安交通大學