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1、(10)申请公布号 CN 101936847 A (43)申请公布日 2011.01.05 CN 101936847 A *CN101936847A* (21)申请号 201010238288.8 (22)申请日 2010.07.28 G01N 3/02(2006.01) G01N 3/24(2006.01) (71)申请人 铁道第三勘察设计院集团有限公司 地址 300251 天津市河北区民权门岷江路 10 号 (72)发明人 唐文军 王岳 颜志雄 王晟堂 曹晓娟 (74)专利代理机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209 代理人 江增俊 (54) 发明名称 三轴仪的可调整双向位移检测机。
2、构 (57) 摘要 本发明是一种三轴仪的可调整双向位移检测 机构， 龙门架一侧立柱设有高低位置可调整的位 移传感器支架， 该支架由针对位移传感器的平面 位置选择板、 距离调整板和检测方向调整板构成， 平面位置选择板与距离调整板由垂直螺柱和螺母 轴连接， 距离调整板设有阻尼定位结构， 距离调整 板与检测方向调整板对应的端部分别设有使之开 合对接的定位心轴和心孔， 还分别设有保持检测 方向调整板与距离调整板水平对接接合的水平定 位凹槽与突起， 定位心轴套装有作用于检测方向 调整板的复位弹簧， 垂直加压杆设有上位置标示 板。本机构扩大了现有三轴仪的使用功能和应用 范围， 可不借助任何工具即能方便地进。
3、行位移传 感器的垂直换向、 垂直高度和水平方位调整的突 出优点。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 CN 101936848 A1/1 页 2 1. 三轴仪的可调整双向位移检测机构， 包括三轴仪龙门架、 垂直加压杆， 压力室及其 升降主轴、 位移传感器和固定于压力室顶盖表面的位置标示板， 其特征在于 ： 龙门架一侧立 柱设有高低位置可调整的位移传感器支架， 所述位移传感器支架由针对位移传感器的平面 位置选择板、 距离调整板和检测方向调整板依次连接构成， 所述平面位置选择板套装于龙 门架一侧立柱并。
4、以该立柱为轴水平方向转动， 所述检测方向调整板固定有铅垂状态的位移 传感器 ； 所述平面位置选择板与距离调整板对应的端部分别设有支撑轴连接的垂直螺柱和 螺母的凸形和凹形轴座， 凸形和凹形轴座设有距离调整板的阻尼定位结构， 所述距离调整 板与检测方向调整板对应的端部对接接合， 对接接合的两端部分别设有定位心轴与定位心 孔， 还分别设有保持检测方向调整板与距离调整板水平对接接合的水平定位凹槽与水平定 位突起， 定位心轴套装有作用于检测方向调整板使之端部与距离调整板端部紧密接合的复 位弹簧， 所述垂直加压杆的上端部设有上位置标示板。 2. 根据权利要求 1 所述的可调整双向位移检测机构， 其特征在于。
5、 ： 所述位移传感器支 架高低位置调整机构由外螺纹支座及与其螺纹连接的调整螺套、 压缩弹簧和压缩弹簧定位 块构成， 外螺纹支座套装于龙门架一侧立柱并设有使之紧定于立柱的顶丝， 套装于立柱的 位移传感器支架的平面位置选择板支撑于调整螺套， 压缩弹簧套装于立柱并支撑于平面位 置选择板， 压缩弹簧上端与紧定于立柱的压缩弹簧定位块相接合。 3. 根据权利要求 1 所述的可调整双向位移检测机构， 其特征在于 ： 所述平面位置选择 板设有凸形轴座， 距离调整板设有与平面位置选择板凸形轴座相匹配的凹形轴座， 平面位 置选择板凸形轴座轴孔的上下端沿分别设有弹簧垫圈的定位槽， 各定位槽中的弹簧垫圈分 别与距离调。
6、整板凹形轴座的一对应面相接合而构成距离调整板的阻尼定位结构。 4. 根据权利要求 1 所述的可调整双向位移检测机构， 其特征在于 ： 所述检测方向调整 板的端部设有固定位移传感器并使之为铅垂状态的凹槽和紧固于凹槽沿口的扣板。 权 利 要 求 书 CN 101936847 A CN 101936848 A1/4 页 3 三轴仪的可调整双向位移检测机构 技术领域 0001 本发明属于土工力学试验仪器， 特别是涉及一种三轴仪的可调整双向位移检测机 构。 背景技术 0002 三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法， 通常以三至四个圆柱形试样 逐次安装在三轴压力室中， 在不同恒定的侧压力作用下施加。
7、轴向力进行压缩 ( 剪切 ) 使试 样产生变形直至破坏， 以测定其抗剪强度的一种力学试验项目， 轴向位移是三轴试验当中 的一个主要试验参数。 0003 位移检测的主要结构包括安装于测力钢环正下方的垂直加压杆和横向支架、 由顶 丝紧定于横向支架环形支座的位移传感器、 固定于三轴压力室顶盖表面的位置标示板和支 撑三轴压力室的压力室升降主轴。位移传感器的测头与位置标示板相接触。 0004 在检测轴向位移时， 垂直加压杆通过加压帽与三轴压力室的土体试样顶部接合并 且位置相对固定， 三轴压力室和试样随压力室升降主轴上升， 土体试样受力而被压缩变形 直至破坏。 压力室升降主轴在压缩试验过程中的轴向位移量通。
8、过位置标示板由位移传感器 检出并转换为电信号。 0005 从上述压缩试验过程可以看出， 现有轴向位移检测基本结构对于土体试样而言其 轴向力的加荷方向是自下而上。如果改变轴向力的加荷方向， 即由垂直加压杆对土体试样 施以自上而下的轴向力进行位移检测， 则上述位移检测机结构的位移传感器检测方向显然 不能适应。 发明内容 0006 本发明是为了解决现有三轴仪的轴向位移检测机构的位移传感器方向不能适应 自上而下的轴向力进行压缩试验的技术问题， 而公开一种三轴仪的可调整双向位移检测机 构。 0007 本发明为实现上述目的采取以下技术方案 ： 本三轴仪的可调整双向位移检测机构 包括三轴仪龙门架、 垂直加压。
9、杆， 压力室及其升降主轴、 位移传感器和固定于压力室顶盖表 面的位置标示板， 特征是， 龙门架一侧立柱设有高低位置可调整的位移传感器支架， 所述位 移传感器支架由针对位移传感器的平面位置选择板、 距离调整板和检测方向调整板依次连 接构成， 所述平面位置选择板套装于龙门架一侧立柱并以该立柱为轴水平方向转动， 所述 检测方向调整板固定有铅垂状态的位移传感器 ； 所述平面位置选择板与距离调整板对应的 端部分别设有支撑轴连接的垂直螺柱和螺母的凸形和凹形轴座， 凸形和凹形轴座设有距离 调整板的阻尼定位结构， 所述距离调整板与检测方向调整板对应的端部对接接合， 对接接 合的两端部分别设有定位心轴与定位心孔。
10、， 还分别设有保持检测方向调整板与距离调整板 水平对接接合的水平定位凹槽与水平定位突起， 定位心轴套装有作用于检测方向调整板使 之端部与距离调整板端部紧密接合的复位弹簧， 所述垂直加压杆的上端部设有上位置标示 说 明 书 CN 101936847 A CN 101936848 A2/4 页 4 板。 0008 本发明还可以采取以下技术措施 ： 0009 所述位移传感器支架高低位置调整机构由外螺纹支座及与其螺纹连接的调整螺 套、 压缩弹簧和压缩弹簧定位块构成， 外螺纹支座套装于龙门架一侧立柱并设有使之紧定 于立柱的顶丝， 套装于立柱的位移传感器支架的平面位置选择板支撑于调整螺套， 压缩弹 簧套装。
11、于立柱并支撑于平面位置选择板， 压缩弹簧上端与紧定于立柱的压缩弹簧定位块相 接合。 0010 所述平面位置选择板设有凸形轴座， 距离调整板设有与平面位置选择板凸形轴座 相衔接的凹形轴座， 平面位置选择板凸形轴座轴孔的上下端沿分别设有弹簧垫圈的定位 槽， 各定位槽中的弹簧垫圈分别与距离调整板凹形轴座的一对应面相接合而构成距离调整 板的阻尼定位结构。 0011 所述检测方向调整板的端部设有固定位移传感器并使之为铅垂状态的凹槽和紧 固于凹槽沿口的扣板。 0012 本发明的有益效果和优点在于 ： 在本双向位移检测机构中由平面位置选择板、 距 离调整板和检测方向调整板构成的位移传感器支架， 使该支架具有。
12、以下功能， 平面位置选 择板和距离调整板可以分别进行绕轴平面移动， 两板相配合即可调整位移传感器的平面位 置， 该调整可以满足本机构因加荷方式(一种是等应变， 另一种是等应力)和加荷装置的不 同而需要改变位移传感器平面位置的工作条件， 进而可以保证两种加荷方式精确检测的需 要。距离调整板具有由弹簧垫圈及其定位槽构成的阻尼定位结构， 通过垂直螺柱和螺母的 调整可以使弹簧垫圈具有合适的张力， 该张力即能保证距离调整板水平位置的调整可以在 不借助任何工具的情况下进行， 也能满足调整后距离调整板水平位置的相对固定。检测方 向调整板以定位心轴为轴进行旋转运动， 该旋转运动在梯形定位凹槽与突起的作用下限制。
13、 检测方向调整板只能停止或定位于水平位置， 即位移传感器在保证其铅垂度的条件下以定 位心轴为轴做向上或向下检测方向的调整。当位移传感器的检测方向调整为向上时， 在上 位置标示板配合下即可对土体试样进行自上而下轴向力的位移检测。 由于定位心轴及其复 位弹簧具有使检测方向调整板轴向定位和复位的功能， 因此检测方向调整板相对于距离调 整板的开合与旋转运动是在不借助任何工具的情况下可以连贯的完成。 本发明改变了现有 三轴仪只能在一个固定的平面位置和一个垂直方向上对土体试样进行单向位移检测的现 状， 扩大了现有三轴仪的使用功能和应用范围， 具有操作简单， 可以在不借助任何工具的情 况下方便地进行位移传感。
14、器的垂直换向、 垂直高度和水平方位调整的突出优点。 附图说明 0013 附图 1 是实施例结构示意图。 0014 附图 2 是位移传感器支架及其位移传感器结构示意图。 0015 附图 3 是图 2 剖面示意图。 0016 附图 4 是图 2A 向视图。 0017 附图 5 是位移传感器支架功能示意图。 0018 附图 6 是位移传感器改变检测方向示意图。 0019 图中标记 ： 1 左侧立柱， 2 压缩弹簧定位块， 3 压缩弹簧， 4 平面位置选择板， 5 调整 说 明 书 CN 101936847 A CN 101936848 A3/4 页 5 螺套， 6 外螺纹支座， 6-1 顶丝， 7 。
15、压力室， 8 升降主轴， 9 位置标示板， 10 位移传感器， 11 检测 方向调整板， 11-1扣板， 11-2定位心轴， 11-3锁紧螺母， 11-4水平定位凹槽， 12距离调整板， 12-1 定位心孔， 12-2 水平定位突起， 13 垂直螺栓， 13-1 螺母， 13-2 弹簧垫圈， 14 上位置标示 板， 15 垂直加压杆， 16 复位弹簧。 具体实施方式 0020 下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。 0021 如图 1 所示实施例， 本可调整双向位移检测机构是对现有三轴仪位移检测机构的 一种改进， 包括三轴仪龙门架、 垂直加压杆 15， 压力室 7 及其升降主轴 8、 位移传。
16、感器 10 和 固定于压力室顶盖表面的位置标示板9。 图1中的位移传感器10检测方向适应于来自升降 主轴 8 的升降变化。 0022 本发明的特征体现在 ： 龙门架的左侧立柱 1 设有高低位置可调整的位移传感器支 架和设置于垂直加压杆 15 上端部的上位置标示板 14。 0023 如图2、 3、 4所示， 位移传感器支架由针对位移传感器10的平面位置选择板4、 距离 调整板 12 和检测方向调整板 11 依次连接构成。其中平面位置选择板 4 套装于图 1 所示龙 门架左侧立柱1并以该立柱为轴水平方向转动， 检测方向调整板11由端部设置的凹槽和紧 固于凹槽沿口的扣板 11-1 固定铅垂状态的位移。
17、传感器 10。 0024 平面位置选择板 4 与距离调整板 12 对应的端部分别设有支撑轴连接的垂直螺柱 13和螺母13-1的轴座， 即平面位置选择板4设有凸形轴座， 距离调整板12设有与平面位置 选择板凸形轴座相匹配的凹形轴座。平面位置选择板 4 凸形轴座轴孔的上下端沿分别设有 弹簧垫圈 13-2 的定位槽， 各定位槽中的弹簧垫圈 13-2 分别与距离调整板 12 凹形轴座的一 对应面相接合而构成距离调整板的阻尼定位结构。 0025 距离调整板 12 与检测方向调整板 11 对应的端部对接接合， 距离调整板 12 设有定 位心孔 12-1， 检测方向调整板 11 设有定位心轴 11-2。实施。
18、例的定位心轴 11-2 使用单头螺 柱， 其螺纹端与检测方向调整板的轴向螺孔螺纹连接， 并且在单头螺柱的端部设置锁紧螺 母11-3。 定位心孔12-1中的定位心轴11-2套装有作用于检测方向调整板使之端部与距离 调整板端部紧密结合的复位弹簧16， 即复位弹簧16的一端止动于定位心孔121设置的限位 凸台， 复位弹簧 16 的另一端止动于单头螺柱的螺帽。 0026 如图 4 所示， 为保持检测方向调整板 11 与距离调整板 12 始终水平对接接合， 在检 测方向调整板 11 对接接合的端部设置水平定位凹槽 11-4， 在距离调整板 12 对接接合的端 部设置与水平定位凹槽11-4相衔接的水平定位。
19、突起12-2。 实施例的水平定位凹槽11-4与 水平定位突起 12-2 的形状为对称梯形。 0027 如图 5、 6 所示， 改变位移传感器 10 检测方向时， 检测方向调整板 11 将绕定位心轴 11-2 按图 5 中双向箭头 i 的任意一方向旋转， 此时水平定位凹槽 11-4 将与水平定位突起 122 对称的棱角接触而由紧密衔接状态过渡到可以旋转 180的状态， 并且在旋转 180后 随即自动啮合成为紧密衔接状态， 使换向后的位移传感器 10 能够继续保持铅垂。换向后的 位移传感器 10 其测头将与上位置标示板 14 相接触。 0028 以下参见图 1 说明位移传感器支架的高低位置调整机构。
20、。 0029 如图 1 所示， 位移传感器支架的高低位置调整机构由外螺纹支座 6 及与其螺纹连 说 明 书 CN 101936847 A CN 101936848 A4/4 页 6 接的调整螺套 5、 压缩弹簧 3 和压缩弹簧定位块 2 构成。 0030 外螺纹支座6套装于龙门架左立柱1并设有使之紧定于立柱的顶丝6-1， 套装于左 立柱的位移传感器支架的平面位置选择板 4 支撑于调整螺套 5， 压缩弹簧 3 套装于左立柱 1 并支撑于平面位置选择板 4， 压缩弹簧 3 上端与紧定于左立柱的压缩弹簧定位块 2 相接合。 本实施例的压缩弹簧定位块 2 可以采用现有技术中的任一种方式固定。 0031。
21、 实施例中的外螺纹支座6和压缩弹簧定位块2能够在压缩弹簧具有适宜压力的情 况下基本确定位移传感器支架的高低位置， 通常情况下应使位移传感器支架位于上位移标 示板 14 和位移标示板 9 之间的中点。调整螺套 5 可实现传感器起始零点的精确调整。 说 明 书 CN 101936847 A CN 101936848 A1/4 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 101936847 A CN 101936848 A2/4 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 101936847 A CN 101936848 A3/4 页 9 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 101936847 A CN 101936848 A4/4 页 10 图 6 说 明 书 附 图 CN 101936847 A 。