一种能实现超高液压加载的传力胶囊的制作方法

1.本实用新型是涉及一种传力胶囊，具体说，是涉及一种能实现超高液压加载的传力胶囊，属于岩石力学试验器具技术领域。


背景技术：

2.传力胶囊是采用高弹性橡胶制造的囊状物，是用于特定空间特定方向柔性加载的器具。在用于液压加载时，需要在胶囊体上设置一个或多个液体进出接口，当具有压力的液体通过胶囊体上的接口进入胶囊体内时，该胶囊体将在液压作用下发生形变。而在用于液压加载时，通常会在胶囊体外部施加刚性约束，仅允许胶囊体在一个方向或几个方向发生膨胀。由于胶囊体在刚性约束的方向上是无法发生形变的，因此形变只在特意放开约束的位置发生膨胀，若在此放开约束的位置放置欲加压的实验对象，则通过胶囊体的形变，胶囊体内的液体压力将会通过胶囊壁施加在实验对象上。
3.目前，传力胶囊体上的接口就是一个圆形开孔，该圆形开孔接口与带压液体的外接头之间基本上都是采用螺栓螺母压紧密封连接结构，具体请参阅图1所示，即：胶囊体1上具有一个圆形开孔，利用胶囊体材料(一般为橡胶材料)的高弹性，先将该开孔孔口扩大，然后将预先装好下压紧螺母2、下垫片3的注液管4伸入胶囊体1内，然后加上上垫片5、并拧紧上压紧螺母6，使得上、下垫片压紧胶囊体接口处的橡胶壁，使其发生预形变，以便在加入有压力的液体时能实现密封。若在这样的一对胶囊体中间夹住一个试样7，而其它方向均被刚性约束包裹时，当通过注液管4向两个胶囊内注入带压液体时，由于刚性约束的作用，这两个胶囊体只能在贴紧试样7的方向发生形变。因此，当这一对胶囊体在内部压力相同时，就可以在试样7上施加大小为σ的压力(详阅图2所示)。由于这种密封连接结构在局部会产生很大的应力，并且，在上、下垫片与胶囊壁间有明显的边界，以致会对胶囊体接口处的橡胶壁形成剪切，因此，在液体压力达到几个兆帕甚至一个兆帕以下时，在此局部就可能会发生剪切破裂，以致压力无法再增加。也就是说，采用现有的胶囊体接口及其与带压液体的外接头之间的密封连接结构，当胶囊体内压力升高时，由于胶囊入口处的橡胶会受到高压金属垫片的局部挤压或剪切，因而很容易发生局部破裂导致压力泄露以致加载失败，致使胶囊体内液体压力无法实现大幅度提高，最多只能实现几个兆帕的压力加载，以致陷入了应用瓶颈。
4.另外，在岩石力学领域，对岩石在真三轴应力状态下的模拟试验己成为本领域亟待解决的技术问题；尤其是，由于ct扫描技术可以实现对岩石内部的微观结构进行表征，能精确获得孔隙结构，是揭示多孔介质的渗流特性及其机理的有效方法，且不会对岩石内部结构造成损伤，因此实现真三轴试验装置与ct扫描技术相配合使用也已成为本领域的主要研究方向，而要实现真三轴试验装置与ct扫描技术的结合，首先需要解决传力胶囊能实现超高液压(如：30～100兆帕甚至更高压力)加载的问题，但至今未见能实现超高液压(高达几十兆帕，甚至上百兆帕压力)加载的传力胶囊产品的上市和相关技术的报道。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述问题和需求，本实用新型的目的是提供一种能实现超高液压(高达几十兆帕，甚至上百兆帕压力)加载的传力胶囊，以促使真三轴试验装置与ct扫描技术的结合。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种能实现超高液压加载的传力胶囊，包括胶囊体，所述胶囊体上具有内翻裙边接口。
8.一种实施方案，所述内翻裙边接口内过盈连接有密封堵头，在所述密封堵头上穿设有与胶囊体内腔相连通的注液管。
9.一种实施方案，所述胶囊体上具有一个内翻裙边接口，在该内翻裙边接口内的密封堵头上穿设有一根或多根注液管。
10.另一种实施方案，所述胶囊体上具有多个内翻裙边接口，在每个内翻裙边接口内的密封堵头上穿设有一根注液管。
11.一种优选方案，所述内翻裙边接口为内嵌的圆柱形通孔。
12.一种优选方案，所述密封堵头为金属圆柱体。
13.进一步优选方案，所述密封堵头的外周面上设有一个或多个外凸环带。
14.一种优选方案，所述胶囊体的传力面为平面或曲面。
15.一种优选方案，在胶囊体的传力面与试样的受力面之间设有缓冲隔片。
16.进一步优选方案，所述缓冲隔片为非金属材质。
17.相较于现有技术，本实用新型具有如下有益技术效果：
18.因本实用新型提供的传力胶囊的本体上具有内翻裙边接口，因此当在所述的内翻裙边接口内过盈连接密封堵头，在密封堵头上穿设与胶囊体内腔相连通的注液管，即可通过该注液管将带压液体注入到胶囊体内，且带压液体的压力将施加在内翻裙边上，致使内翻裙边能更紧密地压紧在密封堵头的外周面上，从而实现胶囊体的自紧式密封，且胶囊体内压力p越大，内翻裙边对密封堵头的外周面的压力p也就越大，从而密封效果也越好；
19.尤其是，本实用新型通过在胶囊体上创造性地设置内翻裙边接口，从而巧妙地规避了带压液体对胶囊体接口处的橡胶壁的剪切破坏，使得传力胶囊的耐压性能不再受接口局限，而仅取决于构成胶囊体的橡胶材质的压溃强度，只需通过选择具有所需压溃强度的橡胶材质制作胶囊体，即可使该胶囊体满足高达几十兆帕甚至上百兆帕的超高液压的加载需求，巧妙地解决了大载荷柔性加载的难题，使传力胶囊的加载压力相对现有技术(最多只能实现几个兆帕)可实现几十倍甚至上百倍(可高达几十兆帕，甚至上百兆帕)的显著性提高；
20.另外，在实现相同液压加载的情况下，本实用新型可相对现有技术，很容易使传力胶囊的体积实现小型化，将更有利于实现真三轴试验装置与ct扫描技术的结合；
21.并且，本实用新型还具有结构简单、易于加工、密封性好、使用方便等诸多优点，具有显著的实用价值。
附图说明
22.图1为背景技术中所述的现有传力胶囊的结构示意图；
23.图2为背景技术中所述的现有传力胶囊在传力应用时的结构示意图；
24.图3是本实用新型实施例提供的一种能实现超高液压加载的传力胶囊的局部剖视图；
25.图4是本实用新型实施例提供的传力胶囊在安装密封堵头后的结构示意图；
26.图5是体现本实用新型实施例所述的内翻裙边接口在注入带压液体后的受力示意图；
27.图6为图5中的a向视图；
28.图7是本实用新型实施例中所述的密封堵头的结构示意图；
29.图8是体现本实用新型实施例中所述的内翻裙边接口与所述的密封堵头之间的连接结构示意图；
30.图9是体现本实用新型实施例提供的传力胶囊在传力应用时的结构示意图。
31.图中标号示意如下：1、胶囊体；11、传力面；2、下压紧螺母；3、下垫片；4、注液管；5、上垫片；6、上压紧螺母；7、试样；71、受力面；8、内翻裙边接口；81、内翻裙边；9、密封堵头；91、外凸环带；10、缓冲隔片。
具体实施方式
32.以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。
33.实施例
34.请参阅图3所示：本实施例提供的一种能实现超高液压加载的传力胶囊，包括胶囊体1，所述胶囊体1上具有内翻裙边接口8，所述内翻裙边接口8优选为内嵌的圆柱形通孔。
35.请结合图4至图6所示，所述的传力胶囊在传力应用时，需要在内翻裙边接口8内过盈连接密封堵头9(即：使密封堵头9的外径稍大于内翻裙边接口8的内径，这样可使内翻裙边81发生一个预形变，可以很小的力包覆在密封堵头9的外周面上)，在所述密封堵头9上穿设与胶囊体1的内腔相连通的注液管4，当带压液体经注液管4进入到胶囊体1内时，带压液体的压力将施加在内翻裙边81上，致使内翻裙边81更紧密地压紧在密封堵头9的外周面上，从而能实现胶囊体1的自紧式密封，且胶囊体1内压力p越大，内翻裙边81对密封堵头9的外周面的压力p也就越大，从而密封效果也就越好。
36.请参阅图7和图8所示，所述的密封堵头9优选为金属圆柱体，所述密封堵头9的外周面上以设有一个或多个外凸环带91为较佳，因为这样可使密封堵头9的外周面与内翻裙边81之间形成凹凸结合面，这样有利于实现超高压加载密封。
37.所述胶囊体1的传力面11可以为平面(请参阅图3、图4和图8所示)，这样有利于对立方体形的试样进行传力加载；但也可以为曲面，以便于对圆柱形试样进行传力加载。
38.图9体现了本实用新型实施例提供的传力胶囊在实现水平方向传力应用时的结构示意图，由图9可见：当要对试样7实现某个方向(例如水平方向)的柔性加载时，可使试样7被对称夹设在本实用新型实施例提供的2个传力胶囊之间；因试样7的受力面可能有局部不平整或有裂纹出现，因此，优选在胶囊体1的传力面11与试样7的对应受力面71之间设置缓冲隔片10，以避免因试样局部形状不规则或残破有裂纹，造成传力胶囊局部的破损；所述缓冲隔片10优选为非金属材质，以避免影响x射线的穿透导致不能实现与ct扫描的结合使用。
39.另外，本实用新型既可采用在所述胶囊体上1设置一个内翻裙边接口8，在该内翻
裙边接口8内的密封堵头9上穿设一根或两根注液管4；也可采用在所述胶囊体1上设置两个内翻裙边接口8，在每个内翻裙边接口8内的密封堵头9上穿设一根注液管4；当在胶囊体1上设有2个注液管时，可实现胶囊体1内液体的一进一出循环，从而实现对试样进行加载的同时进行加温或降温的目的。
40.综上所述可见，本实用新型通过在胶囊体1上创造性地设置内翻裙边接口8，从而巧妙地规避了带压液体对胶囊体接口处的橡胶壁的剪切破坏，使得传力胶囊的耐压性能不再受接口局限，而仅取决于构成胶囊体的橡胶材质的压溃强度，只需通过选择具有所需压溃强度的橡胶材质制作胶囊体，即可使该胶囊体满足高达几十兆帕甚至上百兆帕的超高液压的加载需求，巧妙地解决了大载荷柔性加载的难题，使传力胶囊的加载压力相对现有技术(最多只能实现几个兆帕)可实现几十倍甚至上百倍(可高达几十兆帕，甚至上百兆帕)的显著性提高；另外，在实现相同液压加载的情况下，本实用新型可相对现有技术，很容易使传力胶囊的体积实现小型化，将更有利于实现真三轴试验装置与ct扫描技术的结合；并且，本实用新型还具有结构简单、易于加工、密封性好、使用方便等诸多优点，实用性显著；因此，本实用新型相对现有技术，已取得显著性进步和出乎意料的技术效果。
41.最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。