DD224948A1

DD224948A1 - Triaxialzelle zur untersuchung von erdmaterialien im labor

Info

Publication number: DD224948A1
Application number: DD26448084A
Authority: DD
Inventors: Arndt Leonhardt
Original assignee: Senftenberg Braunkohle
Priority date: 1984-06-25
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1985-07-17
Also published as: DD224948B1

Abstract

Waehrend es Ziel der Erfindung ist, eine einfache und exakte Probenvolumenbestimmung auch fuer Versuche mit ploetzlichen Setzungsaenderungen und fuer dynamische Versuche mit pulsierendem Zelldruck mit hohen Frequenzen mit einer Zellfluessigkeit zu ermoeglichen, ist es ihre Aufgabe, die Triaxialzelle so auszubilden, dass das Zellvolumen unabhaengig von der Druckstempelstellung stets konstant ist. Das wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass waehrend der Druckstempelbewegung ein Raum volumenmaessig entsprechend veraendert wird, der mit der Triaxialzelle direkt in Verbindung steht und in den die durch die Druckstempelbewegung verdraengte Zellfluessigkeit einstroemen kann. Damit ist die Moeglichkeit einer einfachen Probenvolumenmessung gegeben und zudem kann der Nachbruchbereich von Proben mit hohen Deformationen untersucht werden, ohne dass es in der Zelle zu einer unkontrollierten Druckerhoehung kommt. Figur

Description

Triaxialzelle zur Untersuchung von ^rdmaterialien im Labor G 01 IT 33/24

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Triaxialzelle zur Untersuchung von Erdmaterialien im Labor, bei der der Druckstempeleins chub in die Triasialzelle keine Änderung des Zellvolumens bewirkt und .aoffiit^auch..ohne Auswirkung ..auf den Seitsndruck der Zelle

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen 3s sind Triasialzellen bekannt, bei denen der Druckst snip el als Tauchkolben ausgebildet ist und durch dessen Einschub in die Zelle eine Verdrängung des Zelldruc'kmittels erfolgt, das dann in den Druckerzeuger umströmen muß. Bei der Verwendung eines Zelldruckgases ist eine exakte Srmittlung des Probenvo— lumens über das Zelldruckgas mit einfachen Mitteln nicht möglich· Ebenso ungeeignet ist das Zelldruckgas für die Seitendruckerzeugung für dynamische Versuche mit pulsierendem Zelldruck mit hohen Frequenzen, da sich die schnellen, exakten Druckänderungen nicht realisieren lassen. Bei Verwendung einer Flüssigkeit als Zelldruckmittel isit eine Ermittlung des Probenvolumens und dessen Änderung über diese möglich, wobei aber die jeweilige Stellung des Druckstempels berücksichtigt werden muß.

In der DS-AS 1573 491 greift dazu ein Verdrängerkolben, der mit dem Druckstempel fest verbunden ist, in einen Zylinder ein.J in dem beidseitig des Kolbens gleicher Druck, der Zelldruck herrscht. Dieser Zylinder ist so dimensioniert und über

Rohrleitungen so mit einer Volumenmeßanlage gekoppelt, daß die jeweilige Stellung des Druckstempeis ohne Wirkung auf die Volumenmeßanlage ist»

Der Eachteil besteht insbesondere darin, daß infolge deserforderlichen langsamen Stempeleinschubes solche Lösungen nur für statische Versuche geeignet sind.

Pur Versuche, bei denen es zu einem plötzlichen Stempeleinschub kommt, z.B. bei spannungskontrolliertan Verflüssigungaversuchen, ist die Verwendung einer Zellflüssigkeit nicht möglich, da der schnelle Stempeleinschub eine unkontrollierte Zelldruckerhöhung bewirkt» Das verfälscht die Versuchsergebnisse und kann zudem zur Zerstörung der Meßeinrichtung und der Zelle führen·

Ziel der Erfindung .

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache und exakte Proben— volumenbestimmung auch für Versuche mit plötzlichen Setzungsänderungen und für dynamische Versuche mit pulsierendem Zelldruck mit hohen Frequenzen mit einer Zellflüssigkeit au ermöglichen,.·.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Triasialzelle zur Untersuchung von Srdtnaterialien im labor au schaffen, die unabhängig von der Druckstempelstellung ein konstantes Zellvolumen aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der in der Zellengrundplatte bzw. im Zellendeckel geführte Druckstempel als Scheibenkolben mit durchgehender Kolbenstange ausgebildet ist, wobei die Stangen- und Kolbenringquerschnitt sflache gleich groß sind und die Zellengrundplatte, vorzugsweise jedoch der .Zellendeckel als Arbeitszylinder ausgebildet ist und der Baum unterhalb des Kolbens mit der Atmosphäre in Verbindung steht, während zum Umströmen der Zellflüssigkeit der Raum oberhalb des Kolbens direkt mit der Triazialzelle durch wenigstens einen Kanal, der vorzugsweise durch den Zellendeckel verläuft, verbunden ist. Ist der Druckstempel zur Reduzierung der Reibung und um besonders bei Bewegungsbeginn definierte Reibungsverhältnisse zu schaffen

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in einer drehenden Buchse gelagert, so ist der Raum oberhalb des Kolbens mit der Triaxialselle direkt durch den mit einer Bohrung und mit Ein- und Austrittsöffnungen versehenen Druckst empel verbunden·

Dadurch 7/ird während der Druckst empe Ib ewe guns ein Raum volumenmäßig entsprechend verändert, der mit der Triaxialzelle direkt in Verbindung steht und in den die durch die DruckstempeIbewegung verdrängte Zellflüssigkeit einströmen kann. Das Raumvolumen entspricht dabei genau der jeweils verdrängten Flüssigkeitsmenge, so daß keine Zeildruckänderung eintritt·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Äusführungsbeispielen näher erläutert werden· In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

,Pig· 1 : .eine...Triasialzelle., bei ..der die ümströffikanäle .im Zellendeckel angeordnet sind;

Fig. 2: eine Triaxialzeile, bei der der ümströmkanal im ausgebohrten Druckstempel angeordnet isto

Gemäß Fig. 1 ist der Druckstempel durch den Zellendeckel 1 geführt. "Ebenso 1st auch "eine 'Führühg "durch die nicht dargestellte Zellengrundplatte möglich· Der Druckstempel 2 ist als Scheibenkolben mit durchgehender Kolbenstange ausgebildet, wobei die Querschnittsfläche des Druckstempels 2 und die Querschnittsfläche des Kolbens 3 gleich groß ist. Der Zellendeckel 1 ist wie ein Arbeitszylinder ausgebildet. Der Baum 4 unterhalb des Kolbens 3 steht mit der Atmosphäre in Verbindung« Der während dss Druckstempeleinschubes geschaffene Raum 4 oberhalb des Kolbens. 3 steht mit der Zelle 7 durch wenigstens einen Kanal 6 in Verbindung. 7/ird der Druckst empel 2 in die Zelle 7 hineingeschoben, fließt die verdrängte Flüssigkeit aus der Zelle 7 in den Raum.5 oberhalb des Kolbens 3 durch die im Zellsndeckel 1 angeordneten !{anale β. Beim Herausziehen des Druckstsmpels 2 aus der Zelle 7 ändert sich die Fließrichtung der Flüssigkeit· Das Gesamtζellvolumen selbst bleibt dabei stets konstant.

Gemäß Fig. 2 ist der Druckstempel 2 selbst teilweise ausgebohrt und verfügt damit über den erforderlichen Umströmkanal 8· Das Sin- und Ausströmen der Flüssigkeit erfolgt durch entsprechende öffnungen 9 oberhalb und unterhalb des . Kolbens 3· Der Yolumenausgleich erfolgt derart, daß durch eine Öffnung 9 im durchbohrten Druckstempel 2 unterhalb des Kolbens 3, die von ihm in der Zelle 7 infolge Einschub verdrängte Flüssigkeit eintreten und durch eine Öffnung 9 oberhalb des Kolbens 3 wieder austreten kann. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist besonders bei Verwendung einer drehenden Buchse vorzuschlagen, um die durch die drei Dichtstellen verursachte Reibung des Druckstempels 2 au reduzieren und besonders bei Bewegungsbeginn definierte Reibungsverhältnisse zu schaffen·

Der Vorteil besteht darin, daß die Zellflüssigkeit bei Einschub des Druckstempeis 2 in die Zelle 7 nicht durch Ventil und Bohrleitung in den Druckerzeuger zurückgepreßt werden, sondern in der Zelle 7 verbleiben kann« Damit ist die Möglichkeit einer einfachen Probenvolumenmessung gegeben und zudem kann der Hachbruchbereich von Proben mit hohen Deformationsgeschwindigkeiten untersucht werden, ohne daß es in der Zelle zu einer unkontrollierten-Druckerhöhung kommt·

Claims

Pat entansprüche

1, Triaxialzelle zur Untersuchung von Srdmaterialien im Labor, bestehend aus einer Zellengrundplatte, einem Zellendeckel sowie Zellenkörper, die durch Zuganker ver-schraubt sind, und einem geführten Druckstempel gekennzeichnet dadurch, daß der in der Zellengrundplatte oder dem Zellendeckel (1 ) geführte Druckstempel (2) als Scheibenkolben mit durchgehender Kolbenstange ausgebildet ist, wobei die Querschnittsfläche des Druckstempels (2) und die Querschnittsfläche des Solbens (3) gleich groß sind und vorzugsweise der Zellendeckel (1) als Arbeitszylinder ausgebildet ist und der Baum (4) unterhalb de3 Kolbens (3) mit der Atmosphäre in Verbindung steht, während zum Umströmen des Zeildruckmitteis der Raum (5) oberhalb des Kolbens (3) direkt mit der Zelle (7) durch wenigstens einen Kanal (6), der durch den Zellendeckel (1) verläuft, verbunden ist*.

2· TriäxLalzeilenach 'Anspruch 1 ,· gekennzeichnet dadurch, daß insbesondere bei Verwendung einer -drehenden Buchse der Raum (5) oberhalb des Kolbens (3) mit der Zelle (7) direkt durch den mit einer Bohrung und mit Öffnungen (9) versehenen Druckstempel (2) verbunden ist»

Hierzu 1 Seite Zeichnungen·