專利名稱：一種etfe氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)的制作方法
一種ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)壓力控制技術(shù)，可應(yīng)用于建筑氣囊膜、氣枕、氣承膜、工業(yè)儲(chǔ)氣罐的壓力控制試驗(yàn)，尤其涉及一種ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
充氣膜結(jié)構(gòu)是一種重要膜結(jié)構(gòu)體系，其可分為氣囊式、氣承式，而氣囊式具有很多的表現(xiàn)形式，如飛碟、飛艇、充氣梁、氣拱、氣枕等。ETFE氣枕是近10年發(fā)展起來(lái)的一種新型充氣膜。充氣膜結(jié)構(gòu)依靠充氣壓力，使內(nèi)壓力高于外大氣壓，從而達(dá)到維持膜形態(tài)，并承受外載荷。壓力控制系統(tǒng)是充氣膜重要系統(tǒng)之一，一般包括動(dòng)力源、風(fēng)機(jī)、閥門、壓力傳感器 (氣壓計(jì))、管路、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在具體工程應(yīng)用中根據(jù)工程規(guī)模和自然環(huán)境特征設(shè)計(jì)充氣系統(tǒng)。在ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)亦需要壓力控制系統(tǒng)，但由于試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯^小，氣囊容積很小，在試驗(yàn)過(guò)程由于模擬外載荷、溫度等氣囊響應(yīng)，其導(dǎo)致氣囊耦合作用后容積變化極小，采用普通壓力控制方法將使壓力恒值難以控制、高低劇烈變化、頻繁開(kāi)閉電路、設(shè)備響應(yīng)頻繁。
陳務(wù)軍著的“膜結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)”(中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005. 3.)研究介紹充氣膜、蝶形氣囊膜、飛艇、ETFE氣枕設(shè)計(jì)等。
陳務(wù)軍、唐雅芳、任小強(qiáng)等著的“ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分析方法與數(shù)值分析特征研究”(空間結(jié)構(gòu)，2010，16 ) :38-44)采用氣囊膜，研究了氣囊膜分析方法和結(jié)構(gòu)特性。
王雙軍、陳先明著的“水立方ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)技術(shù)”(化學(xué)工業(yè)出版社，2010. 2) 研究介紹了 ETFE充氣膜系統(tǒng)集成技術(shù)，包括ETFE充氣膜建筑、結(jié)構(gòu)、充氣系統(tǒng)、制作與施工寸。
王凱著的“ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與ETFE薄膜特性研究”(上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010. 11)研究介紹了 ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與設(shè)備選擇、ETFE氣枕高溫交變?cè)囼?yàn)以及ETFE薄膜材料性能力學(xué)試驗(yàn)。
王凱、陳務(wù)軍、宋浩著的“ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與特征”(第八屆全國(guó)土木工程研究生學(xué)術(shù)論壇，浙江大學(xué)，杭州，2010. 11.27-28)研究介紹了 ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、ETFE氣枕結(jié)構(gòu)特征。
這些現(xiàn)有的壓力控制系統(tǒng)一般包括壓力傳感器(氣壓計(jì))、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等，在 ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)，采用普通壓力控制方法將使壓力恒值難以控制、高低劇烈變化、頻繁開(kāi)閉電路、設(shè)備響應(yīng)頻繁，不能滿足簡(jiǎn)單、可靠、精度高、響應(yīng)快、無(wú)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、無(wú)壓力傳感器、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有氣囊壓力控制系統(tǒng)的不足，提供一種新型ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制技術(shù)，具有簡(jiǎn)單、可靠、精度高、響應(yīng)快、無(wú)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、無(wú)壓力傳感器、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可應(yīng)用于建筑氣囊膜、氣枕、氣承膜、工業(yè)儲(chǔ)氣罐的壓力控制試驗(yàn)，以及其它充氣結(jié)構(gòu)壓力控制試驗(yàn)。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的新型ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)包括儲(chǔ)水罐、壓力管、浮動(dòng)開(kāi)關(guān)、主動(dòng)氣源、進(jìn)氣閥。浮動(dòng)開(kāi)關(guān)由中間絕緣輕質(zhì)桿、下端輕質(zhì)浮塊、上端電極板構(gòu)成，浮塊浸浮于水中，電極板可接通壓力管電極。壓力管上端密封，有一對(duì)電極和一個(gè)氣嘴，電極內(nèi)側(cè)端可與浮動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，外接線端連接主動(dòng)氣源的進(jìn)氣閥，氣嘴通過(guò)軟氣管連接ETFE氣枕的氣嘴，壓力管下端座透氣可固定放置于儲(chǔ)水罐。主動(dòng)氣源通過(guò)軟氣管連接ETFE氣枕氣嘴，軟氣管間接進(jìn)氣閥。初始?xì)庹韮?nèi)不充氣，往儲(chǔ)水罐內(nèi)注水，當(dāng)注水使浮動(dòng)開(kāi)關(guān)頂升接通進(jìn)氣閥，主動(dòng)氣源對(duì)ETFE氣枕充氣，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值壓力管內(nèi)氣體從壓力罐下端溢出產(chǎn)生氣泡或儲(chǔ)水罐內(nèi)水位增高、水溢出，氣面和液面保持設(shè)定高差(壓力力差)，浮動(dòng)開(kāi)關(guān)降低斷開(kāi)進(jìn)氣閥電極，主動(dòng)氣源停止充氣，當(dāng)壓力低于設(shè)定值浮動(dòng)開(kāi)關(guān)頂升接通充氣，維持系統(tǒng)壓力恒定。
較佳地，儲(chǔ)水罐和壓力管為透明剛化玻璃制成；ETFE氣枕為超壓氣囊；主動(dòng)氣源為空壓機(jī)。
本發(fā)明充分利用大氣壓差、水壓力、水浮力的特點(diǎn)和物理原理，實(shí)現(xiàn)新型ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)單、精度高、無(wú)需計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、無(wú)壓力傳感器、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可應(yīng)用于建筑氣囊膜、氣枕、氣承膜、工業(yè)儲(chǔ)氣罐的壓力控制試驗(yàn)，以及其它充氣結(jié)構(gòu)壓力控制試驗(yàn)。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)。
圖中，1為ETFE氣枕，2為空壓機(jī)，3為空氣，4為電纜，5為軟氣管，6為輕質(zhì)浮塊，7 為絕緣輕質(zhì)桿，8為儲(chǔ)水罐，9為壓力管，10為電極板，11為電極接線端，12為凈水，13為進(jìn)氣閥，14為支架。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括ETFE氣枕1、空壓機(jī)2、空氣3、電纜4、軟氣管5、輕質(zhì)浮塊 6、絕緣輕質(zhì)桿7、儲(chǔ)水罐8、壓力管9、電極板10、電極接線端11、凈水12、進(jìn)氣閥13、支架14。 絕緣輕質(zhì)桿7上端連接電極板10下端連接輕質(zhì)浮塊6構(gòu)成浮動(dòng)開(kāi)關(guān)。透明有毫米精度標(biāo)尺的壓力管9上端密封，密封蓋上有一對(duì)電極11和一個(gè)氣嘴，電極內(nèi)側(cè)端可與浮動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，外接線端由電纜4連接空壓機(jī)2的進(jìn)氣閥13，氣嘴通過(guò)軟氣管5連接ETFE氣枕1的氣嘴，壓力管9下端座透氣可固定放置于儲(chǔ)水罐8。進(jìn)氣閥13 —端口由軟氣管5連接空壓機(jī) 2，另一端口由軟氣管5連接ETFE氣枕1的氣嘴，進(jìn)氣閥13由電纜4連接壓力管9的電極接線端11，由浮動(dòng)開(kāi)關(guān)的電極板10接通。ETFE氣枕1連接固定于支架14，內(nèi)充空氣3，有兩個(gè)氣嘴，有軟氣管5連接壓力管9的氣嘴和進(jìn)氣閥13的端口。儲(chǔ)水罐8內(nèi)儲(chǔ)存凈水12， 儲(chǔ)水罐8凈水頂面與壓力管9內(nèi)氣/水界面間水的高度差為ETFE氣枕1與大氣壓的壓差，初始時(shí)刻ETFE氣枕1內(nèi)和大氣壓一致，壓力管9內(nèi)水面域儲(chǔ)水罐8內(nèi)水面高度一致，ETFE 氣枕1內(nèi)壓力增大，壓力管9內(nèi)水面降低，壓力管9內(nèi)外水面壓差即為ETFE氣枕壓力，當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值將不再增大。
本發(fā)明的構(gòu)件尺寸、材料選擇、工藝設(shè)計(jì)可針對(duì)具體應(yīng)用確定，包括最大壓力值 Hl (儲(chǔ)水罐8頂端與壓力管9下端之間的高度)、壓差控制誤差值h(電極板10與電極接線端11之間的高度)。儲(chǔ)水罐8、壓力管9可用透明剛化玻璃，ETFE氣枕1可為平面矩形、方形、菱形、圓形，支架14可為鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金材料。軟氣管5可為白色PE波紋管，絕緣輕質(zhì)桿7可為PE棒。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，包括儲(chǔ)水罐、壓力管、設(shè)置于壓力管內(nèi)的浮動(dòng)開(kāi)關(guān)、進(jìn)氣閥和通過(guò)進(jìn)氣閥供氣的主動(dòng)氣源；其中，ETFE氣枕連接固定于支架，內(nèi)充空氣，ETFE氣枕有兩個(gè)氣嘴，分別通過(guò)軟氣管連接壓力管的氣嘴和進(jìn)氣閥的端口；浮動(dòng)開(kāi)關(guān)由上端的電極板、中間的絕緣輕質(zhì)桿和下端的浮塊構(gòu)成，浮塊浸浮于水中，電極板可接通壓力管的電極；壓力管透明并有毫米精度標(biāo)尺，壓力管上端用密封蓋密封，密封蓋上有一個(gè)氣嘴和分別位于密封蓋兩側(cè)的一對(duì)電極端子，內(nèi)側(cè)電極端子自動(dòng)與浮動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，外側(cè)電極端子通過(guò)電纜連接進(jìn)氣閥，以控制進(jìn)氣閥的動(dòng)作；壓力管的氣嘴通過(guò)軟氣管連接ETFE氣枕的一個(gè)氣嘴，壓力管下端座透氣且固定放置于儲(chǔ)水罐中；儲(chǔ)水罐內(nèi)儲(chǔ)存凈水，凈水頂面與壓力管內(nèi)氣/水界面間水的高度差為ETFE氣枕與大氣壓的壓差；初始時(shí)刻ETFE氣枕內(nèi)不充氣，壓力和大氣壓一致，壓力管內(nèi)水面與儲(chǔ)水罐內(nèi)水面高度一致，浮動(dòng)開(kāi)關(guān)頂升，控制進(jìn)氣閥接通，主動(dòng)氣源對(duì)ETFE氣枕充氣；隨著ETFE氣枕內(nèi)壓力增大，壓力管內(nèi)水面降低，壓力管內(nèi)外水面壓差即為ETFE氣枕壓力，當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值，壓力管內(nèi)氣體從壓力罐下端溢出產(chǎn)生氣泡或儲(chǔ)水罐內(nèi)水位增高、水溢出，氣面和液面保持設(shè)定高差，浮動(dòng)開(kāi)關(guān)降低，使得進(jìn)氣閥關(guān)閉；當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，浮動(dòng)開(kāi)關(guān)頂升，重新接通充氣，從而維持系統(tǒng)壓力恒定不再增大。
2.如權(quán)利要求1所述的ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，儲(chǔ)水罐和壓力管為透明剛化玻璃制成。
3.如權(quán)利要求1所述的ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，ETFE氣枕為超壓氣囊。
4.如權(quán)利要求1所述的ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，主動(dòng)氣源為空壓機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型ETFE氣枕結(jié)構(gòu)試驗(yàn)恒壓力控制系統(tǒng)，由壓力管、浮動(dòng)開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)水罐、進(jìn)氣閥、空壓機(jī)、軟氣管利用大氣壓力、水壓力、水浮力構(gòu)成一套物理壓力恒定控制系統(tǒng)，無(wú)壓力傳感器，無(wú)計(jì)算機(jī)電子控制系統(tǒng)。絕緣輕質(zhì)桿上端連接電極板下端連接輕質(zhì)浮塊構(gòu)成浮動(dòng)開(kāi)關(guān)。儲(chǔ)水管存水，ETFE氣枕內(nèi)充氣。當(dāng)氣壓低時(shí)浮動(dòng)開(kāi)關(guān)接通進(jìn)氣閥，空壓機(jī)給ETFE氣枕充氣。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值，浮動(dòng)開(kāi)關(guān)降低斷開(kāi)進(jìn)氣閥，空壓機(jī)停止給ETFE氣枕充氣。
文檔編號(hào)G05D16/06GK102508504SQ20111036015
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者何艷麗, 趙兵, 陳務(wù)軍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)