[发明专利]一种ETFE气枕结构试验恒压力控制系统

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构试验技术领域，涉及一种气枕结构试验压力控制技术，可应用于建筑气囊膜、气枕、气承膜、工业储气罐的压力控制试验，尤其涉及一种ETFE气枕结构试验恒压力控制系统。

背景技术

充气膜结构是一种重要膜结构体系，其可分为气囊式、气承式，而气囊式具有很多的表现形式，如飞碟、飞艇、充气梁、气拱、气枕等。ETFE气枕是近10年发展起来的一种新型充气膜。充气膜结构依靠充气压力，使内压力高于外大气压，从而达到维持膜形态，并承受外载荷。压力控制系统是充气膜重要系统之一，一般包括动力源、风机、阀门、压力传感器(气压计)、管路、计算机控制系统，在具体工程应用中根据工程规模和自然环境特征设计充气系统。在ETFE气枕结构试验时亦需要压力控制系统，但由于试验模型往往较小，气囊容积很小，在试验过程由于模拟外载荷、温度等气囊响应，其导致气囊耦合作用后容积变化极小，采用普通压力控制方法将使压力恒值难以控制、高低剧烈变化、频繁开闭电路、设备响应频繁。

陈务军著的“膜结构工程设计”(中国建筑工业出版社，2005.3.)研究介绍充气膜、蝶形气囊膜、飞艇、ETFE气枕设计等。

陈务军、唐雅芳、任小强等著的“ETFE充气膜结构设计设计分析方法与数值分析特征研究”(空间结构，2010，16(4)：38-44)采用气囊膜，研究了气囊膜分析方法和结构特性。

王双军、陈先明著的“水立方ETFE充气膜结构技术”(化学工业出版社，2010.2)研究介绍了ETFE充气膜系统集成技术，包括ETFE充气膜建筑、结构、充气系统、制作与施工等。

王凯著的“ETFE充气膜结构设计方法与ETFE薄膜特性研究”(上海交通大学硕士学位论文，2010.11)研究介绍了ETFE充气膜结构设计方法、压力控制系统设计原理与设备选择、ETFE气枕高温交变试验以及ETFE薄膜材料性能力学试验。

王凯、陈务军、宋浩著的“ETFE充气膜结构设计方法与特征”(第八届全国土木工程研究生学术论坛，浙江大学，杭州，2010.11.27-28)研究介绍了ETFE充气膜结构设计方法、ETFE气枕结构特征。

这些现有的压力控制系统一般包括压力传感器(气压计)、计算机控制系统等，在ETFE气枕结构试验时，采用普通压力控制方法将使压力恒值难以控制、高低剧烈变化、频繁开闭电路、设备响应频繁，不能满足简单、可靠、精度高、响应快、无计算机控制系统、无压力传感器、经济实用的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有气囊压力控制系统的不足，提供一种新型ETFE气枕结构试验恒压力控制技术，具有简单、可靠、精度高、响应快、无计算机控制系统、无压力传感器、经济实用，可应用于建筑气囊膜、气枕、气承膜、工业储气罐的压力控制试验，以及其它充气结构压力控制试验。

为实现这样的目的，本发明的新型ETFE气枕结构试验恒压力控制系统包括储水罐、压力管、浮动开关、主动气源、进气阀。浮动开关由中间绝缘轻质杆、下端轻质浮块、上端电极板构成，浮块浸浮于水中，电极板可接通压力管电极。压力管上端密封，有一对电极和一个气嘴，电极内侧端可与浮动开关接通，外接线端连接主动气源的进气阀，气嘴通过软气管连接ETFE气枕的气嘴，压力管下端座透气可固定放置于储水罐。主动气源通过软气管连接ETFE气枕气嘴，软气管间接进气阀。初始气枕内不充气，往储水罐内注水，当注水使浮动开关顶升接通进气阀，主动气源对ETFE气枕充气，当压力达到设定值压力管内气体从压力罐下端溢出产生气泡或储水罐内水位增高、水溢出，气面和液面保持设定高差(压力力差)，浮动开关降低断开进气阀电极，主动气源停止充气，当压力低于设定值浮动开关顶升接通充气，维持系统压力恒定。

较佳地，储水罐和压力管为透明刚化玻璃制成；ETFE气枕为超压气囊；主动气源为空压机。

本发明充分利用大气压差、水压力、水浮力的特点和物理原理，实现新型ETFE气枕结构试验恒压力控制系统，简单、精度高、无需计算机控制系统、无压力传感器、经济实用，可应用于建筑气囊膜、气枕、气承膜、工业储气罐的压力控制试验，以及其它充气结构压力控制试验。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的ETFE气枕结构试验恒压力控制系统。