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模擬煤巖受力加載裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模擬煤巖受力加載裝置，包括撞桿、施壓油缸、均衡油缸、入射桿以及透射桿，施壓油缸的底部設(shè)置油缸支座，施壓油缸的中心設(shè)置圍壓腔，圍壓腔的中心位置放置煤巖試件，煤巖試件的外圍設(shè)置鋼套，入射桿與透射桿夾住煤巖試件鋼套，入射桿和透射桿上設(shè)置應(yīng)變片，或者在煤巖試件上設(shè)置應(yīng)變片，施壓油缸的底端設(shè)置有油管接口，油管接口連接一根油管，油管通過分流器分別連接到均衡油缸與液壓手動(dòng)泵，油管在靠近均衡油缸的位置設(shè)置單向閥，通過施壓油缸向煤巖試件施加三維壓力以及同時(shí)使用撞桿撞擊入射桿向煤巖試件施加軸向壓力，真實(shí)還原了深地下煤巖層的受力狀況，對(duì)深地下煤巖層的性能參數(shù)研究更精確。
【專利說明】模擬煤巖受力加載裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)器材，特別涉及一種模擬煤巖受力的加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在煤巖層的受力模擬加載裝置中，多米用撞桿直接撞擊入射桿來確定煤巖層的受力狀況，但是在深地下的煤巖層中，煤巖層不僅受三維壓力，還受到其他的壓力，諸如高水壓、瓦斯氣壓、高溫度，而目前的實(shí)驗(yàn)裝置無法將這些壓力加入到模擬環(huán)境中，造成模擬環(huán)境的不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種模擬煤巖受力加載裝置，該裝置可以真實(shí)模擬地下壓力環(huán)境。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案:一種模擬煤巖受力加載裝置，包括撞桿、施壓油缸、均衡油缸、入射桿以及透射桿，施壓油缸的底部設(shè)置油缸支座，撞桿設(shè)置于入射桿遠(yuǎn)離施壓油缸的一端，撞桿的中心與入射桿的中心處于同一水平面且處于同一直線，施壓油缸的兩端設(shè)置法蘭，施壓油缸的中心設(shè)置圍壓腔，圍壓腔的中心位置放置煤巖試件，煤巖試件的外圍設(shè)置鋼套，入射桿的一端放置于圍壓腔內(nèi)，入射桿的另一端放置于支座內(nèi)，透射桿的一端放置于圍壓腔的另一端內(nèi)，透射桿的另一端放置于另一個(gè)支座內(nèi)，入射桿與透射桿夾住煤巖試件鋼套的兩端，入射桿與透射桿的直徑稍小于圍壓腔的直徑，入射桿和透射桿上設(shè)置應(yīng)變片，或者在煤巖試件上設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，入射桿、透射桿、煤巖試件的鋼套的中心處于同一水平面且處于同一直線，施壓油缸的底端設(shè)置有油管接口，油管接口連接一根油管，油管通過分流器分別連接到均衡油缸與液壓手動(dòng)泵，油管在靠近均衡油缸的位置設(shè)置單向閥，所述單向閥上設(shè)置壓力表。
[0005]優(yōu)選的，入射桿與透射桿采用霍普金森桿。
[0006]優(yōu)選的，煤巖試件的外圍包裹橡膠套，橡膠套內(nèi)充入高壓氣體，橡膠套外圍由鋼套包裹。
[0007]優(yōu)選的，入射桿、透射桿與支座的連接處分別設(shè)置蝶形彈簧。
[0008]優(yōu)選的，與透射桿連接的支座在遠(yuǎn)離施壓油缸的一端設(shè)置有緩沖油缸。
[0009]優(yōu)選的，施壓油缸內(nèi)設(shè)置加熱絲。
[0010]優(yōu)選的，施壓油缸的頂部設(shè)置溢流閥。
[0011]優(yōu)選的，施壓油缸的頂部設(shè)置有加氣裝置，加氣裝置包括進(jìn)氣管以及兩根出氣管，進(jìn)氣管的一端連接到高壓氣體輸出口，進(jìn)氣管的另一端通過氣體分流器連接兩根出氣管，出氣管的出氣口設(shè)置于煤巖試件的鋼套內(nèi)。
[0012]優(yōu)選的，進(jìn)氣管上設(shè)置有一個(gè)調(diào)節(jié)閥。
[0013]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過施壓油缸向煤巖試件施加三維壓力及同時(shí)使用撞桿撞擊入射桿向煤巖試件施加軸向壓力，真實(shí)還原了深地下開米煤巖層的受力狀況，即煤巖層所受到的三維壓力以及開采工具的沖擊力，對(duì)深地下煤巖層的性能參數(shù)研究更精確。同時(shí)，本發(fā)明裝置既可做準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，也可做動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，解決了同一設(shè)備不能做兩種實(shí)驗(yàn)的麻煩。
[0014]入射桿與透射桿采用霍普金森桿，便于計(jì)算得出煤巖試件的性能參數(shù)；煤巖試件的外圍包裹橡膠套，橡膠套內(nèi)充入高壓氣體，橡膠套外圍由鋼套包裹，使煤巖試件模擬被瓦斯氣體包裹時(shí)的壓力，還原深地下煤巖層的狀態(tài)；入射桿、透射桿與支座的連接處分別設(shè)置蝶形彈簧，與透射桿連接的支座在遠(yuǎn)離施壓油缸的一端設(shè)置有緩沖油缸，避免入射桿和透射桿受力過大時(shí)使煤巖試件破碎而破壞油缸；施壓油缸內(nèi)設(shè)置加熱絲，可以使設(shè)備模擬深地下的溫度環(huán)境；施壓油缸的頂部設(shè)置溢流閥，當(dāng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)壓力超過規(guī)定值時(shí)可以打開溢流閥進(jìn)行泄壓，避免破壞油缸；施壓油缸的頂部設(shè)置有加氣裝置，加氣裝置包括進(jìn)氣管以及兩根出氣管，進(jìn)氣管的一端連接到高壓氣體輸出口，進(jìn)氣管的另一端通過氣體分流器連接兩根出氣管，出氣管的出氣口設(shè)置于煤巖試件的鋼套內(nèi)，可以使設(shè)備模擬深地下環(huán)境的高氣壓環(huán)境；進(jìn)氣管上設(shè)置有一個(gè)調(diào)節(jié)閥，避免高壓氣體快速進(jìn)入鋼套而使設(shè)備發(fā)生故障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明施壓油缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明加氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明加氣裝置與施壓油缸的裝配圖。
[0019]其中，1.撞桿2.施壓油缸3.均衡油缸4.入射桿5.透射桿6.圍壓腔
7.煤巖試件8.油缸支座9.支座10.油管接口 11.油管12.壓力表13.液壓手動(dòng)泵14.蝶形彈簧15.緩沖油缸16.加熱絲17.加氣裝置18.進(jìn)氣管19.出氣管20.調(diào)節(jié)閥。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0021]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明模擬煤巖受力加載裝置，包括撞桿1、施壓油缸2、均衡油缸3、入射桿4以及透射桿5,入射桿4與透射桿5米用霍普金森桿，撞桿1設(shè)置于入射桿4遠(yuǎn)離施壓油缸2的一端，撞桿1的中心與入射桿4的中心處于同一水平面且處于同一直線，施壓油缸2的底部設(shè)置油缸支座8,施壓油缸2內(nèi)設(shè)置加熱絲16,施壓油缸2的頂部設(shè)置溢流閥，施壓油缸2的兩端設(shè)置法蘭，施壓油缸2的中心設(shè)置圍壓腔6，圍壓腔6的中心位置放置煤巖試件7，煤巖試件7的外圍包裹橡膠套，橡膠套內(nèi)充入高壓氣體，橡膠套外圍由鋼套包裹，入射桿4的一端放置于圍壓腔6內(nèi)，入射桿4的另一端放置于支座9內(nèi)，透射桿5的一端放置于圍壓腔6的另一端內(nèi)，透射桿5的另一端放置于另一個(gè)支座9內(nèi)，入射桿4與透射桿5包夾煤巖試件7鋼套的兩端，入射桿4與透射桿5的直徑稍小于圍壓腔6的直徑，入射桿4、透射桿5與支座9的連接處分別設(shè)置蝶形彈簧14，與透射桿5連接的支座9在遠(yuǎn)離施壓油缸2的一端設(shè)置有緩沖油缸15，入射桿4和透射桿5上設(shè)置應(yīng)變片，或者在煤巖試件7上設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，入射桿4、透射桿5、煤巖試件7的鋼套的中心處于同一水平面且處于同一直線，施壓油缸2的底端設(shè)置有油管接口 10，油管接口 10連接一根油管11，油管11通過分流器分別連接到均衡油缸3與液壓手動(dòng)泵13，油管11在靠近均衡油缸3的位置設(shè)置單向閥，單向閥上設(shè)置壓力表12，施壓油缸2的頂部設(shè)置有加氣裝置17，加氣裝置17包括進(jìn)氣管18以及兩根出氣管19，進(jìn)氣管18的一端連接到高壓氣體輸出口，進(jìn)氣管18的另一端通過氣體分流器連接兩根出氣管19，出氣管19的出氣口設(shè)置于煤巖試件7的鋼套內(nèi)，進(jìn)氣管18上設(shè)置有一個(gè)調(diào)節(jié)閥20。
[0022]采用上述技術(shù)方案，通過拉動(dòng)液壓手動(dòng)泵13的手動(dòng)開關(guān)，從均衡油缸3中抽取油液，再通過液壓手動(dòng)泵13向油液加壓，向施加油缸2供油，由于在靠近均衡油缸3的油管11上設(shè)置了單向閥，在液壓手動(dòng)泵13向施壓油缸2供油時(shí)油液不能回流到均衡油缸3內(nèi)，施壓油缸2向煤巖試件7施加三維壓力以及同時(shí)使用撞桿1撞擊入射桿4向煤巖試件7施加軸向壓力，真實(shí)還原了深地下煤巖層的受力狀況，使人們對(duì)深地下煤巖層的性能參數(shù)研究更精確。同時(shí)，本發(fā)明裝置既可做準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，也可做動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，解決了同一設(shè)備不能做兩種實(shí)驗(yàn)的麻煩。
[0023]在進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需要在煤巖試件7上安裝應(yīng)變片，然后通過撞桿1緩慢擠壓入射桿4，記錄煤巖試件7上的應(yīng)變片產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，直接得出煤巖試件7的應(yīng)變率；進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于需要使用撞桿1高速撞擊入射桿4,若直接將應(yīng)變片安裝在煤巖試件7上，容易使應(yīng)變片瞬間破碎，因此將應(yīng)變片安裝在入射桿4以及透射桿5上，通過記錄入射桿4和透射桿5的應(yīng)變率，再通過計(jì)算得出煤巖試件7的應(yīng)變率。通過準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，可以得出煤巖試件7在不同的受力狀態(tài)下的應(yīng)變，從而確定煤巖層在深地下開采時(shí)的技術(shù)參數(shù)。
[0024]為保證撞擊后的入射桿4和透射桿5只能沿水平方向移動(dòng)，可以在施壓油缸2與兩個(gè)支座9之間設(shè)置導(dǎo)軌。
[0025]需要指出，撞桿1的中心與入射桿4的中心處于同一水平面且處于同一直線，是指撞桿1在撞擊入射桿4時(shí)，撞桿1的中心與入射桿4的中心重合，保證撞桿1撞擊入射桿4時(shí)產(chǎn)生的力在入射桿4上均勻傳遞。
[0026]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬煤巖受力加載裝置，包括撞桿(1)、施壓油缸(2)、均衡油缸(3)、入射桿(4)以及透射桿(5)，施壓油缸(2)的底部設(shè)置油缸支座(8)，撞桿(1)設(shè)置于入射桿(4)遠(yuǎn)離施壓油缸(2)的一端，所述撞桿(1)的中心與入射桿(4)的中心處于同一水平面且處于同一直線，其特征在于:所述施壓油缸(2)的兩端設(shè)置法蘭，施壓油缸(2)的中心設(shè)置圍壓腔(6)，所述圍壓腔(6)的中心位置放置煤巖試件(7)，所述煤巖試件(7)的外圍設(shè)置鋼套，入射桿(4)的一端放置于圍壓腔(6)內(nèi)，入射桿(4)的另一端放置于支座(9)內(nèi)，透射桿(5)的一端放置于圍壓腔(6)的另一端內(nèi)，透射桿(5)的另一端放置于另一個(gè)支座(9)內(nèi)，所述入射桿(4)與透射桿(5)夾住煤巖試件(7)鋼套的兩端，入射桿(4)與透射桿(5)的直徑稍小于圍壓腔(6)的直徑，所述入射桿(4)和透射桿(5)上設(shè)置應(yīng)變片，或者在煤巖試件(7)上設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，入射桿(4)、透射桿(5)、煤巖試件(7)的鋼套的中心處于同一水平面且處于同一直線，所述施壓油缸(2)的底端設(shè)置有油管接口(10)，油管接口(10)連接一根油管(11)，油管(11)通過分流器分別連接到均衡油缸(3)與液壓手動(dòng)泵(13)，油管(11)在靠近均衡油缸(3)的位置設(shè)置單向閥，所述單向閥上設(shè)置壓力表(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述入射桿(4)與透射桿(5)米用霍普金森桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述煤巖試件(7)的外圍包裹橡膠套，橡膠套內(nèi)充入高壓氣體，橡膠套外圍由鋼套包裹。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述入射桿(4)、透射桿(5)與支座(9)的連接處分別設(shè)置蝶形彈簧(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述與透射桿(5)連接的支座(9)在遠(yuǎn)離施壓油缸(2)的一端設(shè)置有緩沖油缸(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述施壓油缸(2)內(nèi)設(shè)置加熱絲(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述的施壓油缸(2)的頂部設(shè)置溢流閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述施壓油缸(2)的頂部設(shè)置有加氣裝置(17)，所述加氣裝置(17)包括進(jìn)氣管(18)以及兩根出氣管(19)，進(jìn)氣管(18)的一端連接到高壓氣體輸出口，進(jìn)氣管(18)的另一端通過氣體分流器連接兩根出氣管(19)，出氣管(19)的出氣口設(shè)置于煤巖試件(7)的鋼套內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣管(18)上設(shè)置有一個(gè)調(diào)節(jié)閥(20)。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK103743665SQ201410005525
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】穆朝民 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)