模擬煤巖受力加載裝置制造方法
【專利摘要】本發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，施壓油缸的底部設置油缸支座，施壓油缸的中心設置圍壓腔，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置應變片，或者在煤巖試件上設置應變片，施壓油缸的底端設置有油管接口，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泵，油管在靠近均衡油缸的位置設置單向閥，通過施壓油缸向煤巖試件施加三維壓力以及同時使用撞桿撞擊入射桿向煤巖試件施加軸向壓力，真實還原了深地下煤巖層的受力狀況，對深地下煤巖層的性能參數研究更精確。
【專利說明】模擬煤巖受力加載裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種實驗器材，特別涉及一種模擬煤巖受力的加載裝置。
【背景技術】
[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，而目前的實驗裝置無法將這些壓力加入到模擬環境中，造成模擬環境的不準確。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種模擬煤巖受力加載裝置，該裝置可以真實模擬地下壓力環境。
[0004]為實現上述目的，本發明提供以下的技術方案: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，施壓油缸的底部設置油缸支座，撞桿設置于入射桿遠離施壓油缸的一端，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，施壓油缸的兩端設置法蘭，施壓油缸的中心設置圍壓腔，圍壓腔的中心位置放置煤巖試件，煤巖試件的外圍設置鋼套，入射桿的一端放置于圍壓腔內，入射桿的另一端放置于支座內，透射桿的一端放置于圍壓腔的另一端內，透射桿的另一端放置于另一個支座內，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置應變片，或者在煤巖試件上設置應變片，應變片連接到數據處理系統，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泵，油管在靠近均衡油缸的位置設置單向閥，所述單向閥上設置壓力表。
[0005]優選的，入射桿與透射桿采用霍普金森桿。
[0006]優選的，煤巖試件的外圍包裹橡膠套，橡膠套內充入高壓氣體，橡膠套外圍由鋼套包裹。
[0007]優選的，入射桿、透射桿與支座的連接處分別設置蝶形彈簧。
[0008]優選的，與透射桿連接的支座在遠離施壓油缸的一端設置有緩沖油缸。
[0009]優選的，施壓油缸內設置加熱絲。
[0010]優選的，施壓油缸的頂部設置溢流閥。
[0011]優選的，施壓油缸的頂部設置有加氣裝置，加氣裝置包括進氣管以及兩根出氣管，進氣管的一端連接到高壓氣體輸出口，進氣管的另一端通過氣體分流器連接兩根出氣管，出氣管的出氣口設置于煤巖試件的鋼套內。
[0012]優選的，進氣管上設置有一個調節閥。
[0013]采用上述技術方案，本發明通過施壓油缸向煤巖試件施加三維壓力及同時使用撞桿撞擊入射桿向煤巖試件施加軸向壓力，真實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，對深地下煤巖層的性能參數研究更精確。同時，本發明裝置既可做準靜態實驗，也可做動態實驗，解決了同一設備不能做兩種實驗的麻煩。
[0014]入射桿與透射桿采用霍普金森桿，便于計算得出煤巖試件的性能參數；煤巖試件的外圍包裹橡膠套，橡膠套內充入高壓氣體，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的壓力，還原深地下煤巖層的狀態；入射桿、透射桿與支座的連接處分別設置蝶形彈簧，與透射桿連接的支座在遠離施壓油缸的一端設置有緩沖油缸，避免入射桿和透射桿受力過大時使煤巖試件破碎而破壞油缸；施壓油缸內設置加熱絲，可以使設備模擬深地下的溫度環境；施壓油缸的頂部設置溢流閥，當進行實驗時壓力超過規定值時可以打開溢流閥進行泄壓，避免破壞油缸；施壓油缸的頂部設置有加氣裝置，加氣裝置包括進氣管以及兩根出氣管，進氣管的一端連接到高壓氣體輸出口，進氣管的另一端通過氣體分流器連接兩根出氣管，出氣管的出氣口設置于煤巖試件的鋼套內，可以使設備模擬深地下環境的高氣壓環境；進氣管上設置有一個調節閥，避免高壓氣體快速進入鋼套而使設備發生故障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明結構示意圖；
[0016]圖2是本發明施壓油缸的結構示意圖；
[0017]圖3是本發明加氣裝置的結構示意圖；
[0018]圖4是本發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.液壓手動泵14.蝶形彈簧15.緩沖油缸16.加熱絲17.加氣裝置18.進氣管19.出氣管20.調節閥。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖，通過對實施例的描述，對本發明做進一步說明:
[0021]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發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設置于入射桿4遠離施壓油缸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的底部設置油缸支座8,施壓油缸2內設置加熱絲16,施壓油缸2的頂部設置溢流閥，施壓油缸2的兩端設置法蘭，施壓油缸2的中心設置圍壓腔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，入射桿4的另一端放置于支座9內，透射桿5的一端放置于圍壓腔6的另一端內，透射桿5的另一端放置于另一個支座9內，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的連接處分別設置蝶形彈簧14，與透射桿5連接的支座9在遠離施壓油缸2的一端設置有緩沖油缸15，入射桿4和透射桿5上設置應變片，或者在煤巖試件7上設置應變片，應變片連接到數據處理系統，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與液壓手動泵13，油管11在靠近均衡油缸3的位置設置單向閥，單向閥上設置壓力表12，施壓油缸2的頂部設置有加氣裝置17，加氣裝置17包括進氣管18以及兩根出氣管19，進氣管18的一端連接到高壓氣體輸出口，進氣管18的另一端通過氣體分流器連接兩根出氣管19，出氣管19的出氣口設置于煤巖試件7的鋼套內，進氣管18上設置有一個調節閥20。
[0022]采用上述技術方案，通過拉動液壓手動泵13的手動開關，從均衡油缸3中抽取油液，再通過液壓手動泵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上設置了單向閥，在液壓手動泵13向施壓油缸2供油時油液不能回流到均衡油缸3內，施壓油缸2向煤巖試件7施加三維壓力以及同時使用撞桿1撞擊入射桿4向煤巖試件7施加軸向壓力，真實還原了深地下煤巖層的受力狀況，使人們對深地下煤巖層的性能參數研究更精確。同時，本發明裝置既可做準靜態實驗，也可做動態實驗，解決了同一設備不能做兩種實驗的麻煩。
[0023]在進行準靜態實驗時，只需要在煤巖試件7上安裝應變片，然后通過撞桿1緩慢擠壓入射桿4，記錄煤巖試件7上的應變片產生的數據，直接得出煤巖試件7的應變率；進行動態實驗時，由于需要使用撞桿1高速撞擊入射桿4,若直接將應變片安裝在煤巖試件7上，容易使應變片瞬間破碎，因此將應變片安裝在入射桿4以及透射桿5上，通過記錄入射桿4和透射桿5的應變率，再通過計算得出煤巖試件7的應變率。通過準靜態實驗和動態實驗，可以得出煤巖試件7在不同的受力狀態下的應變，從而確定煤巖層在深地下開采時的技術參數。
[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，可以在施壓油缸2與兩個支座9之間設置導軌。
[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，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時產生的力在入射桿4上均勻傳遞。
[0026]以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
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)的底部設置油缸支座(8)，撞桿(1)設置于入射桿(4)遠離施壓油缸(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)的兩端設置法蘭，施壓油缸(2)的中心設置圍壓腔(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)的外圍設置鋼套，入射桿(4)的一端放置于圍壓腔(6)內，入射桿(4)的另一端放置于支座(9)內，透射桿(5)的一端放置于圍壓腔(6)的另一端內，透射桿(5)的另一端放置于另一個支座(9)內，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)上設置應變片，或者在煤巖試件(7)上設置應變片，應變片連接到數據處理系統，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)與液壓手動泵(13)，油管(11)在靠近均衡油缸(3)的位置設置單向閥，所述單向閥上設置壓力表(12)。
2.根據權利要求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.根據權利要求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，橡膠套內充入高壓氣體，橡膠套外圍由鋼套包裹。
4.根據權利要求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)的連接處分別設置蝶形彈簧(14)。
5.根據權利要求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)在遠離施壓油缸(2)的一端設置有緩沖油缸(15)。
6.根據權利要求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)內設置加熱絲(16)。
7.根據權利要求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)的頂部設置溢流閥。
8.根據權利要求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)的頂部設置有加氣裝置(17)，所述加氣裝置(17)包括進氣管(18)以及兩根出氣管(19)，進氣管(18)的一端連接到高壓氣體輸出口，進氣管(18)的另一端通過氣體分流器連接兩根出氣管(19)，出氣管(19)的出氣口設置于煤巖試件(7)的鋼套內。
9.根據權利要求8所述的模擬煤巖受力加載裝置，其特征在于:所述進氣管(18)上設置有一個調節閥(20)。
【文檔編號】G01N33/24GK103743665SQ201410005525
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月6日 優先權日:2014年1月6日
【發明者】穆朝民 申請人:安徽理工大學
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