模拟煤岩受力加载装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种模拟煤岩受力加载装置，包括撞杆、施压油缸、均衡油缸、入射杆以及透射杆，施压油缸的底部设置油缸支座，施压油缸的中心设置围压腔，围压腔的中心位置放置煤岩试件，煤岩试件的外围设置钢套，入射杆与透射杆夹住煤岩试件钢套，入射杆和透射杆上设置应变片，或者在煤岩试件上设置应变片，施压油缸的底端设置有油管接口，油管接口连接一根油管，油管通过分流器分别连接到均衡油缸与液压手动泵，油管在靠近均衡油缸的位置设置单向阀，通过施压油缸向煤岩试件施加三维压力以及同时使用撞杆撞击入射杆向煤岩试件施加轴向压力，真实还原了深地下煤岩层的受力状况，对深地下煤岩层的性能参数研究更精确。
【专利说明】模拟煤岩受力加载装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实验器材，特别涉及一种模拟煤岩受力的加载装置。
【背景技术】
[0002]目前在煤岩层的受力模拟加载装置中，多米用撞杆直接撞击入射杆来确定煤岩层的受力状况，但是在深地下的煤岩层中，煤岩层不仅受三维压力，还受到其他的压力，诸如高水压、瓦斯气压、高温度，而目前的实验装置无法将这些压力加入到模拟环境中，造成模拟环境的不准确。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟煤岩受力加载装置，该装置可以真实模拟地下压力环境。
[0004]为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案:一种模拟煤岩受力加载装置，包括撞杆、施压油缸、均衡油缸、入射杆以及透射杆，施压油缸的底部设置油缸支座，撞杆设置于入射杆远离施压油缸的一端，撞杆的中心与入射杆的中心处于同一水平面且处于同一直线，施压油缸的两端设置法兰，施压油缸的中心设置围压腔，围压腔的中心位置放置煤岩试件，煤岩试件的外围设置钢套，入射杆的一端放置于围压腔内，入射杆的另一端放置于支座内，透射杆的一端放置于围压腔的另一端内，透射杆的另一端放置于另一个支座内，入射杆与透射杆夹住煤岩试件钢套的两端，入射杆与透射杆的直径稍小于围压腔的直径，入射杆和透射杆上设置应变片，或者在煤岩试件上设置应变片，应变片连接到数据处理系统，入射杆、透射杆、煤岩试件的钢套的中心处于同一水平面且处于同一直线，施压油缸的底端设置有油管接口，油管接口连接一根油管，油管通过分流器分别连接到均衡油缸与液压手动泵，油管在靠近均衡油缸的位置设置单向阀，所述单向阀上设置压力表。
[0005]优选的，入射杆与透射杆采用霍普金森杆。
[0006]优选的，煤岩试件的外围包裹橡胶套，橡胶套内充入高压气体，橡胶套外围由钢套包裹。
[0007]优选的，入射杆、透射杆与支座的连接处分别设置蝶形弹簧。
[0008]优选的，与透射杆连接的支座在远离施压油缸的一端设置有缓冲油缸。
[0009]优选的，施压油缸内设置加热丝。
[0010]优选的，施压油缸的顶部设置溢流阀。
[0011]优选的，施压油缸的顶部设置有加气装置，加气装置包括进气管以及两根出气管，进气管的一端连接到高压气体输出口，进气管的另一端通过气体分流器连接两根出气管，出气管的出气口设置于煤岩试件的钢套内。
[0012]优选的，进气管上设置有一个调节阀。
[0013]采用上述技术方案，本发明通过施压油缸向煤岩试件施加三维压力及同时使用撞杆撞击入射杆向煤岩试件施加轴向压力，真实还原了深地下开米煤岩层的受力状况，即煤岩层所受到的三维压力以及开采工具的冲击力，对深地下煤岩层的性能参数研究更精确。同时，本发明装置既可做准静态实验，也可做动态实验，解决了同一设备不能做两种实验的麻烦。
[0014]入射杆与透射杆采用霍普金森杆，便于计算得出煤岩试件的性能参数；煤岩试件的外围包裹橡胶套，橡胶套内充入高压气体，橡胶套外围由钢套包裹，使煤岩试件模拟被瓦斯气体包裹时的压力，还原深地下煤岩层的状态；入射杆、透射杆与支座的连接处分别设置蝶形弹簧，与透射杆连接的支座在远离施压油缸的一端设置有缓冲油缸，避免入射杆和透射杆受力过大时使煤岩试件破碎而破坏油缸；施压油缸内设置加热丝，可以使设备模拟深地下的温度环境；施压油缸的顶部设置溢流阀，当进行实验时压力超过规定值时可以打开溢流阀进行泄压，避免破坏油缸；施压油缸的顶部设置有加气装置，加气装置包括进气管以及两根出气管，进气管的一端连接到高压气体输出口，进气管的另一端通过气体分流器连接两根出气管，出气管的出气口设置于煤岩试件的钢套内，可以使设备模拟深地下环境的高气压环境；进气管上设置有一个调节阀，避免高压气体快速进入钢套而使设备发生故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明结构示意图；
[0016]图2是本发明施压油缸的结构示意图；
[0017]图3是本发明加气装置的结构示意图；
[0018]图4是本发明加气装置与施压油缸的装配图。
[0019]其中，1.撞杆2.施压油缸3.均衡油缸4.入射杆5.透射杆6.围压腔
7.煤岩试件8.油缸支座9.支座10.油管接口 11.油管12.压力表13.液压手动泵14.蝶形弹簧15.缓冲油缸16.加热丝17.加气装置18.进气管19.出气管20.调节阀。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明做进一步说明:
[0021]如图1、图2、图3和图4所示，本发明模拟煤岩受力加载装置，包括撞杆1、施压油缸2、均衡油缸3、入射杆4以及透射杆5,入射杆4与透射杆5米用霍普金森杆，撞杆1设置于入射杆4远离施压油缸2的一端，撞杆1的中心与入射杆4的中心处于同一水平面且处于同一直线，施压油缸2的底部设置油缸支座8,施压油缸2内设置加热丝16,施压油缸2的顶部设置溢流阀，施压油缸2的两端设置法兰，施压油缸2的中心设置围压腔6，围压腔6的中心位置放置煤岩试件7，煤岩试件7的外围包裹橡胶套，橡胶套内充入高压气体，橡胶套外围由钢套包裹，入射杆4的一端放置于围压腔6内，入射杆4的另一端放置于支座9内，透射杆5的一端放置于围压腔6的另一端内，透射杆5的另一端放置于另一个支座9内，入射杆4与透射杆5包夹煤岩试件7钢套的两端，入射杆4与透射杆5的直径稍小于围压腔6的直径，入射杆4、透射杆5与支座9的连接处分别设置蝶形弹簧14，与透射杆5连接的支座9在远离施压油缸2的一端设置有缓冲油缸15，入射杆4和透射杆5上设置应变片，或者在煤岩试件7上设置应变片，应变片连接到数据处理系统，入射杆4、透射杆5、煤岩试件7的钢套的中心处于同一水平面且处于同一直线，施压油缸2的底端设置有油管接口 10，油管接口 10连接一根油管11，油管11通过分流器分别连接到均衡油缸3与液压手动泵13，油管11在靠近均衡油缸3的位置设置单向阀，单向阀上设置压力表12，施压油缸2的顶部设置有加气装置17，加气装置17包括进气管18以及两根出气管19，进气管18的一端连接到高压气体输出口，进气管18的另一端通过气体分流器连接两根出气管19，出气管19的出气口设置于煤岩试件7的钢套内，进气管18上设置有一个调节阀20。
[0022]采用上述技术方案，通过拉动液压手动泵13的手动开关，从均衡油缸3中抽取油液，再通过液压手动泵13向油液加压，向施加油缸2供油，由于在靠近均衡油缸3的油管11上设置了单向阀，在液压手动泵13向施压油缸2供油时油液不能回流到均衡油缸3内，施压油缸2向煤岩试件7施加三维压力以及同时使用撞杆1撞击入射杆4向煤岩试件7施加轴向压力，真实还原了深地下煤岩层的受力状况，使人们对深地下煤岩层的性能参数研究更精确。同时，本发明装置既可做准静态实验，也可做动态实验，解决了同一设备不能做两种实验的麻烦。
[0023]在进行准静态实验时，只需要在煤岩试件7上安装应变片，然后通过撞杆1缓慢挤压入射杆4，记录煤岩试件7上的应变片产生的数据，直接得出煤岩试件7的应变率；进行动态实验时，由于需要使用撞杆1高速撞击入射杆4,若直接将应变片安装在煤岩试件7上，容易使应变片瞬间破碎，因此将应变片安装在入射杆4以及透射杆5上，通过记录入射杆4和透射杆5的应变率，再通过计算得出煤岩试件7的应变率。通过准静态实验和动态实验，可以得出煤岩试件7在不同的受力状态下的应变，从而确定煤岩层在深地下开采时的技术参数。
[0024]为保证撞击后的入射杆4和透射杆5只能沿水平方向移动，可以在施压油缸2与两个支座9之间设置导轨。
[0025]需要指出，撞杆1的中心与入射杆4的中心处于同一水平面且处于同一直线，是指撞杆1在撞击入射杆4时，撞杆1的中心与入射杆4的中心重合，保证撞杆1撞击入射杆4时产生的力在入射杆4上均匀传递。
[0026]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种模拟煤岩受力加载装置，包括撞杆(1)、施压油缸(2)、均衡油缸(3)、入射杆(4)以及透射杆(5)，施压油缸(2)的底部设置油缸支座(8)，撞杆(1)设置于入射杆(4)远离施压油缸(2)的一端，所述撞杆(1)的中心与入射杆(4)的中心处于同一水平面且处于同一直线，其特征在于:所述施压油缸(2)的两端设置法兰，施压油缸(2)的中心设置围压腔(6)，所述围压腔(6)的中心位置放置煤岩试件(7)，所述煤岩试件(7)的外围设置钢套，入射杆(4)的一端放置于围压腔(6)内，入射杆(4)的另一端放置于支座(9)内，透射杆(5)的一端放置于围压腔(6)的另一端内，透射杆(5)的另一端放置于另一个支座(9)内，所述入射杆(4)与透射杆(5)夹住煤岩试件(7)钢套的两端，入射杆(4)与透射杆(5)的直径稍小于围压腔(6)的直径，所述入射杆(4)和透射杆(5)上设置应变片，或者在煤岩试件(7)上设置应变片，应变片连接到数据处理系统，入射杆(4)、透射杆(5)、煤岩试件(7)的钢套的中心处于同一水平面且处于同一直线，所述施压油缸(2)的底端设置有油管接口(10)，油管接口(10)连接一根油管(11)，油管(11)通过分流器分别连接到均衡油缸(3)与液压手动泵(13)，油管(11)在靠近均衡油缸(3)的位置设置单向阀，所述单向阀上设置压力表(12)。
2.根据权利要求1所述的模拟煤岩受力加载装置，其特征在于:所述入射杆(4)与透射杆(5)米用霍普金森杆。
3.根据权利要求1所述的模拟煤岩受力加载装置，其特征在于:所述煤岩试件(7)的外围包裹橡胶套，橡胶套内充入高压气体，橡胶套外围由钢套包裹。
4.根据权利要求1所述的模拟煤岩受力加载装置，其特征在于:所述入射杆(4)、透射杆(5)与支座(9)的连接处分别设置蝶形弹簧(14)。
5.根据权利要求4所述的模拟煤岩受力加载装置，其特征在于:所述与透射杆(5)连接的支座(9)在远离施压油缸(2)的一端设置有缓冲油缸(15)。
6.根据权利要求1所述的模拟煤岩受力加载装置，其特征在于:所述施压油缸(2)内设置加热丝(16)。
7.根据权利要求6所述的模拟煤岩受力加载装置，其特征在于:所述的施压油缸(2)的顶部设置溢流阀。
8.根据权利要求7所述的模拟煤岩受力加载装置，其特征在于:所述施压油缸(2)的顶部设置有加气装置(17)，所述加气装置(17)包括进气管(18)以及两根出气管(19)，进气管(18)的一端连接到高压气体输出口，进气管(18)的另一端通过气体分流器连接两根出气管(19)，出气管(19)的出气口设置于煤岩试件(7)的钢套内。
9.根据权利要求8所述的模拟煤岩受力加载装置，其特征在于:所述进气管(18)上设置有一个调节阀(20)。
【文档编号】G01N33/24GK103743665SQ201410005525
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】穆朝民 申请人:安徽理工大学