一种用于高温高压岩石三轴压力室的弹性蓄能密封装置的制作方法

背景技术：
岩石高温高压三轴试验是测定岩石强度特性的实验室方法，将采用塑胶套封装的岩石试样置于圆柱形三轴压力室内，首先通过在压力室内部注入高温高压的液压油在试样各个方向施加围压和温度至预设值，之后在围压伺服状态下通过轴向千斤顶施加轴向荷载至试样变形破坏，通过测定岩石在三向应力状态下的应力和应变变化过程，获取岩石在特定温度和压力环境下强度和变形的一种岩石力学试验方法。试验过程中如何保证压力室在内部高温高压环境下的密封是个难题，主要在于几个方面的问题难以解决：在放置好岩石试样后如何在保证密封的前提下实现三轴缸的便捷安装；如何保证在高温液压油作用下密封圈的密封性能不受影响；如何保证在三轴试验过程中腔内压力递增至预设值以及之后围压伺服过程中的密封性。

技术实现要素：
本发明提供一种用于高温高压岩石三轴压力室的弹性蓄能密封装置。其特征是采用由氟橡胶(FKM)材料制成的弹性蓄能体以及聚醚醚酮(PEEK)材料制成的夹套装配而成的密封装置；氟橡胶材料制成的弹性蓄能体，适合于高温环境并具有极高的化学稳定性，在高温高压环境下能够保持良好的物理机械性能，可以为夹套提供永久性弹力，促使夹套唇边紧贴密封沟槽从而形成密封；聚醚醚酮制成的夹套，特别适用于高温、高压和高湿度等恶劣的工作条件下，具有良好的耐摩擦性能和机械性能，可以在三轴压力室腔内围压和弹性蓄能体弹力的联合作用下，夹套唇边紧贴三轴压力室内侧周边形成有效密封。

基本原理与技术：针对高温高压岩石三轴压力室的密封要求，采用弹性蓄能密封技术，岩石三轴压力室内的油压作用于弹性蓄能密封装置内的蓄能弹性体上，弹性蓄能体提供永久弹力而促使夹套唇边紧贴密封沟槽而形成密封；由氟橡胶材料制成的弹性蓄能体可以为夹套提供永久性弹力，由聚醚醚酮材料制成的夹套可以在弹力作用下紧贴密封沟槽形成密封，氟橡胶材料具有耐高温的特点且在高温高压环境下仍具有良好的物理机械性能，聚醚醚酮材料也具有耐高温的特点且在高温高压环境下仍具有良好的耐摩擦性能，由这两种材料组成的弹性蓄能密封装置可以确保岩石三轴压力室环境下的有效密封。

这种可以用于高温高压岩石三轴压力室的弹性蓄能密封装置，由密封圈弹性蓄能体1、由密封圈夹套2和预制密封沟槽3组成。这种装置能够完全有效密封处于圆柱形三轴压力室5和圆柱形三轴试验机压力主轴6之间的高压液压油4，即使高压液压油4在温度和压力最高达到200℃和150MPa的情况下依旧能够保证三轴压力室密封质量良好。

附图说明

图1是岩石三轴压力室密封原理图

图2是用于高温高压岩石三轴压力室的弹性蓄能密封装置剖面A-A细节图

1：密封圈弹性蓄能体；2：密封圈夹套；3：预制密封沟槽；4：高压液压油；5：圆柱形三轴压力室；6：圆柱形三轴试验机压力主轴；7：试样垫块；8：岩石试样。

具体实施方式 1.岩石试样8和试样垫块7放置就位后，首先安装圆柱形三轴压力室5，必须使得三轴压力室5和三轴试验机压力主轴6之间接触牢靠，而且必须保证预制密封沟槽3中的密封圈安装到位。

2.接着在圆柱形三轴压力室外壳5中注入高压液压油4，首先采用加热装置来提升高压液压油4的温度，使之达到岩石三轴试验所要求的温度值，此时在圆柱形三轴压力室5内部的高压液压油4的压力较低，这时主要依靠密封圈弹性蓄能体1为密封圈夹套2提供永久性弹力促使夹套唇边紧贴预制密封沟槽3而形成完全密封。

3.在高压液压油4的温度达到预设值之后，继续提升压力并使得最终压力达到预设值并继续伺服，此时在圆柱形三轴压力室5内部的高压液压油4的压力较高，这时密封圈夹套2在圆柱形三轴压力室5的腔内压力和密封圈弹性蓄能体1提供的永久性弹力的联合作用下促使密封圈的夹套2唇边紧贴密封沟槽3而形成完全密封。

4.增加圆柱形三轴试验机压力主轴6的压力直至岩石试样8产生破坏，这个过程中密封圈夹套2在圆柱形三轴压力室5的腔内压力和密封圈弹性蓄能体1提供的永久性弹力的联合作用下促使密封圈的夹套2唇边紧贴密封沟槽3而形成完全密封。

5.三轴试验完成后，清空圆柱形三轴压力室5内部的高压液压油4，由于圆柱形三轴压力室5的内部压力消失，此时密封圈夹套2和密封沟槽3之间的摩阻力减小，可以顺利起吊圆柱形三轴压力室5。