用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置的制造方法
【专利摘要】用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，涉及一种制作试样的实验装置。为了解决在现有的成型模具中取样时经常会出现试样损坏的情况，本实用新型包括支架、注浆模具套组、千斤顶；支架包括压紧手柄、压紧螺杆、压紧螺套、上板、两个支撑杆、两个直线轴承、浮动板、定位头、下底板；注浆模具套组包括下压头、锥套、模具、底座；两个支撑杆分别连接下底板和上板；两个直线轴承分别穿过两个直线轴承孔；两个直线轴承分别套在两个支撑杆上，并与支撑杆能够相对滑动，同时带动浮动板上下移动；注浆模具设置在浮动板和上板之间，千斤顶设置在浮动板和下底板之间；本实用新型适用于煤岩试样制作。
【专利说明】
用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种制作试样的实验装置。
【背景技术】
[0002]煤与瓦斯突出机制的研究表明，煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力及瓦斯与煤岩相互作用所体现出来的物理力学性质三者综合因素的结果。所以，深入研究含瓦斯煤岩的力学性质及其渗透率对认识煤与瓦斯突出机制具有十分重要的理论意义和实用价值。
[0003]煤岩渗透率是反映煤层内瓦斯流动难易程度的重要物性参数，也是瓦斯渗流力学基本理论的重要参数。因此，煤层瓦斯渗透率的研究是瓦斯渗流力学发展的关键技术，它始终是渗流力学界关注的热点之一。一方面，受试验条件所限，尚不能完全模拟井下赋存煤体的复杂受力状态;另一方面，实验室煤样与煤矿真实赋存条件下煤体相比，尺度相差几十甚至几百个数量级。由于大煤样从取样到制样、到试验都相对复杂，因此一般情况下取小煤样进行试验。
[0004]目前普遍采用煤岩试样来研究含瓦斯煤岩的力学性质与渗透率，制作不同尺寸规格的煤岩试样制作是测试其力学性质与渗透率的必要前提。在现有技术中，煤岩试样的制作过程:将所取原始煤块用粉碎机粉碎，取一定范围内的煤粉颗粒，然后将这些筛选出来的煤粉与少量纯净水和均匀后置于成型模具中在刚性试验机上以一定的压力压制成Φ 50mmX 10mm的标准煤样，最后将制作好的煤岩试样烘干后置于干燥箱内以备实验。这种制作煤岩试样的方法不但无法控制制作煤岩试样的压力等条件，而且在成型模具中取样十分不方便，在成型模具中的取样经常会出现试样损坏的情况。
【发明内容】
[0005]本实用新型为了解决在现有的成型模具中取样时经常会出现试样损坏的情况。
[0006]用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，包括支架、注浆模具套组、千斤顶;所述的支架包括压紧手柄、压紧螺杆、压紧螺套、上板、两个支撑杆、两个直线轴承、浮动板、定位头和下底板;所述的注浆模具套组包括下压头、锥套、模具和底座；
[0007]下底板两端对称设有两个支撑杆底端连接孔；
[0008]上板中心设有压紧螺套孔，上板两端对称设有两个支撑杆顶端连接孔;压紧螺套设置在螺套孔中，压紧螺杆穿过压紧螺套，通过螺纹与压紧螺套配合使用，压紧螺杆的顶端设置有压紧手柄；
[0009]两个支撑杆底端分别连接到下底板的两个支撑杆底端连接孔中，两个支撑杆与下底板垂直设置;两个支撑杆顶端分别连接到上板的两个支撑杆顶端连接孔中，两个支撑杆与上板垂直设置；
[0010]浮动板中心设有定位头孔，浮动板两端对称设有两个直线轴承孔;定位头设置在定位头孔中，并且定位头一端伸出定位头孔，即定位头一端突出浮动板上平面;两个直线轴承分别穿过两个直线轴承孔;两个直线轴承分别套在两个支撑杆上，并与支撑杆能够相对滑动，同时带动浮动板上下移动；
[0011]模具由两个半模具体构成，模具整体呈圆锥台状，圆锥台状中心设有通过孔;每个半模具体为圆锥台状的一半，两个半模具体的接触面上各设有一道通过槽，两个半模具体构成呈圆锥台时，两个半模具体的两个通过槽构成通过孔；
[0012]锥套呈圆柱体状，锥套中心的通过孔呈圆锥台状;并且锥套通过孔的长度短于模具的长度；
[0013]下压头包括螺杆顶压头和圆柱体状的下压头主体，螺杆顶压头设置在下压头主体的上端，即螺杆顶压头设置在下压头主体靠近压紧螺杆的一侧；下压头主体的直径小于模具通过孔的内径，螺杆顶压头的直径大于模具通过孔的内径；
[0014]底座呈圆柱体状，底座上端面设置有锥套座槽，底座下端面设置有限位孔，锥套座槽的内径大于锥套直径；
[0015]当注浆模具套组的压头、锥套、模具、底座配合使用时，两个半模具体配合使用构成模具，模具设置在锥套的通过孔内，锥套底部设置在底座的锥套座槽内，下压头下压头主体位于锥套的通过孔内；
[0016]千斤顶设置在浮动板的下方、下底板的上方。
[0017]当制作煤岩试样时，将煤岩材料置于两个半模具体的通过槽上，将两个半模具体配合使用，将配合使用的模具放入锥套的通过孔内，并且模具的一段伸出锥套通过孔;将锥套置于底座的锥套座槽内，然后通过底座的限位孔和定位头的配合使用，将注浆模具套组进行限位固定在浮动板的上表面；然后将下压头的下压头主体从上方深入锥套的通过孔内；调节压紧手柄，使压紧螺杆压紧下压头的螺杆顶压头；启动千斤顶顶压浮动板的下表面，驱动浮动板上移从而挤压煤岩材料制作煤岩试样；
[0018]当煤岩试样制作完成，拆卸出模具，并分开两个半模具体，取出煤岩试样。
[0019]本实用新型具有以下优点:
[0020]本实用新型制样装置拆装简单、灵活;煤岩压制设备由优质直线滑动轴承支持，行动灵活无运行阻力，保证样品均匀受压，升压系统采用千斤顶，快捷稳定，操作简单，且由于浮动板的作用，进一步保证了样品均匀受压，提高了样品的制作成功率;并且本实用新型的注浆模具套组提高了取样的成功率;使用本实用新型制作煤岩试样，煤岩试样制作成功率可高达100%，取样简单。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的结构示意图；
[0022]图2为下底板的俯视结构示意图；
[0023]图3为下底板的侧视结构示意图；
[0024]图4为上板的俯视结构示意图；
[0025]图5为上板的侧视结构示意图；
[0026]图6为浮动板的俯视结构示意图；
[0027]图7为浮动板的侧视结构示意图；
[0028]图8(a)为半模具体的主视结构示意图；图8(b)为半模具体的侧视结构示意图；图8(C)为半模具体的俯视结构示意图；
[0029]图9为锥套的结构示意图；
[0030]图10为下压头的结构示意图；
[0031]图11为底座的结构不意图。
【具体实施方式】
[0032]【具体实施方式】一:结合图1至图11说明本实施方式，
[0033]用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，包括支架a、注浆模具套组b、千斤顶c;所述的支架a包括压紧手柄1、压紧螺杆2、压紧螺套4、上板5、两个支撑杆9、两个直线轴承14、浮动板15、定位头16和下底板19;所述的注浆模具套组b包括下压头6、锥套7、模具8和底座10;
[0034]下底板19两端对称设有两个支撑杆底端连接孔19-1;
[0035]上板5中心设有压紧螺套孔5-2，上板5两端对称设有两个支撑杆顶端连接孔5-1;压紧螺套4设置在螺套孔5-2中，压紧螺杆2穿过压紧螺套4，通过螺纹与压紧螺套4配合使用，压紧螺杆2的顶端设置有压紧手柄I;
[0036]两个支撑杆9底端分别连接到下底板19的两个支撑杆底端连接孔19-1中，两个支撑杆9与下底板19垂直设置;两个支撑杆9顶端分别连接到上板5的两个支撑杆顶端连接孔5-1中，两个支撑杆9与上板5垂直设置；
[0037]浮动板15中心设有定位头孔15-2，浮动板15两端对称设有两个直线轴承孔15-1;定位头16设置在定位头孔15-2中，并且定位头一端伸出定位头孔15-2，S卩定位头一端突出浮动板15上平面;两个直线轴承14分别穿过两个直线轴承孔15-1;两个直线轴承14分别套在两个支撑杆9上，并与支撑杆9能够相对滑动，同时带动浮动板15上下移动；
[0038]模具8由两个半模具体8-1构成，模具8整体呈圆锥台状，圆锥台状中心设有通过孔;每个半模具体8-1为圆锥台状的一半，两个半模具体8-1的接触面上各设有一道通过槽8-2，两个半模具体8-1构成呈圆锥台时，两个半模具体8-1的两个通过槽8-2构成通过孔；
[0039]锥套7呈圆柱体状，锥套7中心的通过孔呈圆锥台状;并且锥套7通过孔的长度短于模具8的长度；
[0040]下压头6包括螺杆顶压头6-1和圆柱体状的下压头主体6-2，螺杆顶压头6-1设置在下压头主体6-2的上端，即螺杆顶压头6-1设置在下压头主体6-2靠近压紧螺杆2的一侧；下压头主体6-2的直径小于模具8通过孔的内径，螺杆顶压头6-1的直径大于模具8通过孔的内径；
[0041]底座10呈圆柱体状，底座10上端面设置有锥套座槽10-1，底座10下端面设置有限位孔10-2，锥套座槽10-1的内径大于锥套7直径；
[0042]当注浆模具套组b的压头6、锥套7、模具8、底座10配合使用时，两个半模具体8-1配合使用构成模具8，模具8设置在锥套7的通过孔内，锥套7底部设置在底座10的锥套座槽ΙΟ-? 内，下压头 6 下压头主体 6-2 位于锥套 7 的通过孔内 ;
[0043]千斤顶c设置在浮动板15的下方、下底板19的上方。
[0044]当制作煤岩试样时，将煤岩材料置于两个半模具体8-1的通过槽8-2上，将两个半模具体8-1配合使用，将配合使用的模具8放入锥套7的通过孔内，并且模具8的一段伸出锥套7通过孔;将锥套7置于底座10的锥套座槽10-1内，然后通过底座10的限位孔10-2和定位头16的配合使用，将注浆模具套组b进行限位固定在浮动板15的上表面;然后将下压头6的下压头主体6-2从上方深入锥套7的通过孔内；调节压紧手柄I，使压紧螺杆2压紧下压头6的螺杆顶压头6-1;启动千斤顶c顶压浮动板15的下表面，驱动浮动板15上移从而挤压煤岩材料制作煤岩试样；
[0045]当煤岩试样制作完成，拆卸出模具8，并分开两个半模具体8-1，取出煤岩试样。
[0046]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，
[0047]本实施方式所述的千斤顶c设置有压力表。通过压力表能够控制煤岩试样的条件。
[0048]通过压力表能够控制煤岩试样的制作压力条件，可以根据实际情况进行煤岩试样制，并且能够提高煤岩试样制作成功率。
[0049]其它结构和参数与【具体实施方式】一相同。
[0050]【具体实施方式】三:
[0051]本实施方式所述的下底板19中心设有千斤顶c限位区域19-2。
[0052]其它结构和参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0053]【具体实施方式】四:
[0054]本实施方式所述的圆锥台状模具8的锥角为6°。
[0055]由于圆锥台状模具8的锥角设置合理，在压力的作用下，由于锥套7和下压头6的配合，两个半模具体8-1内的试样制作成功率大大提高。
[0056]其它结构和参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0057]【具体实施方式】五:
[0058]本实施方式两个支撑杆9底端分别与下底板19的两个支撑杆底端连接孔19-1螺纹连接。
[0059]其它结构和参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0060]【具体实施方式】六:
[0061]本实施方式两个支撑杆9顶端分别与上板5的两个支撑杆顶端连接孔5-1螺纹连接。
[0062]其它结构和参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0063]【具体实施方式】七:
[0064]本实施方式两个支撑杆9底端分别与下底板19的两个支撑杆底端连接孔19-1螺纹连接时设有紧固垫片17。
[0065]其它结构和参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0066]【具体实施方式】八:
[0067]本实施方式于两个支撑杆9顶端分别与上板5连接后，两个支撑杆9顶端分别设有圆头螺母3。
[0068]其它结构和参数与【具体实施方式】一至七之一相同。
【主权项】
1.用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，包括支架(a)、注浆模具套组(b)、千斤顶(c);其特征在于:所述的支架(a)包括压紧手柄(I)、压紧螺杆(2)、压紧螺套(4)、上板(5)、两个支撑杆(9)、两个直线轴承(14)、浮动板(15)、定位头(16)和下底板(19);所述的注浆模具套组(b)包括下压头(6)、锥套(7)、模具(8)和底座(10); 下底板(19)两端对称设有两个支撑杆底端连接孔(19-1); 上板(5)中心设有压紧螺套孔(5-2)，上板(5)两端对称设有两个支撑杆顶端连接孔(5-1);压紧螺套(4)设置在螺套孔(5-2)中，压紧螺杆(2)穿过压紧螺套(4)，通过螺纹与压紧螺套(4)配合使用，压紧螺杆(2)的顶端设置有压紧手柄(I); 两个支撑杆(9)底端分别连接到下底板(19)的两个支撑杆底端连接孔(19-1)中，两个支撑杆(9)与下底板(19)垂直设置;两个支撑杆(9)顶端分别连接到上板(5)的两个支撑杆顶端连接孔(5-1)中，两个支撑杆(9)与上板(5)垂直设置； 浮动板(15)中心设有定位头孔(15-2)，浮动板(15)两端对称设有两个直线轴承孔(15-1);定位头(16)设置在定位头孔(15-2)中，并且定位头一端伸出定位头孔(15-2)，即定位头一端突出浮动板(15)上平面;两个直线轴承(14)分别穿过两个直线轴承孔(15-1);两个直线轴承(14)分别套在两个支撑杆(9)上，并与支撑杆(9)能够相对滑动，同时带动浮动板(15)上下移动； 模具(8)由两个半模具体(8-1)构成，模具(8)整体呈圆锥台状，圆锥台状中心设有通过孔;每个半模具体(8-1)为圆锥台状的一半，两个半模具体(8-1)的接触面上各设有一道通过槽(8-2)，两个半模具体(8-1)构成呈圆锥台时，两个半模具体(8-1)的两个通过槽(8-2)构成通过孔； 锥套(7)呈圆柱体状，锥套(7)中心的通过孔呈圆锥台状;并且锥套(7)通过孔的长度短于模具(8)的长度； 下压头(6)包括螺杆顶压头(6-1)和圆柱体状的下压头主体(6-2)，螺杆顶压头(6-1)设置在下压头主体(6-2)的上端，即螺杆顶压头(6-1)设置在下压头主体(6-2)靠近压紧螺杆(2)的一侧;下压头主体(6-2)的直径小于模具(8)通过孔的内径，螺杆顶压头(6-1)的直径大于模具(8)通过孔的内径； 底座(10)呈圆柱体状，底座(10)上端面设置有锥套座槽(10-1)，底座(10)下端面设置有限位孔(10-2)，锥套座槽(10-1)的内径大于锥套(7)直径； 模具(8)设置在锥套(7)的通过孔内，锥套(7)底部设置在底座(10)的锥套座槽(10-1)内，下压头(6)下压头主体(6-2)位于锥套(7)的通过孔内； 千斤顶(c)设置在浮动板(15)的下方、下底板(19)的上方。2.根据权利要求1所述的用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，其特征在于所述的千斤顶(c)设置有压力表。3.根据权利要求2所述的用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，其特征在于所述的下底板(19)中心设有千斤顶(c)限位区域(19-2)。4.根据权利要求3所述的用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，其特征在于所述的圆锥台状模具(8)的锥角为6°。5.根据权利要求1、2、3或4所述的用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，其特征在于两个支撑杆(9)底端分别与下底板(19)的两个支撑杆底端连接孔(19-1)螺纹连接。6.根据权利要求5所述的用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，其特征在于两个支撑杆(9)顶端分别与上板(5)的两个支撑杆顶端连接孔(5-1)螺纹连接。7.根据权利要求6所述的用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，其特征在于两个支撑杆(9)底端分别与下底板(19)的两个支撑杆底端连接孔(19-1)螺纹连接时设有紧固垫片(17)。8.根据权利要求7所述的用于力学性质及渗透率测试的煤岩试样制作装置，其特征在于两个支撑杆(9)顶端分别与上板(5)连接后，两个支撑杆(9)顶端分别设有圆头螺母(3)。
【文档编号】G01N1/28GK205607736SQ201620472797
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】张保勇, 高霞, 刘传海, 吴强
【申请人】黑龙江科技大学