专利名称：研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于煤岩体瓦斯吸附解吸性能的研究技术领域，尤其是涉及一种研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置。
背景技术：
煤层瓦斯吸附解吸特性除了与煤体的孔隙性、煤质等煤体本身性质有关外，还受到地电场、地应力、地温、以及人为采掘活动等多种因素的影响。研究不同因素影响下煤层瓦斯吸附解吸特征，对于认识煤层瓦斯的运移、瓦斯突出机理以及煤层气开采、煤层瓦斯的抽采利用等都具有十分重要的意义。国内外许多学者对于地球物理场、声场、电场、电磁场、有效应力、温度等对煤层瓦斯吸附解吸的影响规律做了大量的试验研究。但对机械振动作用下煤层瓦斯的吸附解吸规律的研究还很少，没有专用于研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其结构简单，设计合理，使用操作便捷，试验的精确度高，功能完备，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于包括试验装置基座以及均安装在试验装置基座顶端的支架一和支架二，所述支架一上安装有用于盛放煤样的吸附罐，所述吸附罐的顶端设置有用于密封吸附罐的盖板，所述盖板的几何中心位置处安装有伸入到吸附罐中的导气管，所述盖板上安装有用于检测吸附罐内压强的压强传感器，所述支架二上安装有激振器，所述激振器与支架一之间的空间内安装有用于检测激振器对支架一产生的激振力大小的力传感器，所述力传感器的一端通过螺杆与激振器相接，所述力传感器的另一端与支架一相接。上述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述试验装置基座的两端均设置有手柄。上述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述支架一包括安装在试验装置基座顶端的矩形支架一底板、分别固定连接在所述支架一底板四个顶点上方的四根支架一支腿和安装在四根支架一支腿顶端的支架一顶板，所述吸附罐安装在支架一顶板上，所述力传感器的另一端与支架一顶板相接。上述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述支架一顶板的几何中心位置处设置有螺纹孔，所述吸附罐的外表面上设置有与螺纹孔相配合的外螺纹，所述吸附罐通过所述外螺纹与螺纹孔的配合安装在支架一顶板上。上述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述压强传感器通过包裹在压强传感器外围的密封胶带和设置在盖板上的通孔安装在盖板上。[0010]上述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述支架二包括安装在试验装置基座顶端的四根支架二支腿、安装在四根支架二支腿顶端的支架二顶板和对称设置在支架二顶板顶端的两个梯形夹持件，所述激振器安装在两个梯形夹持件之间。上述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述激振器通过激振器固定螺钉安装在两个梯形夹持件之间。上述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述激振器为电动式激振器。上述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述力传感器为CL-YD-211A型压电式压力传感器。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本实用新型包括试验装置基座、均安装在试验装置基座顶端的支架一和支架二、安装在支架一上的吸附罐、安装在支架二上的激振器，安装在吸附罐上的压强传感器和安装在激振器与支架一之间的力传感器，能够方便地连接外围设备，能够进行在不同的激振频率和振幅影响下，不同颗粒的煤样吸附解吸气体特性试验，结构简单且设计合理。2、本实用新型的体积小，布设方便，装配方便，与外围设备的连接方便，使用操作便捷。3、本实用新型的力传感器采用CL-YD-211A型压电式压力传感器，结合数据采集存储器和计算机进行数据记录和分析，试验的精确度高。4、本实用新型的功能完备，通过调节振动频率和振动振幅，能够用来研究在不同振幅和不同振动频率的影响下，同一颗粒的煤样吸附解吸气体特性，并可以研究煤样吸附解吸规律；能够用来研究在同一频率和振幅下，不同的颗粒煤样吸附解吸气体特性；能够比较对照在不同的频率同一振幅下煤样的吸附和解吸过程；还能够比较对照在不同的振幅同一频率下煤样的吸附和解吸过程。5、本实用新型的使用效果好，便于推广使用。综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，使用操作便捷，试验的精确度高，功能完备，填补了现有技术的空白，能够进行在不同的激振频率和振幅影响下，不同颗粒的煤样吸附解吸气体特性试验，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为图1的俯视图。图3为图1的左视图。图4为采用本实用新型研究机械振动对煤样吸附解吸性能时本实用新型与外围设备的连接关系示意图。附图标记说明1-试验装置基座；2-1-支架一底板； 2-2-支架一支腿；2-3-支架一顶板； 3-1-支架二支腿； 3-2-支架二顶板；[0029]3-3-梯形夹持件；6-导气管；8-1-外接设备输入端口 ；11-手柄；14-功率放大器；17-数据采集存储器；20-减压阀；
4-吸附罐; 7-压强传感器； 9-力传感器；
21-气体钢瓶;
12-激振器固定螺钉; 15-信号调整器； 18-计算机；
5-盖板； 8-激振器； 10-螺杆；
13-扫频信号发生器； 16-压力变送器； 19-瓦斯吸附常数测定仪；
22-恒温水箱。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本实用新型包括试验装置基座1以及均安装在试验装置基座1顶端的支架一和支架二，所述支架一上安装有用于盛放煤样的吸附罐4，所述吸附罐 4的顶端设置有用于密封吸附罐4的盖板5，所述盖板5的几何中心位置处安装有伸入到吸附罐4中的导气管6，所述盖板5上安装有用于检测吸附罐4内压强的压强传感器7，所述支架二上安装有激振器8，所述激振器8与支架一之间的空间内安装有用于检测激振器8对支架一产生的激振力大小的力传感器9，所述力传感器9的一端通过螺杆10与激振器8相接，所述力传感器9的另一端与支架一相接。所述试验装置基座1的两端均设置有手柄11。如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述支架一包括安装在试验装置基座1顶端的矩形支架一底板2-1、分别固定连接在所述支架一底板2-1四个顶点上方的四根支架一支腿2-2和安装在四根支架一支腿2-2顶端的支架一顶板2-3，所述吸附罐4安装在支架一顶板2-3上，所述力传感器9的另一端与支架一顶板2-3相接。具体地，所述支架一顶板2-3的几何中心位置处设置有螺纹孔，所述吸附罐4的外表面上设置有与螺纹孔相配合的外螺纹，所述吸附罐4通过所述外螺纹与螺纹孔的配合安装在支架一顶板2-3上。本实施例中，所述压强传感器7通过包裹在压强传感器7外围的密封胶带和设置在盖板5上的通孔安装在盖板5上。所述激振器8为电动式激振器。所述力传感器9为 CL-YD-211A型压电式压力传感器。如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述支架二包括安装在试验装置基座1顶端的四根支架二支腿3-1、安装在四根支架二支腿3-1顶端的支架二顶板3-2和对称设置在支架二顶板3-2顶端的两个梯形夹持件3-3，所述激振器8安装在两个梯形夹持件3-3之间。 具体地，所述激振器8通过激振器固定螺钉12安装在两个梯形夹持件3-3之间。使用本实用新型研究机械振动对煤样吸附解吸性能的影响时，首先对本实用新型所述的试验装置进行装配，装配过程为(1)利用螺钉和垫圈将支架一底板2-1固定在试验装置基座1的顶端，其中，四根支架一支腿2-2与支架一底板2-1焊接为一体，然后再用螺钉将支架一顶板2-3安装在四根支架一支腿2-2的顶端；( 将压强传感器7通过包裹在压强传感器7外围的密封胶带和设置在盖板5上的通孔安装在盖板5上；C3)在盖板5内放置0型橡胶密封圈，并利用设置在盖板5内壁上的内螺纹和设置在吸附罐4外表面上的外螺纹将盖板5与吸附罐4密封连接；(4)利用吸附罐4外表面上的外螺纹和设置在支架一顶板2-3几何中心位置处的螺纹孔将吸附罐4连接到支架一顶板2-3上，且使得盖板5的底面紧贴支架一顶板2-3的顶面；(5)用螺钉将四根支架二支腿3-1安装在试验装置基座1 的顶端，再用螺钉将已设置有两个梯形夹持件3-3的支架二顶板3-2安装在四根支架二支腿3-1的顶端，然后用激振器固定螺钉12将激振器8安装在两个梯形夹持件3-3之间；(6) 用螺杆10将力传感器9的一端与激振器8连接，再用螺杆将力传感器9的另一端与支架一顶板2-3连接并压紧。接着连接外围测试设备，如图4所示(1)用电缆线将扫频信号发生器13和功率放大器14依次顺序连接，再将功率放大器14的输出端口接到设置在激振器8顶端的外接设备输入端8-1上；( 在压强传感器7的输出端连接信号调整器15，再将信号调整器15 的输出端连接到数据采集存储器17的输入端；(3)在力传感器9的输出端连接压力变送器 16，再将压力变送器16的输出端连接到数据采集存储器17的输入端；(4)将数据采集存储器17的输出端连接到计算机18 ； (5)将导气管6与瓦斯吸附常数测定仪19连接，并将瓦斯吸附常数测定仪19通过减压阀20与气体钢瓶21连接；(6)在装配试验装置的过程中将吸附罐4连接到支架一顶板2-3上之前，需要先在支架一底板2-1上放置恒温水箱22并将吸附罐4浸在恒温水箱22中，恒温水箱22中装有自动控温系统。然后便可以开始试验，试验过程为(1)从气体钢瓶21中放入少量的气体，检验该试验装置的气密性，确保其密封良好；(2)打开瓦斯吸附常数测定仪19与吸附罐4相连的阀门和脱气阀，关闭瓦斯吸附常数测定仪19的充气阀、通大气阀和与煤样罐连接的阀门； (3)利用真空泵脱气之后，关闭脱气阀，开启充气阀，对吸附罐4进行充气；(4)当吸附达到平衡后，打开数据采集存储器17和扫频信号发生器13，开启瓦斯吸附常数测定仪19与吸附罐4相连的阀门和通大气阀，待吸附罐4内的游离瓦斯完全排出后，立刻同时关闭这两个阀门；( 打开功率放大器14，它带动激振器8对煤样施加激振力，力传感器9测得激振器8 对支架一产生的激振力的大小并将该激振力通过压力变送器16转换成电信号后传输给数据采集存储器17 ；同时，压强传感器7检测吸附罐4内的压强并经过信号调整器15调整后输出给数据采集存储器17 ； (6)数据采集存储器17将采集存储的数据输出给计算机18，计算机18记录整个过程中吸附罐4内压强以及激振力随时间的变化曲线。试验过程中，通过调节扫频信号发生器13的手动电位器可以实现对振动频率的调节，调节功率放大器14的增益旋钮可以实现对振动振幅的调节，这样可以对煤样进行不同频率、不同振幅的吸附解吸试验，能够用来研究在不同振幅和不同振动频率的影响下，同一颗粒的煤样吸附解吸气体特性，并可以研究煤样吸附解吸规律；能够用来研究在同一频率和振幅下，不同的颗粒煤样吸附解吸气体特性；能够比较对照在不同的频率同一振幅下煤样的吸附和解吸过程；还能够比较对照在不同的振幅同一频率下煤样的吸附和解吸过程；从而研究低频机械振动对煤样吸附解吸气体的特性，对研究采掘活动产生的振动对煤层中瓦斯突出的影响具有理论指导作用。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于包括试验装置基座(1)以及均安装在试验装置基座(1)顶端的支架一和支架二，所述支架一上安装有用于盛放煤样的吸附罐G)，所述吸附罐的顶端设置有用于密封吸附罐的盖板 (5)，所述盖板(5)的几何中心位置处安装有伸入到吸附罐中的导气管(6)，所述盖板 (5)上安装有用于检测吸附罐内压强的压强传感器(7)，所述支架二上安装有激振器 (8)，所述激振器(8)与支架一之间的空间内安装有用于检测激振器(8)对支架一产生的激振力大小的力传感器(9)，所述力传感器(9)的一端通过螺杆(10)与激振器(8)相接，所述力传感器(9)的另一端与支架一相接。
2.按照权利要求1所述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述试验装置基座(1)的两端均设置有手柄(11)。
3.按照权利要求1或2所述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述支架一包括安装在试验装置基座(1)顶端的矩形支架一底板0-1)、分别固定连接在所述支架一底板四个顶点上方的四根支架一支腿(2- 和安装在四根支架一支腿(2- 顶端的支架一顶板0-3)，所述吸附罐(4)安装在支架一顶板(2- 上，所述力传感器(9)的另一端与支架一顶板(2- 相接。
4.按照权利要求3所述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述支架一顶板(2- 的几何中心位置处设置有螺纹孔，所述吸附罐(4)的外表面上设置有与螺纹孔相配合的外螺纹，所述吸附罐(4)通过所述外螺纹与螺纹孔的配合安装在支架一顶板(2- 上。
5.按照权利要求1或2所述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述压强传感器(7)通过包裹在压强传感器(7)外围的密封胶带和设置在盖板 (5)上的通孔安装在盖板(5)上。
6.按照权利要求1或2所述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述支架二包括安装在试验装置基座(1)顶端的四根支架二支腿(3-1)、安装在四根支架二支腿(3-1)顶端的支架二顶板(3- 和对称设置在支架二顶板(3- 顶端的两个梯形夹持件(3-3)，所述激振器(8)安装在两个梯形夹持件(3- 之间。
7.按照权利要求6所述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述激振器(8)通过激振器固定螺钉(1 安装在两个梯形夹持件(3- 之间。
8.按照权利要求1所述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述激振器(8)为电动式激振器。
9.按照权利要求1所述的研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，其特征在于所述力传感器(9)为CL-YD-211A型压电式压力传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种研究机械振动对煤样吸附解吸性能影响的试验装置，包括试验装置基座以及均安装在试验装置基座顶端的支架一和支架二，所述支架一上安装有用于盛放煤样的吸附罐，所述吸附罐的顶端设置有用于密封吸附罐的盖板，所述盖板的几何中心位置处安装有伸入到吸附罐中的导气管，所述盖板上安装有用于检测吸附罐内压强的压强传感器，所述支架二上安装有激振器，所述激振器与支架一之间的空间内安装有用于检测激振器对支架一产生的激振力大小的力传感器，所述力传感器的一端通过螺杆与激振器相接，所述力传感器的另一端与支架一相接。本实用新型结构简单，设计合理，使用操作便捷，试验的精确度高，功能完备，使用效果好，便于推广使用。
文档编号G01N15/08GK202101920SQ20112020332
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者张天军, 张涛伟, 李树刚 申请人:西安科技大学