一种基于医用CT的扫描试验仪以及扫描试验系统的制作方法

本实用新型涉及实验装置领域，具体而言，涉及一种基于医用CT的扫描试验仪以及扫描试验系统。

背景技术：

瓦斯储存在煤岩体中，并且主要是以腐蚀性有机物质为主的成煤物质，瓦斯气体在生成煤的过程中，是一种可以自动生成生和储存的非常规天然气体。我国很大一部分的富煤盆地基本上都经历了很多周期很多次的地质构造作用的叠加改造，这种多期次的叠加改造促使煤的结构遭受到了不同程度的变形。构造应力促进煤的裂隙及孔隙的发展，随着煤体所受到的形变强度的逐渐增加，构造煤中的孔隙裂隙结构变得更加复杂，甚至对纳米级的孔隙裂隙结构造成了很大的影响。在构造煤岩体发育的区域中经常伴随着煤与瓦斯突出的发生，使开采的难度和危险度增加，而已有资料表明，这种问题经常与其孔隙结构密切相关。

煤储层孔隙裂隙结构及其特征主要可以运用毛细管压力法、扫描电镜法、原子力显微镜及CT扫描法等方法进行深入分析与研究。其中，CT扫描法能给出与试验样品的扫描断面各个层面的图像，具有能够很直观的观察到其成像状态、对煤式样成像分辨率高、对试件结构要求不高的特点，受到人们的广泛关注。

但现有的试验过程中，通常采用将试验样品先通过单轴或多轴压缩仪进行一定负荷的加载后，再将样品移至CT扫描仪中进行扫描。这种方式并不能对试验样品的变形情况进行动态观测。同时，现有的负载试验均要求试验样品垂直放置，在试验样品受力的方向上需要地面作为支撑面。而采用医用CT进行扫描则要求试验样品水平放置，且试验样品需处在CT机扫描定位线的中心位置，这样的放置方式要在试验样品受力的方向上再设置支撑面难度极高，想要用医用CT进行动态观测还难以实现。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于医用CT的扫描试验仪，其能够在医用CT扫描仪中对试验样品进行负载试验，从而对试验样品的变形情况进行动态观测。

本实用新型的另一目的在于提供一种扫描试验系统，其包含数据处理设备和上述扫描试验仪，其能在对试验样品进行负载的同时，对试验样品的变化情况进行动态观测，并及时收集应力、应变、扫描图等信息，并进行汇总处理，增加试验效率。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种基于医用CT的扫描试验仪，包括：

医用CT机，医用CT机包括扫描设备和运输床，扫描设备中部设有贯穿的扫描腔，运输床穿过扫描腔。

加载套筒，加载套筒包括壳体以及位于壳体内部的活动腔，活动腔内可滑动的设置有两个压力部件，两个压力部件将活动腔分隔出一个压力室和两个样品室；两个样品室分别位于压力室的两侧且相对设置；壳体对应压力室的位置设有供加压介质进出压力室的进液口，加压介质进入压力室后，对压力部件进行挤压，并推动两个压力部件朝着相反的方向同时对两个样品室进行压缩。

加载套筒沿运输床的长度方向设置于运输床。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，扫描试验仪还包括套筒架，套筒架包括支撑部和用以将加载套筒固定的固定部。运输床设有滑轨，支撑部活动嵌设于滑轨之中。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，固定部包括可拆卸连接的第一固定板和第二固定板，第一固定板连接于支撑部。第一固定板和第二固定板的长度方向沿加载套筒的周向设置，并拼接成环。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，加载套筒沿其周向设置有固定槽，固定槽的宽度与第一固定板和第二固定板的宽度相当，第一固定板和第二固定板置于固定槽内，并沿固定槽设置。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，样品室和压力室之间由隔板隔开，隔板的中部设有通孔，压力部件活动套设于通孔内。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，压力部件包括位于压力室内的第一塞体、位于样品室内的第二塞体、以及连接第一塞体和第二塞体的连杆，连杆套设于通孔内。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，第一塞体与壳体之间设有密封件，以阻止加压介质通过第一塞体。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，对应样品室的壳体设有进料口，进料口处设有用于控制进料口开闭的盖体，壳体与盖体可拆卸连接。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，压力部件靠近样品室的一侧设置有压力传感器和位移传感器。

一种扫描试验系统，其包括数据处理设备和上述扫描试验仪。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型提供了基于医用CT的扫描试验仪，包括医用CT机和加载套筒，该加载套筒具有一个压力室和两个相对设置的样品室，当向压力室中充入加压介质时，加压介质会对压力部件造成挤压，从而推动压力部件向着两个相反的方向运动，来对两个样品室中的试验样品进行同步加载。从整体上看，压力室对试验样品施加的压力为加载套筒的内力，当该加载套筒水平放置时，并不需要为其设置支撑面，使其能够很好地与医用CT机配合使用，实现对试验样品负载的同时进行实时扫描监测。另外，对于两个样品室的试验样品来说，承受的是方向相反，大小相当的力，在扫描过程中可以互为参照，减少随机因素造成的试验误差，让试验结果更加准确。

本实用新型还提供了一种扫描试验系统，其包含数据处理设备和上述扫描试验仪，能在对试验样品进行负载的同时，对试验样品的变化情况进行动态观测，并及时收集应力、应变、扫描图等信息，并进行汇总处理，增加试验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种扫描试验仪的示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种扫描试验仪的套筒架的示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种扫描试验仪的加载套筒的剖视图；

图4为本实用新型实施例所提供的一种扫描试验仪的压力部件的示意图；

图5为本实用新型实施例所提供的一种扫描试验仪的加载套筒与试验样品配合后的剖视图。

图标：10-扫描试验仪；100-医用CT机；110-扫描设备；111-扫描腔；120-运输床；121-滑槽；200-加载套筒；210-壳体；211-进料口；212-盖体；220-活动腔；221-压力室；222-样品室；223-进液口；230-压力部件；231-第一塞体；232-第二塞体；2321-施力面；2322-受力面；233-连杆；234-隔板；300-套筒架；310-固定部；311-第一固定板；312-第二固定板；320-支撑部；321-支撑臂；322-滑块；330-固定槽；400-试验样品。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

本实施例提供一种基于医用CT的扫描试验仪10，如图1所示，包括医用CT机100和加载套筒200。

医用CT机100包括扫描设备110和运输床120，扫描设备110中部设有贯穿的扫描腔111，运输床120水平设置并穿过扫描腔111。运输床120的两侧设置有滑槽121，滑槽121沿运输床120的长度方向设置。

如图1和图2所示，扫描试验仪10还包括用以固定加载套筒200的套筒架300，套筒架300包括用以将加载套筒200固定的固定部310和用以支撑固定部310的支撑部320。具体到本实施例中，固定部310的数量为两个，分别用以固定加载套筒200的两端。每一个固定部310均包括可拆卸连接的第一固定板311和第二固定板312，第一固定板311连接于支撑部320。第一固定板311和第二固定板312的长度方向沿加载套筒200的周向设置，二者的长度均为1/2圆弧长，当处于闭锁状态时，第一固定板311和第二固定板312可以拼接成环，将加载套筒200夹住。进一步地，第一固定板311和第二固定板312的一端采用铰接的形式，另一端则通过卡接或者螺纹配合，可以在不将第一固定板311和第二固定板312完全分离的状态下，完成加载套筒200的安装。值得注意的是，在本实用新型其它较佳实施例中，第一固定板311和第二固定板312的两端均可以采用卡接或者螺纹配合的方式进行连接，可以实现第一固定板311和第二固定板312的完全分离。

在本实施例中，支撑部320为四条支撑臂321，每一个支撑臂321远离固定部310的一端均设置有滑块322，滑块322与运输床120上的滑槽121滑动配合。每一个固定部310连接有两个支撑臂321，两个支撑臂321分列与加载套筒200的两侧，并分别与运输床120两侧的滑槽121配合。

进一步地，如图2和图3所示，加载套筒200沿其周向设置有固定槽330，固定槽330的宽度与第一固定板311和第二固定板312的宽度相当，第一固定板311和第二固定板312置于固定槽330内，并沿固定槽330设置。这样的设置，可以防止加载套筒200沿固定部310的轴线方向滑动，起到更好的固定效果。

当需要添加试验样品400时，只需要沿滑槽121，将载有加载套筒200的套筒架300滑出扫描腔111，即可方便的向加载套筒200中加入试验样品400；而在试验样品400添加完成后，只需沿滑槽121将载有加载套筒200的套筒架300重新滑入扫描腔111中即可进行扫描试验。

加载套筒200包括壳体210以及位于壳体210内部的活动腔220。如图3所示，壳体210整体为圆筒状，并围成一个圆柱形的活动腔220，于活动腔220内可滑动的设置有两个压力部件230，两个压力部件230将活动腔220分隔出沿壳体210轴向排列的一个压力室221和两个样品室222。两个样品室222分别位于压力室221的两侧且相对设置。壳体210对应压力室221的位置设有供加压介质进出压力室221的进液口223，进液口223与加压介质加载装置连接，由加压介质加载装置输送来的加压介质进入压力室221后，对压力部件230进行挤压，并推动两个压力部件230朝着相反的方向同时对两个样品室222进行压缩。

如图3和图4所示，压力部件230包括相对设置的第一塞体231和第二塞体232，第一塞体231塞体位于压力室221内，用于接收压力室221的压力并传到给第二塞体232。第二塞体232位于样品室222内，用于接收由第一塞体231传导而来的压力并将其均匀地分散到试验样品400与第二塞体232的接触面。第一塞体231和第二塞体232均为圆柱状，其外径与壳体210的内径相当，二者之间通过连杆233进行连接。连杆233同样为圆柱状，其外径小于第一塞体231和第二塞体232的外径。第一塞体231、第二塞体232以及连杆233为同轴设置，构成具有近似于“工”字形截面的压力部件230，使其只能沿活动腔220的轴线方向运动，而不会发生翻转。值得注意的是，在本实用新型其它较佳实施例中，第一塞体231和第二塞体232之间也可以不通过连杆233相连，而是直接连接并组合成一个更长的圆柱体，该圆柱体的一个底面与壳体210一起围成压力室221，另一个底面与壳体210一起围成样品室222。

进一步地，如图3所示，在本实施例中，样品室222和压力室221之间由隔板234隔开，隔板234为垂直于壳体210的轴线方向设置的平板，其中部设有通孔(未标示)，压力部件230的连杆233活动套设于通孔内。连杆233可以沿通孔的轴线方向滑动，而第一塞体231和第二塞体232则会受到隔板234的阻挡，以限定压力部件230的活动范围。从而防止压力部件230覆盖或者超过进液口223，使压力室221失去应有的功能。

如上文所说，第一塞体231用于接收压力室221的压力并传到给第二塞体232，要保证压力室221产生足够的压力，压力室221的密闭性要求较高。为了防止加压介质由第一塞体231与壳体210之间通过，出现压力不足的情况，于第一塞体231与壳体210之间设有密封件(图未示)，该密封件的材质可以是硅胶、橡胶、功能塑料等。

同时，如图4和图5所示，第二塞体232用于接收由第一塞体231传导而来的压力并将其均匀地分散到试验样品400与第二塞体232的接触面。第二塞体232包括相对设置的受力面2322和施力面2321，受力面2322面向压力室221，且与连杆233连接，施力面2321面向样品室222，并与试验样品400接触。因此，为了让压力更好地分散，施力面2321为一光滑平面。

进一步地，如图3和图5所示，对应样品室222的壳体210设有供试验样品400进出的进料口211。在本实施例中，由于试验样品400为固定尺寸的圆柱形固体样，所以进料口211设置于壳体210的两端，且进料口211的口径与壳体210的内径相当，让试验样品400可以方便的安装与拆卸。对应地，进料口211处设有用于控制进料口211开闭的盖体212，在本实施例中，壳体210与盖体212之间为可拆卸连接，二者之间通过螺纹件(图未示)进行连接。而在本实用新型的其它较佳实施例中，壳体210与盖体212之间也可以通过一端铰接，另一端卡接或螺纹连接的方式设置，让盖体212在不脱离壳体210的情况下，实现进料口211的开闭。

压力部件230靠近样品室222的一侧设置有压力传感器(图未示)和位移传感器(图未示)，能够及时测量试验样品400受到的应力和产生的应变，并反馈给加压介质加载装置，以及时改变压力室221的压力达到试验所需的数值。

本实施例提供的一种加载套筒200在使用时，先通过进料口211装入试验样品400后，关闭盖体212，并用螺纹件将盖体212锁定。再通过加压介质加载装置向压力室221中充入加压介质，随着加压介质在密闭的加压室内约积越多，加压介质会对第一塞体231造成挤压，从而推动压力部件230向着两个相反的方向运动，并将压力传到至第二塞体232，第二塞体232对两个样品室222中的试验样品400进行同步加载，同时位于压力部件230上的压力传感器和位移传感器会收集试验样品400的应力和应变的信息，并反馈给加压介质加载装置来对压力进行实时调整。为试验样品400负载的压力为加载套筒200的内力，使得该加载套筒200可以水平放置于医用CT机100中进行扫描，而不需要再设置额外的支撑面。

本实施例还提供一种扫描试验系统，其包含数据处理设备和上述扫描试验仪10，能在对试验样品400进行负载的同时，对试验样品400的变化情况进行动态观测，并及时收集应力、应变、扫描图等信息，并进行汇总处理，增加试验效率。

综上所述，本实用新型提供了基于医用CT的扫描试验仪，包括医用CT机和加载套筒，该加载套筒具有一个压力室和两个相对设置的样品室，当向压力室中充入加压介质时，加压介质会对压力部件造成挤压，从而推动压力部件向着两个相反的方向运动，来对两个样品室中的试验样品进行同步加载。从整体上看，压力室对试验样品施加的压力为加载套筒的内力，当该加载套筒水平放置时，并不需要为其设置支撑面，使其能够很好地与医用CT机配合使用，实现对试验样品负载的同时进行实时扫描监测。另外，对于两个样品室的试验样品来说，承受的是方向相反，大小相当的力，在扫描过程中可以互为参照，减少随机因素造成的试验误差，让试验结果更加准确。本实用新型还提供了一种扫描试验系统，其包含数据处理设备和上述扫描试验仪，能在对试验样品进行负载的同时，对试验样品的变化情况进行动态观测，并及时收集应力、应变、扫描图等信息，并进行汇总处理，增加试验效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。