一种单轴压缩恒温防护装置的制作方法

本发明涉及一种单轴压缩恒温防护装置，属于岩石力学室内试验装置。

背景技术：

利用单轴压缩机研究岩石力学性质是常用的科研手段，然而由于岩石脆性较强，压缩过程中常发生碎屑迸溅，对于科研人员的安全具有极大威胁。同时，考虑到温度对岩石的影响，试验应当在可控恒温条件下进行，对目前普通单轴压缩机是一项挑战。

技术实现要素：

本发明提供一种单轴压缩恒温防护装置，克服了岩样压缩过程四处迸溅的缺点，能够保证试验在恒温可控条件下进行，同时可观测岩样内裂隙扩展及破坏情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单轴压缩恒温防护装置，包括恒温装置，前述的恒温装置中心位置为圆柱形贯通部分，其内嵌设圆柱状底板，且圆柱状底板的高度与圆柱形贯通部分高度一致，恒温装置与圆柱状底板构成防护装置的底座；

底板表面用于放置试样，在底座上套设透明防护罩，前述的透明防护罩顶部中心位置开设通孔，透明防护罩内安设压力传递板，处于试样顶部，施压装置由通孔伸入透明防护罩内对试样进行施压；

还包括应变监控装置，其置于试样上，用于获取试样实时数据；

还设有监测装置，其设置在防护装置外围，对防护装置进行监测；

作为本发明的进一步优选，前述的恒温装置包括由上至下顺次叠加的传热结构、加热结构和散热结构；

前述的传热结构为传热铝板，其位于恒温装置的最上部分；

前述的加热结构包括置于加热盒内的主控芯片、温度传感器及低温加热板，在加热结构的底部安装散热铝片，散热铝片紧贴散热结构表面，前述的散热结构包括均匀安装在散热盒内的至少一个散热风扇；

前述的施压装置包括上伸缩杆、下伸缩杆和压力机头，上伸缩杆内部中空，下伸缩杆可移动连接在上伸缩杆内，在下伸缩杆的底端连接固定压力机头；

应变监控装置包括两个应变片，分别贴在试样表面；

前述的监测装置包括呈圆周状的滑轨，两台相机可滑动安装在滑轨上；

作为本发明的进一步优选，前述的温度传感器、低温加热板及散热风扇均通过电线与主控芯片相连通，前述的主控芯片包括主控模块、低温加热模块、高温散热模块，其中，低温加热模块控制低温加热板，高温散热模块控制散热风扇；

在传热铝板表面开设两个横向电线孔，两个横向电线孔的位置与应变片位置分别匹配，每个应变片通过导线穿过对应横向电线孔与外部计算机相连通；

作为本发明的进一步优选，前述透明防护罩安装在由恒温装置、圆柱状底板构成的底座上，即透明防护罩的内圈直径与底座的外圈直径匹配；

压力传递板上开设两个贯通的压力孔；

作为本发明的进一步优选，前述的透明防护罩为双层真空防爆玻璃；

作为本发明的进一步优选，前述的相机安装在相机立柱上，相机立柱底部安装滑块，滑块与滑轨匹配；

作为本发明的进一步优选，在散热盒内均匀开设八个风扇孔，风扇孔内分别安装八个散热风扇，形成以圆柱状底板为中心，围绕中心布设形成圆周。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明利用单轴压缩恒温防护装置，为岩样单轴压缩提供恒温防爆环境；

利用恒温装置的加热散热功能及透明防护罩和压力传递板的保温功能为试验提供恒温环境；

借助透明防护罩防止岩样迸溅对科研人员的威胁；

透明的玻璃与外圈相机的共同作用可观察并记录岩样在压缩过程中裂纹扩展及破坏过程，为恒温单轴压缩试验提供了安全可靠的操作环境。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的单轴压缩恒温防护装置的整体结构示意图；

图2为本发明的优选实施例单轴压缩恒温防护装置的截面示意图；

图3为本发明的优选实施例单轴压缩恒温防护装置的压力机头、压力传递板及恒温装置的整体结构示意图；

图4为本发明的优选实施例单轴压缩恒温防护装置的散热盒的俯视结构示意图；

图5为本发明的优选实施例单轴压缩恒温防护装置的相机及相机滑轨的整体结构示意图。

图中：1为施压装置，2为透明防护罩，3为压力传递板，4为圆柱状底板，5为恒温装置，6为试样，7为应变片，8为相机滑轨，9为相机，11为上伸缩杆，12为下伸缩杆，13为压力机头，31为压力孔，51为传热铝板，52为加热结构，53为散热铝片，54为散热结构，511为电线孔，541为风扇孔，542为散热风扇，92为相机立柱。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图5所示，本发明包括以下特征部件：1为施压装置，2为透明防护罩，3为压力传递板，4为圆柱状底板，5为恒温装置，6为试样，7为应变片，8为相机滑轨，9为相机，11为上伸缩杆，12为下伸缩杆，13为压力机头，31为压力孔，51为传热铝板，52为加热结构，53为散热铝片，54为散热结构，511为电线孔，541为风扇孔，542为散热风扇，92为相机立柱。

图1所示，本发明的一种单轴压缩恒温防护装置，包括恒温装置，前述的恒温装置中心位置为圆柱形贯通部分，其内嵌设圆柱状底板，且圆柱状底板的高度与圆柱形贯通部分高度一致，恒温装置与圆柱状底板构成防护装置的底座；

底板表面用于放置试样，在底座上套设透明防护罩，前述的透明防护罩顶部中心位置开设通孔，透明防护罩内安设压力传递板，处于试样顶部，施压装置由通孔伸入透明防护罩内对试样进行施压；

还包括应变监控装置，其置于试样上，用于获取试样实时数据；

还设有监测装置，其设置在防护装置外围，对防护装置进行监测；

图2-图3所示，作为本发明的优选实施例，前述的恒温装置包括由上至下顺次叠加的传热结构、加热结构和散热结构；

前述的传热结构为传热铝板，其位于恒温装置的最上部分；

前述的加热结构包括置于加热盒内的主控芯片、温度传感器及低温加热板，在加热结构的底部安装散热铝片，散热铝片紧贴散热结构表面，前述的散热结构包括均匀安装在散热盒内的至少一个散热风扇；

前述的施压装置包括上伸缩杆、下伸缩杆和压力机头，上伸缩杆内部中空，下伸缩杆可移动连接在上伸缩杆内，在下伸缩杆的底端连接固定压力机头；

应变监控装置包括两个应变片，分别贴在试样表面；

前述的监测装置包括呈圆周状的滑轨，两台相机可滑动安装在滑轨上；

作为本发明的进一步优选，前述的温度传感器、低温加热板及散热风扇均通过电线与主控芯片相连通，前述的主控芯片包括主控模块、低温加热模块、高温散热模块，其中，低温加热模块控制低温加热板，高温散热模块控制散热风扇；

在传热铝板表面开设两个横向电线孔，两个横向电线孔的位置与应变片位置分别匹配，每个应变片通过导线穿过对应横向电线孔与外部计算机相连通；

作为本发明的进一步优选，前述透明防护罩安装在由恒温装置、圆柱状底板构成的底座上，即透明防护罩的内圈直径与底座的外圈直径匹配；

压力传递板上开设两个贯通的压力孔；

作为本发明的进一步优选，前述的透明防护罩为双层真空防爆玻璃；

图5所示，作为本发明的进一步优选，前述的相机安装在相机立柱上，相机立柱底部安装滑块，滑块与滑轨匹配；

图4所示，作为本发明的进一步优选，在散热盒内均匀开设八个风扇孔，风扇孔内分别安装八个散热风扇，形成以圆柱状底板为中心，围绕中心布设形成圆周。

通过上述优选实施例的装置进行具体实施操作时过程如下：

将单轴压缩恒温防护装置安装在单轴压缩机工作台上，使压力机头正对透明防护罩顶部通孔，取下透明防护罩，将试样放置在圆柱状底板中间，在试样上贴应变片，应变片导线置于传热铝板两侧电线孔中，同时，将压力传递板置于试样底部，将透明防护罩安装就位；通过外部电路控制加热盒中主控芯片，使低温加热板加热，同时使温度传感器工作，当达到要求温度后通过低温加热板和散热风扇的共同作用保证恒温状态；试样适应温度两小时后，调整相机位置便于观察拍摄，打开单轴压缩机进行试验，记录数据，当试样破坏后，试验结束。

在上述实施例中，

传热铝板的作用是隔离透明防护罩与加热结构，将热量传递至透明防护罩中，与透明防护罩进行热量传递交换；

散热铝板的作用是隔离散热风扇与加热盒，吸收加热盒内热量，借助散热风扇作用达到降温效果；

压力传递板作用是传递压力，同时起到隔离外部环境，保证内部恒温的作用；

压力传递板上开设的压力孔作用是调节内部压力；

透明防护罩起到防止岩样压缩时碎屑迸溅，并帮助观察记录试验过程；

双层真空防爆玻璃具有隔热防爆的作用；

相机及相机滑轨的作用是方便记录岩样裂纹扩展及破坏过程。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。