一种不同含水率岩样制备装置

本发明涉及制备岩石试样领域，具体涉及一种不同含水率岩样制备装置。

背景技术：

1、制备不同含水率的岩石试样时通常采用烘干法、真空抽气法和恒湿法，目前还有一种上述方法的岩石试样的含水率控制方法，例如中国专利公开号cn210154894u公开了的一种岩石试样高温水雾饱和装置。

2、这种岩石试样的饱水方法采用的技术手段是：将高温高压水蒸气压入到岩石试样的内部，水蒸气冷凝后留存在岩石试样内部的微观裂纹中，以提高岩石试样的含水率。

3、该方法制备的岩石试样能够快速地饱水，但是难以控制岩石试样的含水率，想要获得不同含水率的岩石试样只能通过经验法，在岩石试样通入规定时间的水蒸气之后测量其重量，反推算其含水率，然后将通入水蒸气的时间与含水率联系起来。

4、这种经验法获得的数据不准确，在岩石试样的内部结构有些许改变时就会出现较大的误差，如果能够在岩石试样的制备过程中获得其含水率即可解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种不同含水率岩样制备装置，以解决使用高温高压水蒸气进行岩石试样的饱水时，难以控制岩石试样的含水率的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

3、一种不同含水率岩样制备装置，包括：试样容器、蒸汽发生器、蒸汽压缩机、泵、气液分离器和计量仪器；所述试样容器包括第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，岩石试样放置于所述试样容器的内部，并且所述岩石试样的两端分别连接所述第一蒸汽进口和所述第一蒸汽出口；所述第一蒸汽出口、所述泵和所述气液分离器顺序连接，所述气液分离器的出气端、所述蒸汽压缩机和所述第一蒸汽进口顺序连接，所述气液分离器的出液端、所述蒸汽发生器、所述蒸汽压缩机和所述第一蒸汽进口顺序连接；所述试样容器内部的水蒸气被所述泵抽吸至所述气液分离器中分离出低温水蒸气和冷凝液，低温水蒸气通过所述蒸汽压缩机压缩后再次形成高温高压水蒸气回到所述试样容器的内部，冷凝液进入到所述蒸汽发生器中再次形成水蒸气并且通过所述蒸汽压缩机的压缩之后回到所述试样容器的内部；所述计量仪器的计量端安装于所述蒸汽发生器的内部，所述计量仪器用于测量所述蒸汽发生器的内部的储水的减少量，进而计算出所述岩石试样的含水率。

4、进一步地，所述试样容器的内部安装有控温装置，所述控温装置用于控制所述试样容器内部的温度，以使得水蒸气透过所述岩石试样的两端开始循环流通之前，所述试样容器内部的温度大于水蒸气凝结的温度，并且在水蒸气透过所述岩石试样的两端开始循环流通之后，逐渐降低所述试样容器内部的温度，以使得所述岩石试样内部的水蒸气均匀地冷凝。

5、进一步地，所述控温装置包括冷风机，所述试样容器包括风冷进口和风冷出口，所述风冷进口和所述风冷出口均安装有通止阀，所述风冷进口连接所述冷风机的输出端，所述冷风机用于在所述通止阀开启之后向所述风冷进口输出冷风，冷风通过所述风冷出口排出。

6、进一步地，所述试样容器包括圆柱形的第一腔室，所述第一腔室与所述岩石试样同轴，第一蒸汽进口和第一蒸汽出口均连接所述第一腔室，所述风冷进口和所述风冷出口分别位于所述第一腔室的两端，所述风冷进口和所述风冷出口的延伸方向均垂直于所述第一腔室的轴线并且与所述第一腔室的内壁相切。

7、另一方面，所述试样容器包括第一腔室，所述岩石试样放置于所述第一腔室的内部，第一蒸汽进口和第一蒸汽出口均连接所述第一腔室，所述试样容器上设置有连接所述第一腔室内部的第二蒸汽进口和第二蒸汽出口；所述蒸汽压缩机的输出端连接所述第二蒸汽进口，所述第二蒸汽出口连接所述气液分离器的输入端。

8、进一步地，所述蒸汽压缩机的输出端通过第一三通阀连接所述第二蒸汽进口，所述第一三通阀的剩余端口连接大气；所述第二蒸汽出口通过第二三通阀连接所述气液分离器的输入端，所述第二三通阀的剩余端口连接所述泵的输入端。

9、另一方面，所述试样容器包括第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述岩石试样放置于所述第一腔室的内部，所述第二腔室连接所述第一蒸汽进口，所述第三腔室连接所述第一蒸汽出口；所述第二腔室通过多个进气孔连接所述第一腔室，所述岩石试样的一端与所述进气孔连接；所述第三腔室通过多个出气孔连接所述第一腔室，每个所述进气孔均与一个所述出气孔同轴对应，所述岩石试样的另一端与所述出气孔连接。

10、进一步地，所述试样容器的壳体通过保温材料制备。

11、进一步地，所述岩石试样的外周壁套装有隔水套，所述隔水套用于阻止水蒸气透过所述岩石试样的外周壁进入到所述试样容器的内部。

12、进一步地，所述岩石试样的端面和所述试样容器的内壁之间安装有密封圈，所述密封圈用于封闭所述岩石试样的端面与所述试样容器的内壁之间的间隙，以阻止水蒸气透过所述岩石试样的端面进入到所述试样容器的内部。

13、本申请与现有技术相比较具有如下有益效果：

14、提供一种不同含水率岩样制备装置，试样容器内部的水蒸气被泵抽吸至气液分离器中分离出低温水蒸气和冷凝液，低温水蒸气和冷凝液再次形成高温高压蒸汽回到试样容器的内部，蒸汽发生器的内部的储水始终在制备装置的内部循环，计量仪器测量蒸汽发生器的内部的储水的减少量，减去事先记录的制备装置空转时蒸汽发生器的内部的储水的减少量，即可获得岩石试样的含水量，进而计算出岩石试样的含水率。

技术特征：

1.一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

8.根据权利要求2或5所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的一种不同含水率岩样制备装置，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种不同含水率岩样制备装置，包括试样容器，岩石试样的两端分别连接试样容器的第一蒸汽进口和第一蒸汽出口；第一蒸汽出口、泵和气液分离器顺序连接，气液分离器的出气端、蒸汽压缩机和第一蒸汽进口顺序连接，气液分离器的出液端、蒸汽发生器和蒸汽压缩机顺序连接。试样容器内部的水蒸气被泵抽吸至气液分离器中分离出低温水蒸气和冷凝液，低温水蒸气和冷凝液再次形成高温高压蒸汽回到试样容器的内部，蒸汽发生器的内部的储水始终在制备装置的内部循环，计量仪器测量蒸汽发生器的内部的储水的减少量，减去事先记录的制备装置空转时蒸汽发生器的内部的储水的减少量，即可获得岩石试样的含水量，进而计算出岩石试样的含水率。

技术研发人员：边航,罗万静
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13