不规则岩样室内渗流加压供水设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种不规则岩样室内渗流加压供水设备，所要解决的技术问题，针对现有不规则岩样渗流仪无法满足等应力控制测试需求，渗流方式上存在恒压差控此类难以突破的技术难关，尚难实现稳压条件下多组交叉裂隙紊流状态特征参数室内获取。采取的技术方案，不规则岩样室内渗流加压供水设备,包括壳体、减速器、步进电机驱动器、主线路板变压器、主控制板、活塞缸、压力传感器、水位指示针、推进丝杆和导向杆。优点，设备各部件独立工作并直接跟计算机交换数据，可开展数据集中采集处理，有助发挥大尺寸、不规则原状裂隙岩高压渗流压力室反压恒压控制及精确体变测量功效。

Indoor seepage pressure water supply equipment for irregular rock sample

The utility model discloses an irregular rock sample indoor seepage pressure water supply equipment, to solve the technical problems, the existing irregular rock seepage meter can not meet the test requirements of stress control, flow pattern are of constant pressure control is difficult to break through such technical difficulties, is still difficult to achieve indoor multi group cross fracture characteristics of turbulent state the parameters of voltage condition. The adopted technical scheme, the irregular rock sample indoor seepage pressure water supply equipment, which comprises a shell, a speed reducer, a stepper motor driver and main circuit board of the transformer, the main control board, a piston cylinder, a pressure sensor, a water level indicating needle, pushing screw rod and a guide rod. The advantages of the equipment components, work independently and directly with the computer data exchange, can carry out centralized data acquisition and processing, can play a large size and irregular undisturbed fractured rock high pressure seepage pressure chamber pressure constant pressure control and accurate measurement of volume change effect.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种不规则岩样室内渗流加压供水设备，是一种用于大尺寸、不规则原状裂隙岩室内高压渗流的加压供水设备，适宜解决利用现有岩石渗流仪进行不规则岩样测试时难以实现恒压差控的技术难题。尤其适用于包含纵横交切裂隙且地质信息丰富的非常规岩样及渗流水流呈现紊流状态的大尺寸原状裂隙岩渗流测试过程中加压供水所需。
技术介绍
裂隙岩体是十分复杂的非均匀各向异性介质，是经构造运动、风化作用、溶蚀及卸荷作用往复改造后形成的地质体。裂隙岩体渗流性与其宏观力学特性一样常受节理、裂隙分布状况的影响和控制。天然岩体经构造、风化、卸荷等地质作用后常发育尺寸多样、错落交切的裂隙，导致岩体非连续渗流计算中需定量考察裂隙系统的影响作用。野外采集包含多组交叉裂隙的大尺寸、不规则原状岩样放入渗流压力室开展室内高压渗流测试是岩体裂隙系统渗流特征考察普遍采用的一种试验手段。然而现有不规则岩样渗流仪无法满足等应力控制测试需求，渗流方式上存在恒压差控此类难以突破的技术难关，尚难实现稳压条件下多组交叉裂隙紊流状态特征参数室内获取。采用步进电机驱动技术与MCS单片机控制技术集成反压调控和体变测量功能，为不规则岩样压力室提供恒压差控式渗流条件，可有效解决交叉裂隙紊态水流下水力特性客观考察难题并顺利实现大尺寸、不规则原状裂隙岩高压测试目标。本技术充分发挥设备在反压调控和体变测量方面的集成优势，以高精度、稳操控方式对试样施加稳定反压的同时记录渗流水流体变值，实时对应的稳态数据显著提升测试结果可信性及分析结论可靠度，有助于室内条件下实现地质工作者最为关心、地质信息丰富的多组交叉裂隙渗流属性考察及裂隙系统渗流特征研究。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：针对现有不规则岩样渗流仪无法满足等应力控制测试需求，渗流方式上存在恒压差控此类难以突破的技术难关，尚难实现稳压条件下多组交叉裂隙紊流状态特征参数室内获取。本技术提供一种集反压调控和体变测量于一体的不规则岩样压力室加压供水设备，为包含多组交叉裂隙的不规则岩样水力特征室内考察提供恒压差控式渗流条件。本技术采取的技术方案是：一种不规则岩样室内渗流加压供水设备，包括壳体、减速器、步进电机驱动器、主线路板变压器、主控制板、活塞缸、压力传感器、水位指示针、推进丝杆和导向杆；减速器、步进电机驱动器、主线路板变压器、主控制板、活塞缸、压力传感器、推进丝杆和导向杆均置于壳体内部；水位指示针设置于壳体正面外壁；壳体背面外壁设置进水管端口和出水管端口；活塞缸内置注水压力调节室，活塞位于注水压力调节室内，活塞轴通过减速器连接推进丝杆；注水压力调节室上部设置排气阀和三通阀，三通阀进口通过导管与壳体背面外壁的进水管端口连接，出口通过导管与壳体背面外壁的出水管端口连接；推进丝杆通过导向杆连接水位指示针；压力传感器输入端口连接注水压力调节室用于实时感应活塞缸内部水压值，输出端口则与主控制板相连；步进电机驱动器与蜗轮蜗杆减速器连接用于驱动活塞缸内作为执行机构的活塞往复运动，主控制板与步进电机驱动器连接调控所设水压值，驱动器利用内置于壳体的电源对其供电；壳体正面外壁设有操作面板，操作面板上设有与主控制板相连的体积显示窗、压力显示窗、电源指示灯、启动指示灯、出液指示灯、进液指示灯、启停按钮、出液停止按钮、进液停止按钮、恒压设定按钮、恒流量设定按钮、压力清零按钮、体变清零按钮和复位按钮。采用本技术技术方案进行不规则岩样室内渗流测试时，壳体背面外壁进水管端口经三通阀、导管与渗流压力室出水端相连；壳体背面外壁出水管端口经三通阀、导管与渗流压力室进水端相连；测试时，水流在一定压力驱使下流经岩样内开口较小的裂隙时因粗糙起伏表面阻力影响而承受反作用力，根据测试目的调控该反作用力并记录相应渗流水流体变值而获取裂隙导水参数。本技术设备创新优势在于利用反压控制流经岩样裂隙的水压值，避免直接加压造成水头损失导致渗流压力值并非施加压力值的现象出现，有助量测客观数据进而捕获裂隙真实水力属性。本技术技术方案中的主控制板、压力传感器均为现有技术中的常规产品。本技术的改进，不规则岩样室内渗流加压供水设备还包括满水位限位开关和空水位限位开关；满水位限位开关和空水位限位开关均设置在壳体内分别用于限定推进丝杆的最大行程和最小行程。本技术方案中的满水位限位开关和空水位限位开关有效地保证了此设备的安全操作性能；同时满水位限位开关和空水位限位开关均为现有技术中的常规限位开关。本技术的改进，减速器为蜗轮蜗杆减速器。此技术方案中设置的减速器有效地提高了输出转矩；同时蜗轮蜗杆减速器为现有技术中的常规产品。本技术的改进，驱动器通过变压器连接活塞缸驱动缸内活塞往复运动。本技术方案中变压器的设置使得驱动器获得一个稳定的电压；同时变压器为现有技术中的常规产品。本技术的改进，壳体侧壁上设置排风板。本技术与现有技术相比：1、体积小、功能全。本技术联合步进电机驱动技术和MCS单片机控制技术顺利实现反压调控和体变测量集成功效，以高精度、稳操控方式对试样施加稳定反压的同时记录渗流水流体变值，实时对应的稳态数据显著提升测试结果可信性及分析结论可靠度。2、恒压差控稳、实时测量精。本技术利用步进电机驱动的蜗轮蜗杆减速器实现不规则岩样恒压差控渗流，经高灵敏度压力传感器实时反馈及主线路板变压器辅助修正达稳定调控、精确测量目标。3、水量供给足、压力维持稳、适用范围广。本技术采用活塞缸内置注水压力调节室的方式提供高压渗流水流，大容量活塞缸与高灵敏调节室的有机结合为稳压水流的持续供给提供了充足保障，能满足大尺寸岩样测试时其较长渗流路径的水量需求，有效拓宽设备适用对象与应用范围。4、避免水压损失、数据客观真实。本技术通过反压控制流经岩样交叉裂隙的水压值，避免直接加压造成水头损失导致渗流压力值并非施加压力值的现象出现，所获数据客观、计算结果真实。附图说明图1是本技术的外观立体图。图2是本技术的内部结构简图。图3是本技术的主视图。图4是本技术进行渗流试验的布置图。其中，1、壳体，2、控制器，3、活塞缸，5、水位指示针，6、导向杆，7、驱动器，8、注水压力室，9、减速器，10、操作面板，11、电源，12、变压器，13、渗流压力室，14、不规则岩样室内渗流加压供水设备，15、储水容器，16、体积显示窗，17、压力显示窗，18、启动指示灯，19、出液指示灯，20、进液指示灯，21、出液停止按钮，22、进液停止按钮，23、恒压设定按钮，24、恒流量设定按钮，25、压力清零按钮，26、体变清零按钮，27、复位按钮，28、启停按钮，29、1MPa按钮。具体实施方式为使本技术的内容更加明显易懂，以下结合附图1-4和具体实施方式做进一步的描述。本技术的不规则岩样室内渗流加压供水设备包括壳体1、控制器2、活塞缸3、压力传感器、水位指示针5、推进丝杆6、导向杆和驱动器7；控制器、活塞缸、压力传感器、推进丝杆和驱动器均位于壳体内；水位指示针设置在壳体侧壁上；壳体侧壁上设置排风板，壳体背板上设置进水管端口和出水管端口；活塞缸内设置注水压力室8，活塞缸的活塞轴一端位于注水压力室内、另一端通过减速器9连接推进丝杆，此减速器为蜗轮蜗杆减速器；注水压力室的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不规则岩样室内渗流加压供水设备，其特征在于，包括壳体、减速器、步进电机驱动器、主线路板变压器、主控制板、活塞缸、压力传感器、水位指示针、推进丝杆和导向杆；减速器、步进电机驱动器、主线路板变压器、主控制板、活塞缸、压力传感器、推进丝杆和导向杆均置于壳体内部；水位指示针设置于壳体正面外壁；壳体背面外壁设置进水管端口和出水管端口；活塞缸内置注水压力调节室，活塞位于注水压力调节室内，活塞轴通过减速器连接推进丝杆；注水压力调节室上部设置排气阀和三通阀，三通阀进口通过导管与壳体背面外壁的进水管端口连接，出口通过导管与壳体背面外壁的出水管端口连接；推进丝杆通过导向杆连接水位指示针；压力传感器输入端口连接注水压力调节室用于实时感应活塞缸内部水压值，输出端口则与主控制板相连；步进电机驱动器与蜗轮蜗杆减速器连接用于驱动活塞缸内作为执行机构的活塞往复运动，主控制板与步进电机驱动器连接调控所设水压值，驱动器利用内置于壳体的电源对其供电；壳体正面外壁设有操作面板，操作面板上设有与主控制板相连的体积显示窗、压力显示窗、电源指示灯、启动指示灯、出液指示灯、进液指示灯、启停按钮、出液停止按钮、进液停止按钮、恒压设定按钮、恒流量设定按钮、压力清零按钮、体变清零按钮和复位按钮。...

【技术特征摘要】
1.一种不规则岩样室内渗流加压供水设备，其特征在于，包括壳体、减速器、步进电机驱动器、主线路板变压器、主控制板、活塞缸、压力传感器、水位指示针、推进丝杆和导向杆；减速器、步进电机驱动器、主线路板变压器、主控制板、活塞缸、压力传感器、推进丝杆和导向杆均置于壳体内部；水位指示针设置于壳体正面外壁；壳体背面外壁设置进水管端口和出水管端口；活塞缸内置注水压力调节室，活塞位于注水压力调节室内，活塞轴通过减速器连接推进丝杆；注水压力调节室上部设置排气阀和三通阀，三通阀进口通过导管与壳体背面外壁的进水管端口连接，出口通过导管与壳体背面外壁的出水管端口连接；推进丝杆通过导向杆连接水位指示针；压力传感器输入端口连接注水压力调节室用于实时感应活塞缸内部水压值，输出端口则与主控制板相连；步进电机驱动器与蜗轮蜗杆减速器连接用于驱动活塞缸内作为执行机构的活塞往复运动，主控制板与步进电机驱动器连接调控所设...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，邓义龙，何鹏，王磊，张必亮，胡卸文，钱德良，郭辉，王世明，巫锡勇，
申请(专利权)人：郭亮，
类型：新型
国别省市：四川;51