具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机制造方法及图纸

技术编号:14916673 阅读:60 留言:0更新日期:2017-03-30 08:53
本发明专利技术提供了一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机。主要包括:转台通过螺钉固定在基座上,转台底板通过螺钉固定在转台的上表面,转台底板的下表面与转台通过止口配合,实现同心旋转;下供电供液滑环与下通液管法兰的下法兰间用螺栓连接,下通液管法兰的上法兰、过渡环和转台底板利用螺钉固定连接;试验机底板通过螺钉固定在转台底板上;压力室的下端、压力室下加强板通过螺钉与试验机底板固定连接,压力室的上端、压力室上加强板通过螺钉与液压伺服缸固定连接;本发明专利技术的岩石力学试验机实现了岩土试样轴向和围压加载,同时也实现了与温度场的耦合,还实现了360度无遮挡CT扫描。既保证了试验机刚度,又实现了旋转精度,提高了实验结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩土试验
,尤其涉及一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机
技术介绍
岩土试验机是为研究岩土的应力、应变关系的一种基础科学试验仪器,由轴压系统、围压系统和温度控制系统组成,工作原理是通过轴压系统对试样施加轴向试样力,通过压力室对试样施加围压,同时通过温度控制系统使试样的上、下端面、试样中部分别处在不同的温度环境下,从而模拟试样在不同温度下的多种实际工况。传统的岩石试验机大部分只能测得岩石试样的应力应变关系曲线,而对于岩石在破裂过程中的裂纹产生和发展过程却无法进行监测并获得图像。近几年的岩石试验技术有了长足的进步,因此所提出的试验条件也越来越多,岩石试样在多场耦合下的变形情况是现在的研究热点。通常包括压力场、温度场和电磁场等等。随着计算机技术的不断完善和发展,CT(ComputedTomography,电子计算机断层扫描)识别技术被应用到岩土试验中来,这为观测岩石试样破裂过程提供了技术依据。为了在试验过程中对岩土试样各个纵向截面的变形情况进行动态观测,就需要在试验中使得岩石试样与CT扫描仪有相对转动。而为了解决试验温度场模拟,就必须在试验机中增加一套加温和控温系统。中国科学院兰州冰川冻土研究所曾采用CT测试技术开展过岩土三轴试验。他们采用的是将应变式三轴压力室直接放到CT机中进行扫描,这种CT扫描方法只适合于压力室轴向压力和周围压力较低的场合,对大型的岩土试验机并不适用,而且该试验机并未模拟温度条件。由中国矿业大学等单位研制的20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机,具有围压和轴压大的特点,试样的尺寸也达到了200㎜×400㎜,试样的最高加热稳定温度达到了600℃,属于一种具有多场耦合的试验机。该试验机因为不能利用CT设备进行扫描,所以只能获取试样的变形特性,无法获取试样破裂时的内部裂纹产生和发展过程。专利技术专利CN200620096213.X公开了一种全方位扫描岩土CT三轴仪,它是一种全非金属制作的三轴仪,不但能进行横向断面的扫描,而且能进行纵向(轴向)断面的扫描。但也只适用于轴压和围压较小的场合,对大型岩土试验机不适用。大型岩土试验机的轴压、围压较大,须使用金属制作试样筒,这样必须相应的使用高能CT机。由于大型岩土试验机体积较大,不能直接放入高能CT机中扫描,所以须将试验机的试样筒部分设计为可旋转部件。专利技术专利201610248127.4公开了一种可旋转岩石力学试验机,其可对大岩石试样进行CT横向断面和纵向断面的多方位无遮挡扫描。但是该试验机所能试验的温度条件单一,仅能进行常温下的岩石试验,实际上不同地层深度的岩石其所处的温度环境是不相同的,所以有必要在试验机中增加一套可调节温度的加热设备,增大试验机的适用范围。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机,以实现有效地进行岩石试验。为了实现上述目的,本专利技术采取了如下技术方案。一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机,包括:岩石试样基座(49)、转台底板(16)、转台(17)、试验机底板(14)、压力室(28)、压力室(28)下加强板、压力室(28)上加强板、液压伺服缸(9)、滑环通液板(3)、上通液管法兰(5)和上供电供液滑环(1);所述转台(17)通过螺钉固定在岩石试样基座(49)上,转台底板(16)通过螺钉六(15)固定在转台(17)的上表面,试验机底板(14)通过螺钉十(26)固定在转台底板(16)上,所述压力室(28)的下端、所述压力室(28)下加强板通过螺钉与所述试验机底板(14)固定连接,所述压力室(28)的上端、所述压力室(28)上加强板通过螺钉与液压伺服缸(9)固定连接;所述上通液管法兰(5)的下法兰通过螺钉固定在所述液压伺服缸(9)上,所述上通液管法兰(5)的上法兰利用螺钉与滑环通液板(3)固定连接,所述上供电供液滑环(1)通过螺钉一(2)固定在滑环通液板(3)上;所述压力室(28)内部设置有位移传感器(41)、岩石试样上垫块(42)、岩石试样下垫块(43)、电热管(44)、岩石试样基座(49)、热电偶(50)、岩石试样(51)、封装铝管(52)、垫块(53)和隔热层四(55)。进一步地,所述滑环通液板(3)与所述上通液管法兰(5)之间通过螺钉二(4)连接,所述上通液管法兰(5)与液压伺服缸盖(8)之间利用螺钉四(7)固定连接,所述滑环通液板(3)内的液压油通路上部与上供电供液滑环(1)内的液压油管路联通并且利用密封圈密封,所述滑环通液板(3)内的液压油通路下部与所述上通液管法兰(5)内的油路联通,并且在接口处布置密封圈。进一步地,所述液压伺服缸盖(8)内部具有进油和回油通路,且分别和所述滑环通液板(3)之间的油路通过所述上通液管法兰(5)联通,所述液压伺服缸盖(8)的上表面中心部分开有阶梯通孔,该阶梯通孔内安装液压伺服缸活塞尾杆(36);液压伺服阀(32)通过螺钉固定在液压伺服缸盖(8)的上表面,液压伺服缸盖(8)的油路与液压伺服阀(32)联通;支撑夹(33)通过螺钉三(6)固定在上通液管法兰(5)管壁上,并将隔板(34)放置于所述支撑夹(33)上,液压伺服缸控制器(35)置于所述隔板(34)上。进一步地,所述可旋转岩石力学试验机还包括隔热层一(10)、上加强板(11);所述液压伺服缸盖(8)、液压伺服缸(9)、隔热层一(10)、上加强板(11)和压力室(28)通过螺钉十二(31)连接在一起,所述液压伺服缸(9)缸壁内部加工有液压油通路和充气排液围压溢流通路,其中液压油通路与液压伺服缸盖(8)内的油路联通,围压溢流通路与压力室(28)内腔联通;液压伺服缸(9)加工有圆柱形凸台,且与压力室(28)内腔同心配合,并且在配合处利用密封圈六(56)密封,所述隔热层一(10)布置在液压伺服缸(9)和压力室(28)之间,液压伺服缸活塞杆(37)与液压伺服缸(9)配合,活塞部分和杆部分有通过密封圈一(38)和密封圈七(57)密封。进一步地,所述可旋转岩石力学试验机还包括下加强板(13);所述下加强板(13)通过螺钉五(12)固定连接在压力室(28)下法兰上,并通过螺钉十一(27)共同固定在试验机底板(14)上,所述试验机底板(14)的上表面加工出凸台,且所述凸台的圆柱面开有密封槽,所述凸台与所述压力室(28)内腔配合实现同心旋转,并用密封圈三(45)密封;试验机底板(14)的上表面开有密封槽,在所述压力室(28)的下表面和试验机底板(14)的上表面之间用密封圈四(46)密封;试验机底板(14)上开有通电和通液通孔,在通电通孔内布置电接头二(47),在试验机底板(14)和电接头二(47)间用密封圈密封。进一步地,所述压力室(28)为中间细两头粗的筒状,中间薄细部分用于CT扫描,两头粗大的法兰部分用于连接,在所述压力室(28)的上法兰横向加工两个阶梯通孔,并在阶梯通孔内布置电接头一(40)和电接头三(54)。进一步地,所述岩石试样基座(49)的底部中心加工有凸形锥,在岩石试样基座(49)的圆周上均匀布置多个盲孔,并且加工出凹槽,凹槽与盲孔之间分别互通,在岩石试样基座(49)的顶部中心加工有锥形凹孔;岩石试样基座(49)底部中心的凸形锥与试验机底板(14)上表面的锥形凹孔配合,实现岩本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机,其特征在于,包括:岩石试样基座(49)、转台底板(16)、转台(17)、试验机底板(14)、压力室(28)、压力室(28)下加强板、压力室(28)上加强板、液压伺服缸(9)、滑环通液板(3)、上通液管法兰(5)和上供电供液滑环(1);所述转台(17)通过螺钉固定在岩石试样基座(49)上,转台底板(16)通过螺钉六(15)固定在转台(17)的上表面,试验机底板(14)通过螺钉十(26)固定在转台底板(16)上,所述压力室(28)的下端、所述压力室(28)下加强板通过螺钉与所述试验机底板(14)固定连接,所述压力室(28)的上端、所述压力室(28)上加强板通过螺钉与液压伺服缸(9)固定连接;所述上通液管法兰(5)的下法兰通过螺钉固定在所述液压伺服缸(9)上,所述上通液管法兰(5)的上法兰利用螺钉与滑环通液板(3)固定连接,所述上供电供液滑环(1)通过螺钉一(2)固定在滑环通液板(3)上;所述压力室(28)内部设置有位移传感器(41)、岩石试样上垫块(42)、岩石试样下垫块(43)、电热管(44)、岩石试样基座(49)、热电偶(50)、岩石试样(51)、封装铝管(52)、垫块(53)和隔热层四(55)。...

【技术特征摘要】
1.一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机,其特征在于,包括:岩石试样基座(49)、转台底板(16)、转台(17)、试验机底板(14)、压力室(28)、压力室(28)下加强板、压力室(28)上加强板、液压伺服缸(9)、滑环通液板(3)、上通液管法兰(5)和上供电供液滑环(1);所述转台(17)通过螺钉固定在岩石试样基座(49)上,转台底板(16)通过螺钉六(15)固定在转台(17)的上表面,试验机底板(14)通过螺钉十(26)固定在转台底板(16)上,所述压力室(28)的下端、所述压力室(28)下加强板通过螺钉与所述试验机底板(14)固定连接,所述压力室(28)的上端、所述压力室(28)上加强板通过螺钉与液压伺服缸(9)固定连接;所述上通液管法兰(5)的下法兰通过螺钉固定在所述液压伺服缸(9)上,所述上通液管法兰(5)的上法兰利用螺钉与滑环通液板(3)固定连接,所述上供电供液滑环(1)通过螺钉一(2)固定在滑环通液板(3)上;所述压力室(28)内部设置有位移传感器(41)、岩石试样上垫块(42)、岩石试样下垫块(43)、电热管(44)、岩石试样基座(49)、热电偶(50)、岩石试样(51)、封装铝管(52)、垫块(53)和隔热层四(55)。2.根据权利要求1所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机,其特征在于,所述滑环通液板(3)与所述上通液管法兰(5)之间通过螺钉二(4)连接,所述上通液管法兰(5)与液压伺服缸盖(8)之间利用螺钉四(7)固定连接,所述滑环通液板(3)内的液压油通路上部与上供电供液滑环(1)内的液压油管路联通并且利用密封圈密封,所述滑环通液板(3)内的液压油通路下部与所述上通液管法兰(5)内的油路联通,并且在接口处布置密封圈。3.根据权利要求2所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机,其特征在于,所述液压伺服缸盖(8)内部具有进油和回油通路,且分别和所述滑环通液板(3)之间的油路通过所述上通液管法兰(5)联通,所述液压伺服缸盖(8)的上表面中心部分开有阶梯通孔,该阶梯通孔内安装液压伺服缸活塞尾杆(36);液压伺服阀(32)通过螺钉固定在液压伺服缸盖(8)的上表面,液压伺服缸盖(8)的油路与液压伺服阀(32)联通;支撑夹(33)通过螺钉三(6)固定在上通液管法兰(5)管壁上,并将隔板(34)放置于所述支撑夹(33)上,液压伺服缸控制器(35)置于所述隔板(34)上。4.根据权利要求3所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机,其特征在于,所述可旋转岩石力学试验机还包括隔热层一(10)、上加强板(11);所述液压伺服缸盖(8)、液压伺服缸(9)、隔热层一(10)、上加强板(11)和压力室(28)通过螺钉十二(31)连接在一起,所述液压伺服缸(9)缸壁内部加工有液压油通路和充气排液围压溢流通路,其中液压油通路与液压伺服缸盖(8)内的油路联通,围压溢流通路与压力室(28)内腔联通;液压伺服缸(9)加工有圆柱形凸台,且与压力室(28)内腔同心配合,并且在配合处利用密封圈六(56)密封,所述隔热层一(10)布置在液压伺服缸(9)和压力室(28)之间,液压伺服缸活塞杆(37)与液压伺服缸(9)配合,活塞部分和杆部分有通过密封圈一(38)和密封圈七(57)密封。5.根据权利要求4所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机,其特征在于,所述可旋转岩石力学试验机还包括下加强板(13);所述下加强板(13)通过螺钉五(12)固定连接在压力室(28)下法兰上,并通过螺钉十一(27)共同固定...

【专利技术属性】
技术研发人员:周明连叶育茂黄越
申请(专利权)人:北京交通大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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