一种用于高温岩石力学实验的加热装置及其加热方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于高温岩石力学实验的加热装置及其加热方法，包括固定底座，防护盖，遮光壳，固定箍，电机，变速箱，固定圈，转轴，固定块，放置架，支撑杆，调整臂，加热光源，控制器，温度传感器和集光器，其中：防护盖嵌套在固定底座的表面，并通过防护盖内部的凸起进行限位，且遮光壳嵌套在防护盖的外侧，并通过外侧的凸起进行限位，该电机采用型号为6GU25K的交流电机，并通过固定箍固定在固定底座的底部；所述变速箱采用型号为WPO的立式变速箱，且变速箱的内部通过齿轮与电机的转动轴相互啮合。本发明专利技术遮光壳，放置架，加热光源和集光器的设置，加热块，方便加热装置内岩石的观察，加热装置的防护性高，加热均匀，便于市场推广和应用。

A Heating Device for High Temperature Rock Mechanics Experiments and Its Heating Method

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温岩石力学实验的加热装置及其加热方法
本专利技术为岩石力学实验设备领域，尤其涉及一种用于高温岩石力学实验的加热装置及其加热方法。
技术介绍
岩石力学是一门研究岩石在外界因素作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科。又称岩体力学，是力学的一个分支。研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它是一门新兴的，与有关学科相互交叉的工程学科，需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学等知识，并与这些学科相互交叉。而处理高温环境下的岩石工程问题是对岩石力学新的挑战。高放射性核废料的地层深埋处置、地热资源开发以及大都市圈的大深度地下空间开发利用等工程所处的地质环境周围岩体均可能经历一定的高温，这就需要考虑岩石在高温作用下的强度及变形特性，其相关力学参数是岩石地下工程开挖、支护设计、围岩稳定性分析不可缺少的基本依据。国家专利号CN202049143U名称为一种半开放体系岩石加热模拟装置，包括一反应釜，反应釜内放置有实验样品，反应釜设置在一密封的恒温箱内，反应釜上设有一控制恒温箱加热的温度控制器；一个三通阀的进口由一穿过恒温箱的管路导通于反应釜内部；三通阀的第二开口连接一压力传感器，三通阀的第三开口连接至一回压阀的进口，回压阀的出口顺序连接有色谱仪、冷阱液态产物收集器和气态产物收集器；回压阀进口与出口由一调压泵的预设压力控制导通。该装置可模拟地质条件下有机质“幕式排烃”的过程；实验过程中可进行程序升温和升温控制；可对出口压力进行控制，同时控制反应釜内温度和压力的情况，模拟烃源岩实际的生烃条件，并同步对产物进行色谱分析。但是现有的岩石力学实验的加热装置及其加热方法依然存在着加热慢，不利于加热装置内岩石的观察，加热装置的防护性低，加热不均匀的问题。因此，专利技术一种用于高温岩石力学实验的加热装置及其加热方法显得非常必要。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于高温岩石力学实验的加热装置及其加热方法，以解决现有的岩石力学实验的加热装置及其加热方法依然存在着加热慢，不利于加热装置内岩石的观察，加热装置的防护性低，加热不均匀的问题。一种用于高温岩石力学实验的加热装置，包括固定底座，防护盖，遮光壳，固定箍，电机，变速箱，固定圈，转轴，固定块，放置架，支撑杆，调整臂，加热光源，控制器，温度传感器和集光器，其中：防护盖嵌套在固定底座的表面，并通过防护盖内部的凸起进行限位，且遮光壳嵌套在防护盖的外侧，并通过外侧的凸起进行限位，该电机采用型号为6GU25K的交流电机，并通过固定箍固定在固定底座的底部；所述变速箱采用型号为WPO的立式变速箱，且变速箱的内部通过齿轮与电机的转动轴相互啮合，该变速箱的内部通过齿轮与转轴的下端相互啮合；所述转轴的外侧嵌套有固定圈，且转轴通过固定圈设置在固定底座上方的内壁中，该转轴的顶端通过固定块安装有放置架；所述支撑杆通过螺纹安装在固定底座的表面，且支撑杆的表面设置有调整臂，该调整臂的顶端通过螺纹安装有加热光源；所述控制器通过螺栓安装在固定底座的底部，且温度传感器通过螺栓安装在放置架的底端，该集光器通过螺纹安装在支撑杆的顶端；所述控制器包括单片机，第一驱动模块，第二驱动模块，无线传输模块和信息收集模块，且单片机包括输入端和输出端，该单片机的输入端通过信号线连接有温度传感器和无线传输模块；所述无线传输模块通过无线信号连接有远程控制终端；所述单片机的输出端通过信号线连接有第一驱动模块，第二驱动模块和信息收集模块；所述第一驱动模块通过信号线连接有电机；所述第二驱动模块通过信号线连接有加热光源；所述信息收集模块通过信号线与无线传输模块相连接。所述遮光壳采用的圆筒形透明有色耐热玻璃筒，该遮光壳的外侧贴有防碎贴，该遮光壳的下端设置有一圈环形凸起，有利于在实时观测内部岩石加热的情况下防止内部光亮太强导致监测不变，有利于根据内侧光亮强度增加遮光壳的层数，便于摄像机的拍摄，防止强光伤害观测者的眼睛；第一成型步骤中使用成型工具形成具有中间圆筒壁厚和中间圆筒外径的由石英玻璃制成的中间圆筒并随后冷却，并在第二成型步骤中将冷却的中间圆筒的至少一个长度段供应到加热区，在其中逐区加热到软化温度，并在围绕其纵轴旋转的同时成型为具有最终壁厚和最终外径的大型石英玻璃管，用作本专利技术中的遮光壳。所述放置架包括托盘，反光贴和支撑齿，且反光贴粘结在托盘的表面，该支撑齿通过螺纹安装在托盘的内部；所述托盘采用钢制圆形金属盘，有利于方便岩石的放置，方便加热光源加热岩石。所述加热光源包括固定座，外壳，灯座，发热灯泡和聚光灯壳，且外壳通过螺栓安装在固定座的侧面，该灯座通过螺纹安装在固定座的表面；所述发热灯泡通过螺纹安装在灯座的表面，且聚光灯壳通过卡扣安装在外壳的内部；所述外壳采用圆弧形镁钍系耐热合金，且聚光灯壳采用带有弧度的玻璃制灯罩，该加热光源可通过调整臂调整位置，有利于为岩石的加热提供热源，减少其他加热装置或介质的使用，便于实验结束后的清理。所述集光器采用一对耐热玻璃制凸面镜，且集光器的垂直轴正对放置架的表面，该集光器的外侧设置有一圈铝制合金框，该集光器与铝制合金框之间通过耐热橡胶进行固定，有利于将加热光源产生的带有热量的光源进行集中，使较为分散的热量向一点集中，提高加热效率，减少带有热量的光线向其他位置照射。所述反光贴采用若干方形锡纸片，均匀的设置在托盘的表面，有利于向上反射带有热量的光，使岩石的下方也可以受热，使岩石的加热更加均匀。所述支撑齿采用若干圆锥形镁钍系耐热合金齿，且支撑齿的外侧低于内侧，在支撑齿的中部向下凹陷，有利于将岩石向上顶起，防止岩石直接接触放置架的底面，防止热量的光源只能照射在岩石的上表面，使测试结果产生较大误差。所述发热灯泡采用若干金属卤素灯，且发热灯泡之间相互串联，有利于发出高温光线，使用寿命长，曝光时间短，快速发光发热，产生的光源稳定。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术遮光壳的设置，有利于在实时观测内部岩石加热的情况下防止内部光亮太强导致监测不变，有利于根据内侧光亮强度增加遮光壳的层数，便于摄像机的拍摄，防止强光伤害观测者的眼睛。2.本专利技术集光器的设置，有利于将加热光源产生的带有热量的光源进行集中，使较为分散的热量向一点集中，提高加热效率，减少带有热量的光线向其他位置照射。3.本专利技术支撑齿的设置，有利于将岩石向上顶起，防止岩石直接接触放置架的底面，防止热量的光源只能照射在岩石的上表面，使测试结果产生较大误差。4.本专利技术发热灯的设置，有利于发出高温光线，使用寿命长，曝光时间短，快速发光发热，产生的光源稳定。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术放置架的结构示意图。图3是本专利技术加热光源的结构示意图。图4是本专利技术的控制电路连接示意图。图5是本专利技术岩石加热方法流程图。图中：1-固定底座，2-防护盖，3-遮光壳，4-固定箍，5-电机，6-变速箱，7-固定圈，8-转轴，9-固定块，10-放置架，10A-托盘，10B-反光贴，10C-支撑齿，11-支撑杆，12-调整臂，13-加热光源，131-固定座，132-外壳，133-灯座，134-发热灯泡，135-聚光灯壳，14-控制器，141-单片机，142-第一驱动模块，143-第二驱动模块，144-无线传输模块，145本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高温岩石力学实验的加热装置，其特征在于：包括固定底座(1)，防护盖(2)，遮光壳(3)，固定箍(4)，电机(5)，变速箱(6)，固定圈(7)，转轴(8)，固定块(9)，放置架(10)，支撑杆(11)，调整臂(12)，加热光源(13)，控制器(14)，温度传感器(15)和集光器(16)，其中：防护盖(2)嵌套在固定底座(1)的表面，并通过防护盖(2)内部的凸起进行限位，且遮光壳(3)嵌套在防护盖(2)的外侧，并通过外侧的凸起进行限位，该电机(5)采用型号为6GU25K的交流电机，并通过固定箍(4)固定在固定底座(1)的底部；所述变速箱(6)采用型号为WPO的立式变速箱，且变速箱(6)的内部通过齿轮与电机(5)的转动轴相互啮合，该变速箱(6)的内部通过齿轮与转轴(8)的下端相互啮合；所述转轴(8)的外侧嵌套有固定圈(7)，且转轴(8)通过固定圈(7)设置在固定底座(1)上方的内壁中，该转轴(8)的顶端通过固定块(9)安装有放置架(10)；所述支撑杆(11)通过螺纹安装在固定底座(1)的表面，且支撑杆(11)的表面设置有调整臂(12)，该调整臂(12)的顶端通过螺纹安装有加热光源(13)；所述控制器(14)通过螺栓安装在固定底座(1)的底部，且温度传感器(15)通过螺栓安装在放置架(10)的底端，该集光器(16)通过螺纹安装在支撑杆(11)的顶端；所述控制器(14)包括单片机(141)，第一驱动模块(142)，第二驱动模块(143)，无线传输模块(144)和信息收集模块(145)，且单片机(141)包括输入端和输出端，该单片机(141)的输入端通过信号线连接有温度传感器(15)和无线传输模块(144)；所述无线传输模块(144)通过无线信号连接有远程控制终端；所述单片机(141)的输出端通过信号线连接有第一驱动模块(142)，第二驱动模块(143)和信息收集模块(145)；所述第一驱动模块(142)通过信号线连接有电机(5)；所述第二驱动模块(143)通过信号线连接有加热光源(13)；所述信息收集模块(145)通过信号线与无线传输模块(144)相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于高温岩石力学实验的加热装置，其特征在于：包括固定底座(1)，防护盖(2)，遮光壳(3)，固定箍(4)，电机(5)，变速箱(6)，固定圈(7)，转轴(8)，固定块(9)，放置架(10)，支撑杆(11)，调整臂(12)，加热光源(13)，控制器(14)，温度传感器(15)和集光器(16)，其中：防护盖(2)嵌套在固定底座(1)的表面，并通过防护盖(2)内部的凸起进行限位，且遮光壳(3)嵌套在防护盖(2)的外侧，并通过外侧的凸起进行限位，该电机(5)采用型号为6GU25K的交流电机，并通过固定箍(4)固定在固定底座(1)的底部；所述变速箱(6)采用型号为WPO的立式变速箱，且变速箱(6)的内部通过齿轮与电机(5)的转动轴相互啮合，该变速箱(6)的内部通过齿轮与转轴(8)的下端相互啮合；所述转轴(8)的外侧嵌套有固定圈(7)，且转轴(8)通过固定圈(7)设置在固定底座(1)上方的内壁中，该转轴(8)的顶端通过固定块(9)安装有放置架(10)；所述支撑杆(11)通过螺纹安装在固定底座(1)的表面，且支撑杆(11)的表面设置有调整臂(12)，该调整臂(12)的顶端通过螺纹安装有加热光源(13)；所述控制器(14)通过螺栓安装在固定底座(1)的底部，且温度传感器(15)通过螺栓安装在放置架(10)的底端，该集光器(16)通过螺纹安装在支撑杆(11)的顶端；所述控制器(14)包括单片机(141)，第一驱动模块(142)，第二驱动模块(143)，无线传输模块(144)和信息收集模块(145)，且单片机(141)包括输入端和输出端，该单片机(141)的输入端通过信号线连接有温度传感器(15)和无线传输模块(144)；所述无线传输模块(144)通过无线信号连接有远程控制终端；所述单片机(141)的输出端通过信号线连接有第一驱动模块(142)，第二驱动模块(143)和信息收集模块(145)；所述第一驱动模块(142)通过信号线连接有电机(5)；所述第二驱动模块(143)通过信号线连接有加热光源(13)；所述信息收集模块(145)通过信号线与无线传输模块(144)相连接。2.如权利要求1所述的用于高温岩石力学实验的加热装置，其特征在于：所述遮光壳(3)采用的圆筒形透明有色耐热玻璃筒，该遮光壳(3)的外侧贴有防碎贴，该遮光壳(3)的下端设置有一圈环形凸起。3.如权利要求1所述的用于高温岩石...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青元，张吉美，
申请(专利权)人：菏泽学院，
类型：发明
国别省市：山东,37