受载煤岩体CT三轴实验装样装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种受载煤岩体CT三轴实验装样装置，其特征在于：包括夹持器总成、作为夹持器夹持对象的煤样总成、用于装配煤样总成的真空泵机构和用于将煤样总成装入夹持器总成的顶升机构；煤岩试样套设有具有弹性的橡胶套管，橡胶套管在自然收缩状态下其直径小于煤岩试样的直径；真空泵机构包括真空泵和上下两端敞口的装样管，真空泵的吸气口通过连接法兰连接有用于抽气的抽真空管路，抽真空管路末端沿装样管的径向方向与装样管的侧壁相连通，本发明专利技术能够通过真空泵机构方便地装配煤样总成，不易损坏煤岩试样；同时又能够通过顶升机构配合深度尺等工具方便地装配或拆卸夹持器总成，方便且可靠地完成装样或拆卸的工作。

【技术实现步骤摘要】
受载煤岩体CT三轴实验装样装置
本专利技术涉及岩土工程领域，尤其涉及一种基于工业显微CT实时动态扫描的三轴实验受载煤岩样品的装样装置。
技术介绍
CT扫描是一种无损伤的试验检测技术，近些年来被广泛应用在岩石的细观损伤力学特性的实验研究中，是探究岩石破坏过程中内部或者表面裂隙发育扩展规律的一类非常有效的手段。从样品在线加载条件下的CT实时动态扫描实验，能够获得受载样品失稳破坏全过程的应力－应变曲线和受载各个阶段的样品微细观三维裂隙结构CT扫描信息，对分析受载样品失稳全过程提供实验数据。受载煤岩体CT三轴试验中试件的装样是尤为关键的，试件装样的优劣直接影响着试验结果的准确性。现有的技术中，由于过多依赖人力，会造成煤岩试样的破损，无法保证样品处于夹持器总成轴心位置以及由于装样不当而引起试样的弯曲等，这些原因会造成实验结果偏差。因此，迫切需要开发一种高效、精确且劳动强度低的装样结构和装样方法，保证样品完整性，防止试件倾斜、断裂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种易于装配、装配时不会损坏煤岩试样的受载煤岩体CT三轴实验装样装置，煤岩试样既能承受围压又与不会被围压液侵入。为实现上述目的，本专利技术的受载煤岩体CT三轴实验装样装置包括夹持器总成、作为夹持器夹持对象的煤样总成、用于装配煤样总成的真空泵机构和用于将煤样总成装入夹持器总成的顶升机构；煤样总成包括煤岩试样，煤岩试样上方压设有上压块，煤岩试样向下压设有下压块，上压块和下压块的结构与大小均相同，上压块内和下压块内分别设有上下对应贯通的通气孔；上压块与煤岩试样同轴线设置且直径相同；煤岩试样套设有具有弹性的橡胶套管，橡胶套管的上下两端部分别套设在上压块下部和下压块上部，橡胶套管在自然收缩状态下其直径小于煤岩试样的直径；真空泵机构包括真空泵和上下两端敞口的装样管，装样管竖向设置；真空泵的吸气口通过连接法兰连接有用于抽气的抽真空管路，抽真空管路末端沿装样管的径向方向与装样管的侧壁相连通，装样管的内径大于煤岩试样的直径并用于吸附橡胶套管，装样管的长度长于煤岩试样。夹持器总成包括壳体，壳体具有内腔，内腔的竖向轴线处用于设置煤样总成，煤样总成正上方的壳体顶部一体设有上开口管，上开口管内由上至下装配有螺纹法兰和出液压块，螺纹法兰与上开口管内壁螺纹连接，出液压块向下与煤样总成压接，出液压块的轴线处设有用于向下与煤样总成的上压块的通气孔对应贯通的通气孔，出液压块向上一体设有渗流出气管，渗流出气管向上伸出螺纹法兰的内孔；出液压块处的上开口管的侧壁内沿径向设有用于围压液流出壳体的内腔的出液孔，出液孔向外连接有出液管；出液压块的中下部与上开口管的内壁之间具有间隙，出液孔通过该间隙与壳体的内腔相连通；出液压块的顶部与上开口管的内壁之间设有用于防止围压液向上渗出上开口管的环形密封圈；煤样总成正下方的壳体底部一体设有下开口管，下开口管内设有进液堵头，进液堵头底部与下开口管内壁之间设有用于防止围压液向下渗出下开口管的环形密封圈；进液堵头中上部与下开口管的内壁之间具有与内腔相连通的间隙，该间隙处的下开口管侧壁内沿径向设有用于围压液流入壳体的进液孔，进液孔连接有进液管；下开口管的外壁底部设有用于与顶升机构螺纹连接的外螺纹；进液堵头的轴线处设有用于与下压块的通气孔对应贯通的渗流进气孔。所述顶升机构包括中空的机架，机架内设有低速电动推杆，低速电动推杆的伸出杆朝向正上方；低速电动推杆的伸出杆正上方的机架顶壁上设有安装孔，下开口管螺纹连接在安装孔内；低速电动推杆的伸出杆顶端设置有顶盘，顶盘上设置有用于顶升进液堵头的垫块。所述夹持器总成中，渗流出气管顶部设有用于拆卸出液压块的外螺纹；渗流进气孔下端设有用于通气和拆卸进液堵头的扩径部，扩径部设有用于拆卸进液堵头或者连接通气接头的内螺纹。煤样总成中，所述上压块下部径向凸起两道环形筋，该处两道环形筋之间形成上环形槽；所述下压块上部径向凸起两道环形筋，该处两道环形筋之间形成下环形槽；橡胶套管上部套在上环形槽上且下部套在下环形槽上，上环形槽处的橡胶套管上套设有用于压紧橡胶套管的橡皮筋，下环形槽处的橡胶套管上套设有用于压紧橡胶套管的橡皮筋。出液压块底端中心处设有上定位槽，煤样总成的上压块的顶端中心处向上设有与上定位槽相适配的上定位凸块；进液堵头上端中心处设有下定位槽，煤样总成的下压块的底端中心处向下设有与下定位槽相适配的下定位凸块。所述上压块的底面和下压块的顶面均沿水平面设有用于均匀透气的米字型通气槽，上压块底面上的通气槽与上压块内的通气孔相通，下压块顶面上的通气槽与下压块内的通气孔相通。本专利技术具有如下的优点：本专利技术能够通过真空泵机构方便地装配煤样总成，不易损坏煤岩试样；同时又能够通过顶升机构配合深度尺等工具方便地装配或拆卸夹持器总成，方便且可靠地完成装样或拆卸的工作。具有弹性的橡胶套管包覆煤岩试样的话，将使煤岩试样既能受到围压液传来的围压，又防止围压液侵入煤岩试样。要做到这一点，必要的条件是使橡胶套管能够牢牢地通过收缩力抱紧煤岩试样以及上压块和下压块，这样就需要使橡胶套管在自然收缩状态下的直径小于煤岩试样。这就带来了装样时，难以将橡胶套管套在煤岩试样上的问题，强行向上套，很容易导致煤岩试样破损。本专利技术通过真空泵机构能够利用负压方便地使橡胶套管吸附在装样管内壁，从而无须手动或使用机械力撑大橡胶套管后套向煤岩试样，这样就避免了手动或机械力将橡胶套管套在煤岩试样时煤岩试样受力破损的现象，使得橡胶套管包裹紧煤岩试样、实现煤岩试样既承受围压又与围压液隔离的技术方案具有了可行性，并且能够方便快捷地进行装样操作，使用十分方便。通气孔、渗流进气孔和渗流出气管的设置便于进行渗流实验。出液管和进液管的设置便于对煤岩试样施加围压。煤岩试样的夹持器总成的结构便于装配，能够稳定地装夹煤样总成。通气孔、渗流进气孔和渗流出气管的设置便于进行渗流实验。出液管和进液管的设置便于对煤岩试样施加围压。渗流出气管顶部设有外螺纹，使渗流出气管具有渗流实验时出气和拆卸时拆卸出液压块的双重作用，拆卸时只需要使用螺帽与渗流出气管螺纹连接，再向上拉动与螺帽相连接的手柄，此时环形板向上拉动螺帽的顶盖，即可方便地将出液压块拔出，解决拆卸出液压块时不方便施力的问题。上环形槽、下环形槽以及橡皮筋的设置，能够进一步杜绝围压液通过橡胶套管进入煤岩试样。上定位槽和上定位凸块相配合，在装样时能够确保煤样总成的上压块和出液压块同轴线，从而确保煤样总成与夹持器总成同轴线，避免不同轴带来的问题。在进行渗流实验时，米字型通气槽能够使流体均匀地通过煤岩试样。附图说明图1是本专利技术的受载煤岩体CT三轴实验装样装置在装样时的结构示意图；图2是本专利技术的受载煤岩体CT三轴实验装样装置在拆样时的结构示意图；图3是真空泵机构的结构示意图；图4是顶升机构的俯视示意图；图5是拉杆的结构示意图；图6是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.受载煤岩体CT三轴实验装样装置，其特征在于：包括夹持器总成、作为夹持器夹持对象的煤样总成、用于装配煤样总成的真空泵机构和用于将煤样总成装入夹持器总成的顶升机构；/n煤样总成包括煤岩试样，煤岩试样上方压设有上压块，煤岩试样向下压设有下压块，上压块和下压块的结构与大小均相同，上压块内和下压块内分别设有上下对应贯通的通气孔；/n上压块与煤岩试样同轴线设置且直径相同；煤岩试样套设有具有弹性的橡胶套管，橡胶套管的上下两端部分别套设在上压块下部和下压块上部，橡胶套管在自然收缩状态下其直径小于煤岩试样的直径；/n真空泵机构包括真空泵和上下两端敞口的装样管，装样管竖向设置；真空泵的吸气口通过连接法兰连接有用于抽气的抽真空管路，抽真空管路末端沿装样管的径向方向与装样管的侧壁相连通，装样管的内径大于煤岩试样的直径并用于吸附橡胶套管，装样管的长度长于煤岩试样。/n

【技术特征摘要】
1.受载煤岩体CT三轴实验装样装置，其特征在于：包括夹持器总成、作为夹持器夹持对象的煤样总成、用于装配煤样总成的真空泵机构和用于将煤样总成装入夹持器总成的顶升机构；
煤样总成包括煤岩试样，煤岩试样上方压设有上压块，煤岩试样向下压设有下压块，上压块和下压块的结构与大小均相同，上压块内和下压块内分别设有上下对应贯通的通气孔；
上压块与煤岩试样同轴线设置且直径相同；煤岩试样套设有具有弹性的橡胶套管，橡胶套管的上下两端部分别套设在上压块下部和下压块上部，橡胶套管在自然收缩状态下其直径小于煤岩试样的直径；
真空泵机构包括真空泵和上下两端敞口的装样管，装样管竖向设置；真空泵的吸气口通过连接法兰连接有用于抽气的抽真空管路，抽真空管路末端沿装样管的径向方向与装样管的侧壁相连通，装样管的内径大于煤岩试样的直径并用于吸附橡胶套管，装样管的长度长于煤岩试样。


2.根据权利要求1所述的受载煤岩体CT三轴实验装样装置，其特征在于：夹持器总成包括壳体，壳体具有内腔，内腔的竖向轴线处用于设置煤样总成，煤样总成正上方的壳体顶部一体设有上开口管，上开口管内由上至下装配有螺纹法兰和出液压块，螺纹法兰与上开口管内壁螺纹连接，出液压块向下与煤样总成压接，
出液压块的轴线处设有用于向下与煤样总成的上压块的通气孔对应贯通的通气孔，出液压块向上一体设有渗流出气管，渗流出气管向上伸出螺纹法兰的内孔；
出液压块处的上开口管的侧壁内沿径向设有用于围压液流出壳体的内腔的出液孔，出液孔向外连接有出液管；出液压块的中下部与上开口管的内壁之间具有间隙，出液孔通过该间隙与壳体的内腔相连通；出液压块的顶部与上开口管的内壁之间设有用于防止围压液向上渗出上开口管的环形密封圈；
煤样总成正下方的壳体底部一体设有下开口管，下开口管内设有进液堵头，进液堵头底部与下开口管内壁之间设有用于防止围压液向下渗出下开口管的环形密封圈；进液堵头中上部与下开口管的内壁之间具有与内腔相连通的间隙，该间隙处的下开口管侧壁内沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登科，魏建平，白鑫，姚邦华，刘勇，张宏图，张航，付建华，夏玉玲，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41