【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及样品的测试设备，具体而言，涉及一种三轴补偿压力实验装置、测试系统以及测试方法。
技术介绍
1、目前，相关技术的三轴压力实验装置主要用于对处于高温环境下的样品例如地质样品在空间三个坐标方向施加压力以进行三轴实验，以测定样品的力学数据。
2、其中，现有的三轴压力实验装置主要包括容器主体，容器主体包括容器外壳、三轴压力总成和加热装置，在三轴压力总成内设有用于安放样品的安装位，三轴压力总成设置于容器外壳内，而加热装置套设于直筒形状的容器外壳的外侧，用于对容器外壳进行加热，以将热量经容器外壳传递至样品内部；在设计三轴压力实验装置时，随着容器主体的压力的提高，需要相应增加容器外壳的壁厚，但是容器外壳的壁厚的增加会显著降低加热装置对容器外壳的加热效率，换言之，由于容器主体的压力上限与温度存在此消彼长的相互竞争关系，从而无法满足当前对超高温、高压的实验需求。
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题是如何使容器主体在满足一定耐高压安全性的基础上，提高对容器主体中样品的加热效率。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种三轴补偿压力实验装置，应用于测试系统，包括容器主体，所述容器主体包括容器外壳、三轴压力总成和加热装置，所述容器外壳在自身轴向两端之间处设有环形凹槽结构，所述环形凹槽结构的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，所述容器外壳内部设有主腔体，所述三轴压力总成安装于所述主腔体内，所述三轴压力总成的内部设有用于安装样品的样品仓，所述环形凹槽结构环绕于所述样品仓设置
3、可选地，所述加热装置包括呈环形排列的多个加热罩，且多个所述加热罩用于合围以包裹于所述环形凹槽结构处；所述加热罩包括罩本体和两个连接部，两个所述连接部分别设置于所述罩本体沿所述容器主体的中心轴方向的两端，且所述连接部用于与所述容器外壳临近所述环形凹槽结构的部位连接。
4、可选地，三轴补偿压力实验装置还包括防护罩，所述防护罩套设于所述容器外壳的至少部分外，用于对所述加热装置进行保温及安全防护。
5、可选地，所述三轴压力总成包括设置于所述主腔体内且沿所述容器主体的轴向依次排列设置的轴压杆结构、第一隔热件、第一样品堵头、第二样品堵头、第二隔热件和第一容器堵头，所述第一样品堵头与所述第二样品堵头之间形成所述样品仓；
6、所述第一容器堵头用于连接所述测试系统的压机的平台，所述轴压杆结构远离所述第一隔热件的一端连接所述压机的伸缩杆。
7、可选地，所述三轴压力总成还包括第二容器堵头和限位套，所述主腔体包括沿所述容器主体的轴向分布且依次连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第二容器堵头和所述第一容器堵头分别对应设置于所述第一腔体和所述第三腔体内，所述第一样品堵头和所述第二样品堵头均设置于所述第二腔体内；
8、所述轴压杆结构包括同轴设置的轴压杆主体和环形凸起，所述环形凸起套设于所述轴压杆主体的周向外壁，所述第二容器堵头的内部设有沿所述轴压杆主体的轴向方向依次连通的第四腔体和第五腔体，所述环形凸起处于所述第四腔体内，所述限位套套设于所述轴压杆主体上且处于所述第五腔体内。
9、可选地，所述三轴压力总成还包括样品护套，所述样品护套套设于所述第一样品堵头与所述第二样品堵头的至少部分以及所述样品；所述第二容器堵头上设有围压入口、轴压补偿流道和围压流道，所述围压入口用于连通围压系统，所述轴压补偿流道和所述围压流道分别连通所述围压入口，所述环形凸起的顶端与所述第四腔体的内顶壁之间围成轴压补偿仓，所述轴压补偿流道与所述轴压补偿仓连通，用于补偿所述压机轴向加载时，所述轴压杆结构进出所述主腔体造成的围压波动，所述第二腔体与所述围压流道连通，以将所述围压系统提供且经过所述围压流道的围压流体导向至所述样品护套。
10、可选地，所述三轴压力总成还包括多个连接件，所述第一样品堵头和所述第二样品堵头的相对位置处均设置间隔排列的多个连接孔，所述连接件依次穿过所述第一样品堵头和所述第二样品堵头上的所述连接孔、所述第二隔热件并连接所述第一容器堵头。
11、可选地，所述三轴压力总成还包括流体进入管线和流体排出管线，所述第一容器堵头上设有流体进入流道和流体排出流道，所述第二样品堵头的周向边缘处开设有间隔排列的多个安装槽，所述第一样品堵头上还设有相互连通的进液口和第一导流流道，所述流体进入管线的一端连通孔隙压力系统，所述流体进入管线的另一端依次穿设于所述流体进入管线、所述第二隔热件、一所述安装槽以连通所述进液口，所述第一导流流道用于将所述孔隙压力系统提供且经所述流体进入管线通过所述进液口进入的孔隙流体均匀地导流至所述样品的表面，所述第二样品堵头上还设有相互连通的第二导流流道和回液口，所述第二导流流道处于所述样品的下方，所述流体排出管线的一端连通所述回液口，所述流体排出管线的另一端依次穿设于所述第二隔热件和所述流体排出流道。
12、可选地，所述流体进入管线处于所述第二样品堵头与所述进液口之间的部位缠绕于所述样品外。
13、可选地，所述第一容器堵头在临近所述第二隔热件的部位处与所述容器外壳之间安装第一密封圈，所述第一容器堵头的内部设有用于对所述第一密封圈进行冷却降温的第一水冷仓，所述第一容器堵头的内部还设有与所述第一水冷仓连通的第一进液降温流道和第一出液降温流道。
14、与现有技术相比，本专利技术通过在容器外壳的自身轴向两端之间处开设环形凹槽结构，且加热装置套设于环形凹槽结构处并与容器外壳连接，从而使得环形凹槽结构成为加热装置对容器外壳的加热段；由于所述环形凹槽结构的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，且环形凹槽结构环绕于样品仓设置，且环形凹槽结构处的容器外壳直径小，壁体薄，加热装置距离样品仓更近，从而使得环形凹槽结构可以将加热装置产生的热量更加均匀地传递至样品仓。
15、其中，环形凹槽结构的直径小于容器外壳的其他部位，换言之，容器外壳在环形凹槽结构处具有较小的直径和较薄的容器周向侧壁，从而使得在保证容器主体满足一定耐高压安全性的基础上，位于环形凹槽结构处的加热装置能够更快更集中地将产生的热量传递至样品仓内，以提升加热装置对样品仓的加热效率，以相应提高样品周围环境温度，进而使得容器主体能够满足当前超高温和高压的实验需求。
16、另外，由于三轴压力总成安装于容器外壳内部的主腔体内，且在三轴压力总成的内部设置样品仓，样品仓内安装样品，从而可通过三轴压力总成对样品仓内的样品进行三轴实验。
17、本专利技术还提供一种测试系统，包括压机、围压系统、孔隙压力系统以及如上所述的三轴补偿压力实验装置，还包括旋转装置，所述旋转装置包括支撑架、转轴和安装架，所述三轴补偿压力实验装置的容器主体可拆卸安装于所述安装架上，所述安装架通过所述转轴安装于所述支撑架上，所述安装架用于带动所述容器主体绕所述转轴旋转。
18、由于，测试系统包括三轴补偿压力实验装置，故测试系统至少具有三轴补偿压力实验本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三轴补偿压力实验装置，应用于测试系统，其特征在于，包括容器主体，所述容器主体包括容器外壳(2)、三轴压力总成(3)和加热装置(4)，所述容器外壳(2)在自身轴向两端之间处设有环形凹槽结构(211)，所述环形凹槽结构(211)的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，所述容器外壳(2)内部设有主腔体，所述三轴压力总成(3)安装于所述主腔体内，所述三轴压力总成(3)的内部设有用于安装样品(5)的样品仓，所述环形凹槽结构(211)环绕于所述样品仓设置，所述加热装置(4)套设于所述环形凹槽结构(211)处且与所述容器外壳(2)连接。
2.根据权利要求1所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述加热装置(4)包括呈环形排列的多个加热罩，且多个所述加热罩用于合围以包裹于所述环形凹槽结构(211)处；所述加热罩包括罩本体(41)和两个连接部(42)，两个所述连接部(42)分别设置于所述罩本体(41)沿所述容器主体的中心轴方向的两端，且所述连接部(42)用于与所述容器外壳(2)临近所述环形凹槽结构(211)的部位连接。
3.根据权利要求1所述的三轴补偿压力实验装置，其
4.根据权利要求1至3任一项所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)包括设置于所述主腔体内且沿所述容器主体的轴向依次排列设置的轴压杆结构(32)、第一隔热件(33)、第一样品堵头(34)、第二样品堵头(35)、第二隔热件(36)和第一容器堵头(37)，所述第一样品堵头(34)与所述第二样品堵头(35)之间形成所述样品仓；
5.根据权利要求4所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括第二容器堵头(38)和限位套(39)，所述主腔体包括沿所述容器主体的轴向分布且依次连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第二容器堵头(38)和所述第一容器堵头(37)分别对应设置于所述第一腔体和所述第三腔体内，所述第一样品堵头(34)和所述第二样品堵头(35)均设置于所述第二腔体内；
6.根据权利要求5所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括样品护套(31)，所述样品护套(31)套设于所述第一样品堵头(34)与所述第二样品堵头(35)的至少部分以及所述样品(5)；所述第二容器堵头(38)上设有围压入口(381)、轴压补偿流道(382)和围压流道(383)，所述围压入口(381)用于连通围压系统(8)，所述轴压补偿流道(382)和所述围压流道(383)分别连通所述围压入口(381)，所述环形凸起(322)的顶端与所述第四腔体的内顶壁之间围成轴压补偿仓，所述轴压补偿流道(382)与所述轴压补偿仓连通，用于补偿所述压机(6)轴向加载时，所述轴压杆结构(32)进出所述主腔体造成的围压波动，所述第二腔体与所述围压流道(383)连通，以将所述围压系统(8)提供且经过所述围压流道(383)的围压流体导向至所述样品护套(31)。
7.根据权利要求4所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括多个连接件，所述第一样品堵头(34)和所述第二样品堵头(35)的相对位置处均设置间隔排列的多个连接孔(341)，所述连接件依次穿过所述第一样品堵头(34)和所述第二样品堵头(35)上的所述连接孔(341)、所述第二隔热件(36)并连接所述第一容器堵头(37)。
8.根据权利要求7所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括流体进入管线(301)和流体排出管线(302)，所述第一容器堵头(37)上设有流体进入流道(371)和流体排出流道(372)，所述第二样品堵头(35)的周向边缘处开设有间隔排列的多个安装槽(351)，所述第一样品堵头(34)上还设有相互连通的进液口(342)和第一导流流道(343)，所述流体进入管线(301)的一端连通孔隙压力系统(9)，所述流体进入管线(301)的另一端依次穿设于所述流体进入管线(301)、所述第二隔热件(36)、所述安装槽(351)以连通所述进液口(342)，所述第一导流流道(343)用于将所述孔隙压力系统(9)提供且经所述流体进入管线(301)通过所述进液口(342)进入的孔隙流体均匀地导流至所述样品(5)的表面，所述第二样品堵头(35)上还设有相互连通的第二导流流道(352)和回液口(353)，所述第二导流流道(352)处于所述样品(5)的下方，所述流体排出管线(302)的一端连通所述回液口(353)，所述流体排出管线(302)的另一端依次穿设于所...
【技术特征摘要】
1.一种三轴补偿压力实验装置，应用于测试系统，其特征在于，包括容器主体，所述容器主体包括容器外壳(2)、三轴压力总成(3)和加热装置(4)，所述容器外壳(2)在自身轴向两端之间处设有环形凹槽结构(211)，所述环形凹槽结构(211)的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，所述容器外壳(2)内部设有主腔体，所述三轴压力总成(3)安装于所述主腔体内，所述三轴压力总成(3)的内部设有用于安装样品(5)的样品仓，所述环形凹槽结构(211)环绕于所述样品仓设置，所述加热装置(4)套设于所述环形凹槽结构(211)处且与所述容器外壳(2)连接。
2.根据权利要求1所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述加热装置(4)包括呈环形排列的多个加热罩，且多个所述加热罩用于合围以包裹于所述环形凹槽结构(211)处；所述加热罩包括罩本体(41)和两个连接部(42)，两个所述连接部(42)分别设置于所述罩本体(41)沿所述容器主体的中心轴方向的两端，且所述连接部(42)用于与所述容器外壳(2)临近所述环形凹槽结构(211)的部位连接。
3.根据权利要求1所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，还包括防护罩(1)，所述防护罩(1)套设于所述容器外壳(2)的至少部分外，用于对所述加热装置(4)进行保温及安全防护。
4.根据权利要求1至3任一项所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)包括设置于所述主腔体内且沿所述容器主体的轴向依次排列设置的轴压杆结构(32)、第一隔热件(33)、第一样品堵头(34)、第二样品堵头(35)、第二隔热件(36)和第一容器堵头(37)，所述第一样品堵头(34)与所述第二样品堵头(35)之间形成所述样品仓；
5.根据权利要求4所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括第二容器堵头(38)和限位套(39)，所述主腔体包括沿所述容器主体的轴向分布且依次连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第二容器堵头(38)和所述第一容器堵头(37)分别对应设置于所述第一腔体和所述第三腔体内，所述第一样品堵头(34)和所述第二样品堵头(35)均设置于所述第二腔体内；
6.根据权利要求5所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括样品护套(31)，所述样品护套(31)套设于所述第一样品堵头(34)与所述第二样品堵头(35)的至少部分以及所述样品(5)；所述第二容器堵头(38)上设有围压入口(381)、轴压补偿流道(382)和围压流道(383)，所述围压入口(381)用于连通围压系统(8)，所述轴压补偿流道(382)和所述围压流道(383)分别连通所述围压入口(381)，所述环形凸起(322)的顶端与所述第四腔体的内顶壁之间围成轴压补偿仓，所述轴压补偿流道(382)与所述轴压补偿仓连通，用于补偿所述压机(6)轴向加载时，所述轴压杆结构(32)进出所述主腔体造成的围压波动，所述第二腔体与所述围压流道(383)连通，以将所述围压系...
【专利技术属性】
技术研发人员：段庆宝，陈建业，
申请(专利权)人：中国地震局地质研究所，
类型：发明
国别省市：
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