專利名稱：研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于煤巖體瓦斯吸附解吸性能的研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置。
背景技術(shù)：
煤層瓦斯吸附解吸特性除了與煤體的孔隙性、煤質(zhì)等煤體本身性質(zhì)有關(guān)外，還受到地電場、地應力、地溫、以及人為采掘活動等多種因素的影響。研究不同因素影響下煤層瓦斯吸附解吸特征，對于認識煤層瓦斯的運移、瓦斯突出機理以及煤層氣開采、煤層瓦斯的抽采利用等都具有十分重要的意義。國內(nèi)外許多學者對于地球物理場、聲場、電場、電磁場、有效應力、溫度等對煤層瓦斯吸附解吸的影響規(guī)律做了大量的試驗研究。但對機械振動作用下煤層瓦斯的吸附解吸規(guī)律的研究還很少，沒有專用于研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，設計合理，使用操作便捷，試驗的精確度高，功能完備，使用效果好，便于推廣使用。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于包括試驗裝置基座以及均安裝在試驗裝置基座頂端的支架一和支架二，所述支架一上安裝有用于盛放煤樣的吸附罐，所述吸附罐的頂端設置有用于密封吸附罐的蓋板，所述蓋板的幾何中心位置處安裝有伸入到吸附罐中的導氣管，所述蓋板上安裝有用于檢測吸附罐內(nèi)壓強的壓強傳感器，所述支架二上安裝有激振器，所述激振器與支架一之間的空間內(nèi)安裝有用于檢測激振器對支架一產(chǎn)生的激振力大小的力傳感器，所述力傳感器的一端通過螺桿與激振器相接，所述力傳感器的另一端與支架一相接。上述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述試驗裝置基座的兩端均設置有手柄。上述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述支架一包括安裝在試驗裝置基座頂端的矩形支架一底板、分別固定連接在所述支架一底板四個頂點上方的四根支架一支腿和安裝在四根支架一支腿頂端的支架一頂板，所述吸附罐安裝在支架一頂板上，所述力傳感器的另一端與支架一頂板相接。上述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述支架一頂板的幾何中心位置處設置有螺紋孔，所述吸附罐的外表面上設置有與螺紋孔相配合的外螺紋，所述吸附罐通過所述外螺紋與螺紋孔的配合安裝在支架一頂板上。上述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述壓強傳感器通過包裹在壓強傳感器外圍的密封膠帶和設置在蓋板上的通孔安裝在蓋板上。[0010]上述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述支架二包括安裝在試驗裝置基座頂端的四根支架二支腿、安裝在四根支架二支腿頂端的支架二頂板和對稱設置在支架二頂板頂端的兩個梯形夾持件，所述激振器安裝在兩個梯形夾持件之間。上述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述激振器通過激振器固定螺釘安裝在兩個梯形夾持件之間。上述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述激振器為電動式激振器。上述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述力傳感器為CL-YD-211A型壓電式壓力傳感器。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、本實用新型包括試驗裝置基座、均安裝在試驗裝置基座頂端的支架一和支架二、安裝在支架一上的吸附罐、安裝在支架二上的激振器，安裝在吸附罐上的壓強傳感器和安裝在激振器與支架一之間的力傳感器，能夠方便地連接外圍設備，能夠進行在不同的激振頻率和振幅影響下，不同顆粒的煤樣吸附解吸氣體特性試驗，結(jié)構(gòu)簡單且設計合理。2、本實用新型的體積小，布設方便，裝配方便，與外圍設備的連接方便，使用操作便捷。3、本實用新型的力傳感器采用CL-YD-211A型壓電式壓力傳感器，結(jié)合數(shù)據(jù)采集存儲器和計算機進行數(shù)據(jù)記錄和分析，試驗的精確度高。4、本實用新型的功能完備，通過調(diào)節(jié)振動頻率和振動振幅，能夠用來研究在不同振幅和不同振動頻率的影響下，同一顆粒的煤樣吸附解吸氣體特性，并可以研究煤樣吸附解吸規(guī)律；能夠用來研究在同一頻率和振幅下，不同的顆粒煤樣吸附解吸氣體特性；能夠比較對照在不同的頻率同一振幅下煤樣的吸附和解吸過程；還能夠比較對照在不同的振幅同一頻率下煤樣的吸附和解吸過程。5、本實用新型的使用效果好，便于推廣使用。綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設計合理，使用操作便捷，試驗的精確度高，功能完備，填補了現(xiàn)有技術(shù)的空白，能夠進行在不同的激振頻率和振幅影響下，不同顆粒的煤樣吸附解吸氣體特性試驗，使用效果好，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為圖1的左視圖。圖4為采用本實用新型研究機械振動對煤樣吸附解吸性能時本實用新型與外圍設備的連接關(guān)系示意圖。附圖標記說明1-試驗裝置基座；2-1-支架一底板； 2-2-支架一支腿；2-3-支架一頂板； 3-1-支架二支腿； 3-2-支架二頂板；[0029]3-3-梯形夾持件；6-導氣管；8-1-外接設備輸入端口 ；11-手柄；14-功率放大器；17-數(shù)據(jù)采集存儲器；20-減壓閥；
4-吸附罐; 7-壓強傳感器； 9-力傳感器；
21-氣體鋼瓶;
12-激振器固定螺釘; 15-信號調(diào)整器； 18-計算機；
5-蓋板； 8-激振器； 10-螺桿；
13-掃頻信號發(fā)生器； 16-壓力變送器； 19-瓦斯吸附常數(shù)測定儀；
22-恒溫水箱。
具體實施方式
如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型包括試驗裝置基座1以及均安裝在試驗裝置基座1頂端的支架一和支架二，所述支架一上安裝有用于盛放煤樣的吸附罐4，所述吸附罐 4的頂端設置有用于密封吸附罐4的蓋板5，所述蓋板5的幾何中心位置處安裝有伸入到吸附罐4中的導氣管6，所述蓋板5上安裝有用于檢測吸附罐4內(nèi)壓強的壓強傳感器7，所述支架二上安裝有激振器8，所述激振器8與支架一之間的空間內(nèi)安裝有用于檢測激振器8對支架一產(chǎn)生的激振力大小的力傳感器9，所述力傳感器9的一端通過螺桿10與激振器8相接，所述力傳感器9的另一端與支架一相接。所述試驗裝置基座1的兩端均設置有手柄11。如圖1、圖2和圖3所示，本實施例中，所述支架一包括安裝在試驗裝置基座1頂端的矩形支架一底板2-1、分別固定連接在所述支架一底板2-1四個頂點上方的四根支架一支腿2-2和安裝在四根支架一支腿2-2頂端的支架一頂板2-3，所述吸附罐4安裝在支架一頂板2-3上，所述力傳感器9的另一端與支架一頂板2-3相接。具體地，所述支架一頂板2-3的幾何中心位置處設置有螺紋孔，所述吸附罐4的外表面上設置有與螺紋孔相配合的外螺紋，所述吸附罐4通過所述外螺紋與螺紋孔的配合安裝在支架一頂板2-3上。本實施例中，所述壓強傳感器7通過包裹在壓強傳感器7外圍的密封膠帶和設置在蓋板5上的通孔安裝在蓋板5上。所述激振器8為電動式激振器。所述力傳感器9為 CL-YD-211A型壓電式壓力傳感器。如圖1、圖2和圖3所示，本實施例中，所述支架二包括安裝在試驗裝置基座1頂端的四根支架二支腿3-1、安裝在四根支架二支腿3-1頂端的支架二頂板3-2和對稱設置在支架二頂板3-2頂端的兩個梯形夾持件3-3，所述激振器8安裝在兩個梯形夾持件3-3之間。 具體地，所述激振器8通過激振器固定螺釘12安裝在兩個梯形夾持件3-3之間。使用本實用新型研究機械振動對煤樣吸附解吸性能的影響時，首先對本實用新型所述的試驗裝置進行裝配，裝配過程為(1)利用螺釘和墊圈將支架一底板2-1固定在試驗裝置基座1的頂端，其中，四根支架一支腿2-2與支架一底板2-1焊接為一體，然后再用螺釘將支架一頂板2-3安裝在四根支架一支腿2-2的頂端；( 將壓強傳感器7通過包裹在壓強傳感器7外圍的密封膠帶和設置在蓋板5上的通孔安裝在蓋板5上；C3)在蓋板5內(nèi)放置0型橡膠密封圈，并利用設置在蓋板5內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋和設置在吸附罐4外表面上的外螺紋將蓋板5與吸附罐4密封連接；(4)利用吸附罐4外表面上的外螺紋和設置在支架一頂板2-3幾何中心位置處的螺紋孔將吸附罐4連接到支架一頂板2-3上，且使得蓋板5的底面緊貼支架一頂板2-3的頂面；(5)用螺釘將四根支架二支腿3-1安裝在試驗裝置基座1 的頂端，再用螺釘將已設置有兩個梯形夾持件3-3的支架二頂板3-2安裝在四根支架二支腿3-1的頂端，然后用激振器固定螺釘12將激振器8安裝在兩個梯形夾持件3-3之間；(6) 用螺桿10將力傳感器9的一端與激振器8連接，再用螺桿將力傳感器9的另一端與支架一頂板2-3連接并壓緊。接著連接外圍測試設備，如圖4所示(1)用電纜線將掃頻信號發(fā)生器13和功率放大器14依次順序連接，再將功率放大器14的輸出端口接到設置在激振器8頂端的外接設備輸入端8-1上；( 在壓強傳感器7的輸出端連接信號調(diào)整器15，再將信號調(diào)整器15 的輸出端連接到數(shù)據(jù)采集存儲器17的輸入端；(3)在力傳感器9的輸出端連接壓力變送器 16，再將壓力變送器16的輸出端連接到數(shù)據(jù)采集存儲器17的輸入端；(4)將數(shù)據(jù)采集存儲器17的輸出端連接到計算機18 ； (5)將導氣管6與瓦斯吸附常數(shù)測定儀19連接，并將瓦斯吸附常數(shù)測定儀19通過減壓閥20與氣體鋼瓶21連接；(6)在裝配試驗裝置的過程中將吸附罐4連接到支架一頂板2-3上之前，需要先在支架一底板2-1上放置恒溫水箱22并將吸附罐4浸在恒溫水箱22中，恒溫水箱22中裝有自動控溫系統(tǒng)。然后便可以開始試驗，試驗過程為(1)從氣體鋼瓶21中放入少量的氣體，檢驗該試驗裝置的氣密性，確保其密封良好；(2)打開瓦斯吸附常數(shù)測定儀19與吸附罐4相連的閥門和脫氣閥，關(guān)閉瓦斯吸附常數(shù)測定儀19的充氣閥、通大氣閥和與煤樣罐連接的閥門； (3)利用真空泵脫氣之后，關(guān)閉脫氣閥，開啟充氣閥，對吸附罐4進行充氣；(4)當吸附達到平衡后，打開數(shù)據(jù)采集存儲器17和掃頻信號發(fā)生器13，開啟瓦斯吸附常數(shù)測定儀19與吸附罐4相連的閥門和通大氣閥，待吸附罐4內(nèi)的游離瓦斯完全排出后，立刻同時關(guān)閉這兩個閥門；( 打開功率放大器14，它帶動激振器8對煤樣施加激振力，力傳感器9測得激振器8 對支架一產(chǎn)生的激振力的大小并將該激振力通過壓力變送器16轉(zhuǎn)換成電信號后傳輸給數(shù)據(jù)采集存儲器17 ；同時，壓強傳感器7檢測吸附罐4內(nèi)的壓強并經(jīng)過信號調(diào)整器15調(diào)整后輸出給數(shù)據(jù)采集存儲器17 ； (6)數(shù)據(jù)采集存儲器17將采集存儲的數(shù)據(jù)輸出給計算機18，計算機18記錄整個過程中吸附罐4內(nèi)壓強以及激振力隨時間的變化曲線。試驗過程中，通過調(diào)節(jié)掃頻信號發(fā)生器13的手動電位器可以實現(xiàn)對振動頻率的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)功率放大器14的增益旋鈕可以實現(xiàn)對振動振幅的調(diào)節(jié)，這樣可以對煤樣進行不同頻率、不同振幅的吸附解吸試驗，能夠用來研究在不同振幅和不同振動頻率的影響下，同一顆粒的煤樣吸附解吸氣體特性，并可以研究煤樣吸附解吸規(guī)律；能夠用來研究在同一頻率和振幅下，不同的顆粒煤樣吸附解吸氣體特性；能夠比較對照在不同的頻率同一振幅下煤樣的吸附和解吸過程；還能夠比較對照在不同的振幅同一頻率下煤樣的吸附和解吸過程；從而研究低頻機械振動對煤樣吸附解吸氣體的特性，對研究采掘活動產(chǎn)生的振動對煤層中瓦斯突出的影響具有理論指導作用。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于包括試驗裝置基座(1)以及均安裝在試驗裝置基座(1)頂端的支架一和支架二，所述支架一上安裝有用于盛放煤樣的吸附罐G)，所述吸附罐的頂端設置有用于密封吸附罐的蓋板 (5)，所述蓋板(5)的幾何中心位置處安裝有伸入到吸附罐中的導氣管(6)，所述蓋板 (5)上安裝有用于檢測吸附罐內(nèi)壓強的壓強傳感器(7)，所述支架二上安裝有激振器 (8)，所述激振器(8)與支架一之間的空間內(nèi)安裝有用于檢測激振器(8)對支架一產(chǎn)生的激振力大小的力傳感器(9)，所述力傳感器(9)的一端通過螺桿(10)與激振器(8)相接，所述力傳感器(9)的另一端與支架一相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述試驗裝置基座(1)的兩端均設置有手柄(11)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述支架一包括安裝在試驗裝置基座(1)頂端的矩形支架一底板0-1)、分別固定連接在所述支架一底板四個頂點上方的四根支架一支腿(2- 和安裝在四根支架一支腿(2- 頂端的支架一頂板0-3)，所述吸附罐(4)安裝在支架一頂板(2- 上，所述力傳感器(9)的另一端與支架一頂板(2- 相接。
4.按照權(quán)利要求3所述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述支架一頂板(2- 的幾何中心位置處設置有螺紋孔，所述吸附罐(4)的外表面上設置有與螺紋孔相配合的外螺紋，所述吸附罐(4)通過所述外螺紋與螺紋孔的配合安裝在支架一頂板(2- 上。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述壓強傳感器(7)通過包裹在壓強傳感器(7)外圍的密封膠帶和設置在蓋板 (5)上的通孔安裝在蓋板(5)上。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述支架二包括安裝在試驗裝置基座(1)頂端的四根支架二支腿(3-1)、安裝在四根支架二支腿(3-1)頂端的支架二頂板(3- 和對稱設置在支架二頂板(3- 頂端的兩個梯形夾持件(3-3)，所述激振器(8)安裝在兩個梯形夾持件(3- 之間。
7.按照權(quán)利要求6所述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述激振器(8)通過激振器固定螺釘(1 安裝在兩個梯形夾持件(3- 之間。
8.按照權(quán)利要求1所述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述激振器(8)為電動式激振器。
9.按照權(quán)利要求1所述的研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，其特征在于所述力傳感器(9)為CL-YD-211A型壓電式壓力傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種研究機械振動對煤樣吸附解吸性能影響的試驗裝置，包括試驗裝置基座以及均安裝在試驗裝置基座頂端的支架一和支架二，所述支架一上安裝有用于盛放煤樣的吸附罐，所述吸附罐的頂端設置有用于密封吸附罐的蓋板，所述蓋板的幾何中心位置處安裝有伸入到吸附罐中的導氣管，所述蓋板上安裝有用于檢測吸附罐內(nèi)壓強的壓強傳感器，所述支架二上安裝有激振器，所述激振器與支架一之間的空間內(nèi)安裝有用于檢測激振器對支架一產(chǎn)生的激振力大小的力傳感器，所述力傳感器的一端通過螺桿與激振器相接，所述力傳感器的另一端與支架一相接。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設計合理，使用操作便捷，試驗的精確度高，功能完備，使用效果好，便于推廣使用。
文檔編號G01N15/08GK202101920SQ20112020332
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者張?zhí)燔? 張濤偉, 李樹剛 申請人:西安科技大學