煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，在實(shí)驗(yàn)缸內(nèi)裝有加熱器和底座，底座的后端固定側(cè)部支撐體，底座的前端設(shè)置加載板，該加載板與壓力桿的后端固定，壓力桿前端與實(shí)驗(yàn)缸外的杠桿裝置連接，在實(shí)驗(yàn)缸壁上的抽氣孔外連接抽氣子系統(tǒng)，充氣孔外連接充氣子系統(tǒng)，所述實(shí)驗(yàn)缸上端的敞口由密封蓋封口，該密封蓋的中部嵌裝透明視鏡，透明視鏡的正上方設(shè)置觀測裝置。本發(fā)明通過模擬實(shí)驗(yàn)體真實(shí)的多場（力場、圍壓場和溫度場）環(huán)境，在工作過程中，利用配備的高倍數(shù)值顯微鏡系統(tǒng)，定量觀測吸附和解吸瓦斯后的煤體后的膨脹收縮效應(yīng)和瓦斯?jié)B流特征，并計(jì)算在變形限制條件下的膨脹應(yīng)力。
【專利說明】煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于瓦斯?jié)B流【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，特別涉及一種多場條件下用于煤巖瓦斯吸附-膨脹變形過程模擬的室內(nèi)觀察裝置，以采用動態(tài)顯微觀測為試驗(yàn)測試方法，對考慮瓦斯作用下及不同溫度和力條件下的煤巖變形全過程進(jìn)行細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國92%的煤炭生產(chǎn)是井工開采，井下開采平均深度近500m，井下煤層賦存及開采條件愈趨復(fù)雜，煤層瓦斯含量普遍較高，其中50%以上的煤層為高瓦斯煤層，高突礦井占全國礦井總數(shù)的44%。隨著煤礦開采深度的增加，大量淺部低瓦斯礦井將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦咄咚沟V井，高瓦斯礦井?dāng)?shù)量逐年增加。同時(shí)，瓦斯也是一種溫室氣體，甲烷對臭氧層的破壞能力是二氧化碳的7倍，引起的升溫效應(yīng)是同體積二氧化碳的25倍。另外，煤層氣作為煤層伴生產(chǎn)物又是一種十分有用的清潔能源。在國際油價(jià)居高不下、減排壓力空前增加的大環(huán)境下，瓦斯(煤層氣)資源將扮演越來越重要的角色，在我國能源結(jié)構(gòu)中的比例也將持續(xù)增加。除了作為一種重要的能源資源，由于經(jīng)濟(jì)或技術(shù)方面原因?qū)е虏豢刹擅簩舆€可以作為在工業(yè)生產(chǎn)中大量排放的二氧化碳封存場所。通過封存，一方面可以大量地降低二氧化碳在大氣中的含量，另一方面還可以增加這些煤層的瓦斯生產(chǎn)。因而，需要發(fā)明一種煤巖瓦斯吸附一膨脹變形實(shí)驗(yàn)裝置來研究煤瓦斯相互的力學(xué)作用機(jī)制及對煤層中瓦斯?jié)B流的影響，以便使該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
[0003]鑒于我國深部煤炭資源開發(fā)的迫切需要和煤層氣開發(fā)的必要性，更深入地了解煤瓦斯在多場耦合條件下的相互作用和瓦斯的運(yùn)移規(guī)律是十分必要的。現(xiàn)有利用光學(xué)顯微技術(shù)研究在多場條件下煤瓦斯相互作用和瓦斯流動還較少。如中科院武漢巖土力學(xué)研究所研制的巖石細(xì)觀力學(xué)加載儀，該儀器配裝在光學(xué)體視顯微鏡下，可以觀察巖樣在單軸加載過程中，四個(gè)平面變形破壞的全過程，同時(shí)，還研制了應(yīng)力一水流一化學(xué)耦合的巖石單軸、三軸壓縮細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)裝置，但該裝置對密封及壓力要求不高，不能進(jìn)行固-氣耦合狀態(tài)的試驗(yàn)。另外，針對含瓦斯煤巖的細(xì)觀裝置非常少見。僅有中國礦業(yè)大學(xué)何學(xué)秋教授研制的含瓦斯煤變形及破裂動態(tài)顯微觀測系統(tǒng)，其加載裝置為設(shè)置有觀測窗口的圓柱形壓力缸，用5mm浮法玻璃做窗口材料,將圓柱形煤巖試件的一側(cè)磨成平面寬度約為IOmm?15mm的平面，作為觀測平面。觀測系統(tǒng)采用長距離高倍顯微鏡，可進(jìn)行左右擺動。由于光學(xué)顯微鏡對觀測面的要求較高，該裝置采用圓柱形試件，觀測面范圍較小，且顯微鏡只能進(jìn)行左右擺動觀測，致使觀測范圍小，不能追蹤特定裂紋的破壞過程和進(jìn)行一定范圍內(nèi)的定量觀測；其次，該裝置的氣體壓力較低，與礦山實(shí)際差異較大；而且，從現(xiàn)有的研究成果看，其觀測的可靠性還有待進(jìn)一步提高。又如中國發(fā)明專利CN 101354355 B所公開的一種含瓦斯煤巖細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，采用動態(tài)顯微觀測和聲發(fā)射監(jiān)測兩種手段獲得試件表面裂紋的變化圖像和反映試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷演化過程的聲發(fā)射特征，但系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)及維護(hù)費(fèi)用較高。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種應(yīng)用于觀測多場條件下煤瓦斯相互作用及對瓦斯運(yùn)移影響的煤巖瓦斯吸附一膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，從細(xì)觀角度觀測在多場物理?xiàng)l件下煤瓦斯相互作用的動態(tài)過程。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，具有實(shí)驗(yàn)缸
(1)，所述實(shí)驗(yàn)缸(I)為上端敞口下端封閉的空心圓柱體，在實(shí)驗(yàn)缸(I)的內(nèi)底壁上裝有加熱器(20)，并在實(shí)驗(yàn)缸(I)內(nèi)中部偏下的位置安裝底座(6)，所述底座(6)的后端固定側(cè)部支撐體(7)，底座(6)的前端設(shè)置加載板(5),該加載板(5)位于側(cè)部支撐體(7)的正前方,并與壓力桿(12)的后端固定，壓力桿(12)前端伸出實(shí)驗(yàn)缸(I)外，并與杠桿裝置(13)連接，在所述實(shí)驗(yàn)缸(I)左右兩側(cè)的中部對稱設(shè)置有側(cè)視窗(2 )，并在實(shí)驗(yàn)缸(I)的壁上開設(shè)抽氣孔和充氣孔，所述抽氣孔外連接抽氣子系統(tǒng)，充氣孔外連接充氣子系統(tǒng)，所述實(shí)驗(yàn)缸(I)上端的敞口由可拆卸安裝的密封蓋(10)封口，該密封蓋(10)的中部開孔并嵌裝透明視鏡(3)，在所述透明視鏡(3)的正上方設(shè)置觀測裝置(11)。
[0006]采用以上技術(shù)方案，實(shí)驗(yàn)缸和密封蓋組成封閉系統(tǒng)，為實(shí)驗(yàn)提供密閉的氣壓艙；實(shí)驗(yàn)體放置在底座上，并由側(cè)部支撐體限位，底座和側(cè)部支撐體組成實(shí)驗(yàn)體放置系統(tǒng)；杠桿裝置推動壓力桿，使壓力桿帶動加載板向?qū)嶒?yàn)體方向運(yùn)動，向?qū)嶒?yàn)體施加壓力，杠桿裝置、壓力桿和加載板組成應(yīng)力加載系統(tǒng)，應(yīng)力加載系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)體放置系統(tǒng)相結(jié)合，為實(shí)驗(yàn)體提供力場環(huán)境；抽氣子系統(tǒng)用于將實(shí)驗(yàn)缸內(nèi)的空氣抽出，使實(shí)驗(yàn)缸內(nèi)處于真空狀態(tài)，然后通過充氣子系統(tǒng)向?qū)嶒?yàn)缸內(nèi)充入實(shí)驗(yàn)所需的高壓瓦斯氣體，抽氣子系統(tǒng)和充氣子系統(tǒng)組成圍壓系統(tǒng)，為實(shí)驗(yàn)體提供吸附氣體及圍壓場環(huán)境；實(shí)驗(yàn)缸內(nèi)底壁上的加熱器及其控制電路組成溫度場系統(tǒng)，用于對實(shí)驗(yàn)缸內(nèi)的氣體進(jìn)行加熱，為實(shí)驗(yàn)體提供溫度場環(huán)境；實(shí)驗(yàn)缸左右兩側(cè)的側(cè)視窗略大于實(shí)驗(yàn)體，通過側(cè)視窗，光源光路將穿過實(shí)驗(yàn)缸照射到實(shí)驗(yàn)體上，為實(shí)驗(yàn)提供可靠的可視環(huán)境，同時(shí)側(cè)視窗可以方便實(shí)驗(yàn)人員直觀的查看實(shí)驗(yàn)缸的內(nèi)部情況；密封蓋上的透明視鏡為實(shí)驗(yàn)缸外設(shè)置的觀測裝置提供了有效的可視途徑。
[0007]由此可見，本發(fā)明通過模擬實(shí)驗(yàn)體真實(shí)的多場(力場、圍壓場和溫度場)環(huán)境，通過觀測裝置從細(xì)觀角度觀測多場條件下煤瓦斯相互作用及對瓦斯運(yùn)移影響的煤巖瓦斯吸附一膨脹變形的動態(tài)過程。本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡單，組裝容易，實(shí)驗(yàn)及維護(hù)費(fèi)用低，而且操作便捷，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。由于實(shí)驗(yàn)所需加載的力較小，因此本發(fā)明采用杠桿裝置來提供加載力，既能夠滿足較小力的需求，又能夠很方便地調(diào)節(jié)力的大小。
[0008]所述杠桿裝置(13)由第一推塊(13a)、第二推塊(13b)、杠桿(13c)、支點(diǎn)(13d)和配重塊(13e)組成，第一推塊(13a)和第二推塊(13b)均為直角三角形，兩者之間通過斜面相貼合，所述第一推塊(13a)與壓力桿(12)的前端連接，第二推塊(13b)與杠桿(13c)的一端連接，杠桿(13c )的中部由支點(diǎn)(13d )支撐，杠桿(13c )的另一端懸吊安裝配重塊(13e )。以上結(jié)構(gòu)在配重塊重力的作用下使杠桿翻轉(zhuǎn)，杠桿帶動第二推塊向后移動，使第二推塊通過斜面推動第一推塊，第一推塊連同壓力桿及加載板向后移動，對實(shí)驗(yàn)體施加壓力。上述杠桿裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作方便，并且通過更換不同的配重塊可以改變加載力的大小，力的調(diào)節(jié)非常便捷。
[0009]在所述實(shí)驗(yàn)缸(I)內(nèi)裝有溫度傳感器，該溫度傳感器和加熱器(20)均通過導(dǎo)線與實(shí)驗(yàn)缸(I)外的微電腦溫度控制器(21)連接，溫度傳感器將實(shí)驗(yàn)缸(I)內(nèi)氣體的溫度信號傳遞給微電腦溫度控制器(21)，由微電腦溫度控制器(21)控制加熱器(20)工作。以上結(jié)構(gòu)使實(shí)驗(yàn)缸內(nèi)的溫度處于可控狀態(tài)，能夠起到防爆的作用，安全性好。
[0010]所述抽氣子系統(tǒng)由抽氣管道(9)、真空壓力表(17)、真空控制閥(18)和真空泵
(19)組成，抽氣管道(9)的一端與實(shí)驗(yàn)缸(I)壁上的抽氣孔連接，抽氣管道(9)的另一端通過橡膠軟管依次串聯(lián)真空控制閥(18)、真空壓力表(17)和真空泵(19)。以上結(jié)構(gòu)管路布置容易，組裝連接方便；真空控制閥用于調(diào)節(jié)抽真空的流量，真空壓力表能夠直觀地顯示實(shí)驗(yàn)缸內(nèi)的真空度，以滿足實(shí)驗(yàn)需要，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0011]所述充氣子系統(tǒng)由進(jìn)氣管道(8)、氣體控制閥(14)、氣體減壓閥(15)、氣體壓力表(16)和高壓氣體瓶(22)組成，進(jìn)氣管道(8)的一端與實(shí)驗(yàn)缸(I)壁上的充氣孔連接，進(jìn)氣管道(8)的另一端通過橡膠軟管依次串聯(lián)氣體控制閥(14)、氣體壓力表(16)、氣體減壓閥(15)和高壓氣體瓶(22)。以上結(jié)構(gòu)一方面管路布置容易，組裝連接方便；另一方面，向?qū)嶒?yàn)缸內(nèi)充氣過程可控，充氣更安全、可靠。
[0012]所述密封蓋(10)由兩塊大小厚度相同、中間開孔的圓形鋼板疊合而成，這兩塊鋼板之間通過多顆按圓周均勻分布的螺栓固定，在兩塊鋼板接觸部位所圍成的孔中嵌裝透明視鏡(3)，該透明視鏡(3)上下端面的邊緣由兩塊鋼板壓緊。以上結(jié)構(gòu)能夠便于透明視鏡安裝，并且透明視鏡裝配的牢靠性好，不會發(fā)生松動。
[0013]為了方便密封蓋打開或關(guān)閉，下面一塊鋼板的底部一體形成有環(huán)形凸臺，該環(huán)形凸臺套裝于實(shí)驗(yàn)缸(I)上，兩者之間通過螺紋配合。
[0014]為了增強(qiáng)密封性，防止漏氣，在所述實(shí)驗(yàn)缸(I)壁上供壓力桿(12)穿過的孔中嵌裝有V型密封圈。
[0015]所述觀測裝置(11)由立體顯微鏡和顯微鏡攝像頭組成，立體顯微鏡的物鏡鏡頭與透明視鏡(3)的圓心在同一軸線上。立體顯微鏡將實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)體的光學(xué)放大，安裝在目鏡處的顯微鏡攝像頭能夠提供全高清晰的實(shí)時(shí)圖像，立體顯微鏡和顯微鏡攝像頭共同為實(shí)驗(yàn)提供動態(tài)實(shí)時(shí)圖像采集，并通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)圖像處理及數(shù)據(jù)整合。
[0016]有益效果:本發(fā)明通過模擬實(shí)驗(yàn)體真實(shí)的多場(力場、圍壓場和溫度場)環(huán)境，在工作過程中，利用配備的高倍數(shù)值顯微鏡系統(tǒng)，定量觀測吸附和解吸瓦斯后的煤體后的膨脹收縮效應(yīng)和瓦斯?jié)B流特征，并計(jì)算在變形限制條件下的膨脹應(yīng)力。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)通過多場條件下煤與瓦斯相互作用的細(xì)觀力學(xué)機(jī)制入手，進(jìn)而研究這種相互作用對瓦斯在煤中滲流特性的影響，揭示煤瓦斯相互的力學(xué)作用機(jī)制及對煤層中瓦斯?jié)B流的影響，為煤瓦斯突出預(yù)防、瓦斯抽采提供理論基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為實(shí)驗(yàn)缸及密封蓋的俯視圖。
[0019]圖3為密封蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0021 ] 如圖1、圖2和圖3所示，實(shí)驗(yàn)缸I為上端敞口下端封閉的空心圓柱體，該實(shí)驗(yàn)缸I上端的敞口由可拆卸安裝的密封蓋10封口。密封蓋10和實(shí)驗(yàn)缸I組成一個(gè)密閉的罐子，為實(shí)驗(yàn)提供氣壓艙。
[0022]如圖1、圖2和圖3所示，密封蓋10為直徑略大于實(shí)驗(yàn)缸I直徑的厚蓋子，由兩塊大小厚度相同、中間開孔的圓形鋼板疊合而成，這兩塊鋼板之間通過多顆按圓周均勻分布的螺栓固定。下面一塊鋼板的底部一體形成有環(huán)形凸臺，該環(huán)形凸臺套裝于實(shí)驗(yàn)缸I上，兩者之間通過螺紋配合，通過擰動即可打開或關(guān)閉密封蓋10。為了增強(qiáng)密封性，達(dá)到密閉效果，密封蓋10內(nèi)可設(shè)置橡膠墊。
[0023]如圖1、圖2和圖3所示，在密封蓋10兩塊鋼板的中部均開有孔，兩塊鋼板接觸部位所圍成的孔中嵌裝透明視鏡3，該透明視鏡3上下端面的邊緣由兩塊鋼板壓緊。兩塊鋼板接觸部位所圍成的孔中使用彈性密封元件如墊圈或者硅膠合劑，來保證密封蓋10與透明視鏡3的接觸部位不會漏氣。透明視鏡3可由鋼化玻璃(無堿鋁硅酸鹽玻璃)、聚碳酸酯或者其他的耐高溫高壓透明光學(xué)介質(zhì)組成。所述透明視鏡3將為實(shí)驗(yàn)缸I外設(shè)置的光學(xué)顯微觀測裝置提供有效的可視途徑。
[0024]如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)缸I內(nèi)中部偏下的位置安裝底座6，實(shí)驗(yàn)體4放置在該底座6上。在所述實(shí)驗(yàn)缸I左右兩側(cè)的中部對稱設(shè)置有方形窗口，該方形窗口的下端與底座6的頂部處于同一高度位置，且方形窗口略大于實(shí)驗(yàn)體。在每個(gè)方形窗口中安裝有與之形狀大小相適應(yīng)的側(cè)視窗2，側(cè)視窗2由鋼化玻璃(無堿鋁硅酸鹽玻璃)、聚碳酸酯或者其他的耐高溫高壓透明光學(xué)介質(zhì)組成，且用硅膠合劑密封。通過側(cè)視窗2，光源光路將穿過實(shí)驗(yàn)缸I照射到實(shí)驗(yàn)體4上，為實(shí)驗(yàn)提供可靠的可視環(huán)境，同時(shí)側(cè)視窗2方便實(shí)驗(yàn)人員直觀的查看實(shí)驗(yàn)缸I的內(nèi)部情況。
[0025]如圖1所示，在底座6后端的頂面上固定側(cè)部支撐體7，該側(cè)部支撐體7用于對實(shí)驗(yàn)體4限位。底座6前端的頂面上設(shè)置加載板5，該加載板5位于側(cè)部支撐體7的正前方，加載板5能在底座6上作前后移動。所述加載板5前板面的中部與壓力桿12的后端固定，壓力桿12垂直于加載板5，壓力桿12前端伸出實(shí)驗(yàn)缸I外，在所述實(shí)驗(yàn)缸I壁上供壓力桿12穿過的孔中嵌裝有V型密封圈。
[0026]如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)缸I的前方設(shè)置杠桿裝置13，該杠桿裝置13由第一推塊13a、第二推塊13b、杠桿13c、支點(diǎn)13d和配重塊13e組成，第一推塊13a和第二推塊13b均為直角三角形，兩者之間通過斜面相貼合。所述第一推塊13a與壓力桿12的前端連接，第二推塊13b與杠桿13c的后端連接，杠桿13c的中部由支點(diǎn)13d支撐，杠桿13c的另一端懸吊安裝配重塊13e。配重塊13e在重力作用下使杠桿13c的后端翹起，杠桿13c帶動第二推塊13b向后移動，使第二推塊13b通過斜面推動第一推塊13a,第一推塊13a連同壓力桿12及加載板5向后移動，對實(shí)驗(yàn)體4施加壓力。通過換裝不同大小的配重塊13e可以調(diào)節(jié)對實(shí)驗(yàn)體4施加壓力的大小。以上杠桿裝置13可以通過重力得到為實(shí)驗(yàn)提供所需要的、可調(diào)節(jié)的特定軸向荷載，并通過壓力桿12、加載板5傳導(dǎo)，施加給實(shí)驗(yàn)體4，將為實(shí)驗(yàn)提供所需的力場環(huán)境。
[0027]如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)缸I的后端壁上開設(shè)抽氣孔和充氣孔，抽氣孔位于充氣孔的下方。所述抽氣孔外連接抽氣子系統(tǒng)，抽氣子系統(tǒng)由抽氣管道9、真空壓力表17、真空控制閥18和真空泵19組成，抽氣管道9優(yōu)選為銅管，該抽氣管道9的一端與實(shí)驗(yàn)缸I壁上的抽氣孔連接，抽氣管道9的另一端通過橡膠軟管依次串聯(lián)真空控制閥18、真空壓力表17和真空泵19。真空泵19工作的時(shí)候，通過以上抽氣管路將實(shí)驗(yàn)缸I內(nèi)的空氣抽出，使實(shí)驗(yàn)缸I處于真空狀態(tài)。
[0028]如圖1所示，在所述充氣孔外連接充氣子系統(tǒng)，充氣子系統(tǒng)由進(jìn)氣管道8、氣體控制閥14、氣體減壓閥15、氣體壓力表16和高壓氣體瓶22組成，進(jìn)氣管道8優(yōu)選為銅管，該進(jìn)氣管道8的一端與實(shí)驗(yàn)缸I壁上的充氣孔連接，進(jìn)氣管道8的另一端通過橡膠軟管依次串聯(lián)氣體控制閥14、氣體壓力表16、氣體減壓閥15和高壓氣體瓶22。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，高壓氣體瓶22內(nèi)裝有包括CH4、C02及AR的高壓瓦斯氣體，實(shí)驗(yàn)缸I抽真空后，將高壓氣體瓶22內(nèi)的高壓瓦斯氣體通過以上充氣管路充入實(shí)驗(yàn)缸I內(nèi)。抽氣子系統(tǒng)和充氣子系統(tǒng)組成圍壓系統(tǒng)，為實(shí)驗(yàn)體提供吸附氣體及圍壓場環(huán)境。
[0029]如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)缸I的內(nèi)底壁上裝有加熱器20，該加熱器20可以由電加熱帶構(gòu)成，電加熱帶包含了至少一個(gè)電阻加熱元件。在所述實(shí)驗(yàn)缸I內(nèi)裝有至少一個(gè)溫度傳感器，實(shí)驗(yàn)缸I外面設(shè)有一個(gè)采用PID (比例一積分一微分)算法且?guī)в袩犭娕技傻奈㈦娔X溫度控制器21，如CAL9900型。所述溫度傳感器和加熱器20均通過導(dǎo)線與實(shí)驗(yàn)缸I外的微電腦溫度控制器21連接。溫度傳感器將實(shí)驗(yàn)缸I內(nèi)氣體的溫度信號傳遞給微電腦溫度控制器21，由微電腦溫度控制器21控制加熱器20工作。加熱器20、溫度傳感器及微電腦溫度控制器21組成溫度場系統(tǒng)，用于對實(shí)驗(yàn)缸I內(nèi)的高壓瓦斯氣體進(jìn)行加熱，為實(shí)驗(yàn)體4提供溫度場環(huán)境。
[0030]如圖1所示，在所述透明視鏡3的正上方設(shè)置觀測裝置11，該觀測裝置11由立體顯微鏡和顯微鏡攝像頭組成，立體顯微鏡的物鏡鏡頭與透明視鏡3的圓心在同一軸線上。立體顯微鏡將實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)件4的光學(xué)放大，安裝在目鏡處的顯微鏡攝像頭能夠提供全高清晰的實(shí)時(shí)圖像，立體顯微鏡和顯微鏡攝像頭共同為實(shí)驗(yàn)提供動態(tài)實(shí)時(shí)圖像采集，并通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)圖像處理及數(shù)據(jù)整合。
[0031]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，具有實(shí)驗(yàn)缸(1)，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)缸(I)為上端敞口下端封閉的空心圓柱體，在實(shí)驗(yàn)缸(I)的內(nèi)底壁上裝有加熱器(20 )，并在實(shí)驗(yàn)缸(I)內(nèi)中部偏下的位置安裝底座(6 ),所述底座(6 )的后端固定側(cè)部支撐體(7 ),底座(6)的前端設(shè)置加載板(5)，該加載板(5)位于側(cè)部支撐體(7)的正前方，并與壓力桿(12)的后端固定，壓力桿(12)前端伸出實(shí)驗(yàn)缸(I)外，并與杠桿裝置(13)連接，在所述實(shí)驗(yàn)缸(I)左右兩側(cè)的中部對稱設(shè)置有側(cè)視窗(2)，并在實(shí)驗(yàn)缸(I)的壁上開設(shè)抽氣孔和充氣孔，所述抽氣孔外連接抽氣子系統(tǒng)，充氣孔外連接充氣子系統(tǒng)，所述實(shí)驗(yàn)缸(I)上端的敞口由可拆卸安裝的密封蓋(10)封口，該密封蓋(10)的中部開孔并嵌裝透明視鏡(3)，在所述透明視鏡(3)的正上方設(shè)置觀測裝置(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，其特征在于:所述杠桿裝置(13)由第一推塊(13a)、第二推塊(13b)、杠桿(13c)、支點(diǎn)(13d)和配重塊(13e)組成，第一推塊(13a)和第二推塊(13b)均為直角三角形，兩者之間通過斜面相貼合，所述第一推塊(13a)與壓力桿(12)的前端連接，第二推塊(13b)與杠桿(13c)的一端連接，杠桿(13c)的中部由支點(diǎn)(13d)支撐，杠桿(13c)的另一端懸吊安裝配重塊(13e)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，其特征在于:在所述實(shí)驗(yàn)缸(I)內(nèi)裝有溫度傳感器，該溫度傳感器和加熱器(20)均通過導(dǎo)線與實(shí)驗(yàn)缸(I)外的微電腦溫度控制器(21)連接，溫度傳感器將實(shí)驗(yàn)缸(I)內(nèi)氣體的溫度信號傳遞給微電腦溫度控制器(21)，由微電腦溫度控制器(21)控制加熱器(20)工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，其特征在于:所述抽氣子系統(tǒng)由抽氣管道(9)、真空壓力表(17)、真空控制閥(18)和真空泵(19)組成，抽氣管道(9)的一端與實(shí)驗(yàn)缸(I)壁上的抽氣孔連接，抽氣管道(9)的另一端通過橡膠軟管依次串聯(lián)真空控制閥(18)、真空壓力表(17)和真空泵(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，其特征在于:所述充氣子系統(tǒng)由進(jìn)氣管道(8)、氣體控制閥(14)、氣體減壓閥(15)、氣體壓力表(16)和高壓氣體瓶(22)組成，進(jìn)氣管道(8)的一端與實(shí)驗(yàn)缸(I)壁上的充氣孔連接，進(jìn)氣管道(8)的另一端通過橡膠軟管依次串聯(lián)氣體控制閥(14)、氣體壓力表(16)、氣體減壓閥(15)和高壓氣體瓶(22)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，其特征在于:所述密封蓋(10)由兩塊大小厚度相同、中間開孔的圓形鋼板疊合而成，這兩塊鋼板之間通過多顆按圓周均勻分布的螺栓固定，在兩塊鋼板接觸部位所圍成的孔中嵌裝透明視鏡(3)，該透明視鏡(3)上下端面的邊緣由兩塊鋼板壓緊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，其特征在于:下面一塊鋼板的底部一體形成有環(huán)形凸臺，該環(huán)形凸臺套裝于實(shí)驗(yàn)缸(I)上，兩者之間通過螺紋配口 ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，其特征在于:在所述實(shí)驗(yàn)缸(I)壁上供壓力桿(12)穿過的孔中嵌裝有V型密封圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的煤巖瓦斯吸附-膨脹變形光學(xué)計(jì)量儀，其特征在于:所述觀測裝置(11)由立體顯微鏡和顯微鏡攝像頭組成，立體顯微鏡的物鏡鏡頭與透明視鏡(3)的圓心在同一軸線上。
【文檔編號】G01N21/84GK103630540SQ201310571293
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】黃滾, 張鑫, 羅甲淵, 王維忠, 張龍, 鄧玉華, 郭虎, 熊陽濤 申請人:重慶大學(xué)