用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置的制造方法
【專利摘要】用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，涉及一種制作試樣的實(shí)驗(yàn)裝置。為了解決在現(xiàn)有的成型模具中取樣時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)試樣損壞的情況，本實(shí)用新型包括支架、注漿模具套組、千斤頂；支架包括壓緊手柄、壓緊螺桿、壓緊螺套、上板、兩個(gè)支撐桿、兩個(gè)直線軸承、浮動(dòng)板、定位頭、下底板；注漿模具套組包括下壓頭、錐套、模具、底座；兩個(gè)支撐桿分別連接下底板和上板；兩個(gè)直線軸承分別穿過兩個(gè)直線軸承孔；兩個(gè)直線軸承分別套在兩個(gè)支撐桿上，并與支撐桿能夠相對(duì)滑動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)浮動(dòng)板上下移動(dòng)；注漿模具設(shè)置在浮動(dòng)板和上板之間，千斤頂設(shè)置在浮動(dòng)板和下底板之間；本實(shí)用新型適用于煤巖試樣制作。
【專利說明】
用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種制作試樣的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤與瓦斯突出機(jī)制的研究表明，煤與瓦斯突出是地應(yīng)力、瓦斯壓力及瓦斯與煤巖相互作用所體現(xiàn)出來的物理力學(xué)性質(zhì)三者綜合因素的結(jié)果。所以，深入研究含瓦斯煤巖的力學(xué)性質(zhì)及其滲透率對(duì)認(rèn)識(shí)煤與瓦斯突出機(jī)制具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
[0003]煤巖滲透率是反映煤層內(nèi)瓦斯流動(dòng)難易程度的重要物性參數(shù)，也是瓦斯?jié)B流力學(xué)基本理論的重要參數(shù)。因此，煤層瓦斯?jié)B透率的研究是瓦斯?jié)B流力學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它始終是滲流力學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)之一。一方面，受試驗(yàn)條件所限，尚不能完全模擬井下賦存煤體的復(fù)雜受力狀態(tài);另一方面，實(shí)驗(yàn)室煤樣與煤礦真實(shí)賦存條件下煤體相比，尺度相差幾十甚至幾百個(gè)數(shù)量級(jí)。由于大煤樣從取樣到制樣、到試驗(yàn)都相對(duì)復(fù)雜，因此一般情況下取小煤樣進(jìn)行試驗(yàn)。
[0004]目前普遍采用煤巖試樣來研究含瓦斯煤巖的力學(xué)性質(zhì)與滲透率，制作不同尺寸規(guī)格的煤巖試樣制作是測(cè)試其力學(xué)性質(zhì)與滲透率的必要前提。在現(xiàn)有技術(shù)中，煤巖試樣的制作過程:將所取原始煤塊用粉碎機(jī)粉碎，取一定范圍內(nèi)的煤粉顆粒，然后將這些篩選出來的煤粉與少量純凈水和均勻后置于成型模具中在剛性試驗(yàn)機(jī)上以一定的壓力壓制成Φ 50mmX 10mm的標(biāo)準(zhǔn)煤樣，最后將制作好的煤巖試樣烘干后置于干燥箱內(nèi)以備實(shí)驗(yàn)。這種制作煤巖試樣的方法不但無法控制制作煤巖試樣的壓力等條件，而且在成型模具中取樣十分不方便，在成型模具中的取樣經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)試樣損壞的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型為了解決在現(xiàn)有的成型模具中取樣時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)試樣損壞的情況。
[0006]用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，包括支架、注漿模具套組、千斤頂;所述的支架包括壓緊手柄、壓緊螺桿、壓緊螺套、上板、兩個(gè)支撐桿、兩個(gè)直線軸承、浮動(dòng)板、定位頭和下底板;所述的注漿模具套組包括下壓頭、錐套、模具和底座；
[0007]下底板兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)支撐桿底端連接孔；
[0008]上板中心設(shè)有壓緊螺套孔，上板兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)支撐桿頂端連接孔;壓緊螺套設(shè)置在螺套孔中，壓緊螺桿穿過壓緊螺套，通過螺紋與壓緊螺套配合使用，壓緊螺桿的頂端設(shè)置有壓緊手柄；
[0009]兩個(gè)支撐桿底端分別連接到下底板的兩個(gè)支撐桿底端連接孔中，兩個(gè)支撐桿與下底板垂直設(shè)置;兩個(gè)支撐桿頂端分別連接到上板的兩個(gè)支撐桿頂端連接孔中，兩個(gè)支撐桿與上板垂直設(shè)置；
[0010]浮動(dòng)板中心設(shè)有定位頭孔，浮動(dòng)板兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)直線軸承孔;定位頭設(shè)置在定位頭孔中，并且定位頭一端伸出定位頭孔，即定位頭一端突出浮動(dòng)板上平面;兩個(gè)直線軸承分別穿過兩個(gè)直線軸承孔;兩個(gè)直線軸承分別套在兩個(gè)支撐桿上，并與支撐桿能夠相對(duì)滑動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)浮動(dòng)板上下移動(dòng)；
[0011]模具由兩個(gè)半模具體構(gòu)成，模具整體呈圓錐臺(tái)狀，圓錐臺(tái)狀中心設(shè)有通過孔;每個(gè)半模具體為圓錐臺(tái)狀的一半，兩個(gè)半模具體的接觸面上各設(shè)有一道通過槽，兩個(gè)半模具體構(gòu)成呈圓錐臺(tái)時(shí)，兩個(gè)半模具體的兩個(gè)通過槽構(gòu)成通過孔；
[0012]錐套呈圓柱體狀，錐套中心的通過孔呈圓錐臺(tái)狀;并且錐套通過孔的長度短于模具的長度；
[0013]下壓頭包括螺桿頂壓頭和圓柱體狀的下壓頭主體，螺桿頂壓頭設(shè)置在下壓頭主體的上端，即螺桿頂壓頭設(shè)置在下壓頭主體靠近壓緊螺桿的一側(cè)；下壓頭主體的直徑小于模具通過孔的內(nèi)徑，螺桿頂壓頭的直徑大于模具通過孔的內(nèi)徑；
[0014]底座呈圓柱體狀，底座上端面設(shè)置有錐套座槽，底座下端面設(shè)置有限位孔，錐套座槽的內(nèi)徑大于錐套直徑；
[0015]當(dāng)注漿模具套組的壓頭、錐套、模具、底座配合使用時(shí)，兩個(gè)半模具體配合使用構(gòu)成模具，模具設(shè)置在錐套的通過孔內(nèi)，錐套底部設(shè)置在底座的錐套座槽內(nèi)，下壓頭下壓頭主體位于錐套的通過孔內(nèi)；
[0016]千斤頂設(shè)置在浮動(dòng)板的下方、下底板的上方。
[0017]當(dāng)制作煤巖試樣時(shí)，將煤巖材料置于兩個(gè)半模具體的通過槽上，將兩個(gè)半模具體配合使用，將配合使用的模具放入錐套的通過孔內(nèi)，并且模具的一段伸出錐套通過孔;將錐套置于底座的錐套座槽內(nèi)，然后通過底座的限位孔和定位頭的配合使用，將注漿模具套組進(jìn)行限位固定在浮動(dòng)板的上表面；然后將下壓頭的下壓頭主體從上方深入錐套的通過孔內(nèi)；調(diào)節(jié)壓緊手柄，使壓緊螺桿壓緊下壓頭的螺桿頂壓頭；啟動(dòng)千斤頂頂壓浮動(dòng)板的下表面，驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)板上移從而擠壓煤巖材料制作煤巖試樣；
[0018]當(dāng)煤巖試樣制作完成，拆卸出模具，并分開兩個(gè)半模具體，取出煤巖試樣。
[0019]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本實(shí)用新型制樣裝置拆裝簡單、靈活;煤巖壓制設(shè)備由優(yōu)質(zhì)直線滑動(dòng)軸承支持，行動(dòng)靈活無運(yùn)行阻力，保證樣品均勻受壓，升壓系統(tǒng)采用千斤頂，快捷穩(wěn)定，操作簡單，且由于浮動(dòng)板的作用，進(jìn)一步保證了樣品均勻受壓，提高了樣品的制作成功率;并且本實(shí)用新型的注漿模具套組提高了取樣的成功率;使用本實(shí)用新型制作煤巖試樣，煤巖試樣制作成功率可高達(dá)100%，取樣簡單。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為下底板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為下底板的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為上板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為上板的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為浮動(dòng)板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7為浮動(dòng)板的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8(a)為半模具體的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8(b)為半模具體的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8(C)為半模具體的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9為錐套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖10為下壓頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖11為底座的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖11說明本實(shí)施方式，
[0033]用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，包括支架a、注漿模具套組b、千斤頂c;所述的支架a包括壓緊手柄1、壓緊螺桿2、壓緊螺套4、上板5、兩個(gè)支撐桿9、兩個(gè)直線軸承14、浮動(dòng)板15、定位頭16和下底板19;所述的注漿模具套組b包括下壓頭6、錐套7、模具8和底座10;
[0034]下底板19兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)支撐桿底端連接孔19-1;
[0035]上板5中心設(shè)有壓緊螺套孔5-2，上板5兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)支撐桿頂端連接孔5-1;壓緊螺套4設(shè)置在螺套孔5-2中，壓緊螺桿2穿過壓緊螺套4，通過螺紋與壓緊螺套4配合使用，壓緊螺桿2的頂端設(shè)置有壓緊手柄I;
[0036]兩個(gè)支撐桿9底端分別連接到下底板19的兩個(gè)支撐桿底端連接孔19-1中，兩個(gè)支撐桿9與下底板19垂直設(shè)置;兩個(gè)支撐桿9頂端分別連接到上板5的兩個(gè)支撐桿頂端連接孔5-1中，兩個(gè)支撐桿9與上板5垂直設(shè)置；
[0037]浮動(dòng)板15中心設(shè)有定位頭孔15-2，浮動(dòng)板15兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)直線軸承孔15-1;定位頭16設(shè)置在定位頭孔15-2中，并且定位頭一端伸出定位頭孔15-2，S卩定位頭一端突出浮動(dòng)板15上平面;兩個(gè)直線軸承14分別穿過兩個(gè)直線軸承孔15-1;兩個(gè)直線軸承14分別套在兩個(gè)支撐桿9上，并與支撐桿9能夠相對(duì)滑動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)浮動(dòng)板15上下移動(dòng)；
[0038]模具8由兩個(gè)半模具體8-1構(gòu)成，模具8整體呈圓錐臺(tái)狀，圓錐臺(tái)狀中心設(shè)有通過孔;每個(gè)半模具體8-1為圓錐臺(tái)狀的一半，兩個(gè)半模具體8-1的接觸面上各設(shè)有一道通過槽8-2，兩個(gè)半模具體8-1構(gòu)成呈圓錐臺(tái)時(shí)，兩個(gè)半模具體8-1的兩個(gè)通過槽8-2構(gòu)成通過孔；
[0039]錐套7呈圓柱體狀，錐套7中心的通過孔呈圓錐臺(tái)狀;并且錐套7通過孔的長度短于模具8的長度；
[0040]下壓頭6包括螺桿頂壓頭6-1和圓柱體狀的下壓頭主體6-2，螺桿頂壓頭6-1設(shè)置在下壓頭主體6-2的上端，即螺桿頂壓頭6-1設(shè)置在下壓頭主體6-2靠近壓緊螺桿2的一側(cè)；下壓頭主體6-2的直徑小于模具8通過孔的內(nèi)徑，螺桿頂壓頭6-1的直徑大于模具8通過孔的內(nèi)徑；
[0041]底座10呈圓柱體狀，底座10上端面設(shè)置有錐套座槽10-1，底座10下端面設(shè)置有限位孔10-2，錐套座槽10-1的內(nèi)徑大于錐套7直徑；
[0042]當(dāng)注漿模具套組b的壓頭6、錐套7、模具8、底座10配合使用時(shí)，兩個(gè)半模具體8-1配合使用構(gòu)成模具8，模具8設(shè)置在錐套7的通過孔內(nèi)，錐套7底部設(shè)置在底座10的錐套座槽ΙΟ-? 內(nèi)，下壓頭 6 下壓頭主體 6-2 位于錐套 7 的通過孔內(nèi) ;
[0043]千斤頂c設(shè)置在浮動(dòng)板15的下方、下底板19的上方。
[0044]當(dāng)制作煤巖試樣時(shí)，將煤巖材料置于兩個(gè)半模具體8-1的通過槽8-2上，將兩個(gè)半模具體8-1配合使用，將配合使用的模具8放入錐套7的通過孔內(nèi)，并且模具8的一段伸出錐套7通過孔;將錐套7置于底座10的錐套座槽10-1內(nèi)，然后通過底座10的限位孔10-2和定位頭16的配合使用，將注漿模具套組b進(jìn)行限位固定在浮動(dòng)板15的上表面;然后將下壓頭6的下壓頭主體6-2從上方深入錐套7的通過孔內(nèi)；調(diào)節(jié)壓緊手柄I，使壓緊螺桿2壓緊下壓頭6的螺桿頂壓頭6-1;啟動(dòng)千斤頂c頂壓浮動(dòng)板15的下表面，驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)板15上移從而擠壓煤巖材料制作煤巖試樣；
[0045]當(dāng)煤巖試樣制作完成，拆卸出模具8，并分開兩個(gè)半模具體8-1，取出煤巖試樣。
[0046]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，
[0047]本實(shí)施方式所述的千斤頂c設(shè)置有壓力表。通過壓力表能夠控制煤巖試樣的條件。
[0048]通過壓力表能夠控制煤巖試樣的制作壓力條件，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行煤巖試樣制，并且能夠提高煤巖試樣制作成功率。
[0049]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0050]【具體實(shí)施方式】三:
[0051]本實(shí)施方式所述的下底板19中心設(shè)有千斤頂c限位區(qū)域19-2。
[0052]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0053]【具體實(shí)施方式】四:
[0054]本實(shí)施方式所述的圓錐臺(tái)狀模具8的錐角為6°。
[0055]由于圓錐臺(tái)狀模具8的錐角設(shè)置合理，在壓力的作用下，由于錐套7和下壓頭6的配合，兩個(gè)半模具體8-1內(nèi)的試樣制作成功率大大提高。
[0056]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0057]【具體實(shí)施方式】五:
[0058]本實(shí)施方式兩個(gè)支撐桿9底端分別與下底板19的兩個(gè)支撐桿底端連接孔19-1螺紋連接。
[0059]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0060]【具體實(shí)施方式】六:
[0061]本實(shí)施方式兩個(gè)支撐桿9頂端分別與上板5的兩個(gè)支撐桿頂端連接孔5-1螺紋連接。
[0062]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0063]【具體實(shí)施方式】七:
[0064]本實(shí)施方式兩個(gè)支撐桿9底端分別與下底板19的兩個(gè)支撐桿底端連接孔19-1螺紋連接時(shí)設(shè)有緊固墊片17。
[0065]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至六之一相同。
[0066]【具體實(shí)施方式】八:
[0067]本實(shí)施方式于兩個(gè)支撐桿9頂端分別與上板5連接后，兩個(gè)支撐桿9頂端分別設(shè)有圓頭螺母3。
[0068]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至七之一相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，包括支架(a)、注漿模具套組(b)、千斤頂(c);其特征在于:所述的支架(a)包括壓緊手柄(I)、壓緊螺桿(2)、壓緊螺套(4)、上板(5)、兩個(gè)支撐桿(9)、兩個(gè)直線軸承(14)、浮動(dòng)板(15)、定位頭(16)和下底板(19);所述的注漿模具套組(b)包括下壓頭(6)、錐套(7)、模具(8)和底座(10); 下底板(19)兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)支撐桿底端連接孔(19-1); 上板(5)中心設(shè)有壓緊螺套孔(5-2)，上板(5)兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)支撐桿頂端連接孔(5-1);壓緊螺套(4)設(shè)置在螺套孔(5-2)中，壓緊螺桿(2)穿過壓緊螺套(4)，通過螺紋與壓緊螺套(4)配合使用，壓緊螺桿(2)的頂端設(shè)置有壓緊手柄(I); 兩個(gè)支撐桿(9)底端分別連接到下底板(19)的兩個(gè)支撐桿底端連接孔(19-1)中，兩個(gè)支撐桿(9)與下底板(19)垂直設(shè)置;兩個(gè)支撐桿(9)頂端分別連接到上板(5)的兩個(gè)支撐桿頂端連接孔(5-1)中，兩個(gè)支撐桿(9)與上板(5)垂直設(shè)置； 浮動(dòng)板(15)中心設(shè)有定位頭孔(15-2)，浮動(dòng)板(15)兩端對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)直線軸承孔(15-1);定位頭(16)設(shè)置在定位頭孔(15-2)中，并且定位頭一端伸出定位頭孔(15-2)，即定位頭一端突出浮動(dòng)板(15)上平面;兩個(gè)直線軸承(14)分別穿過兩個(gè)直線軸承孔(15-1);兩個(gè)直線軸承(14)分別套在兩個(gè)支撐桿(9)上，并與支撐桿(9)能夠相對(duì)滑動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)浮動(dòng)板(15)上下移動(dòng)； 模具(8)由兩個(gè)半模具體(8-1)構(gòu)成，模具(8)整體呈圓錐臺(tái)狀，圓錐臺(tái)狀中心設(shè)有通過孔;每個(gè)半模具體(8-1)為圓錐臺(tái)狀的一半，兩個(gè)半模具體(8-1)的接觸面上各設(shè)有一道通過槽(8-2)，兩個(gè)半模具體(8-1)構(gòu)成呈圓錐臺(tái)時(shí)，兩個(gè)半模具體(8-1)的兩個(gè)通過槽(8-2)構(gòu)成通過孔； 錐套(7)呈圓柱體狀，錐套(7)中心的通過孔呈圓錐臺(tái)狀;并且錐套(7)通過孔的長度短于模具(8)的長度； 下壓頭(6)包括螺桿頂壓頭(6-1)和圓柱體狀的下壓頭主體(6-2)，螺桿頂壓頭(6-1)設(shè)置在下壓頭主體(6-2)的上端，即螺桿頂壓頭(6-1)設(shè)置在下壓頭主體(6-2)靠近壓緊螺桿(2)的一側(cè);下壓頭主體(6-2)的直徑小于模具(8)通過孔的內(nèi)徑，螺桿頂壓頭(6-1)的直徑大于模具(8)通過孔的內(nèi)徑； 底座(10)呈圓柱體狀，底座(10)上端面設(shè)置有錐套座槽(10-1)，底座(10)下端面設(shè)置有限位孔(10-2)，錐套座槽(10-1)的內(nèi)徑大于錐套(7)直徑； 模具(8)設(shè)置在錐套(7)的通過孔內(nèi)，錐套(7)底部設(shè)置在底座(10)的錐套座槽(10-1)內(nèi)，下壓頭(6)下壓頭主體(6-2)位于錐套(7)的通過孔內(nèi)； 千斤頂(c)設(shè)置在浮動(dòng)板(15)的下方、下底板(19)的上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，其特征在于所述的千斤頂(c)設(shè)置有壓力表。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，其特征在于所述的下底板(19)中心設(shè)有千斤頂(c)限位區(qū)域(19-2)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，其特征在于所述的圓錐臺(tái)狀模具(8)的錐角為6°。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，其特征在于兩個(gè)支撐桿(9)底端分別與下底板(19)的兩個(gè)支撐桿底端連接孔(19-1)螺紋連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，其特征在于兩個(gè)支撐桿(9)頂端分別與上板(5)的兩個(gè)支撐桿頂端連接孔(5-1)螺紋連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，其特征在于兩個(gè)支撐桿(9)底端分別與下底板(19)的兩個(gè)支撐桿底端連接孔(19-1)螺紋連接時(shí)設(shè)有緊固墊片(17)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于力學(xué)性質(zhì)及滲透率測(cè)試的煤巖試樣制作裝置，其特征在于兩個(gè)支撐桿(9)頂端分別與上板(5)連接后，兩個(gè)支撐桿(9)頂端分別設(shè)有圓頭螺母(3)。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK205607736SQ201620472797
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】張保勇, 高霞, 劉傳海, 吳強(qiáng)
【申請(qǐng)人】黑龍江科技大學(xué)