采用气钢瓶做压力源的三轴流变试验系统的制作方法

文档序号:13134831阅读:233来源:国知局

本实用新型涉及一种采用气钢瓶做压力源的三轴流变试验系统,更具体地说它是一种以气体为压力源,通过气体施加应力的三轴流变试验系统,属于实验设备领域。



背景技术:

自20世纪80年代以来,水利水电、地热开发及石油、天然气开采和地下储存等工程建设呈现出前所未有的发展势头,同时,也出现了一些更具挑战性的特殊工程(如放射性废物地质处置、干热岩开发等)。而这些工程都具有高地应力深埋隧洞特点,其围岩非线性力学特征及变形破坏机理问题集中表现为地下洞室岩爆、岩体非连续变形以及岩体变形破坏的时效性等问题。由于深部岩石处于复杂应力状态,本身又是一种十分复杂的天然材料,简单应力状态下的岩石蠕变试验不能完全反映工程实际中的岩石性态。由于其复杂性和多样性,岩石流变特性研究仍然存在若干亟待解决的问题。其中关键技术之一是如何采用可靠的试验仪器和试验技术取得可靠的流变试验实测曲线。岩石流变试验是研究岩石流变力学特性的重要手段,试验成果是流变本构模型研究的基础,室内试验由于具有能长期观察、可严格控制试验条件、重复次数多和耗资少等优点,一直受到广泛的重视。

然而,目前的试验技术存在如下问题:目前大部分试验设备的稳压系统都是采用伺服电机和液压等技术组合,然而当稳压系统施加液压时,如若试样只产生很微小的变形,造成活塞向前移动,液压缸内的液压会急剧下降,会影响轴向压力的精度,导致测试的不准确。



技术实现要素:

针对现有试验技术存在的上述问题,本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种采用气钢瓶做压力源的三轴流变试验系统,该试验系统解决了目前解决了目前液压装置达不到测试精度的问题。

本发明的采用气钢瓶做压力源的三轴流变试验系统,包括围压室,轴压室和测试室;

所述的围压室包括围压室缸筒、围压缸底座和上盖;

所述的轴压室包括轴向活塞、轴压杆和轴压缸筒,所述的轴向活塞位于轴压缸筒内,轴压杆固定于轴向活塞下方;

所述的测试室位于所述围压室缸筒内,测试室向上通过上压头和上盖、轴压杆接触,向下通过试样座与围压缸底座固定;

还包括围压闭环气体稳压系统、轴压闭环气体稳压系统和数据采集处理装置。

所述的围压闭环气体稳压系统、轴压闭环气体稳压系统的结构相同,均由体变测量管、气体稳压罐、压力传感器、信号采集反馈处理器和自动调压阀组成;所述的压力传感器与信号采集反馈处理器连接,所述的信号采集反馈处理器与自动调压阀和数据采集处理装置连接,所述自动调压阀与气钢瓶连接,所述的体变测量管上接口采用高压管通过三角阀与压力传感器、气体稳压罐连接;

所述的围压闭环气体稳压系统中的体变测量管下接口采用高压管与围压缸底座上的围压管路接口连接,所述的围压管路接口通过围压内部管路通入围压室缸筒内;

所述的轴压闭环气体稳压系统中的体变测量管下接口采用高压管与轴压装置上顶部管路接口连接。

在上述技术方案中,所述的测试室包括用于盛放样品的橡胶套,橡胶套向上通过上透水垫板和上卡箍与上压头固定,向下通过下透水垫板和下卡箍与围压缸底座固定。

在上述技术方案中,所述的围压缸底座为圆台形结构。

在上述技术方案中,围压室的上盖上均匀分布顶部螺杆6至16个,将围压室缸筒、围压缸底座和上盖紧固并密封。

本实用新型试验系统的三轴压力室尺寸较小(三轴压力室直径仅为试样直径的三倍),解决了目前三轴压力室尺寸大的问题;并且采用两套闭环气体稳压系统分别精确控制围压、轴压,能够为三轴流变试验长期提供压力源,解决了目前流变试验过程中微小变形引起液压急剧下降导致测试不准确的问题。

附图说明

图1为本装置的结构示意图。图中:10—装置框架;11—底架;12—顶架;20—围压室钢筒;21—底座;22—试样座;23—压帽;24—上盖;25—顶部螺杆; 31—轴压装置;311—轴压杆;312—轴向活塞;313—轴压缸;32—体变测量管;331—气体稳压罐;332—压力传感器;333—信号采集反馈器;334—自动调压阀; 50—数据采集处理装置;60—气钢瓶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明:

参阅附图可知:本发明采用气钢瓶做压力源用于三轴流变试验系统,包括围压室、轴压室和测试室。

所述的围压室置于底架11上,所述底架11和顶架12组成装置框架10。

所述的围压室包括围压室缸筒20、围压缸底座21和上盖24,所述的围压缸筒20和围压缸底座21通过上盖上均匀分布的顶部螺杆25固定并密封。

所述的轴压室包括轴压杆311、轴向活塞312、轴压缸筒313,所述的轴压杆311固定于轴向活塞312下方;所述的轴向活塞312位于轴压缸筒313内,在所述的轴压缸筒313上端固定在顶架12上。

所述的测试室位于所述围压室缸筒20内,有上压头23位于测试室和轴压杆311之间。

还包括三轴应力闭环部分;所述的三轴应力闭环部分有轴压闭环气体稳压系统、围压闭环气体稳压系统。

所述的轴压闭环气体稳压系统由体变测量管32、气体稳压罐331、压力传感器332、信号采集反馈处理器333和自动调压阀334组成;所述的压力传感器332与信号采集反馈处理器333用电缆线连接,所述的信号采集反馈处理器333与自动调压阀334用电缆线连接。

所述的围压闭环气体稳压系统由体变测量管、气体稳压罐、压力传感器、信号采集反馈处理器和自动调压阀组成;所述的压力传感器与信号采集反馈处理器用电缆线连接,所述的信号采集反馈处理器与自动调压阀用电缆线连接。

所述的轴压体变测量管32下接口采用高压管与轴压装置上顶部管路接口连接;所述的围压体变测量管32上接口采用高压管通过三角阀与气体稳压罐331、压力传感器332连接。

所述的围压体变测量管下接口采用高压管与围压缸底座上的围压管路接口连接,所述的围压管路接口通过围压内部管路通入围压室缸筒内;所述的围压体变测量管上接口采用高压管通过三角阀与气体稳压罐、压力传感器连接。

其它未详细说明的部分均属于现有技术。

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