一种高温岩石力学试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及深部岩石力学测试技术领域，特别是涉及一种高温岩石力学试验装置。


背景技术：

2.随着浅部煤炭资源的枯竭，我国煤炭资源开发重心逐渐向深部转移，越来越多的矿井面临着高温的威胁，高温环境下巷道围岩的力学强度及变形特征将发生明显变化，因此为进一步提高对高温岩石巷道的控制效果、保证矿井的安全开采，需进行高温岩石力学试验，确定高温环境下岩石的力学特性，常用高温岩石力学试验装置对高温岩石的力学性能进行测试，然而现有的试验装置大多结构复杂，操作步骤繁琐，且试验装置笨重不易移动，因此亟待一种结构简单，操作简便，且便于移动的高温岩石力学试验装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种温岩石力学试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现试验装置结构简单、操作简便、并且可拆卸便于移动，提高检测高温岩石力学性能的效率。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种高温岩石力学试验装置，包括操作台，所述操作台顶端相对设置有两支杆，两所述支杆均与所述操作台可拆卸连接，两所述支杆顶端可拆卸连接有电机支架，所述电机支架上设置有伺服电机；
5.两所述支杆间设置有底座，所述底座底端与所述操作台顶端固接，所述底座顶端设置有加热部，所述加热部内设置有岩石试样，所述岩石试样底端与所述底座抵接，所述岩石试样顶端与所述伺服电机输出端传动连接；
6.所述加热部包括两相对设置的半圆外防护罩，两所述半圆外防护罩通过连接件固接，所述半圆外防护罩由外向内依次固接有电加热线圈、半圆内防护罩，所述岩石试样位于所述半圆内防护罩内，所述半圆内防护罩通过限位件与所述底座连接。
7.优选的，所述岩石试样顶端抵接有传力杆，所述传力杆远离所述岩石试样的一端贯穿两所述半圆内防护罩和两所述半圆外防护罩，且所述传力杆与两所述半圆内防护罩和两所述半圆外防护罩滑接，所述传力杆顶端与所述伺服电机输出端抵接。
8.优选的，所述半圆外防护罩顶端固接有顶部保温罩，所述传力杆贯穿所述顶部保温罩，且所述传力杆与所述顶部保温罩滑接。
9.优选的，所述半圆外防护罩、所述半圆内防护罩、所述底座、所述传力杆均为铁镍合金材质。
10.优选的，所述半圆外防护罩上固接有保温隔热层，所述保温隔热层位于所述半圆外防护罩与所述电加热线圈之间。
11.优选的，所述保温隔热层和所述顶部保温罩均为石棉材质。
12.优选的，所述半圆内防护罩上设置有温度传感器，所述半圆外防护罩外设置有pc
控制器，所述pc控制器与所述温度传感器和所述电加热线圈电性连接。
13.优选的，所述底座包括基台和限位板，所述基台底端与所述操作台顶端固接，所述基台顶端与所述限位板底端固接，所述岩石试样底端与所述限位板顶端抵接，所述半圆外防护罩和所述半圆内防护罩底端均与所述基台顶端抵接，所述限位件包括与所述半圆内防护罩固接的凸块，所述限位板上开设有凹槽，所述凸块与所述凹槽相适配。
14.优选的，所述连接件包括两连接杆，两所述连接杆均位于所述半圆外防护罩外，且两所述连接杆的一端分别与两所述半圆外防护罩固接，两所述连接杆另一端通过旋转轴转动连接，任一所述半圆外防护罩上固接有连接扣，另一所述半圆外防护罩上固接有卡扣，所述连接扣与所述卡扣可拆卸连接，所述连接扣和所述卡扣与两所述连接杆对应设置。
15.优选的，所述半圆外防护罩上固接有把手。
16.本实用新型公开了以下技术效果：
17.本实用新型提供的一种高温岩石力学试验装置，通过操作台与电机支架可拆卸连接，将加热部设置为两个半圆外防护罩，一方面方便装置的组装与拆卸，使得试验装置便于运输，另一方面两个半圆外防护罩通过连接件连接，当需要将岩石试样放置在底座上时，仅需要通过移动连接件和两个半圆外防护罩即可，其结构简单、操作简便，提高了提高检测高温岩石力学性能的效率。同时设置电加热线圈来模拟岩石试样在高温环境下的力学性能，得到的试验研究成果对于明确高温环境下围岩力学特性，提高深部高温矿井巷道围岩控制效果，保障矿井安全生产具有重要意义。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为高温岩石力学实验装置的纵刨结构示意图；
20.图2为高温岩石力学实验的装置的横刨结构示意图
21.图3为底座的结构示意图；
22.图4为底座的俯视图；
23.其中，1-操作台，2-支杆，3-电机支架，4-伺服电机，5-岩石试样，6-半圆外防护罩，7-电加热线圈，8-半圆内防护罩，9-基台，10-限位板，11-凸块，12-凹槽，13-连接杆，14-旋转轴，15-连接扣，16-卡扣，17-传力杆，18-顶部保温罩，19-保温隔热层，20-温度传感器，21-pc控制器，22-把手。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具
体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.本实用新型提供一种高温岩石力学试验装置，包括操作台1，操作台1顶端相对设置有两支杆2，两支杆2均与操作台1可拆卸连接，两支杆2顶端可拆卸连接有电机支架3，电机支架3上设置有伺服电机4；两支杆2间设置有底座，底座底端与操作台1顶端固接，底座顶端设置有加热部，加热部内设置有岩石试样5，岩石试样5底端与底座抵接，岩石试样5顶端与伺服电机4输出端传动连接；加热部包括两相对设置的半圆外防护罩6，两半圆外防护罩6通过连接件固接，半圆外防护罩6由外向内依次固接有电加热线圈7、半圆内防护罩8，岩石试样5位于半圆内防护罩8内，半圆内防护罩8通过限位件与底座连接。
27.支杆2可以和操作台1与电机支架3螺纹连接，方便伺服电机4的安装与拆卸，两个半圆外防护罩6拼接在一起形成一个外隔离罩，两个半圆外防护罩6作为保护外壳以达到防止装置变形的效果，两个半圆外防护罩6通过连接件连接，当需要放入或者取出岩石试样5时，只需打开连接件后分开两个半圆外防护罩6，随后放入或者取出岩石试样5即可。而为了正常将岩石试样5放入，电加热线圈7、半圆内防护罩8均应随半圆外防护罩6运动，半圆内防护罩8也为两个，两个半圆内防护罩8分别跟随半圆外防护罩6运动，两个半圆内防护罩8拼接在一起形成一个内隔离罩，防止碎裂的岩石试样5溅出。
28.电加热线圈7为岩石试样5提供高温环境，电加热线圈7可以为立式电加热线圈，电加热线圈7优选设置六个，每个半圆外防护罩6上设置三个，六个电加热线圈7呈梅花状均匀分布于半圆外防护罩6与半圆内防护罩8之间，以提高对岩石试样5的加热效果。
29.进一步优化方案，岩石试样5顶端抵接有传力杆17，传力杆17远离岩石试样5的一端贯穿两半圆内防护罩8和两半圆外防护罩6，且传力杆17与两半圆内防护罩8和两半圆外防护罩6滑接，传力杆17顶端与伺服电机4输出端抵接。两半圆外防护罩6的顶端分别开设有一个半圆型通孔，当两半圆外防护罩6拼接在一起时，两个半圆型通孔拼成一个圆形通孔，而传力杆17就位于此圆形通孔内，同理两半圆内防护罩8顶端也分别开设有一个半圆型通孔，便于传力杆17的运动，传力杆17的作用是传导伺服电机4施加的力，传力杆17将伺服电机4施加的力有效的传递至岩石试样5上，由于伺服电机4的型号可能存在不同，导致其输出端的直径不同，而如果伺服电机4输出端的直径不同，就需要调整圆形通孔的直径，而设置传力杆17可以适用不同型号的伺服电机4，试验装置实用性高。
30.进一步优化方案，半圆外防护罩6顶端固接有顶部保温罩18，传力杆17贯穿顶部保温罩18，且传力杆17与顶部保温罩18滑接。由于传力杆17与半圆外防护罩6之间可能存在间隙，导致岩石试样5周围的温度降低，因此设置顶部保温罩18，降低岩石试样5周围温度的流失速度。
31.进一步优化方案，半圆外防护罩6、半圆内防护罩8、底座、传力杆17均为铁镍合金材质。铁镍合金材质可耐高温高压，以便于装置的正常工作。
32.进一步优化方案，半圆外防护罩6上固接有保温隔热层19，保温隔热层19位于半圆外防护罩6与电加热线圈7之间。保温隔热层19同样是为了保持岩石试样5周围的温度，降低温度的流失速度。
33.进一步优化方案，保温隔热层19和顶部保温罩18均为石棉材质。保温隔热层19和顶部保温罩18的厚度为5～10cm，以提高保温效果，石棉材质具有良好的保温效果，且本实用新型的保温材质并不限于石棉材质，只要起到良好的保温效果即可。
34.进一步优化方案，半圆内防护罩8上设置有温度传感器20，半圆外防护罩6外设置有pc控制器21，pc控制器21与温度传感器20和电加热线圈7电性连接。为了对岩石试样周围温度进行监控，提高岩石试样力学性能检测的精确度，设置温度传感器20检测试样岩石5周围温度，根据温度传感器20控制电加热线圈7的工作，pc控制器21与温度传感器20和电加热线圈7电性连接属于现有技术，在此不做过多赘述。
35.进一步优化方案，底座包括基台9和限位板10，基台9底端与操作台1顶端固接，基台9顶端与限位板10底端固接，岩石试样5底端与限位板10顶端抵接，半圆外防护罩6和半圆内防护罩8底端均与基台9顶端抵接，限位件包括与半圆内防护罩8固接的凸块11，限位板10上开设有凹槽12，凸块11与凹槽12相适配。基台9的作用为支撑半圆外防护罩6、半圆内防护罩8，半圆内防护罩8的内缘优选与限位板10的外缘抵接，以达到减少半圆内防护罩8内热量流失的效果，而凹槽12与凸块11配合，当两个半圆外防护罩6拼接在一起时，凸块11位于凹槽12内，限制两个半圆内防护罩8与基台9发生相对转动，而由于半圆内防护罩8与半圆外防护罩6固接，因此限制半圆外防护罩6发生转动，提高试验装置的牢固性。
36.进一步优化方案，连接件包括两连接杆13，两连接杆13均位于半圆外防护罩6外，且两连接杆13的一端分别与两半圆外防护罩6固接，两连接杆13另一端通过旋转轴14转动连接，任一半圆外防护罩6上固接有连接扣15，另一半圆外防护罩6上固接有卡扣16，连接扣15与卡扣16可拆卸连接，连接扣15和卡扣16与两连接杆13对应设置。连接杆13与旋转轴14转动连接，且两个连接杆13共用一个旋转轴14，使得两个半圆外防护罩6围绕一个旋转轴14转动，进而实现两半圆外防护罩6拼接或者分开的效果，而在半圆外防护罩6另一端设置连接扣15和卡扣16，当两半圆外防护罩6拼接在一起时，连接扣15和卡扣16连接，使得两半圆外防护罩6不能分离，提高试验装置的牢固性。
37.进一步优化方案，半圆外防护罩6上固接有把手22。把手22便于半圆外防护罩6打开。
38.本实用新型实验步骤如下：
39.s1：将标准岩石试样5放入限位板10中央，岩石试样5上部与传力杆17竖直接触，通过把手22合上半圆外防护罩6，并将连接扣15与卡扣16连接，随后套上顶部保温罩18；
40.s2：启动电加热线圈7，通过温度传感器20检测温度，将岩石试样5加热到设定温度并保持恒温；
41.s3：启动伺服电机4，进行单轴加载，直至岩石试样5发生破碎；
42.s4：关闭伺服电机4和电加热线圈7，打开连接扣15与卡扣16，通过把手22打开拼接在一起的半圆外防护罩6，待装置冷却至常温后回收岩石岩样5，试验结束。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
44.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。