[发明专利]用于制备泥页岩岩石试件的装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩石力学工程、石油工程等领域中的一种岩石试件制作装置，具体涉及用于制备泥页岩岩石试件的装置及其制备方法。

背景技术

岩石力学性质对采矿工程、土木工程以及石油工程等都有着重要的影响，而岩石的力学性质需要岩石力学实验来确定，例如岩石的单轴抗压强度实验和岩石的三轴压缩强度实验等几乎都需要用到直径为25mm、38mm、50mm的圆柱体岩石试件。以往制作岩石试件都是用钻石机、切石机、磨石机等岩石试件加工设备，这种制备方法对于大多数高强度的岩石是可行的，而且制作速度较快，但对于泥页岩岩心，采用这种制备方法制作的难度较大，且成功率极低，造成了岩心的浪费，增加了实验的成本。导致这种情况出现的原因有两个，其一，从泥页岩岩性上来说，泥页岩具有强度低，遇水破裂等特殊性质。其二，从制备方法上说，以往的制备方法在制备过程中会产生比较强烈的震动，导致泥页岩发生破碎。另外以往的制备方法在制备过程中不能够完全的固定住岩石，导致岩石在制作过程中，由于夹持不紧固，脱落破碎。而且采用以往的制备方法，容易使得到的岩石试件产生微裂缝，影响岩石力学实验的准确性。可见，研究一种适用于泥页岩岩心的试件制作装置有着重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供用于制备泥页岩岩石试件的装置，这种用于制备泥页岩岩石试件的装置用于解决泥页岩岩心制作难度较大，成功率较低的问题。本发明的另一个目的是提供这种制备泥页岩岩石试件装置制备泥页岩岩石试件的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于制备泥页岩岩石试件的装置包括框架、锥型缩径打磨筒、电动机、试件固定器、滑道、升降机构，锥型缩径打磨筒安装在框架的一个侧面板上，电动机安装在框架的另一个侧面板上，电动机输出轴连接第一齿轮，纵向螺纹杆伸入到锥型缩径打磨筒中，纵向螺纹杆与锥型缩径打磨筒同轴安装，锥型缩径打磨筒上设置第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮通过传动带连接；滑道固定安装在框架的底板上，试件固定器置于滑道上，试件固定器上有橡胶垫片，橡胶垫的上表面粗糙且较软，试件固定器位于锥型缩径打麻筒的正下方，升降机构连接试件固定器，升降机构带动试件固定器沿滑道升降，升降机构的手动控速摇杆安装在框架后面板的外侧；锥型缩径打磨筒的下部分为缩径筒，上部分为直筒，锥型缩径打磨筒内部有三种磨纹，第一段磨纹位于缩径筒下部，第二段磨纹位于缩径筒上部，第三段磨纹位于直筒；岩石试件被夹持在试件固定器和纵向螺纹杆之间。

上述方案中升降机构包括手动控速摇杆、横向螺纹杆、传动杆、第三齿轮、第四齿轮。手动控速摇杆连接横向螺纹杆，传动杆上安装有第三齿轮和第四齿轮，横向螺纹杆与第三齿轮啮合，第四齿轮与试件固定器后面的横向棱纹啮合，将动力传递到试件固定器上，使试件固定器可沿滑道上下运动，手动控速摇杆4摇动一周，岩样试件上升0.5mm。

上述方案中第一段磨纹在竖直面的投影与水平线的夹角为30°和150°；第二段磨纹在竖直面的投影与水平线的夹角为45°和135°；第三段磨纹在竖直面的投影与水平线的夹角为75°和105°。

上述方案中第一齿轮的直径与第二齿轮的直径比为1:1.2；第三齿轮的直径与第四齿轮的直径比为3:1。

上述方案中框架的底板上设置有下底面直径为3cm，上底面直径为7cm的圆台形开口，圆台形开口位于试件固定器的正下方，圆台形开口连接岩屑回收器皿。

上述方案中纵向螺纹杆与岩石接触的端面设计为活动端面，最大活动角为30°。由于岩石上下端面不能保证水平，为保证夹紧岩石，将该杆在与岩石接触的端面设计为活动端面。

上述方案中试件固定器采用高刚度钢制成，保证其不易变形。

这种制备泥页岩岩石试件装置制备泥页岩岩石试件的方法：

a．为方便岩屑回收清理，在底板处设计了下底面直径为3cm，上底面直径为7cm的圆台形开口，所以底板下面的桌面也要有一个直径为3cm的直径，并与底板的开口对齐，然后将底板通过螺栓固定在近似水平的桌面上；

b．根据岩石力学实验的需要，确定所需岩石试件的尺寸，选取对应的锥型缩径打磨筒，如需要直径为25mm，长度为100mm的圆柱岩样，选取下部内径为40mm的锥型缩径打磨筒；

c．将滑道安装在底板上，选好的锥型缩径打磨筒和电动机分别安装在不同的侧面板上，然后将后面板上的传动杆和手动控速摇杆也安装好，待所有零部件安装完成后，将装有锥型缩径打磨筒的侧面板竖起，并通过螺栓安装固定在底板上，同时将试件固定器放入滑道，再安装后面板，最后安装另一个侧面板，到此装置整体组装完成，检验装置安装是否合格；