[发明专利]一种用于室内岩石取芯机的自动固定岩样装置

说明书

技术领域：

本发明属于岩石力学试验仪器开发领域，特别涉及一种用于室内岩石取芯机的自动固定 岩样装置，适用于各种软、硬岩样的自动装夹固定。

背景技术：

岩石取芯仪器的开发是岩石力学试验研究领域的热点问题之一。岩样的制备是室内岩石 力学试验的基础，在岩样制备仪器方面，目前已形成了以岩石切割、岩石取芯、端面磨平等 仪器为主的一套室内岩样制备仪器。其中，岩石取芯仪器是关键部分，因此，试验人员针对 性地研发了一系列取芯钻机，并形成了较为成熟的岩石取芯技术，但尚有一个问题值得重视： 对于待加工岩样的固定方面，通常采用手动旋转螺杆推进夹头来固定，或直接通过螺丝固定 夹具等人工方式来固定待钻取的岩样，操作较为繁琐，效率偏低；同时无法控制夹持力的大 小，对于泥岩、页岩等特殊软弱岩体，夹持力过大将导致岩石尚未钻取却已经破坏。因此， 如何在取芯机上实现自动固定待加工的岩样是一个值得研究的问题。鉴于此，本发明设计了 一个自动夹紧岩样的装置，用于全自动装夹固定各种软、硬岩石样品。

室内岩石取芯机是岩样制备仪器中的关键部分，而现有的取芯机在使用过程中，有如下 问题值得重视：在固定待加工岩样方面，通常采用人工方式来固定，操作繁琐，效率偏低， 同时无法控制夹持力的大小，对于某些特殊的软弱岩石，夹持力过大将破坏待加工岩石。本 发明设计了一个自动固定岩样的装置，用于全自动固定各种软、硬岩样，有效地节约了试验 时间，一定程度上提高了取芯的成功率，具有良好的应用前景。

发明内容：

本发明的目的是设计一种用于室内岩石取芯机的自动固定岩样装置，可用于待加工岩样 的自动装夹固定，从而实现快速、高效地制备各种软、硬岩石样品。设计方案如下：本发明 通过全自动控制由活动螺杆、传动齿轮与装夹室驱动电机等组成的驱动系统，带动两V形夹 具同步相向运动，实现待加工岩样的自动夹紧固定与松开；通过嵌于V形夹具上的压力传感 器，控制装夹力的大小，适应于软、硬岩样。整个岩样自动固定装置全由位于机架上的微型 电脑终端自动控制，试验人员通过在控制面板上输入设定的试验参数，实现待加工岩样的自 动夹紧固定，大大提升了岩样装夹效率，一定程度上缩短了取芯时间，同时提高了仪器的自 动化程度和精度。

一种用于自动固定岩样的装置主要由装夹室和驱动系统两大部分组成，位于取芯机底部 基础之上，用于控制待加工岩样的自动固定与松开。

1装夹室

装夹室为一个由装夹室底板和四周的挡水板组成的岩样装夹的操作空间，内部有一对V形夹 具、压力传感器与一对活动螺杆。

(1)V形夹具

外观为一对具有一定厚度的V形夹具[1]，对称布置于装夹室中轴线两侧；外端通过球状 铰与活动螺杆[3]连接，用于推动V形夹具在装夹室底板[5]的轨道上移动。

(2)压力传感器

在两V形夹具内侧各有一个压力传感器[2]，当夹紧岩样力超过设定值时，装夹驱动电机 停止，V形夹具停留在此位置，岩样固定。

(3)装夹室外壳

装夹室底板[5]设计有V形夹具行走的轨道，用于夹具的移动；装夹室四周设计有挡水板 [4]，于取芯作业时起隔挡作用，正面一侧挡水板设计为可启闭的活动门，方便于废料的清理。 2驱动系统

驱动系统由一对活动螺杆[3]、连接齿轮[8]、轴承[9]、装夹室驱动电机[10]与保护外壳[7] 组成。活动螺杆一端连接与V形夹具，另一端通过齿轮与装夹室驱动电机连接；底板下部安 装驱动电机，通过同轴上两个连接齿轮与两侧活动螺杆连接。

整个驱动系统通过驱动电机带动同轴上两个连接齿轮转动，由连接齿轮驱动活动螺杆转 动，推动两侧V形夹具在轨道上移动，同步进退，实现待加工岩样的夹紧固定与松开。

本发明具有以下优点：

1本发明通过全自动控制由活动螺杆、齿轮与装夹室驱动电机等组成的驱动系统，带动 两V形夹具同步相向运动，实现待加工岩样的自动固定与松开，简化了试验步骤。

2本发明通过安装于V形夹具内侧的压力传感器感应装夹岩样压力的大小，控制装夹室 驱动电机，可灵活地调整夹持力，适用于软、硬不同的岩石，一定程度上提高了钻取岩芯的 成功率。