[实用新型]圆柱状煤岩试样制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤岩实验技术领域，特别涉及一种圆柱状煤岩试样制备装置。

背景技术

在煤炭开发、煤层气瓦斯抽放、煤层气注气开采等工程的设计中，煤岩的物理力学特性参数与渗透率是很重要的指标，制作不同尺寸规格的煤岩试样制作是测试其力学性质与渗透率的必要前提。在现有技术中，煤岩试样的制作过程：将所取原始煤块用粉碎机粉碎，取一定范围内的煤粉颗粒，然后将这些筛选出来的煤粉与少量纯净水和均匀后置于成型模具中在刚性试验机上以一定的压力压制成φ50mm×100mm的标准煤样，最后将制作好的煤岩试样烘干后置于干燥箱内以备实验。这种制作煤岩试样的方法不但无法控制制作煤岩试样的压力等条件，而且在成型模具中取样十分不方便，在成型模具中的取样经常会出现试样损坏的情况。

实用新型内容

为解决现有技术的不足之处，本实用新型提供一种便于操作、能控制轴向压力、取样方便的圆柱状煤岩试样制备装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：圆柱状煤岩试样制备装置，包括支腿和水平设置在支腿上的平台，平台上垂直设置有四根立柱，四根立柱沿矩形的四个顶点布置，四根立柱上端水平设置安装板，安装板上设置有齿轮箱，齿轮箱顶部设置有电机，齿轮箱内转动连接有沿垂直方向设置的套筒，套筒外壁通过平键安装有从动齿轮，电机的主轴垂直向下伸入到齿轮箱内并安装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，套筒内螺纹连接有丝杆，丝杆的上端伸出齿轮箱顶部，丝杆的下端向下穿过齿轮箱底部和安装板后转动连接有整体呈圆柱形的按压组件；

平台上表面右侧沿左右方向设水平置有导槽，导槽内滑动设置有滑块，滑块上设置有圆筒形模具，平台左侧沿左右方向水平设置有气缸，气缸的活塞杆右端通过铰链与滑块左侧连接；圆筒形模具位于按压组件正下方时，圆筒形模具的中心线与按压组件的中心线重合。

按压组件包括圆柱形的压座，压座底部设置有压力传感器膜片，压力传感器膜片的下表面与压座下表面齐平，压座顶部开设有呈圆形的三级台阶槽，三级台阶槽自上而下的内径依次减小，丝杆下端同轴向固定连接有伸入到台阶槽最下面一级内的压盘，压盘下表面与台阶槽的底部之间具有间隙且对应设置有环形槽，环形槽内均匀设置有若干个滚珠，丝杆的下部一节为光杆结构，光杆结构与台阶槽的中间一级之间通过压力轴承转动连接，台阶槽的最上一级内通过螺钉固定设置有套在光杆结构上的压盖，丝杆、台阶槽、压盘、环形槽和压盖具有同一条中心线。

圆筒形模具包括均沿垂直方向设置的左半圆筒和右半圆筒，左半圆筒和右半圆筒下端面均与滑块上表面接触，左半圆筒和右半圆筒合围成圆筒形模腔，压座的外径小于圆筒形模腔的内径0.5-1mm，左半圆筒前侧通过合页与右半圆筒前侧铰接，左半圆筒的后侧沿高度方向设置有左连接板，右半圆筒的后侧沿高度方向设置有右连接板，左连接板和右连接板通过至少两个上下间隔布置的紧固螺栓连接，左半圆筒下端外边缘固定设置有半圆板，半圆板通过至少三个连接螺栓与滑块固定连接。

安装板下表面设置有套在丝杆上并与丝杆螺纹连接的导向套，导向套的外表面与安装板下表面之间设置有加强筋板。

左侧的两根立柱之间设置有横杆，横杆右侧连接有机械式行程开关；当机械式行程开关的触头与左半圆筒接触时，圆筒形模腔的中心线与压座的中心线重合。

采用上述技术方案，本实用新型的工作过程为：操作者操控气缸，气缸的活塞杆伸长将滑块和圆筒形模具沿滑槽推到平台的右侧，操作者将煤岩颗粒材料倒入圆筒形模腔内并摊平，再操控气缸的活塞杆收缩，圆筒形模具向左移动，当左半圆筒触碰到机械式行程开关的触头时，气缸停止，圆筒形模腔的中心线与压座的中心线重合，启动电机，电机带动主动齿轮、主动齿轮带动从动齿轮，从动齿轮带动套筒转动，与套筒内壁螺纹连接的丝杆就沿垂直方向向下移动，压座也随着向下移动伸入圆筒形模腔内对煤岩颗粒进行按压，当压座底部设置的压力传感器膜片感应到设定的压力后，电机停止，然后电机反转，将压座向上提升到圆筒形模具上方，然后启动气缸，将圆筒形模具推动平台右侧，再项圆筒形模腔内倒入煤样颗粒材料，再重复上述过程进行按压，直到压制成的煤岩试样上端部与圆筒形模具上端边沿齐平，且压力传感器感应膜片感应到设定的压力后完成压制作业。最后气缸将滑块和圆筒形模具推到平台右侧，使用扳手拧下紧固螺栓上的螺母，将右半圆筒打开，取出圆柱形的煤岩试样。按照上述过程进行下一个煤岩试样的制备。

由于丝杆上下移动的速度较低，在压制过程中，只要压座下表面稍微高于圆筒形模具，就启动气缸将圆筒形模具向右推到便于加料的位置，这样可减少丝杆的移动距离，提高工作效率。