[发明专利]一种低温液氮冲击下的煤岩力学测试装置及方法

摘要

本发明为一种低温液氮冲击下的煤岩力学测试装置，其主要由液氮密封装置、加载装置、液面标高装置、红外线控制装置、液氮供给装置、工业CT扫描装置构成。液氮密封装置主要由套筒和底座构成密闭环境，减少液氮逸散。液面标高装置由泡沫板和挡板构成，红外线控制装置由两个红外线发射器和传感器构成，由于浮力的作用，泡沫板和挡板的高度随着液氮液面高度变化。挡板与红外线发射器共同作用，传感器接收信号，然后通过PLC控制器指示电机工作。通过自动化液氮补给系统，该装置可以实现在液氮浸没的条件下，进行单轴压缩实验，可以研究超低温条件下煤岩的力学特性，进一步配合CT扫描技术，可以探究煤体在应力场和超低温温度场同时作用下的致裂机理。

主权项

一种低温液氮冲击下的煤岩力学测试装置，其特征在于，包括液氮密封装置、加载装置、液面标高装置、红外线控制装置、液氮补给装置、工业CT扫描装置；所述液氮密封装置包括非金属绝热套筒（2）、绝热底座（1）、密封盖（18）；其中所述非金属绝热套筒（2）设置在绝热底座（1）的底座凹槽（11）内，所述密封盖（18）位于非金属绝热套筒的顶端，所述非金属绝热套筒内侧壁上开有套筒凹槽（12）；所述加载装置包括伺服加载仪、压头（6）、垫片（5）；其中所述压头（6）穿过所述密封盖（18）并压制在所述垫片（5）上，所述垫片（5）位于非金属绝热套筒内部且位于同样放置在非金属绝热套筒内部的煤样（4）的顶端，所述伺服加载仪对压头（6）施加的轴向压力；所述液面标高装置位于非金属绝热套筒内部，且包括泡沫板（3）和挡板（10）；其中所述泡沫板（3）的与所述套筒凹槽（12）进行滑动连接，所述挡板（10）固定设置在泡沫板上；所述红外线控制装置包括红外线发射装置（8）、红外线传感装置（9）、PLC控制器（26）以及导线；其中所述红外线传感装置（9）与红外线发射装置（8）平行相对放置，且两者均设置在所述密封盖（18）上，所述的挡板（10）上端穿过密封盖且浮动在红外线传感装置（9）与红外线发射装置（8）之间，所述红外线传感装置（9）通过导线与PLC控制器（26）相连；所述液氮补给装置包括电机（14）、齿轮（28）、齿条杆（21）、活塞（16）、液氮罐（15）、补给管路（24）和阀门（25），其中电机（14）通过导线和所述PLC控制器（26）相连；所述电机（14）带动位于所述液氮罐中的活塞（16）进行运动，从而通过补给管路（24）对所述非金属绝热套筒的内部进行液氮输送；所述工业CT扫描装置包括X射线源（7）、接收器（19）和计算机（27）；其中X射线源（7）与接收器（19）固定设置在所述非金属绝热套筒外部两侧并分别与非金属绝热套筒之间具有间隔；接收器（19）的成像平面中心、煤样中心和X射线源中心位于同一条水平直线上，接收器的成像平面与该直线垂直，接收器接收到的图像存储到计算机（27）上。