[發明專利]相似材料模擬試驗系統

有效

• 申請號: 201210374849.6
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102866032A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 徐乃忠;涂敏;彭永貴;韓磊;張迎貴;吳志堅
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01B13/02;G01L1/02
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 王菊珍

技術領域

本發明涉及一種測量或測試力、應力及位移的儀器，特別是涉及一種用于實驗室的利用相似材料模擬監測煤層開挖時支架受載及位移變化的試驗系統。

背景技術

目前，在煤層開挖時，常用支架支撐煤層頂底板，以便提供安全回采空間，而支架能否適應該地質條件，則成為工作面能否安全回采的關鍵。為了采用相似原理模擬實際支架的受載情況，有一種用于實驗室的傳統的相似材料模擬試驗支架，根據模擬試驗的結果對支架的適應性和選型進行判斷。如申請號為00226585.0、公開號為CN2430746、公開日為2001年5月16日的中國實用新型專利，公開了一種相似材料立體模擬實驗支架，不過由此支架構成的試驗系統，其測得的壓力值是支架固定時的定值，不能全面的反映支架與圍巖的相互作用過程，因為實際的支架在受載時會產生位移，而該實驗支架是固定而不活動的，該試驗系統不能連續的獲得支架與圍巖相互作用時支架的實時壓力與位移，所以不便于對支架的適應性和選型提供可靠的參考。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可獲得支架與圍巖相互作用時支架的實時壓力與位移的相似材料模擬試驗系統。

本發明相似材料模擬試驗系統，包括模型支架，其中所述模型支架上固定有至少一根向下伸出的活柱，所述活柱的下端設有活塞，還包括對應所述活柱數量的立柱，所述活塞對應密封滑動連接在所述立柱內，所述立柱內部彼此連通構成液體容腔，所述液體容腔內設有液體；

還包括第一量筒和第二量筒，第一量筒和第二量筒的高度均高于所述活塞，所述第一量筒和第二量筒之間在側壁連通有連接管，所述連接管連通第一量筒的一端高出另一端；所述第一量筒的下端通過軟管與所述液體容腔連通；

還包括第一射頻電容式液位變送器和第二射頻電容式液位變送器，第一射頻電容式液位變送器的電極豎直設置在所述第一量筒內，第二射頻電容式液位變送器的電極豎直設置在所述第二量筒內，所述第一射頻電容式液位變送器和第二射頻電容式液位變送器通過信號傳輸電纜電連接至計算機。

本發明相似材料模擬試驗系統，其中所述活柱的根數為兩根。

本發明相似材料模擬試驗系統與現有技術不同之處在于本發明相似材料模擬試驗系統中模型支架不是固定不動的，模型支架通過活柱推動活塞擠壓液體容腔內的液體，通過液位的高度可以反映模型支架的受載壓力及位移，通過射頻電容式液位變送器可以測量得到相應的液位高度，這樣就可以根據相似原理實時得出實際支架的受載及位移曲線，為實際支架的適應性和選型判斷提供參考。為了模擬支架的額定工作阻力，采用兩個量筒，之間用連接管連接，當液位達到連接管位置時，液體溢出，用來模擬支架的受載壓力達到額定工作阻力之后將不再升高。射頻電容式液位變送器為現有技術中已較成熟的技術，可以直接將液位數據傳輸給計算機。

本發明相似材料模擬試驗系統中活柱的根數為兩根時，相比只采用一根活柱和立柱，支撐的穩定性要好，相比三根或以上根數的活柱，結構要簡單。

下面結合附圖對本發明相似材料模擬試驗系統作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發明相似材料模擬試驗系統第一個實施例的正視圖；

圖2為本發明相似材料模擬試驗系統第一個實施例的使用狀態圖。

具體實施方式

如圖1所示的本發明相似材料模擬試驗系統第一個實施例，包括模型支架1，模型支架1的具體結構與待選型的真實支架的結構相對應，在此不再贅述，模型支架1上固定有兩根向下伸出的活柱2，活柱2的下端設有活塞21，還包括對應活柱2數量的立柱3，活塞21對應密封滑動連接在立柱3內，立柱3內部彼此連通構成液體容腔4，液體容腔4內設有液體，這樣模型支架1向下移動時，會擠壓液體容腔4內的液體；還包括第一量筒5和第二量筒6，第一量筒5和第二量筒6的高度均高于活塞21，第一量筒5和第二量筒6之間在側壁連通有連接管7，連接管7連通第一量筒5的一端高出另一端；第一量筒5的下端通過軟管41與液體容腔4連通；還包括第一射頻電容式液位變送器8和第二射頻電容式液位變送器9，第一射頻電容式液位變送器8的電極81豎直設置在第一量筒5內，第二射頻電容式液位變送器9的電極91豎直設置在第二量筒6內，第一射頻電容式液位變送器8和第二射頻電容式液位變送器9通過信號傳輸電纜11電連接至計算機10。這樣，第一量筒5內液體的液位達到連接管7的位置后，將從連接管7流入第二量筒6，第一射頻電容式液位變送器8用于測量第一量筒5內的液位，第二射頻電容式液位變送器9用于測量第二量筒6內的液位。