[發明專利]高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置

有效

• 申請號: 201710095096.8
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106770449B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 張慶;李云峰;侯莉莉;田福金;張泰麗;葛偉亞;楊洋;王赫生;周鎧鍔;雷廷;金陽
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局南京地質調查中心
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 32230 江蘇致邦律師事務所
• 代理人: 栗仲平

1.一種高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，由底座和頂座固定連接，構成支撐框架，實驗倉設置在該支撐框架內，實驗倉外部設有實驗倉保溫框；實驗倉上部設有法向壓力施加裝置及法向力荷重傳感器；實驗倉側面設有圍壓施加裝置和圍壓傳感器，其特征在于，該測量裝置的頂部設置有圓柱狀吸熱裝置，該圓柱狀吸熱裝置的外面設有水循環散熱裝置，兩側設有進出水口；該圓柱狀吸熱裝置中部的傳力柱兼作導熱柱，具傳力和吸熱功能；測試試樣空間位于傳力柱底部與熱流調節器頂部之間，由絕熱層、鋼套、橡膠套組成，試樣上下斷面用密封圈密封，并設有熱電偶；該鋼套和橡膠套、鋼體圓腔壁圍成油腔，油腔一側設有輸油管道、溫度控制器、加熱器；巖石試樣頂部和底部設置有熱電偶，通過數據線與外界的數據控制及采集系統連接；所述熱流調節器下部為剛性板，熱源設置在該剛性板下部；圓柱狀吸熱裝置的外面設有水循環散熱裝置；在圓柱狀吸熱裝置與待測樣品之間設有緩沖板；試樣上下斷面用密封圈密封，試樣外面設有樣品鋼套和橡膠套；鋼套和橡膠套繞于試樣的外側，用以固定試樣；該鋼套和鋼體圓腔圍成油腔，在該油腔的一側設有輸油管道，該輸油管道內設有溫度控制器、加熱器；該測量裝置中還設有計算機控制的數據采集裝置，該數據采集裝置由測量控制器和計算機組成；所述法向力荷重傳感器、溫度控制器、圍壓傳感器、熱流調節器、熱電偶傳輸系統，經轉接口傳輸給所述的計算機；所述法向力施加裝置和圍壓施加裝置的驅動及溫度控制由該計算機數據采集控制軟件控制。

2.根據權利要求1所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述法向壓力施加裝置與圓柱體吸熱裝置的導熱柱之間設有剛性傳壓板。

3.根據權利要求1所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述圓柱狀吸熱裝置，包括絕熱套、吸熱裝置、進出水口，所述導熱柱兼具傳力，其底部與試樣之間設有密封圈；所述油腔側面上設有輸油管道；所述溫度傳感器設置在輸油管道內。

4.根據權利要求3所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述測樣試樣空間鋼體上設有輸油管道，所述溫度傳感器設置在輸油管道內；所述實驗倉與圍壓施加裝置固定在支撐框架上，通過輸油管道連接，該溫度控制器中的加熱系統和溫度感應器設置在輸油通道內，使實驗倉內試樣溫度達到實驗要求。

5.根據權利要求1所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述熱電偶用來測量巖石試樣頂部與底部之間的溫度差和熱源水平。

6.根據權利要求1所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述熱源是鋼體圓腔底部及直流電源加熱器組成，提供穩定的熱流量。

7.根據權利要求1所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述的鋼體圓腔和絕熱套采用一體化的設計，使整體密封性更好。

8.根據權利要求1所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述的法向施加裝置由伺服電機、減速器、升降機組成機械執行機構和法向力控制單元組成，采用機械結構替代液壓執行裝置；同時設有法向力控制單元，該法向力控制單元由荷重傳感器、測量控制電路組成，通過計算機軟件實現法向力的閉環控制。

9.根據權利要求1所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述法向力施加裝置中，設置有不同量程的多個荷重傳感器，適應不同試驗對法向力要求，以提高法向力的測量精度；所述圍壓及溫度施加裝置中，設置有不同量程的多個荷重傳感器、溫度傳感器，適應不同試驗對圍壓、溫度的要求，提高測量導熱系數的精度及范圍；所述圍壓施加裝置由液壓伺服機、升降機和溫度控制單元組成；圍壓控制單元由荷重傳感器、測量控制電路組成，通過計算機軟件實現圍壓及溫度的閉環控制。

10.根據權利要求1-9之一所述的高溫高壓條件下巖石導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述計算機控制的數據采集裝置的計算機數據采集軟件完成的內容為傳感器的標定，對各控制對象發出指令，采集數據并記錄，實時繪制法向力與圍壓、溫度曲線，并將記錄的數據以Eecel的文件格式輸出。