[發(fā)明專利]一種便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711380010.2
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107966371A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慶文;張亦海;鄭益武;李遠(yuǎn);喬蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量室內(nèi)巖石力學(xué)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)指標(biāo)領(lǐng)域，特別是一種采用自密封原理使圍壓達(dá)到100MPa以上的圍壓裝置，且?guī)r樣可以粘貼應(yīng)變片，實(shí)時(shí)監(jiān)測在動(dòng)力荷載下變形特征。

背景技術(shù)

巖石室內(nèi)圍壓下SHPB(霍普金森壓桿試驗(yàn))試驗(yàn)是研究巖石在圍壓下動(dòng)力沖擊的重要力學(xué)指標(biāo)，隨著深部資源的開采，急需研究圍壓下的巖石動(dòng)力力學(xué)行為。目前國內(nèi)的SHPB圍壓裝置原理復(fù)雜，安裝繁瑣，且圍壓值偏小。

本發(fā)明基本原理是通過油泵將液壓油壓入缸體和合成橡膠皮套之間的空間內(nèi)，通過對合成橡膠皮套加壓從而對巖樣提供均勻圍壓，缸體和合成橡膠皮套之間液壓油自密封，并且皮套可以自由伸縮來適應(yīng)巖樣變形。此發(fā)明操作簡便迅速，且成本方面經(jīng)濟(jì)，性能方面可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置。

該便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置由缸體、蓋板、底座和雙U型合成橡膠皮套四部分組成。缸體上設(shè)置有一個(gè)連接加壓系統(tǒng)的進(jìn)油口和排除艙體與合成橡膠皮套之間的空氣的排氣口；缸體兩端有限制合成橡膠皮套外擴(kuò)的蓋板，蓋板上有與橡膠皮套內(nèi)徑相等的同心圓孔；缸體內(nèi)有雙U型合成橡膠皮套，艙體的高度與橡膠皮套的高度一樣；所述缸體、蓋板、以及橡膠皮套形成一個(gè)自密封系統(tǒng)，能夠穩(wěn)定加壓到100MPa以上圍壓。

便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置缸體(2)所用材料為經(jīng)過調(diào)質(zhì)后的45號鋼，調(diào)質(zhì)處理后的45號鋼具有良好的綜合機(jī)械性能。

便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置(2)上有一個(gè)與加壓系統(tǒng)相連的進(jìn)油口(3)，進(jìn)油口是錐形螺紋與液壓油管相連，采用錐形螺紋是為了缸體的密封性更好，耐壓性更高。另一側(cè)有一個(gè)排氣口，排氣口采用普通高強(qiáng)度螺栓加銅制墊片密封即可。

巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置的蓋板(5)，與缸體(2)之間用螺紋連接，且蓋板外表面加工成磨砂面，便于裝卸。

本發(fā)明高壓艙艙體、艙蓋和雙U型合成橡膠之間采用自密封原理，能夠穩(wěn)定加壓到100MPa以上圍壓，并且能夠在巖樣上粘貼應(yīng)變片，蓋板(5)的直徑比皮套(6)的直徑略大，以便于巖樣(1)上的應(yīng)變片導(dǎo)線引出，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測巖樣在沖擊荷載下變形特征。

所述合成橡膠皮套抗拉強(qiáng)度在30MPa以上，具有伸縮性好，容易制造等優(yōu)點(diǎn)，且皮套外徑大小與艙體內(nèi)徑大小一致。

所述艙體和艙蓋艙體(2)和艙蓋(5)采用螺紋旋轉(zhuǎn)連接，便于拆卸。

所述艙體(2)上有一個(gè)進(jìn)油口和排氣口，加壓初期先將排氣口打開，待皮套和艙體之間充滿液壓油之后，排氣口關(guān)閉。

所述艙體(7)反射桿和(8)入射桿大小尺寸依據(jù)霍普金森壓桿試驗(yàn)儀器而定。

所述艙體(9)底座是支撐整個(gè)發(fā)明裝置，具體尺寸高度依據(jù)霍普金森壓桿試驗(yàn)儀器而定。

皮套所用的材料為合成橡膠，其抗拉強(qiáng)度超過30MPa，具有高強(qiáng)度，低蠕變等特征，一定的柔韌度，制造工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明裝置將巖石試樣置于雙U型合成橡膠皮套內(nèi)，缸體與皮套之間充滿液壓油，利用液壓油的流動(dòng)性，使壓力能均勻作用在巖石試驗(yàn)上，施加徑向方向的圍壓，操作簡便迅速，設(shè)備輕便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置合成橡膠皮套設(shè)計(jì)圖；

圖3為本發(fā)明便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置缸體設(shè)計(jì)圖。

其中：1巖石巖樣；2-艙體；3進(jìn)油口；4-排氣口；5艙蓋；6-合成橡膠皮套；7-反射桿；8-入射桿；9-底座

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供一種便攜式自密封巖石SHPB試驗(yàn)圍壓加壓裝置由缸體、蓋板、底座和合成橡膠皮套四部分組成。缸體上設(shè)置有一個(gè)連接加壓系統(tǒng)的進(jìn)油口和排除艙體與合成橡膠皮套之間的空氣的排氣口；缸體兩端有限制合成橡膠皮套外擴(kuò)的艙蓋，蓋板上有與橡膠皮套內(nèi)徑相等的同心圓孔；缸體內(nèi)有雙U型合成橡膠皮套，缸體的高度與合成橡膠皮套的高度一樣；所述缸體、蓋板、以及合成橡膠皮套形成一個(gè)自密封系統(tǒng)，通過與加壓系統(tǒng)相連可達(dá)100MPa以上的圍壓。