[發明專利]一種圓柱形巖樣多角度劈裂裝置及其方法

有效

• 申請號: 201810033448.1
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108562466B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 楊圣奇;唐勁舟;田文嶺
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

1.一種圓柱形巖樣多角度劈裂裝置，其特征在于：包括試驗機構、劈裂模具、試樣固定及角度控制系統；其中：

所述試驗機構包括反力架（1），所述反力架（1）中設置有移動橫梁（10），移動橫梁（10）能夠在驅動裝置的驅動下上下移動，移動橫梁（10）上安裝有上壓頭（9），上壓頭（9）上放置有壓力傳感器（6），上壓頭（9）的兩側分別安裝有左位移引伸計LVDT（7）和右位移引伸計LVDT（8），壓力傳感器（6）、左位移引伸計LVDT（7）和右位移引伸計LVDT（8）均通過數據線與設置于反力架（1）外的計算機（21）連接；上壓頭（9）的下方有壓頭套筒（14），壓頭套筒（14）連接有劈裂壓頭（11），劈裂壓頭（11）的底部設置有刃口（13）；

所述劈裂模具為一個圓柱形試樣（20）；

所述試樣固定及角度控制系統包括放置于刃口（13）下方的半圓形凹槽（15）和帶刻度的圓盤（16），半圓形凹槽（15）用于放置圓柱形試樣（20），半圓形凹槽（15）放置于帶刻度的圓盤（16）上；

所述驅動裝置包括相連的伺服電機（2）和減速機（3），伺服電機（2）與計算機相連，減速機（3）依次連接有滾珠絲桿（4）和滾珠絲杠缸（5），滾珠絲杠缸（5）位于壓力傳感器（6）上；

所述反力架（1）內的兩側分別設置有左豎向導軌（18）和右豎向導軌（19），移動橫梁（10）的兩端分別位于左豎向導軌（18）和右豎向導軌（19）內，且能夠相對左豎向導軌（18）和右豎向導軌（19）上下移動；

所述壓頭套筒（14）及劈裂壓頭（11）上開設有定位銷孔（12），通過插銷插入該定位銷孔（12），使壓頭套筒（14）與劈裂壓頭（11）可拆卸式連接；

所述刃口（13）的材質為熱處理滲碳工具鋼，所述刃口（13）做倒角處理。

2.根據權利要求1所述的圓柱形巖樣多角度劈裂裝置，其特征在于：所述半圓形凹槽（15）上端中心處設置有指針（22），帶刻度的圓盤（16）上標記有刻度（23），并標記有多個角度標識（24）。

3.根據權利要求1或2所述的圓柱形巖樣多角度劈裂裝置，其特征在于：所述半圓形凹槽（15）及帶刻度的圓盤（16）的中心處均設置有螺絲孔（25），通過一個固定螺絲穿過該螺絲孔（25），將半圓形凹槽（15）及帶刻度的圓盤（16）固定；帶刻度的圓盤（16）置于平臺（17）上。

4.一種基于權利要求1所述裝置的圓柱形巖樣多角度劈裂方法，其特征在于：包括以下步驟：

在劈裂過程中，圓柱形試樣（20）置于半圓形凹槽（15）內，將半圓形凹槽（15）上端中心處指針（22）指到帶刻度的圓盤（16）的預先設置的劈裂角度相對應的刻度位置處，把固定螺絲旋進螺絲孔（25）將半圓形凹槽（15）與帶刻度的圓盤（16）固定；

通過計算機（21）控制伺服電機（2）和減速機（3）運轉帶動移動橫梁（10）沿左豎向導軌（18）和右豎向導軌（19）移動使劈裂壓頭（11）與圓柱形試樣（20）接觸并持續施加壓力直至圓柱形試樣（20）劈裂；

通過壓力傳感器（6）與左位移引伸計LVDT（7）、右位移引伸計LVDT（8）實時記錄壓力及位移，并自動保存至計算機（21）。

5.根據權利要求4所述的圓柱形巖樣多角度劈裂方法，其特征在于：所述劈裂角度包括0度，15度，30度，45度，60度，75度，90度。