[發明專利]一種氣動加載相似模擬實驗裝置

在審

• 申請號: 201911186630.1
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110824146A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 孔勝利;楊鵬飛;方馨梅;孫田力;宋雨晴;賈音;楊洋
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

本發明公開了一種氣動加載相似模擬實驗裝置，至少包括一壓縮空氣源、一垂向壓力穩定罐、一水平壓力穩定罐、若干垂向加載氣缸、若干水平加載氣缸和一實驗箱體。壓縮空氣源、垂向壓力穩定罐和水平壓力穩定罐與若干垂向加載氣缸和水平加載氣缸通過管路相連，氣缸數量可在3?10個；實驗箱體主要由萬向壓頭連接件、第一導壓板、第二導壓板、蓋板和外框架構成；實驗箱體的蓋板和主框架為可拆卸式；采用壓縮氣源作為動力傳遞介質，利用氣缸經萬向壓頭連接件、第一導壓板、第二導壓板向相似模擬材料施加壓力，可實現水平方向和垂向方向上的獨立加載。本發明專利可大幅縮短相似模擬實驗的實驗周期，同時實驗材料可反復利用，對實驗結果的重復性驗證有積極作用。

技術領域

本發明涉及煤礦安全領域，特別涉及一種氣動加載相似模擬實驗裝置。

背景技術

相似材料模擬實驗是一種研究礦山壓力場變化和巖層移動變形規律的常用實驗方法，該方法能夠直觀的描述巖體內部的破壞、運移過程。然而現有的相似材料模擬實驗平臺多為大尺度鋼結構平臺，常采用液壓動力作為加載動力源，相似材料多以水、碳酸鈣、砂子、石膏等固體材料混合配比而成。在這種情況下，每次實驗需要消耗大量的時間用于相似材料的固結養護，實驗周期長。另外在實驗過程中，實驗材料遭到破壞性影響，無法重復利用，為一次性實驗，對于實驗數據的可靠性和實驗結論的驗證造成了不便。在加載動力方面，由于采用液壓動力，加載力大，精度低，難以實現對加載壓力的精確控制。因此，開發一種可實現快速裝樣、實驗材料可重復利用的相似模擬實驗平臺有著重要的技術意義。

本發明的方案便是針對上述問題對現有相似模擬實驗平臺進行的改進。

發明內容

為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種結構簡單、裝樣速度快、材料可重復利用的氣動加載相似模擬實驗裝置，解決目前相似模擬實驗技術中，實驗周期長、實驗過程可重復性差等問題。

為了達到上述發明目的，解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種氣動加載相似模擬實驗裝置，至少包括一壓縮空氣源、一垂向壓力穩定罐、一水平壓力穩定罐、若干垂向加載氣缸、若干水平加載氣缸和一實驗箱體，其中：

所述壓縮空氣源、垂向壓力穩定罐和水平壓力穩定罐與若干所述垂向加載氣缸和水平加載氣缸通過管路相連；

所述實驗箱體主要由萬向壓頭連接件、第一導壓板、第二導壓板、蓋板和外框架構成；

所述垂向壓力穩定罐上設有第一進氣閥和第一壓力表，通過垂向進氣管路與若干所述垂向加載氣缸相連，在垂向進氣管路上設有垂向進氣路總閥和垂向進氣路泄壓閥，在垂向回氣管路上設有垂向回氣路總閥和垂向回氣路泄壓閥；

所述水平壓力穩定罐上設有第二進氣閥和第二壓力表，通過水平進氣管路與若干所述水平加載氣缸相連，在水平進氣管路上設有水平進氣路總閥和水平進氣路泄壓閥，在水平回氣管路上設有水平回氣路總閥和水平回氣路泄壓閥。

進一步的，每個所述垂向加載氣缸通過所述萬向壓頭連接件與所述第一導壓板相連，用于推動所述第一導壓板實現垂向加載過程。

進一步的，在所述第一導壓板一側的外框架上開設有若干垂向通孔，用于所述垂向進氣管路和垂向回氣管路貫穿。

進一步的，每個所述垂向加載氣缸上設置有第一獨立進氣閥和第三壓力表。

優選的，所述垂向加載氣缸的數量為3-10個。

進一步的，每個所述水平加載氣缸通過所述萬向壓頭連接件與所述第二導壓板相連，用于推動所述第二導壓板實現水平加載過程。

進一步的，在所述第二導壓板一側的外框架上開設有若干水平通孔，用于所述水平進氣管路和水平回氣管路貫穿。

進一步的，每個所述水平加載氣缸上設置有第二獨立進氣閥和第四壓力表。