[發明專利]一種CT實時掃描的高溫熱解煤巖試驗系統及試驗方法

在審

• 申請號: 202110532201.6
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113109380A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 孟巧榮;李亞軍;陳濤;林峰;高力
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N23/046;G01N23/083;G01N23/18;G01N30/20;G01N30/06;F27D7/06
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 雷立康

本發明涉及一種CT實時掃描的高溫熱解煤巖試驗系統及試驗方法。目的是解決現有的煤巖CT掃描加熱系統無密封裝置以及實驗前后同一位置對比困難的技術問題。技術方案為：它包括基座、試驗臺、CT掃描機、探測板、溫控裝置、質量流量控制器、氣瓶、試件、支撐柱、三通閥、氣相色譜儀和控制系統，在基座一旁還設有三軸移動架，在三軸移動架上的固定架上設有氣氛爐，氣氛爐底面上設有密封裝置，本發明設置的密封裝置，使得CT掃描試驗中產生的氣體能保持在氣氛爐中，并通過三通閥流向氣象色譜儀中進行氣體成分的檢測，保證了試驗數據的準確性、及時性，三軸移動臺對氣氛爐進行定量移動，可以實現試件同一孔隙裂隙的變化實時研究。

技術領域

本發明屬于巖石工程技術領域，具體涉及一種CT實時掃描的高溫熱解煤巖試驗系統及試驗方法。

背景技術

隨著我國煤炭資源的不斷開發，地下礦井開采中伴隨著大量煤塵、瓦斯的產生，為提高礦井發的安全生產與礦區環境的協同發展，就需要探究煤巖在高溫高壓下的損傷破壞特性，隨著CT技術的高速發展，煤巖的CT掃描已成為研究煤巖損傷的一大方向；目前，涉及配套煤巖CT掃描的加熱裝置較為簡易，無密封裝置，試驗前后同一位置對比困難。

發明內容

本發明的目的是解決現有的煤巖CT掃描加熱系統無密封裝置以及試驗前后同一位置對比困難的技術問題，提供一種CT實時掃描的高溫熱解煤巖試驗系統及試驗方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種CT實時掃描的高溫熱解煤巖試驗系統，包括基座、試驗臺、CT掃描機、探測板、溫控裝置、質量流量控制器、氣瓶、支撐柱、三通閥、氣相色譜儀和控制系統，所述CT掃描機、試驗臺和探測板分別設置在基座頂面前中后側，所述溫控裝置、質量流量控制器、氣瓶和氣相色譜儀均設置在基座的一旁，其特征在于：它還包括三軸移動架和氣氛爐，所述三軸移動架設置在基座的一旁，所述氣氛爐設置在三軸移動架的固定支架上，所述氣氛爐的加熱爐絲和溫度傳感器外接溫控裝置，所述氣瓶的出氣口連接質量流量控制器的進氣口，所述質量流量控制器出氣口連接氣氛爐的進氣管，所述氣氛爐的排氣管連接三通閥，所述三通閥的一個出口連接氣相色譜儀，另一個出口通向大氣，所述支撐柱設置在氣氛爐的腔體中，所述控制系統與CT掃描機、探測板、溫控裝置、質量流量控制器、三通閥和氣相色譜儀電性連接。

進一步的，所述氣氛爐包括氣氛爐爐體、加熱爐絲、保溫體、溫度傳感器和密封裝置，所述氣氛爐爐體為圓筒狀結構，包括外筒和內筒且內筒的高度大于外筒的高度，所述保溫體設置在氣氛爐爐體的外筒和內筒之間，所述氣氛爐爐體的內筒中部設有若干圈螺旋凹槽，所述加熱爐絲設置在內筒的螺旋凹槽中，所述溫度傳感器穿過內筒上端的頂蓋伸入到氣氛爐爐體的空腔中且超出內筒側壁上設置的進氣管，所述密封裝置設置在氣氛爐爐體的底面上，所述密封裝置的底面上設有排氣管。

進一步的，所述密封裝置包括兩個半圓形密封外殼、兩個第一滑塊、兩個第二滑塊、兩個耐高溫電動推桿和第一耐高溫密封條，所述半圓形密封外殼的圓弧邊緣設有凸臺，直線邊中間設有半圓形支撐柱孔，所述兩個第二滑塊通過螺栓對稱設置在氣氛爐爐體底面的中間，所述第二滑塊的底面設有滑槽，所述兩個第一滑塊通過螺栓對稱設置在兩個半圓形密封外殼頂面的中間，所述第一滑塊的頂面設有滑軌，所述兩個第一滑塊和兩個第二滑塊通過滑軌與滑槽活動連接，所述第一耐高溫密封條設置在兩個半圓形密封外殼的邊緣凸臺頂部且所述第一耐高溫密封條與氣氛爐爐體的底面相接觸，所述兩個耐高溫電動推桿分別設置在兩個第二滑塊兩邊的氣氛爐爐體底面且耐高溫電動推桿的伸縮桿與第一滑塊連接，所述兩個密封外殼的直線邊緣和支撐柱孔邊緣均設有第二耐高溫密封條。

進一步的，所述試驗臺的頂面上設有三角爪，所述三角爪將支撐柱的下端固定在試驗臺上。

進一步的，所述三軸移動架朝向氣氛爐的側面上設有激光位移傳感器。

進一步的，所述加熱爐絲采用碳纖維、鐵鉻鋁電熱絲或者鎳鉻電熱絲中的任意一種。