瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置，包括三軸壓力腔體，在三軸壓力腔體外設有加熱裝置，在三軸壓力腔體上連接有軸壓油泵及圍壓油泵；三軸壓力腔體的前端通過進氣管與瓦斯罐連接，在進氣管上依次設有進氣閥門及壓力表；三軸壓力腔體的末端通過出氣管與真空泵連接，真空泵通過變頻器與交流電源連接。本實用新型采用了真空泵和變頻器串聯(lián)在三軸壓力腔體主體后端，利用真空泵作為提供負壓的動力系統(tǒng)，借助變頻器調節(jié)真空泵轉速，進而穩(wěn)定和控制真空泵所產生的負壓值。通過改變出口端不同負壓，可對瓦斯抽采條件下煤體中的瓦斯?jié)B流特性、深部開采過程中溫度、應力等因素對瓦斯抽放負壓的影響進行實驗室測定。
【專利說明】瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機械領域，尤其是一種瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置。
【背景技術】
[0002]煤層滲透率是反應流體滲流難易程度的重要依據(jù)之一，國外從20世紀70、80年代開始，W.J.Sommer ton > C.R.McKee、Harpalan1、大冢一雄、樋口澄志等學者先后利用自制的三軸滲流設備開展了應力、孔隙度、吸附解析過程等因素對煤儲層滲透率影響的研究工作。在國內，20世紀80年代開始，周世寧、趙陽升、鮮學福、潘一山等一大批學者也都利用各種研發(fā)的三軸滲流設備就應力，溫度、電場強度，孔隙壓力等對含瓦斯煤體滲透率的影響進行了大量的試驗和理論研究。但上述國內外學者們研發(fā)的三軸滲流設備出口端氣體壓力均為大氣壓，只能對出口端為大氣壓條件下各種影響滲透率的因素進行試驗研究。2008年，重慶煤科院的隆清明等人借助自主研發(fā)的三軸滲透儀，就孔隙壓力對煤體滲流率的影響進行了深入研究，該設備的出口端可利用正壓調節(jié)閥來改變出口壓力，但僅局限于小于等于進口氣體壓力的正壓值范圍。一直以來，瓦斯災害都被譽為威脅我國煤礦安全生產的“第一殺手”，因此瓦斯抽放一直都是確保煤礦安全生產的重要手段。但居于試驗手段的限制，瓦斯抽采過程中含瓦斯煤的滲透特性，深部開采過程中溫度、應力等因素對瓦斯抽放負壓的影響等問題的理論研究一直受到限制，因此利用目前現(xiàn)有的三軸滲流設備無法開展瓦斯抽采條件下煤體中的瓦斯運移規(guī)律、深部開采過程中溫度、應力等因素對瓦斯抽放負壓的影響等問題進行理論及試驗研 究。
【發(fā)明內容】
[0003]本實用新型的目的是:提供一種瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置，它不僅可測定模擬瓦斯抽采條件下應力場、溫度場等多場耦合作用含瓦斯煤樣的滲透特性，而且還能對深部開采過程中溫度、應力等因素對瓦斯抽放負壓的影響進行優(yōu)化。
[0004]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置，包括三軸壓力腔體，在三軸壓力腔體外設有加熱裝置，在三軸壓力腔體上連接有軸壓油泵及圍壓油泵?’三軸壓力腔體的前端通過進氣管與瓦斯罐連接，在進氣管上依次設有進氣閥門及壓力表；三軸壓力腔體的末端通過出氣管與真空泵連接，在出氣管上依次設有出氣閥門、真空表及流量計；真空泵通過變頻器與交流電源連接。
[0005]所述的三軸壓力腔體的組成包括外殼體，在外殼體內設有軸壓板及圓柱形的圍壓腔體，軸壓板的內側與圍壓腔體的前端接觸，在外殼體上設有軸壓管口及圍壓管口，軸壓管口處于軸壓板的外側、且與軸壓油泵連接，圍壓管口處于軸壓板的內側、且與圍壓油泵連接；進氣管穿過軸壓板與圍壓腔體的前端連通，圍壓腔體的末端與出氣管連通。
[0006]所述的加熱裝置為加熱水浴。
[0007]由瓦斯罐、進氣管、進氣閥門及壓力表組成氣體供給系統(tǒng)，為試驗煤樣提供穩(wěn)定瓦斯供給。[0008]由軸壓油泵及圍壓油泵組成壓力加載系統(tǒng)，加熱裝置作為溫度恒定系統(tǒng)，壓力加載系統(tǒng)和溫度恒定系統(tǒng)可測定應力場、溫度場等多場耦合作用下含瓦斯煤樣滲透特性。
[0009]由真空泵、變頻器與交流電源組成負壓動力系統(tǒng)，其中真空泵和變頻器串聯(lián)在三軸滲流裝置主體后端，利用真空泵作為提供負壓的動力系統(tǒng)，借助變頻器調節(jié)真空泵轉速，進而穩(wěn)定和控制真空泵所產生的負壓值。負壓動力系統(tǒng)為三軸壓力腔體內的試驗煤樣提供可變穩(wěn)定的負壓值。
[0010]由出氣閥門、真空表及流量計組成流量測定系統(tǒng)，流量測定系統(tǒng)可測定通過三軸壓力腔體煤樣中的瓦斯流量。
[0011]由于采用了上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用了真空泵和變頻器串聯(lián)在三軸壓力腔體主體后端，利用真空泵作為提供負壓的動力系統(tǒng)，借助變頻器調節(jié)真空泵轉速，進而穩(wěn)定和控制真空泵所產生的負壓值。通過改變出口端不同負壓，可對瓦斯抽采條件下煤體中的瓦斯?jié)B流特性、深部開采過程中溫度、應力等因素對瓦斯抽放負壓的影響進行實驗室測定。本實用新型具有結構簡單易行，制作成本低，使用效果好等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]附圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0013]附圖2為三軸壓力腔體的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型的實施例:瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置的結構如圖1所示，包括三軸壓力腔體4，在三軸壓力腔體4外設有加熱裝置5，加熱裝置5采用加熱水?。辉谌S壓力腔體4上連接有軸壓油泵6及圍壓油泵7 ;三軸壓力腔體4的前端通過進氣管14與瓦斯罐1連接，在進氣管14上依次設有進氣閥門2及壓力表3 ;三軸壓力腔體4的末端通過出氣管15與真空泵11連接，在出氣管15上依次設有出氣閥門8、真空表9及流量計10 ；真空泵11通過變頻器12與交流電源13連接；所述的三軸壓力腔體4的組成包括外殼體4-1，在外殼體4-1內設有軸壓板4-2及圓柱形的圍壓腔體4-3，軸壓板4-2的內側與圍壓腔體4-3的前端接觸，在外殼體4-1上設有軸壓管口 4-5及圍壓管口 4-4，軸壓管口 4_5處于軸壓板4-2的外側、且與軸壓油泵6連接，圍壓管口 4-4處于軸壓板4-2的內側、且與圍壓油泵7連接；進氣管14穿過軸壓板4-2與圍壓腔體4-3的前端連通，圍壓腔體4-3的末端與出氣管15連通。
[0015]在試驗過程中，先將標準尺寸的煤體試件按要求安裝在三軸壓力腔體4的圍壓腔體4-3中，開啟進氣閥門2，調節(jié)進氣的瓦斯壓力；開啟變頻器12，通過變頻器12保持恒轉矩輸出<50Hz輸出變頻電流控制真空泵11的負壓，頻率變小，真空泵11轉速下降，出口端壓力增大，三軸壓力腔體4內的負壓真空度降低，反之亦然；從真空表9讀取試驗過程的負壓值，從流量計10讀取通過煤體中的瓦斯氣體的流量。
【權利要求】
1.一種瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置，包括三軸壓力腔體(4)，其特征在于:在三軸壓力腔體(4)外設有加熱裝置(5)，在三軸壓力腔體(4)上連接有軸壓油泵(6)及圍壓油泵(7);三軸壓力腔體(4)的前端通過進氣管(14)與瓦斯罐(1)連接，在進氣管(14)上依次設有進氣閥門(2)及壓力表(3);三軸壓力腔體(4)的末端通過出氣管(15)與真空泵(11)連接，在出氣管(15)上依次設有出氣閥門(8)、真空表(9)及流量計(10);真空泵(11)通過變頻器(12)與交流電源(13)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置，其特征在于:所述的三軸壓力腔體(4)的組成包括外殼體(4-1)，在外殼體(4-1)內設有軸壓板(4-2)及圓柱形的圍壓腔體(4-3 )，軸壓板(4-2 )的內側與圍壓腔體(4-3 )的前端接觸，在外殼體(4-1)上設有軸壓管口( 4-5 )及圍壓管口( 4-4 )，軸壓管口( 4-5 )處于軸壓板(4-2 )的外側、且與軸壓油泵(6)連接，圍壓管口(4-4)處于軸壓板(4-2)的內側、且與圍壓油泵(7)連接；進氣管(14)穿過軸壓板(4-2)與圍壓腔體(4-3)的前端連通，圍壓腔體(4-3)的末端與出氣管(15)連通。
3.根據(jù)權利要求1所述的瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗裝置，其特征在于:所述的加熱裝置(5)為加熱水浴。
【文檔編號】G01N15/08GK203534941SQ201320714303
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年11月14日
【發(fā)明者】袁梅, 李鋒, 杜育芹, 李飛, 王珍, 何明華 申請人:貴州大學