本實用新型涉及巖石滲透試驗設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置。

背景技術(shù)：

在煤炭開采過程中，若隱伏陷落柱被揭露，常常發(fā)生突水災害。陷落柱中破碎巖石的裂隙和空隙結(jié)構(gòu)形成了突水的通道。進行破碎巖石的滲透試驗是研究伴隨顆粒遷移的破碎巖體滲流災變機理的基礎(chǔ)。目前，破碎巖石滲透試驗的技術(shù)難題是滲透壓力的加載及控制。

現(xiàn)有的用于巖石滲透試驗的滲透壓力加載裝置是由水泵站、油泵站和注射器式儲能器件控制的。一方面，水泵站、油泵站和儲能器件之間需要人工切換，增加了試驗操作者的工作量，同時頻繁切換影響了試驗數(shù)據(jù)的準確采集；另一方面，注射器式儲能器件的容積有限，因此試驗過程中當破碎巖石滲流突變時，水流量變大，此時注射器式儲能器件提供的水源不足，試驗不得不中斷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置，它以實現(xiàn)水源供給自動化，不會中途供水中斷，且提供的滲透壓力加載穩(wěn)定、持續(xù)、可調(diào)。

本實用新型的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置，包括水箱以及依次連通的第一油箱、單向變量泵、調(diào)速閥、三位四通液動換向閥、雙作用增壓缸以及滲透儀，單向變量泵連通有安全保護裝置。雙作用增壓缸包括第一水腔、第二水腔、第一油腔以及第二油腔，第一油腔和第二油腔分別通過第一油管和第二油管與三位四通液動換向閥連通。水箱通過設(shè)置有第一單向閥的第一水管與第一水腔連通，水箱通過設(shè)置有第二單向閥的第二水管與第二水腔連通。第一水腔與滲透儀之間通過設(shè)置有第三單向閥的第一供水管連通，第二水腔與滲透儀之間通過設(shè)置有第四單向閥的第二供水管連通。第一油腔與三位四通液動換向閥之間還設(shè)置有用于控制三位四通液動換向閥切換的第一控制油路，第二油腔與三位四通液動換向閥之間還設(shè)置有用于控制三位四通液動換向閥切換的第二控制油路，第一控制油路上設(shè)置有第一順序閥，第二控制油路上設(shè)置有第二順序閥。

在本實用新型較佳的實施例中，第一油箱和單向變量泵之間還設(shè)置有過濾器，過濾器的兩端分別連通于第一油箱和單向變量泵。

在本實用新型較佳的實施例中，單向變量泵和三位四通液動換向閥之間還設(shè)置有冷卻器，冷卻器的兩端分別連通于單向變量泵和三位四通液動換向閥。

在本實用新型較佳的實施例中，用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置還包括蓄能器，蓄能器設(shè)置于雙作用增壓缸與滲透儀之間，第一供水管與第二供水管均與蓄能器的進水端連通，蓄能器的出水端與滲透儀連通。

在本實用新型較佳的實施例中，用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置還包括壓力傳感器，壓力傳感器設(shè)置于蓄能器與滲透儀之間的管路上。

在本實用新型較佳的實施例中，用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置還包括流量傳感器，流量傳感器設(shè)置于蓄能器和滲透儀之間的管路上。

在本實用新型較佳的實施例中，上述的第一順序閥和第二順序閥均為內(nèi)控外泄式順序閥。

在本實用新型較佳的實施例中，上述的安全保護裝置包括溢流閥，溢流閥通過第三油管與單向變量泵和調(diào)速閥之間的管路連通。

在本實用新型較佳的實施例中，安全保護裝置還包括第二油箱，溢流閥的出口端與第二油箱連通。

在本實用新型較佳的實施例中，第三油管上還設(shè)置有壓力表。

本實用新型實施例的有益效果是：用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置的雙作用增壓缸的第一水腔和第二水腔通過第一水管、第二水管與水箱連通，再通過第一供水管以及第二供水管與滲透儀連通，同時雙作用增壓缸的第一油腔和第二油腔通過第一油管和第二油管與三位四通液動換向閥連通，并且第一油腔和第二油腔分別通過第一控制油路和第二控制油路與三位四通液動換向閥連通，并且第一控制油路和第二控制油路上分別設(shè)置有第一順序閥和第二順序閥，從而當?shù)谝挥颓换虻诙颓粌?nèi)的壓力達到對應的順序閥的額定壓力時，順序閥可以控制三位四通液動換向閥進行換向操作，從而可以實現(xiàn)雙水路自動交互供水、抽水的效果，進而持續(xù)對滲透儀進行供水增壓，上述過程通過雙水路和雙型四油路的管路交互作用，以及雙通道供水設(shè)計，實現(xiàn)了試驗過程中滲透壓力的自動化控制，節(jié)省了工時，節(jié)約了試驗成本，使得中途供水不用中斷，進一步提高了試驗數(shù)據(jù)的準確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型提供的雙作用增壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標：10-用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置；100-水箱；110-第一單向閥；120-第二單向閥；130-第三單向閥；140-第四單向閥；200-第一油箱；201-過濾器；300-單向變量泵；301-冷卻器；400-調(diào)速閥；500-三位四通液動換向閥；510-第一順序閥；520-第二順序閥；600-雙作用增壓缸；610-第一水腔；620-第二水腔；630-第一油腔；640-第二油腔；650-活塞桿；660-第一活塞；670-第二活塞；680-第三活塞；700-滲透儀；701-蓄能器；702-壓力傳感器；703-流量傳感器；800-安全保護裝置；810-壓力表；820-溢流閥；830-第二油箱；11-第一水管；12-第二水管；13-第一供水管；14-第二供水管；21-第一油管；22-第二油管；23-第三油管；24-第一控制油路；25-第二控制油路。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連通”應做廣義理解，例如，可以是固定連通，也可以是可拆卸連通，或一體地連通；可以是機械連通，也可以是電連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

請參照圖1，本實施例提供一種用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置10，其包括水箱100以及依次連通的第一油箱200、單向變量泵300、調(diào)速閥400、三位四通液動換向閥500、雙作用增壓缸600以及滲透儀700。單向變量泵300連通有安全保護裝置800。

第一油箱200是用于儲存并向液壓系統(tǒng)提供油液的容器，其形狀大小可以根據(jù)實際的需要進行選擇，例如，可以選擇長方體形的油箱，也可以選擇圓柱形的油箱。此外，其材質(zhì)可以選擇金屬材質(zhì)也可以選擇玻璃鋼或塑料等其他材質(zhì)。

單向變量泵300用于控制油液的單向運輸，可以將第一油箱200中的油液向三位四通液動換向閥500的方向進行輸送。此外，單向變量泵300的排量可以進行變化，從而有利于對管道中的供油量進行控制，穩(wěn)定壓力，進而有利于巖石滲透試驗的進行。較佳地，第一油箱200和單向變量泵300之間的管道上設(shè)置有過濾器201，過濾器201內(nèi)有一定規(guī)格濾網(wǎng)的濾筒，油液在單向變量泵300的抽吸下先通過過濾器201進行過濾，其中的懸浮物、顆粒物等其它雜質(zhì)被過濾器201攔截，從而降低后續(xù)管道中的油液濁度、減少系統(tǒng)的污垢，保證了液壓系統(tǒng)以及各個部件的正常運行。

調(diào)速閥400是用于對油路的流量進行控制的閥門，通過調(diào)速閥400可以改變和控制管道中的油液流量，使管道中油液流量保持穩(wěn)定，從而達到控制提供水壓的管路流量。優(yōu)選地，單向變量泵300和三位四通液動換向閥500之間的管道上還設(shè)置有冷卻器301，進一步地優(yōu)選地，冷卻器301設(shè)置在單向變量泵300與調(diào)速閥400之間，冷卻器301可以有效控制液壓系統(tǒng)中的油溫，防止油溫過高，進而能夠保證調(diào)速閥400、三位四通液動換向閥500以及雙作用增壓缸600等能夠正常的運行，保證整個用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置10的穩(wěn)定性能，延長裝置的使用壽命。

三位四通液動換向閥500有左位、中位以及右位三個工作位置和四個與外部管道連通的工作口。三位四通液動換向閥500和雙作用增壓缸600通過第一油管21和第二油管22連通。進一步地，由于單向變量泵300的出口的油液流速比較快，為了減少三位四通液動換向閥500受到的沖擊，延長三位四通液動換向閥500的使用壽命，優(yōu)選地，管道與三位四通液動換向閥500中位選擇“P”型，如此可以使進入三位四通液動換向閥500的油液發(fā)生分流，有效的減少了中位受到的沖擊力。

參照圖1，圖2，雙作用增壓缸600包括第一水腔610、第二水腔620以及第一油腔630和第二油腔640。第一水腔610和第二水腔620分別設(shè)置在由第一油腔630和第二油腔640組成的油腔的兩側(cè)。雙作用增壓缸600內(nèi)還設(shè)置有活塞桿650，活塞桿650的桿部中央位置處設(shè)置有第一活塞660，活塞桿650的兩端分別設(shè)置有第二活塞670和第三活塞680，第一活塞660、第二活塞670以及第三活塞680均與活塞桿650固定連接。第一活塞660位于雙作用增壓缸600的油腔中，且第一活塞660的兩側(cè)分別形成相互隔絕的第一油腔630和第二油腔640，第二活塞670位于第一水腔610中，第三活塞680位于第二水腔620中。第一油腔630與三位四通液動換向閥500通過第一油管21連通，第二油腔640與三位四通液動換向閥500通過第二油管22連通，以此實現(xiàn)油液的供應。雙作用增壓缸600的第一水腔610與水箱100通過第一水管11連通，雙作用增壓缸600的第二水腔620與水箱100通過第二水管12連通，第一水管11上設(shè)置有第一單向閥110，第二水管12上設(shè)置有第二單向閥120，實現(xiàn)水源的供應。其中，第一單向閥110和第二單向閥120的設(shè)置，使得水箱100中的水只能流入第一水腔610或第二水腔620，不會在第一水腔610或第二水腔620內(nèi)水壓增大的情況下發(fā)生水的回流，只能將水輸送至滲透儀700中進行試驗。

此外，第一油腔630與三位四通液動換向閥500之間還設(shè)置有第一控制油路24，第一控制油路24的兩端分別與第一油管21和三位四通液動換向閥500的右位連通，且第一控制油路24上設(shè)置有第一順序閥510。第二油腔640與三位四通液動換向閥500之間還設(shè)置有第二控制油路25，第二控制油路25的兩端分別與第二油管22和三位四通液動換向閥500的左位連通，且第二控制油路25上設(shè)置有第二順序閥520。進一步地，三位四通液動換向閥500的出油口連通有第三油箱(圖未示)，第一控制油路24和第二控制油路25均通過三位四通液動換向閥500與第三油箱連通。

再次參見附圖1，單向變量泵300和調(diào)速閥400之間設(shè)置有安全保護裝置800，安全保護裝置800包括溢流閥820，溢流閥820通過第三油管23與單向變量泵300和調(diào)速閥400之間的管路連通。優(yōu)選地，溢流閥820通過第三油管23與單向變量泵300和冷卻器301之間的管路連通。當系統(tǒng)發(fā)生阻塞時，管路壓力上升，溢流閥820打開，單向變量泵300卸載，保證整個系統(tǒng)工作的安全性。進一步優(yōu)選地，安全保護裝置800還包括第二油箱830，溢流閥820的出口端與第二油箱830連通，從而溢流閥820中流出的油可以在第二油箱830中進行存儲。更進一步優(yōu)選地，第三油管23上還設(shè)置有壓力表810，從而通過壓力表810可以實時對供油管路中的壓力進行觀察。

需要說明的是，第一油箱200、第二油箱830以及第三油箱可以是通過管路連通，也可以是同一個油箱。

通過上述的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得三位四通液動換向閥500位于左位時，其控制油液進入第一油腔630時，第一油腔630中的油液增多，油壓增大，油液作用于活塞桿650，使得活塞桿650向右移動，使得第一水腔610容積增大，水箱100開始供水，水流經(jīng)過第一單向閥110沿著第一水管11進入第一水腔610，同時，第二水腔620容積減小，第二水腔620中的水的壓力增大被壓出。當?shù)谝挥颓?30內(nèi)的油壓增大至第一順序閥510的額定壓力時，第一順序閥510的閥門打開，油液回流至三位四通液動換向閥500，控制三位四通液動換向閥500切換換至右位，活塞桿650向右運動的過程中，第二油腔640內(nèi)油液回流至三位四通電磁換向閥500并流回至第三油箱進行儲蓄，繼續(xù)工作?；钊麠U650向右運動的過程中，第二油腔640內(nèi)油液回流至三位四通電磁換向閥500并流回至第三油箱進行儲蓄。

當三位四通液動換向閥500切換換至右位后，其控制油液進入第二油腔640時，第二油腔640中的油液增多，油壓增大，油液作用于活塞桿650，使得活塞桿650向左移動，使得第二水腔620容積增大，水箱100開始供水，水流經(jīng)過第二單向閥120沿著第二水管12進入第二水腔620，同時，第一水腔610容積減小，第一水腔610中的水的壓力增大被壓出。當?shù)诙颓?40內(nèi)的油壓增大至第二順序閥520的額定壓力時，第二順序閥520的閥門打開，油液回流至三位四通液動換向閥500，控制三位四通液動換向閥500切換換至左位，繼續(xù)工作?；钊麠U650向左運動的過程中，第一油腔630內(nèi)油液回流至三位四通電磁換向閥500并流回至第三油箱進行儲蓄。

優(yōu)選地，第一順序閥510和第二順序閥520均為內(nèi)控外泄式順序閥。第一順序閥510和第二順序閥520只有開啟和切斷兩種狀態(tài)，只有當管道內(nèi)部壓力達到順序閥的額定壓力時，順序閥才處于開啟狀態(tài)。液壓系統(tǒng)維持一定壓力的同時，實現(xiàn)了油液在雙型四油路的往復循環(huán)，使整個液壓系統(tǒng)循環(huán)、可持續(xù)的工作。

滲透儀700是巖石滲透試驗中用于放置巖石并將水作用于巖石的裝置，滲透儀700通過第一供水管13和第一水腔610連通；此外，滲透儀700還通過第二供水管14和第二水腔620連通。第一供水管13上設(shè)置有第三單向閥130，第二供水管14上設(shè)置有第四單向閥140。從而第一水腔610和第二水腔620中的水可以交替補充到滲透儀700中，以此來保持滲透儀700內(nèi)的水壓，作用于其內(nèi)部進行試驗的巖石，同時，由于第三單向閥130以及第四單向閥140的存在，使得滲透儀700的水不會回流到第一水腔610或第二水腔620內(nèi)。

優(yōu)選地，用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置10還包括有蓄能器701，蓄能器701設(shè)置于雙作用增壓缸600與滲透儀700之間，第一供水管13與第二供水管14均與蓄能器701的進水端連通，蓄能器701的出水端與滲透儀700連通。從而既能作用于第一供水管13傳輸過來的水，也可以作用于第二供水管14傳輸過來的水，當?shù)谝还┧?3或者第二供水管14的內(nèi)部水壓超過蓄能器701的內(nèi)部壓力時，第一供水管13或者第二供水管14的水將壓縮蓄能器701內(nèi)部的氣體，將水的壓力轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能；第一供水管13或者第二供水管14的內(nèi)部水壓低于蓄能器701的內(nèi)部壓力時，蓄能器701中的水在高壓氣體的作用下流向液壓系統(tǒng)，以此來減緩第一供水管13或第二供水管14上流量的突變，保證了供水的穩(wěn)定性。從而能夠?qū)θ凰耐ㄒ簞訐Q向閥500進行油路切換時造成的供水量突變進行減緩，使得滲透儀700內(nèi)的水壓能夠更加平緩穩(wěn)定地增加。

優(yōu)選地，用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置10還包括壓力傳感器702，壓力傳感器702設(shè)置于蓄能器701與滲透儀700之間的管路上。通過壓力傳感器702可以對管路上的壓力進行實時觀察，以便對實驗過程進行監(jiān)控調(diào)整。進一步地優(yōu)選地，用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置10還包括流量傳感器703，流量傳感器703也設(shè)置于蓄能器701和滲透儀700之間的管路上。同樣地，通過流量傳感器703可以實時的觀察通入滲透儀700內(nèi)的水的流量，以達到對實驗過程的監(jiān)控。

需要說明的是，壓力傳感器702和流量傳感器703可以進行互換，即可以沿水流動方向先設(shè)置壓力傳感器702，再設(shè)置流量傳感器703；也可以是沿水流動方向先設(shè)置流量傳感器703，再設(shè)置壓力傳感器702。

通過上述對用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置10的結(jié)構(gòu)描述可知，其具體操作步驟如下：

步驟1：啟動單向變量泵300，當三位四通液動換向閥500的工作位置處于中位時，雙作用增壓缸600銷緊，各個油路和水路的管道均不工作，處于待命狀態(tài)。

步驟2：當三位四通液動換向閥500的左位接通時，第一油箱200開始供油，油液通過第一油管21進入雙作用增壓缸600的第一油腔630?；钊麠U650向右運動的過程中，第一水腔610容積增大，水箱100開始供水，水流經(jīng)第一單向閥110沿著第一水管11進入第一水腔610，直至第一水腔610充滿水。同時，第二水腔620容積減小，水流經(jīng)第四單向閥140沿著第二供水管14經(jīng)過蓄能器701、壓力傳感器702和流量傳感器703進入滲透儀700并作用于滲透儀700內(nèi)進行試驗的巖石。

步驟3：當活塞桿650向右運動至極限位置時，即第一油腔630的壓力達到第一順序閥510的額定壓力時，第一控制油路24上的第一順序閥510工作，從而控制三位四通液動換向閥500工作，三位四通液動換向閥500換向至右位，此時第一油腔630中的油液依次過第一控制油路24、三位四通液動換向閥500回流至第三油箱，繼續(xù)工作。

步驟4：三位四通液動換向閥500接通至右位，油液通過第二油管22，進入雙作用增壓缸600的第二油腔640?；钊麠U650向左運動的過程中，第二水腔620容積增大，水箱100開始供水，水流經(jīng)第二單向閥120沿著第二水管12進入第二水腔620，直至第二水腔620充滿水。同時，第一水腔610容積減小，水流經(jīng)第三單向閥130沿著第一供水管13經(jīng)過蓄能器701、壓力傳感器702和流量傳感器703持續(xù)進入滲透儀700并繼續(xù)作用于滲透儀700內(nèi)進行試驗的巖石。

步驟5：當活塞桿650向左運動至極限位置時，即雙作用增壓缸600的第二油腔640的壓力達到第二順序閥520的額定壓力，第一控制油路24的第二順序閥520工作，控制三位四通液動換向閥500工作，三位四通液動換向閥500換向至左位，此時第二油腔640中的油液依次通過第二控制油路25、三位四通液動換向閥500回流至第三油箱，繼續(xù)工作。

步驟6：重復步驟2至步驟5，實現(xiàn)自動、持續(xù)供水，直至完成巖石的滲透試驗。

步驟7：當系統(tǒng)發(fā)生阻塞時，管路壓力上升，溢流閥820打開，單向變量泵300卸載，保證整個系統(tǒng)工作的安全性。

綜上所述，用于巖石滲透試驗的液壓式滲透壓力加載裝置通過雙作用增壓缸實現(xiàn)雙水路自動交互供水、抽水的效果，利用壓力控制兩類油路形成往復循環(huán)回路，進而控制雙作用增壓缸的雙供水通道自動切換、自動水源供給，解決了原來由水泵站、油泵站和注射器式儲能器件控制時中途供水中斷的弊端；同時利用雙作用增壓缸和壓力控制往復循環(huán)回路，實現(xiàn)了一條管路供油-供水、另一條管路回油-抽水的雙管路交互工作方式，達到了自動抽水的效果，取代了水泵站，解決了水泵站中溢流閥容易生銹的弊端；并且通過雙水路和雙型四油路的管路交互作用，以及雙通道供水設(shè)計，實現(xiàn)了試驗過程中滲透壓力的自動化控制，且加載的壓力穩(wěn)定、持續(xù)、可調(diào)，節(jié)省了工時，節(jié)約了試驗成本。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。