三軸滲流裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種三軸滲流裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 人類的采掘活動會導(dǎo)致煤巖體發(fā)生破壞和變形，進(jìn)而改變煤巖體中的瓦斯?jié)B流特 性。隨著煤礦開采的深部延伸，煤巖動力現(xiàn)象日益頻繁，煤與瓦斯突出隨時威脅著煤礦的安 全生產(chǎn)，煤與瓦斯突出主要受到煤層的應(yīng)力狀態(tài)、煤層中瓦斯及煤層的力學(xué)特性等因素影 響，而上述研究領(lǐng)域一直都是眾多學(xué)者關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。在國外，從20世紀(jì)70、80年代 開始，W. J. Sommerton、C. R. McKee、Harpalani、大冢一雄、樋口澄志等學(xué)者先后利用自制的 三軸滲流設(shè)備開展了應(yīng)力、孔隙度、吸附解析過程等因素對煤層滲透率影響的研究工作。國 內(nèi)20世紀(jì)80年代開始，周世寧、趙陽升、鮮學(xué)福、潘一山等一大批學(xué)者也都利用各種研發(fā)的 三軸滲流設(shè)備就應(yīng)力，溫度、電場強(qiáng)度，孔隙壓力等因素對含瓦斯煤的力學(xué)特性、變形特征 及滲流規(guī)律進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和理論研究。在煤礦的采掘生產(chǎn)中，工作面煤體所受的應(yīng)力 會隨工作面的推進(jìn)而變化，地溫也將隨著開采深度的變化而波動，煤巖系統(tǒng)上總作用力的 變化，使得煤體骨架上的有效應(yīng)力也隨之改變，導(dǎo)致煤體內(nèi)部應(yīng)力場重構(gòu)，煤體內(nèi)部的孔裂 隙狀態(tài)會因應(yīng)力的改變而變化，進(jìn)而引起煤層滲透率的變化。與此同時，應(yīng)力場的變化使流 動瓦斯參與煤層系統(tǒng)中的熱量傳遞與熱交換，影響了煤層溫度場分布。此外，瓦斯吸附、解 吸過程也會影響煤層的變形特性及溫度場分布。溫度場所引起的熱應(yīng)力又會改變應(yīng)力和溫 度分布，對煤層變形特性帶來影響。可見，煤層受到應(yīng)力場和溫度場作用的同時，并與煤的 吸附、解吸共同構(gòu)成了一個動態(tài)耦合過程。因此，研究熱流固耦合條件下含瓦斯煤變形破壞 過程的滲流規(guī)律，對認(rèn)識采動過程含瓦斯煤體滲透特性的演化規(guī)律具有重要的工程意義和 實(shí)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提供一種測定含瓦斯煤變形破壞過程滲流規(guī)律的三軸滲流裝 置，它可準(zhǔn)確地測出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，反映應(yīng)力、溫度及瓦斯壓力等條件變化過程中含瓦斯煤的變 形情況；并且在該過程中能夠準(zhǔn)確的測出上述實(shí)驗(yàn)條件下含瓦斯煤的滲透率值。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：三軸滲流裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，包括三軸滲流裝置的壓力腔體， 以及設(shè)置在壓力腔體的卸油口上的油堵，油堵為外六邊形結(jié)構(gòu)，在油堵的中部設(shè)有圓形的 穿線通孔，導(dǎo)線穿過穿線通孔，導(dǎo)線與穿線通孔之間設(shè)有環(huán)氧樹脂密封圈，導(dǎo)線的一端處于 壓力腔體外，并與應(yīng)變儀連接，導(dǎo)線的另一端處于壓力腔體內(nèi)；在壓力腔體內(nèi)設(shè)有熱縮管， 在熱縮管內(nèi)設(shè)有用于與煤樣接觸的應(yīng)變片，導(dǎo)線穿過熱縮管與應(yīng)變片連接，并在導(dǎo)線與熱 縮管的接觸位置處設(shè)有玻璃膠密封圈。
[0005] 所述油堵的穿線通孔直徑為4mm。之所以選取直徑為4mm的穿線通孔，是因?yàn)橛投?本身的直徑為12_，若穿線通孔直徑過大，既會影響油堵的強(qiáng)度，又會因穿線通孔過大而影 響其和導(dǎo)線之間的密封性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)中傳遞含瓦斯煤變形信號數(shù)據(jù)的要求，油堵中間需穿 過4根導(dǎo)線，如果設(shè)置的穿線通孔太小，導(dǎo)線將無法穿過。根據(jù)測試，4mm正好能滿足上述要 求，所以選擇穿線通孔的直徑為4_。
[0006] 所述導(dǎo)線的導(dǎo)電橫截面直徑為0. 6_2。應(yīng)變儀和應(yīng)變片之間通過導(dǎo)線的連接才能 在儀器上顯示出讀數(shù)。若選用的導(dǎo)線較細(xì)，在連接過程中容易斷，造成線路短路，而沒有信 號輸出。
[0007] 發(fā)明人還對導(dǎo)線與穿線通孔之間的密封件進(jìn)行了篩選實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表1所示，
通過測試，選用普通膠水作為密封膠的實(shí)驗(yàn)以失敗告終，這是因?yàn)槠胀z水的粘性雖 好，但不能承受壓力。含瓦斯煤的變形實(shí)驗(yàn)需在一定的壓力條件下進(jìn)行，所以選擇普通膠水 不可行。AB膠雖是常溫硬化膠水的一種，并且兩種膠混合后的硬度很大，能夠承受一定的 壓力，但是所做實(shí)驗(yàn)并不是在相對干燥的條件下進(jìn)行的，會有液壓油對其硬度有干擾，不能 長時間在油的情況下進(jìn)行，只能承受一定的壓力，也滿足實(shí)驗(yàn)的需要。環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能 高，具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，并且能夠在復(fù)雜的條件下使用。本次改造選用環(huán)氧 樹脂作為密封膠時可承受實(shí)驗(yàn)所需要的壓力，在實(shí)驗(yàn)過程中取得了成功。
[0008] 另外，導(dǎo)線穿過熱縮管與貼在煤樣上的應(yīng)變片相連，這個過程中需要考慮熱縮管 和導(dǎo)線之間密封性，以防止因?yàn)閴毫υ龃笫挂簤河瓦M(jìn)入到煤樣中，導(dǎo)致電路短路，而影響儀 表上的讀數(shù)。
[0009] 第一次實(shí)驗(yàn)是把導(dǎo)線和應(yīng)變片相連后，導(dǎo)線從煤樣的兩端接出，用管箍緊緊的扣 緊后，將實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝好。在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)變儀器上沒有讀數(shù)，并且在加圍壓和軸壓以后，圍 壓和軸壓的讀數(shù)會有變化，一直下降，表明在腔體內(nèi)部煤體和液壓油之間密封性不好。結(jié)束 試驗(yàn)后拆開實(shí)驗(yàn)設(shè)備后發(fā)現(xiàn)液壓油進(jìn)入到煤體里面，實(shí)驗(yàn)失敗。
[0010] 在第一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對導(dǎo)線和應(yīng)變片之間做了進(jìn)一步的改造，使導(dǎo)線直接穿過 熱縮管和應(yīng)變片相接。吹塑后兩端固定做了第二次的實(shí)驗(yàn)。在這一次的試驗(yàn)中剛開始應(yīng)變 儀器上是有讀數(shù)的，說明電路之間是相通的，證明了接線的可行性。但是隨著圍壓和軸壓的 不斷增大，應(yīng)變儀上的讀數(shù)消失，說明電路短路，沒有信號的輸出。拆開儀器后發(fā)現(xiàn)煤樣進(jìn) 油，說明隨著壓力的不斷增加，導(dǎo)線和熱縮管的密封性出現(xiàn)了問題。
[0011] 第三次實(shí)驗(yàn)在前兩次的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了改造，在導(dǎo)線穿過熱縮管后在導(dǎo)線和熱縮 管之間涂覆一層玻璃膠制成密封件。使之在加壓過程之中還保持很好的密封性，不會因?yàn)?加壓以后使液壓油進(jìn)入煤樣之中。在實(shí)驗(yàn)過程中，隨著壓力的變化，應(yīng)變儀器上的讀數(shù)也有 變化。證明了此次試驗(yàn)的可行性。
[0012] 由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明采用導(dǎo)線將壓力腔體內(nèi)的應(yīng)變片與壓力腔體外的 應(yīng)變儀進(jìn)行連接，并且又不能降低三軸滲透設(shè)備整體的密封性，保證即使在較大的圍壓和 軸壓條件下，煤樣不漏油，實(shí)驗(yàn)可正常進(jìn)行，對設(shè)備原有的油堵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)置了合 理的導(dǎo)線接入方式，并優(yōu)化篩選了適合的密封件，該方案使設(shè)備保持為一個整體，不影響使 用的穩(wěn)定性，且充分保證了連接位置的密封性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測，這樣的結(jié)構(gòu)合理可行，能保證 后續(xù)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，使用效果好。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中的I部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對本發(fā)明的限 制。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)施例：三軸滲流裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，包括三軸滲流裝置的壓力腔體1，以 及設(shè)置在壓力腔體1的卸油口上的油堵2,油堵2為外六邊形結(jié)構(gòu)，在油堵2的中部設(shè)有圓 形的穿線通孔3,導(dǎo)線4穿過穿線通孔3,導(dǎo)線4與穿線通孔3之間設(shè)有環(huán)氧樹脂密封圈5， 導(dǎo)線4的一端處于壓力腔體1外，并與應(yīng)變儀6連接，導(dǎo)線4的另一端處于壓力腔體1內(nèi)； 在壓力腔體1內(nèi)設(shè)有熱縮管8,在熱縮管8內(nèi)設(shè)有用于與煤樣接觸的應(yīng)變片9,導(dǎo)線4穿過 熱縮管8與應(yīng)變片9連接，并在導(dǎo)線4與熱縮管8的接觸位置處設(shè)有玻璃膠密封圈10 ;所 述的油堵2的穿線通孔3的直徑為4_ ;所述的導(dǎo)線4的導(dǎo)電橫截面的直徑為0. 6_2。
[0016] 本發(fā)明中，三軸滲流裝置的基本結(jié)構(gòu)是基于申請人在先申請的實(shí)用新型專利 ZL201320714303. 0中所公開的裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三軸滲流裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，包括三軸滲流裝置的壓力腔體（1)，以及設(shè)置在壓 力腔體（1)的卸油口上的油堵（2)，其特征在于：油堵（2)為外六邊形結(jié)構(gòu)，在油堵（2)的中 部設(shè)有圓形的穿線通孔（3)，導(dǎo)線（4)穿過穿線通孔（3)，導(dǎo)線（4)與穿線通孔（3)之間設(shè)有 環(huán)氧樹脂密封圈（5)，導(dǎo)線（4)的一端處于壓力腔體（1)外，并與應(yīng)變儀（6)連接，導(dǎo)線（4) 的另一端處于壓力腔體（1)內(nèi)；在壓力腔體（1)內(nèi)設(shè)有熱縮管（8)，在熱縮管（8)內(nèi)設(shè)有用 于與煤樣接觸的應(yīng)變片（9)，導(dǎo)線（4)穿過熱縮管（8)與應(yīng)變片（9)連接，并在導(dǎo)線（4)與熱 縮管（8)的接觸位置處設(shè)有玻璃膠密封圈（10)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸滲流裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的油堵（2)的穿 線通孔（3)的直徑為4_。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸滲流裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的導(dǎo)線（4)的導(dǎo) 電橫截面的直徑為0. 6mm2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三軸滲流裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用導(dǎo)線將壓力腔體內(nèi)的應(yīng)變片與壓力腔體外的應(yīng)變儀進(jìn)行連接，并且又不能降低三軸滲透設(shè)備整體的密封性，保證即使在較大的圍壓和軸壓條件下，煤樣不漏油，實(shí)驗(yàn)可正常進(jìn)行，對設(shè)備原有的油堵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)置了合理的導(dǎo)線接入方式，并優(yōu)化篩選了適合的密封件，該方案使設(shè)備保持為一個整體，不影響使用的穩(wěn)定性，且充分保證了連接位置的密封性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測，上述結(jié)構(gòu)合理可行，能保證后續(xù)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，使用效果好。
【IPC分類】G01N15/08, G01M99/00
【公開號】CN105158139
【申請?zhí)枴緾N201510507153
【發(fā)明人】袁梅, 李波波, 孟慶浩, 李飛, 杜育芹, 陳宛庚
【申請人】貴州大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月18日