CN102539228A

CN102539228A - 一种高温三轴试验传压固体预装机构及方法

Info

Publication number: CN102539228A
Application number: CN2011104388489A
Authority: CN
Inventors: 万志军; 赵阳升; 周长冰; 张源; 张博
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种高温三轴试验传压固体预装机构及方法，预装机构主要由高温压力室、中心缸压头、侧缸压头、底缸压头、轴压头、围压套、上压头、下压头组成。底缸压头位于高温压力室下方，直径略小于高温压力室内径，能从高温压力室中穿过；侧缸压头与中心缸压头位于高温压力室上方，侧缸压头为环形外径，略小于高温压力室内径，能从高温压力室中穿过；中心缸压头位于侧缸压头内部，可在侧缸压头内穿过。底缸压头托住实验样品及传压固体，中心缸压头压紧固定实验样品，通过侧缸压头反复加载将传压固体压实，提高了传压固体预装速度，通过预装的传压固体致密、坚实，减小了可压缩量，提高了实验精度。其结构紧凑简单，易操作，预装方便、绝缘与隔热效果好。

Description

一种高温三轴试验传压固体预装机构及方法

技术领域

本发明涉及一种高温三轴试验传压固体预装机构及方法，尤其适用于高温高压的三轴试验。

背景技术

岩石力学的发展始终是伴随着试验机的发展而逐渐与材料力学独立，并发展、成长和成熟的。早期，岩石力学的试验完全采用普通材料试验机，之后，随着各种大型刚性试验机的研制成功进行了大量相关的试验研究，揭示了岩石、岩体的许多鲜为人知的特性，大大推动了岩石力学学科的发展，成为对国民经济中有重要影响的新兴学科。围压三轴试验机作为大型刚性试验机的一种，发挥了不可替代的作用，其试件尺寸大、功能多样化，但是其传压固体的预装过程却十分困难，尤其是在需要绝缘与隔热情况下。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、预装方便、绝缘与隔热效果好的高温三轴试验传压固体预装机构及方法。

技术方案：本发明高温三轴试验传压固体预装机构，它包括高温压力室、轴压头、围压套、下压头、上压头，所述的高温压力室内部设有贯穿高温压力室的圆柱形空腔，高温压力室的底部位于圆柱形空腔下孔口处设有与圆柱形空腔动滑动配合的底缸压头，底缸压头行程可贯穿整个高温压力室；高温压力室的顶部位于高温压力室圆柱形空腔上孔口处设有与圆柱形空腔滑动配合的中空侧缸压头，中空侧缸压头的中空直径内间隙设有中心缸压头；所述的高温压力室下方侧面开有径向限位孔。

所述的中空侧缸压头由环形压头、4条肋片构成，环形压头的圆周上设有多个导槽；所述的中空侧缸压头的中空直径为220mm；所述的围压套侧壁上开有与高温压力室下方侧面径向限位孔直径相同的固定孔。

本发明的高温三轴试验传压固体预装方法，包括如下步骤：

a、将在底缸压头降至高温压力室圆柱形空腔下孔口处，在高温压力室内的空腔内壁上均匀涂抹高温润滑脂；

b、将底缸压头升至高温压力室圆柱形空腔上孔口下方20cm处，先向内装入围压套，在围压套内装入轴压头；

c、控制底缸压头下降，使轴压头上表面与高温压力室上表面平行，将下压头放在轴压头上，再次下降底缸压头，使下压头上表面与高温压力室的上表面平行，将试验样品放在下压头上，然后再次下降底缸压头，使试验样品的上表面与高温压力室的上表面平行，之后，在试验样品上安放上压头；

d、上升底缸压头，使实验样品全部露出高温压力室空腔外部；

e、下降中心缸压头，并通过肋片之间的间隙处观察中心缸压头的运动位置，当中心缸压头接近上压头时，改用缓慢下降中心缸压头，直至压紧固定试验样品，使其不晃动；

f、在试验样品外部包裹合金电阻片和绝缘隔热层；

g、先上升中心缸压头，再将底缸压头上升至高温压力室圆柱形空腔上孔口下方20cm处；

h、重复步骤e ；

i、在高温压力室空腔与围压套、轴压头、下压头、试验样品、上压头所围成的空间内多次填入叶腊石粉，每填入一次叶腊石粉通过侧压缸施加10MPa的压力，保压30分钟，直至所围成的空间内充满侧压固体；

j、使侧缸压头压住侧压固体，底缸压头、中心缸压头、侧压缸联动下行，使围压套、轴压头、下压头、试验样品、上压头及已经装好的侧压固体整体下降，让出预装空间，在高温压力室内壁上设置加隔热绝缘材料，重复步骤i ；

k、当侧压固体充填至实验样品下方2cm处时，将叶腊石粉换成食盐继续填装，预装过程中，当侧压固体充填至实验样品的下边缘、中部和上边缘时，分别设置一只铠装热电偶，直到充填超出实验样品上边缘2cm后，将食盐再换成叶腊石粉继续充填，直至充填到上压头的上边缘；

m、将底缸压头下降到使围压套上的固定孔与高温压力室上的限位孔对齐，用柱销从外部穿入限位孔和固定孔，使围压套固定，完成传压固体的安装。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明有效地减小了人员劳动量，提高了传压固体预装速度，通过预装的传压固体致密、坚实，减小了可压缩量，大大提高了实验精度。其结构紧凑简单，易操作，预装方便、绝缘与隔热效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明侧压预装机构结构示意图；

图2是本发明的侧压缸结构示意图；

图3是图2的A—A剖面结构图；

图4是本发明的围压套结构示意图。

图中：1-高温压力室；2-限位孔；3-轴压头；4-围压套；4--1固定孔；5-下压头；6-试验样品；7-上压头；8-中空侧缸压头；8-1-侧压头；8-2-肋片；8-3-导槽， 9-叶腊石粉；10-食盐；11-中心缸压头；12-底缸压头；13-紫铜散热管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：

如图1所示，本发明的高温三轴试验传压固体预装机构，主要由高温压力室1、轴压头3、围压套4、下压头5、上压头7构成，所述的高温压力室1内部设有贯穿高温压力室1的圆柱形空腔，高温压力室1的底部位于圆柱形空腔下孔口处设有与圆柱形空腔动滑动配合的底缸压头12，底缸压头12行程可贯穿整个高温压力室1；高温压力室1的顶部位于高温压力室1圆柱形空腔上孔口处设有与圆柱形空腔滑动配合的中空侧缸压头8，中空侧缸压头8由环形压头8-1、4条肋片8-2构成，环形压头8-1的圆周上设有多个导槽8-3，中空侧缸压头8的中空直径为220mm。中空侧缸压头8的中空直径内间隙设有中心缸压头11；所述的高温压力室1下方侧面开有径向限位孔2。底缸压头12位于高温压力室1内腔下部，其上方依次是围压套4、轴压头3、下压头5、试验样品6、上压头7。轴压头3、下压头5、试验样品6、上压头7与高温压力室1所围成的空间内由下及上依次充填叶腊石粉9、食盐10、叶腊石粉9。侧压缸8和中心缸压头11位于高温压力室上方，其可由上及下加载，中心缸压头压住上压头，侧压缸压实传压固体。所述的围压套4侧壁上开有与高温压力室1下方侧面径向限位孔2直径相同的固定孔4-1。

本发明的高温三轴试验传压固体预装方法：首先将在底缸压头12降至高温压力室1圆柱形空腔下孔口处，在高温压力室内1的空腔内壁上均匀涂抹高温润滑脂，然后将底缸压头12升至高温压力室1圆柱形空腔上孔口下方20cm处，先向内装入围压套4，在围压套4内装入轴压头3，控制底缸压头12下降，使轴压头3上表面与高温压力室1上表面平行，将下压头5放在轴压头3上，再次下降底缸压头12，使下压头5上表面与高温压力室1的上表面平行，将试验样品6放在下压头5上，然后再次下降底缸压头12，使试验样品6的上表面与高温压力室1的上表面平行，之后，在试验样品6上安放上压头7，上升底缸压头12，使实验样品6全部露出高温压力室1空腔外部，下降中心缸压头11，并通过肋片8-2之间的间隙处观察中心缸压头11的运动位置，当中心缸压头11接近上压头7时，改用缓慢下降中心缸压头11，直至压紧固定试验样品6，使其不晃动，在试验样品6外部包裹合金电阻片和绝缘隔热层，先上升中心缸压头11，再将底缸压头12上升至高温压力室1圆柱形空腔上孔口下方20cm处；下降中心缸压头11，并通过肋片8-2之间的间隙处观察中心缸压头11的运动位置，当中心缸压头11接近上压头7时，改用缓慢下降中心缸压头11，直至压紧固定试验样品6，在高温压力室1空腔与围压套4、轴压头3、下压头5、试验样品6、上压头7所围成的空间内多次填入叶腊石粉9，每填入一次叶腊石粉9通过侧压缸8施加10MPa的压力，保压30分钟，直至所围成的空间内充满侧压固体；使侧缸压头8压住侧压固体，底缸压头12、中心缸压头11、侧压缸8联动下行，使围压套4、轴压头3、下压头5、试验样品6、上压头7及已经装好的侧压固体整体下降，让出预装空间，在高温压力室内壁上设置加隔热绝缘材料，在高温压力室1空腔与围压套4、轴压头3、下压头5、试验样品6、上压头7所围成的空间内多次填入叶腊石粉9，每填入一次叶腊石粉9通过侧压缸8施加10MPa的压力，保压30分钟；当侧压固体充填至实验样品6下方2cm处时，将叶腊石粉9换成食盐10继续填装，预装过程中，当侧压固体充填至实验样品6的下边缘、中部和上边缘时，分别设置一只铠装热电偶，直到充填超出实验样品6上边缘2cm后，将食盐10再换成叶腊石粉9继续充填，直至充填到上压头7的上边缘；将底缸压头12下降到使围压套4上的固定孔4-1与高温压力室1上的限位孔2对齐，用柱销从外部穿入限位孔2和固定孔14，使围压套4固定，避免其掉落，传压固体的安装完成。

Claims

1.一种高温三轴试验传压固体预装机构，它包括高温压力室（1）、轴压头（3）、围压套（4）、下压头（5）、上压头（7），其特征在于：所述的高温压力室（1）内部设有贯穿高温压力室（1）的圆柱形空腔，高温压力室（1）的底部位于圆柱形空腔下孔口处设有与圆柱形空腔动滑动配合的底缸压头（12），底缸压头（12）行程可贯穿整个高温压力室（1）；高温压力室（1）的顶部位于高温压力室（1）圆柱形空腔上孔口处设有与圆柱形空腔滑动配合的中空侧缸压头（8），中空侧缸压头（8）的中空直径内间隙设有中心缸压头（11）；所述的高温压力室（1）下方侧面开有径向限位孔（2）。

2.根据权利要求1所述的高温三轴试验传压固体预装机构，其特征在于：所述的中空侧缸压头（8）由环形压头（8-1）、4条肋片（8-2）构成，环形压头（8-1）的圆周上设有多个导槽（8-3）。

3.根据权利要求1或2所述的高温三轴试验传压固体预装机构，其特征在于：所述的中空侧缸压头（8）的中空直径为220mm。

4.根据权利要求1所述的高温三轴试验传压固体预装机构，其特征在于：所述的围压套（4）侧壁上开有与高温压力室（1）下方侧面径向限位孔（2）直径相同的固定孔（4-1）。

5.一种高温三轴试验传压固体预装方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将在底缸压头（12）降至高温压力室（1）圆柱形空腔下孔口处，在高温压力室内（1）的空腔内壁上均匀涂抹高温润滑脂；

b、将底缸压头（12）升至高温压力室（1）圆柱形空腔上孔口下方20cm处，先向内装入围压套（4），在围压套（4）内装入轴压头（3）；

c、控制底缸压头（12）下降，使轴压头（3）上表面与高温压力室（1）上表面平行，将下压头（5）放在轴压头（3）上，再次下降底缸压头（12），使下压头（5）上表面与高温压力室（1）的上表面平行，将试验样品（6）放在下压头（5）上，然后再次下降底缸压头（12），使试验样品（6）的上表面与高温压力室（1）的上表面平行，之后，在试验样品（6）上安放上压头（7）；

d、上升底缸压头（12），使实验样品（6）全部露出高温压力室（1）空腔外部；

e、下降中心缸压头（11），并通过肋片（8-2）之间的间隙处观察中心缸压头（11）的运动位置，当中心缸压头（11）接近上压头（7）时，改用缓慢下降中心缸压头（11），直至压紧固定试验样品（6），使其不晃动；

f、在试验样品（6）外部包裹合金电阻片和绝缘隔热层；

g、先上升中心缸压头（11），再将底缸压头（12）上升至高温压力室（1）圆柱形空腔上孔口下方20cm处；

h、重复步骤e ；

i、在高温压力室（1）空腔与围压套（4）、轴压头（3）、下压头（5）、试验样品（6）、上压头（7）所围成的空间内多次填入叶腊石粉（9），每填入一次叶腊石粉（9）通过侧压缸（8）施加10MPa的压力，保压30分钟，直至所围成的空间内充满侧压固体；

j、使侧缸压头（8）压住侧压固体，底缸压头（12）、中心缸压头（11）、侧压缸（8）联动下行，使围压套（4）、轴压头（3）、下压头（5）、试验样品（6）、上压头（7）及已经装好的侧压固体整体下降，让出预装空间，在高温压力室内壁上设置加隔热绝缘材料，重复步骤i ；

k、当侧压固体充填至实验样品（6）下方2cm处时，将叶腊石粉（9）换成食盐（10）继续填装，预装过程中，当侧压固体充填至实验样品（6）的下边缘、中部和上边缘时，分别设置一只铠装热电偶，直到充填超出实验样品（6）上边缘2cm后，将食盐（10）再换成叶腊石粉（9）继续充填，直至充填到上压头（7）的上边缘；

m、将底缸压头（12）下降到使围压套（4）上的固定孔（4-1）与高温压力室（1）上的限位孔（2）对齐，用柱销从外部穿入限位孔（2）和固定孔（14），使围压套（4）固定，完成传压固体的安装。