CN107966371A - 一种便携式自密封岩石shpb试验围压加压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置，属于岩石力学动力学室内试验测量领域。围压装置缸体上设置有一个进油口和排气口，两端有盖板，盖板中心有大小相等的同心圆圆孔，孔径大小可根据试验岩样大小变动，缸体内是双U型合成橡胶皮套，液压油充满在皮套和缸体之间，试验岩样放在双U型聚合成橡胶皮套中。整个系统采用液压油自密封原理，进油口通过高压油管与加压系统相连，通过加压系统可以实时监测缸体内的围压大小。发明的便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置在较短时间内可以施加径向100MPa以上的稳定的围压值，且岩样可粘贴应变片从盖板圆孔中用导线引出，实时监测岩石在冲击荷载下变形过程，且系统具有操作简易，围压稳定，携带方便等优点。

Description

一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置
技术领域
本发明涉及测量室内岩石力学动力学试验指标领域，特别是一种采用自密封原理使围压达到100MPa以上的围压装置，且岩样可以粘贴应变片，实时监测在动力荷载下变形特征。
背景技术
岩石室内围压下SHPB(霍普金森压杆试验)试验是研究岩石在围压下动力冲击的重要力学指标，随着深部资源的开采，急需研究围压下的岩石动力力学行为。目前国内的SHPB围压装置原理复杂，安装繁琐，且围压值偏小。
本发明基本原理是通过油泵将液压油压入缸体和合成橡胶皮套之间的空间内，通过对合成橡胶皮套加压从而对岩样提供均匀围压，缸体和合成橡胶皮套之间液压油自密封，并且皮套可以自由伸缩来适应岩样变形。此发明操作简便迅速，且成本方面经济，性能方面可靠。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置。
该便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置由缸体、盖板、底座和双U型合成橡胶皮套四部分组成。缸体上设置有一个连接加压系统的进油口和排除舱体与合成橡胶皮套之间的空气的排气口；缸体两端有限制合成橡胶皮套外扩的盖板，盖板上有与橡胶皮套内径相等的同心圆孔；缸体内有双U型合成橡胶皮套，舱体的高度与橡胶皮套的高度一样；所述缸体、盖板、以及橡胶皮套形成一个自密封系统，能够稳定加压到100MPa以上围压。
便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置缸体(2)所用材料为经过调质后的45号钢，调质处理后的45号钢具有良好的综合机械性能。
便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置(2)上有一个与加压系统相连的进油口(3)，进油口是锥形螺纹与液压油管相连，采用锥形螺纹是为了缸体的密封性更好，耐压性更高。另一侧有一个排气口，排气口采用普通高强度螺栓加铜制垫片密封即可。
岩石SHPB试验围压加压装置的盖板(5)，与缸体(2)之间用螺纹连接，且盖板外表面加工成磨砂面，便于装卸。
本发明高压舱舱体、舱盖和双U型合成橡胶之间采用自密封原理，能够稳定加压到100MPa以上围压，并且能够在岩样上粘贴应变片，盖板(5)的直径比皮套(6)的直径略大，以便于岩样(1)上的应变片导线引出，能够实时监测岩样在冲击荷载下变形特征。
所述合成橡胶皮套抗拉强度在30MPa以上，具有伸缩性好，容易制造等优点，且皮套外径大小与舱体内径大小一致。
所述舱体和舱盖舱体(2)和舱盖(5)采用螺纹旋转连接，便于拆卸。
所述舱体(2)上有一个进油口和排气口，加压初期先将排气口打开，待皮套和舱体之间充满液压油之后，排气口关闭。
所述舱体(7)反射杆和(8)入射杆大小尺寸依据霍普金森压杆试验仪器而定。
所述舱体(9)底座是支撑整个发明装置，具体尺寸高度依据霍普金森压杆试验仪器而定。
皮套所用的材料为合成橡胶，其抗拉强度超过30MPa，具有高强度，低蠕变等特征，一定的柔韧度，制造工艺简单等优点。
本发明装置将岩石试样置于双U型合成橡胶皮套内，缸体与皮套之间充满液压油，利用液压油的流动性，使压力能均匀作用在岩石试验上，施加径向方向的围压，操作简便迅速，设备轻便。
附图说明
图1为本发明便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置结构示意图；
图2为本发明便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置合成橡胶皮套设计图；
图3为本发明便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置缸体设计图。
其中：1岩石岩样；2-舱体；3进油口；4-排气口；5舱盖；6-合成橡胶皮套；7-反射杆；8-入射杆；9-底座
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置由缸体、盖板、底座和合成橡胶皮套四部分组成。缸体上设置有一个连接加压系统的进油口和排除舱体与合成橡胶皮套之间的空气的排气口；缸体两端有限制合成橡胶皮套外扩的舱盖，盖板上有与橡胶皮套内径相等的同心圆孔；缸体内有双U型合成橡胶皮套，缸体的高度与合成橡胶皮套的高度一样；所述缸体、盖板、以及合成橡胶皮套形成一个自密封系统，通过与加压系统相连可达100MPa以上的围压。
如图1所示，便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置包括岩样(1)和缸体(2)，进油口(3)，排气口(4)，盖板(5)合成橡胶皮套(6)。盖板的外表面需制成粗糙磨砂面，以便于装卸，缸体与盖板通过螺纹旋接。皮套被密封在缸体内，岩样放入皮套内进行加压。
具体工作原理(操作步骤)为:
1、如图1所示将贴好应变片的岩样放入合成橡胶皮套内，；
2、把盖板(5)通过螺纹固定在缸体(2)上；
3、进油口(3)密封，连接加压系统，排气口(4)螺栓松开，直到缸体和皮套之间的充满液压油后，排气口(4)密封；
4、将冲击杆对接压头放置在两端；
5、加压系统加至所需的压力；
6、试验结束打开排气口，将舱体内液压油回流到加压系统内。
本发明采用自密封原理设计一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置，液压油通过与加压系统相连的进油口进入缸体中，皮套对其内岩心施加径向围压，油压稳定，缸体不漏油；采用的圆柱形岩样直径与皮套内径相同，因此应变片和导线采用极细金属导线，表面涂抹一层绝缘材料；输油管与缸体进油口处安装滤网，防止皮套破裂回油时，碎屑不随液压油流入输油管造成堵塞。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置，其特征在于：该由缸体、盖板、底座和双U型合成橡胶皮套四部分组成；缸体上设置有一个连接加压系统的进油口和排除舱体与合成橡胶皮套之间的空气的排气口；缸体两端有限制合成橡胶皮套外扩的盖板，盖板上有与橡胶皮套内径相等的同心圆孔；缸体内有双U型合成橡胶皮套，舱体的高度与橡胶皮套的高度一样；所述缸体、盖板、以及橡胶皮套形成一个自密封系统，能够稳定加压到100MPa以上围压。
2.根据权利要求1所述的一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置，其特征在于：所述双U型合成橡胶皮套抗拉强度在30MPa以上，且皮套外径大小与舱体内径大小一致。
3.根据权利要求1所述的一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置，其特征在于：所述舱体和舱盖舱体(2)和舱盖(5)采用螺纹旋转连接，便于拆卸。
4.根据权利要求1所述的一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置，其特征在于：所述舱体(2)上有一个进油口和排气口，加压初期先将排气口打开，待皮套和舱体之间充满液压油之后，排气口关闭。
5.根据权利要求1所述的一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置，其特征在于：便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置缸体(2)所用材料为经过调质后的45号钢，调质处理后的45号钢具有良好的综合机械性能。
6.根据权利要求1所述的一种便携式自密封岩石SHPB试验围压加压装置，其特征在于：所述盖板(5)的直径比皮套(6)的直径略大，以便于岩样(1)上的应变片导线引出，能够监测岩样(1)在动力荷载下的变形特征。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110926937A (zh) * 2019-11-08 2020-03-27 山东科技大学 一种通过液体体积测量试件动态侧向应变的装置及方法
CN111735846A (zh) * 2020-07-16 2020-10-02 安徽理工大学 一种围压作用下材料保温隔冷性能试验装置及试验方法
WO2021088238A1 (zh) * 2019-11-08 2021-05-14 山东科技大学 一种基于 shpb 试验系统的试件动态侧向应变测量装置及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102331366A (zh) * 2011-07-18 2012-01-25 河海大学 一种稳压的霍普金森杆主动围压装置
CN202837089U (zh) * 2012-09-29 2013-03-27 张磊 一种霍普金森压杆主动围压实验的围压缸装置
CN103105547A (zh) * 2012-05-16 2013-05-15 王云刚 三轴压缩含瓦斯煤岩体电性参数测试系统
CN103760028A (zh) * 2014-01-07 2014-04-30 洛阳理工学院 实验室用岩石强度测试的围压加载装置
CN106153469A (zh) * 2016-08-22 2016-11-23 中国科学院武汉岩土力学研究所 隔离式三轴试验装置
CN107063876A (zh) * 2017-03-17 2017-08-18 北京科技大学 一种便携式自密封岩石三轴试验高压舱
CN107101875A (zh) * 2017-06-15 2017-08-29 北京科技大学 空心包体地应力测量自密封多口径通用型高压围压率定仪
CN207816727U (zh) * 2017-12-20 2018-09-04 北京科技大学 一种便携式自密封岩石shpb试验围压加压装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102331366A (zh) * 2011-07-18 2012-01-25 河海大学 一种稳压的霍普金森杆主动围压装置
CN103105547A (zh) * 2012-05-16 2013-05-15 王云刚 三轴压缩含瓦斯煤岩体电性参数测试系统
CN202837089U (zh) * 2012-09-29 2013-03-27 张磊 一种霍普金森压杆主动围压实验的围压缸装置
CN103760028A (zh) * 2014-01-07 2014-04-30 洛阳理工学院 实验室用岩石强度测试的围压加载装置
CN106153469A (zh) * 2016-08-22 2016-11-23 中国科学院武汉岩土力学研究所 隔离式三轴试验装置
CN107063876A (zh) * 2017-03-17 2017-08-18 北京科技大学 一种便携式自密封岩石三轴试验高压舱
CN107101875A (zh) * 2017-06-15 2017-08-29 北京科技大学 空心包体地应力测量自密封多口径通用型高压围压率定仪
CN207816727U (zh) * 2017-12-20 2018-09-04 北京科技大学 一种便携式自密封岩石shpb试验围压加压装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110926937A (zh) * 2019-11-08 2020-03-27 山东科技大学 一种通过液体体积测量试件动态侧向应变的装置及方法
WO2021088238A1 (zh) * 2019-11-08 2021-05-14 山东科技大学 一种基于 shpb 试验系统的试件动态侧向应变测量装置及方法
CN111735846A (zh) * 2020-07-16 2020-10-02 安徽理工大学 一种围压作用下材料保温隔冷性能试验装置及试验方法

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