CN108593171A - Mts三轴高温高压力传感器设备 - Google Patents

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刘建锋
徐慧宁
李志成
王璐
王春萍
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    • G—PHYSICS
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    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
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Abstract

本发明属于工程岩体实验器材领域，具体的是匹配于岩石力学实验系统(Mechanics Test System，MTS)高温高压传感器的维护、修理与保养的装置，目的是使传感器与实心刚性柱对孔简单可靠。MTS三轴高温高压力传感器设备，包括主杆，副杆和套在主杆外的限位套杆；限位套杆上设置有两个牛腿结构；副杆由副杆杆头主体和副杆主体构成；副杆上固定有圆形磁块用于吸附副杆外套设的对孔套杆；对孔套杆标记出第一刻度线和第二刻度线。本发明解决了MTS传感器安装过程无法观察、手无法伸进去进行操作、传感器重、操作空间狭小等多因素导致的安装过程极难对位。

Description

MTS三轴高温高压力传感器设备
技术领域
本发明属于工程岩体损伤力学行为测试的实验装备领域，具体的是匹配于岩石力学实验系统(Mechanics Test System，MTS)高温高压力传感器的维护、修理与保养的装置。
背景技术
深部工程岩体处于高温、高压、高渗流的“三高”环境，为在室内开展模拟深部环境下岩石力学测试从而为深部岩体工程建设和运营提供基础数据和理论指导，就必须进行高温高压高渗三轴试验。作为深部岩石力学测试-的核心传感器，高温高压力传感器准确测量至关重要。美国MTS公司生产的MTS815岩石力学试验机是目前世界上最先进的岩石力学设备之一，也是目前世界范围内使用最多的岩石力学试验系统之一。虽然MTS815岩石力学试验机性能优越，但是实际使用中，试验机的力传感器不可避免会出现损坏情况，从而需要对力传感器进行检测、维护、更换和安装。但是由于试验机三轴室构造特殊，内空间狭小，力传感器安装时必须在三轴室内操作，安装难度较大。由于力传感器安装时除必须中心螺栓孔对中外，还必须完成对中心螺栓孔外围的限位孔的对中，这使得力传感器的安装难度进一步加大。力传感器的安装一个重要的关键问题就在于如何在三轴室内实现力传感器限位孔与上部结构上限位孔准确对孔，由于安装过程无法观察、手无法伸进去进行操作、传感器重、操作空间狭小等多因素影响，导致安装过程极难对位，这一问题的解决对于提高传感器安装效率具有重要意义，然而美国MTS公司并未提供配套的工具或装置来解决这一难题。
发明内容
针对MTS高温高压力传感器安装时对孔装置存在空白这一现状，本发明提供了一套能够在三轴室内实现力传感器限位孔与上部结构上限位孔准确对孔的便捷设备，以解决三轴室内三轴力传感器安装过程中限位孔难以对孔这一难题，填补了美国MTS公司在三轴力传感器对孔安装工具上的空白，本发明对于提高三轴室内力传感器的安装效率、确保设备安全及防止对人员造成伤害等具有重要意义。
为了更好描述，首先对使用的到术语进行解释：
生耳：一种连接件，一般用于手表表盘与表带的连接，由四个部分组成，包括：两个头顶空生耳头，一个圆直通，还有中间一根弹簧。
本发明采用的技术方案是：一种MTS三轴高温高压力传感器设备，包括：用于中心螺纹孔对孔的主杆2，用于限位孔对孔的副杆14，所述主杆2与所述副杆14保持水平且主杆2和副杆14的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，
其特征在于：套于主杆2外的限位套杆3用于保证主杆2与所述副杆14保持水平且主杆 2和副杆14的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，所述限位套杆3为筒形套杆，所述限位套杆3上设置有两个牛腿结构上牛腿15和下牛腿16，所述上牛腿15的端部圆孔轴线与下牛腿16端部圆孔轴线重合，所述上牛腿15的端部圆孔轴线与下牛腿16端部圆孔轴线平行于主杆2的轴线，所述副杆主体20上固定有圆形磁块6，所述圆形磁块6用于吸附副杆主体20外套设的对孔套杆5，所述对孔套杆5的内径与传感器上设置的限位孔内钢销内径相等，在所述对孔套杆5上进行标记，标记出第一刻度线和第二刻度线，所述第一刻度线对应放松或对孔状态，所述第二刻度线对应收缩和寻孔状态，所述副杆14由副杆杆头主体9和副杆主体20构成，所述副杆杆头主体9通过生耳8与副杆主体20相连。
进一步地，所述副杆主体20与上牛腿15通过水平柱形销钉7固定。
进一步地，所述主杆2由螺纹杆17，光滑圆柱18和带水平孔的光滑圆柱19构成，所述螺纹杆17可旋转进入试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔，所述光滑圆柱位于主杆2中部，所述限位套杆3套于光滑圆柱18上，
进一步地，所述主杆2上还设置有水平柱形短杆1，所述水平柱形短杆1穿过主杆2的带水平孔的光滑圆柱19上设置的圆孔，所述水平柱形短杆1在插入带水平孔的光滑圆柱19 的圆孔后可旋转主杆2使螺纹杆17试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔。
进一步地，所述副杆14的副杆主体20为圆柱杆，副杆14上部副杆杆头主体9设置有可滚动钢球10，所述副杆杆头主体9外径小于外围限位孔内径。
本发明的有益效果是：
寻孔过程简单。主杆螺纹杆段进入实心刚性柱中心螺纹孔后，旋转限位套杆，寻孔至多一圈便可准确找到限位孔位置。
寻孔状态判定方法简单。副杆杆头可滚动，寻孔成功后副杆杆头进入限位孔，会产生一定声响，同时副杆下端对应的刻度标记发生变化，当产生特别声响且副杆下端对应上刻度线即可判定寻孔成功。
传感器与实心刚性柱对孔简单可靠。副杆寻孔成功后，下放对孔套杆，主杆下段插入力传感器中心孔后再旋转力传感器，使对孔套杆能套在力传感器限位销上，即实现了力传感器与实心刚性柱的中心孔与限位孔的对孔。
附图说明
图1为MTS三轴高温高压力传感器设备结构示意图。
图2为限位孔准确对孔装置的放松或对孔状态。
图3为限位孔准确对孔装置的收缩或寻孔状态。
图4为主杆侧视图。
图5为限位套杆正视图。
图6为限位套杆1-1位置剖视图。
图7为限位套杆2-2位置剖视图。
图8为副杆纵剖面图。
图9为对孔套杆的的纵剖图。
其中，1-水平柱形短杆，2-主杆，3-限位套杆，4-副杆主体，5-对孔套杆，6-圆形磁块， 7-水平柱形销钉，8-生耳，9-副杆杆头主体，10-可滚动钢球，11-上刻度线，12-下刻度线， 13-实心刚性柱，14-副杆，15-上牛腿，16-下牛腿，17-螺纹杆，18-光滑圆柱，19-带水平孔的光滑圆柱，20-副杆主体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明如下：
如图1所示，MTS三轴高温高压力传感器安装装置包括：主杆2，副杆14，限位套杆3，对孔套杆5和相关附属构件，
所述主杆2用于中心螺纹孔对孔，副杆14用于限位孔对孔，套于主杆2外的筒形套杆限位套杆3用于保证主杆2与所述副杆14保持水平且主杆2和副杆14的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，主杆2和副杆14之间的刚性连接保证了主杆2与副杆14之间保持水平且主杆2和副杆14的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔，所述中心螺纹孔和外围限位孔均位于MTS试验机上，所述限位套杆3上设置有两个牛腿结构上牛腿15和下牛腿16，所述上牛腿15的端部圆孔轴线与下牛腿16端部圆孔轴线重合，所述上牛腿15的端部圆孔轴线与下牛腿16端部圆孔轴线平行于主杆2的轴线，
所述副杆14上固定有圆形磁块6，所述圆形磁块6用于吸附副杆14外套设的对孔套杆5，所述对孔套杆5的内径与传感器上设置的限位孔内钢销内径相等，在所述对孔套杆5上进行标记，标记出第一刻度线和第二刻度线，所述第一刻度线对应放松或对孔状态，所述第二刻度线对应收缩和寻孔状态，
所述主杆2由螺纹杆17，光滑圆柱18和带水平孔的光滑圆柱19三部分构成，所述螺纹杆17可旋转进入试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔，所述光滑圆柱位于主杆2中部，所述限位套杆3套于光滑圆柱18上，
所述主杆2上设置有水平柱形短杆1，所述水平柱形短杆1穿过主杆2的带水平孔的光滑圆柱19上设置的圆孔，所述水平柱形短杆1在插入带水平孔的光滑圆柱19的圆孔后可旋转主杆2使螺纹杆17试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔。
所述副杆14由副杆杆头主体9和副杆主体20构成，所述副杆主体20为圆柱杆，所述副杆杆头主体9通过生耳8与副杆主体20相连，副杆14上部副杆杆头主体9设置有可滚动钢球10，所述副杆杆头主体9外径小于外围限位孔内径，副杆杆头主体9可深入限位孔，所述副杆主体20通过水平柱形销钉7固定在上牛腿15上，所述副杆14主体为圆柱杆，副杆14 上部副杆杆头主体9设置有可滚动钢球10，所述副杆杆头主体9外径小于外围限位孔内径，副杆杆头主体9可深入限位孔。
如图2所示，为限位孔准确对孔装置的放松或对孔状态，所述副杆主体4下端位于上刻度线11处，其中，放松是指副杆14可以自由伸缩，对孔是指副杆杆头主体9进入实心刚性柱下端的限位孔。当处于放松状态时，生耳8处于自由状态，生耳中的弹簧不发生形变，两头顶空生耳头也处于自由状态；当处于对孔状态时，生耳8的两头顶空生耳头缩进圆直通内，生耳8内弹簧发生形变，此时，生耳8的长度大于圆直通的长度。
如图3所示，为限位孔准确对孔装置的收缩或寻孔状态，所述副杆主体4下端位于下刻度线12处，其中，收缩指对孔完成后收缩副杆使杆头退出实心刚性柱下端的限位孔，寻孔指主杆螺纹杆段进入实心刚性柱下端的中心螺纹孔后副杆随套杆旋转过程中寻找限位孔。当处于收缩状态时，生耳8的两头顶空生耳头缩进圆直通内，生耳8内弹簧发生最大形变，生耳 8可以从限位孔内退出，此时，生耳8的长度大于等于圆直通的长度；当处于寻孔状态时，生耳8内弹簧发生最大形变，处于锁定状态，此时，生耳8的长度等于圆直通的长度。
如图4所示，主杆2上还设置有水平柱形短杆1，所述水平柱形短杆1穿过主杆2的带水平孔的光滑圆柱19上设置的圆孔，所述水平柱形短杆1在插入带水平孔的光滑圆柱19的圆孔后可旋转主杆2使螺纹杆17试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔，所述水平柱形短杆1在主杆2上螺纹杆17进入螺纹孔时候提供外力作力点。
如图5所示，限位套杆3为筒形套杆，所述限位套杆3上设置有两个牛腿结构上牛腿15 和下牛腿16，所述上牛腿15的端部圆孔轴线与下牛腿16端部圆孔轴线重合，所述上牛腿15 的端部圆孔轴线与下牛腿16端部圆孔轴线平行于主杆2的轴线。
如图6，图7所示，主杆2与副杆14保持水平且主杆2和副杆14的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，上牛腿15的端部圆孔轴线与下牛腿16端部圆孔轴线重合，上牛腿15的端部圆孔轴线与下牛腿16端部圆孔轴线平行于主杆2的轴线。
如图8所示，副杆14由副杆主体20和副杆杆头主体9构成，所述副杆杆头主体9设置有可滚动钢球10，所述副杆杆头主体9外径小于外围限位孔内径，所述副杆主体20上设置有水平柱形销钉7。

Claims (5)

1.一种MTS三轴高温高压力传感器设备，包括：用于中心螺纹孔对孔的主杆(2)，用于限位孔对孔的副杆(14)，所述主杆(2)与所述副杆(14)保持水平且主杆(2)和副杆(1)(4)的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，其特征在于：套于主杆(2)外的限位套杆(3)用于保证主杆(2)与所述副杆(14)保持水平且主杆(2)和副杆(14)的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，所述限位套杆(3)为筒形套杆，所述限位套杆(3)上设置有两个牛腿结构上牛腿(15)和下牛腿(16)，所述上牛腿(15)的端部圆孔轴线与下牛腿(1)(6)端部圆孔轴线重合，所述上牛腿(15)的端部圆孔轴线与下牛腿(16)端部圆孔轴线平行于主杆(2)的轴线，所述副杆主体(20)上固定有圆形磁块(6)，所述圆形磁块(6)用于吸附副杆主体(20)外套设的对孔套杆(5)，所述对孔套杆(5)的内径与传感器上设置的限位孔内钢销内径相等，在所述对孔套杆(5)上进行标记，标记出第一刻度线和第二刻度线，所述第一刻度线对应放松或对孔状态，所述第二刻度线对应收缩和寻孔状态，所述副杆(14)由副杆杆头主体(9)和副杆主体(20)构成，所述副杆杆头主体(9)通过生耳(8)与副杆主体(20)相连。
2.根据权利要求(1)所述一种MTS三轴高温高压力传感器设备，其特征在于：所述副杆主体(20)与上牛腿(15)通过水平柱形销钉(7)固定。
3.根据权利要求(1)所述一种MTS三轴高温高压力传感器设备，其特征在于：所述主杆(2)由螺纹杆(17)，光滑圆柱(18)和带水平孔的光滑圆柱(19)构成，所述螺纹杆(17)可旋转进入试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔，所述光滑圆柱位于主杆(2)中部，所述限位套杆(3)套于光滑圆柱(18)上。
4.根据权利要求(1)所述一种MTS三轴高温高压力传感器设备，其特征在于：所述主杆(2)上还设置有水平柱形短杆(1)，所述水平柱形短杆(1)穿过主杆(2)的带水平孔的光滑圆柱(19)上设置的圆孔，所述水平柱形短杆(1)在插入带水平孔的光滑圆柱(19)的圆孔后可旋转主杆(2)使螺纹杆(17)试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔。
5.根据权利要求(1)所述一种MTS三轴高温高压力传感器设备，其特征在于：所述副杆(14)的副杆主体(20)为圆柱杆，副杆(14)上部副杆杆头主体(9)设置有可滚动钢球(10)，所述副杆杆头主体(9)外径小于外围限位孔内径。
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