CN114112901B - 一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置及方法，包括机架台，监控系统，以及设置于机架台上并与监控系统连接的拉力传感组件，夹具组件，测温组件，牵引组件和监控系统；所述测温组件相对于水平面垂直并可万向移动的设置于机架台上方，与相对设置夹具组件配合设置，测温组件可通过监控系统的驱动移动至夹具组件内部对夹具内部的样品进行测温并将温度值传输给监控系统进行监控；所述牵引组件设置于夹具组件上，通过监控系统驱动，使夹具组件脱离样品；所述拉力传感组件设置于夹具组件上并与牵引组件配合，将夹具组件脱离样品的牵引力值传输给监控系统进行监控；本方案集多点测温及收放牵引双重作用，大大提高了实验的效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置及方法。
背景技术
煤矿用反应型高分子材料一般指煤矿充填、加固、喷涂堵漏风及堵水用高分子材料，由主料与催化剂双组分混合反应固化成型的具有一定强度及黏附力的高分子材料。因该材料会注入煤岩体后进行反应固化，所以反应温度的测定及控制尤为重要，同时，注入后与煤岩体的附着力大小也决定了材料的使用性能。
目前，关于该材料的最高反应温度测定主要用热电偶单点测定，不能实现一次多点测定的功能，同时，粘接强度的测定采用两个钢片搭接后进行拉断测定，但是存在的问题是两个钢片搭接不好或者上下不在一个水平面上，存在一个剪应力，导致粘接强度测不准。并且以上方法自动化程度低，工作效率低，不适用于反应型高分子材料特性的检测。
由此可见，如何提高反应型高分子材料特性试验的效率为本领域需解决的问题。
发明内容
针对于现有反应型高分子材料特性试验存在效率低的技术问题，本发明的目的在于提供一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其集多点测温及收放牵引双重作用，大大提高了实验的效率；在此基础上，还给出了试验方法，很好地克服了现有技术所存在的问题。
为了达到上述目的，本发明提供的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，包括机架台，监控系统，以及设置于机架台上并与监控系统连接的拉力传感组件，夹具组件，测温组件，牵引组件和监控系统；
所述测温组件相对于水平面垂直并可万向移动的设置于机架台上方，与相对设置夹具组件配合设置，测温组件可通过监控系统的驱动移动至夹具组件内部对夹具内部的样品进行测温并将温度值传输给监控系统进行监控；
所述牵引组件设置于夹具组件上，通过监控系统驱动，使夹具组件脱离样品；所述拉力传感组件设置于夹具组件上并与牵引组件配合，将夹具组件脱离样品的牵引力值采集后传输给监控系统进行监控。
进一步地，所述机架台上设有万向移动轴；所述万向移动轴与测温组件配合连接，可带动测温组件进行多方位的移动。
进一步地，所述夹具组件相对于地面垂直设置于机架台的一侧并与控制系统被控连接；所述夹具包括四个分体式夹持板，通过控制系统可驱动四个夹持板进行聚拢和分离。
进一步地，所述夹具聚拢时，与测温点的底板形成上端开，底板及四周密封的立方体置物腔，用于放置样品。
进一步地，所述拉力传感组件包括若干拉力传感器，分别设置于四个夹持板上，与夹持板形成一体结构。
进一步地，所述牵引组件设置于机架台的四周，其包括若干牵引器，分别与四个夹持板及拉力传感器连接，可带动四个夹持板聚拢和分离；并通过拉力传感器将牵引器的牵引力传输至监控系统进行监控。
为了达到上述目的，本发明提供的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验方法，包括：
将密封夹具移动至测温点；
将样品倒入密封夹具，对夹具内的样品进行测温，并将温度值传给监控系统进行监控；
当样品固化与夹具粘合时，将夹具与样品进行四面脱离，并将脱离时的四面拉力值传给监控系统进行监控。
进一步地，通过测温传感器对夹具内样品的温度进行测温。
进一步地，通过夹具四面的牵引器拉开夹具，使夹具与样品进行脱离。
进一步地，通过四个分体式面板形成夹具，能够对其进行聚拢和四面分离。
本发明提供的测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置机方法，其通过控制系统将测温系统插入至样品中对样品进行温度测量；同时，样品固化后粘附在四面传感器上，通过拉力传感器测试样品的粘接强度；本方案集多点测温及收放牵引双重作用，大大提高了实验的效率。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本实验装置的结构示意图；
图2为本实验装置夹具组件与样品贴合的结构示意图；
图3为本实验装置夹具组件与样品脱离的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
针对于现有反应型高分子材料特性试验存在效率低的技术问题，本发明的目的在于提供一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其集多点测温及收放牵引双重作用，有效模拟反应型高分子材料在煤矿环境下的热量释放及与煤岩体的粘附力大小，在线检测最高反应问及附着力。
本方案提供的测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，参见图1，其包括机架台500，拉力传感组件，夹具组件100，测温组件200，牵引组件300和监控系统。
监控系统用于对拉力传感组件，夹具组件100，测温组件200，牵引组件300的控制及各参数的实时监测。
监控系统包括控制单元和显示单元；其中，控制单元用于控制夹具组件100，测温组件200以及牵引组件300的运作；显示单元用于直接显示测温组件的多点温度曲线，且同时显示拉力传感组件所检测的拉力。
进一步地，机架500为整个实验过程的底座，安装体及操作平台。
机架500顶部设有移动组件并与监控系统被控连接，通过监控系统控制移动组件进行相应的方位移动。
同时，移动组件还与测温组件200配合连接，可驱动测温组件200沿着机架进行上下前后左右多方位的移动，以保证测温组件200能够到达每个测温点。
举例说明，移动组件包括移动轴和电缆弯曲轮，电缆弯曲轮通过轴承设置在传动轴上，配合连接形成万向移动轴；其中，万向移动轴根据测温点的布置在机架500的顶部与机架500的底部相对设置，测温组件200设置于万向移动轴上，通过万向移动轴可带动测温组件200进行各方位的移动。
这里移动组件的构成不做上述限定，具体的构成可根据实际情况而定，能够带动测温组件200移动至各个测温点即可。
进一步地，这里的测温组件200用于对各测温点进行测温，并与监控系统连接，将测得的温度值传输给监控系统进行实时监测。
测温组件200相对应水平面垂直位于测温点的上方并设置于机架500上的移动组件上，通过移动组件的移动将测温组件200插入测温点内对测温点内的高分子材料进行测温。
本方案的测温组件200优选为分布式光纤测温系统，其为连续分布式测量，可以连续可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低；且具有灵敏度高，测量精度高等优点。
测温组件200的选择不限定于上述的分布式光纤测温系统，具体地可根据实际情况而定。
由移动组件和测温组件200配合构成的移动测温系统，其通过监控系统控制移动组件带动测温组件200在机架上进行各方位的移动，能够调整测温组件200的插入位置，使测温组件200能够精准的插入测温点内对测温点进行测温，可对样品400实现多点一次性测温，代替了现有的用多个热电偶测温的方法；同时，并将检测测温点的温度值传输给监控系统进行实时监测。
夹具组件100用于对高分子材料的固定，与监控系统连接，通过监控系统对夹具组件进行移动；其包括四个夹持100板，与地面垂直并设置于机架台500的一侧。
四个夹持板100为分体式结构，可通过监控系统的驱动朝四个方向移动，移动到设定的测温点后，合拢密封形成立方体的夹具结构。
参见图2，当四个夹持板100移动到一定的位置后，与测温点的底板形成上端开，底部及四周密封的立方体空间，内部空间用于装入混合好的液体试样400并进行反省进行固化冷却，固化冷却后与四个夹持板100进行粘合。
同时，四个夹持板100上设有拉力传感组件，拉力传感组件包括四个拉力传感器，分别设置于四个夹持板100上，与夹持板100为一体式结构；另外拉力传感组件与监控系统连接并进行数据传输。
牵引组件300设置于机架台的四周，与监控系统进行被控连接，通过监控系统可对其进行驱动。
参见图3，牵引组件300包括四个牵引器，分别与四个拉力传感组件以及四个夹持板100进行配合连接，用于对拉力传感组件以及与拉力传感组件一体的夹持板100进行牵引，使得四个夹持板100与样品400的四面进行分离或者破坏。
同时，拉力传感器对牵引组件300在运作时的拉伸强度进行采集并传输给监控系统，此拉力值即为样品400的粘合强度。
以下举例说明一下本方案在使用时的工作过程；这里需要说明下述内容只是本方案的一种具体应用示例，并不对本方案构成限定。
首先，通过监控系统驱动四个夹持板100移动至测温点，与测温点底部配合形成上端开，底部及四周密封的立方体的夹具组件100，并将混合好的液体试样400导入该空间后进行反省。
再通过监控系统驱动垂直于底面的万向移动轴带动测温组件200进行前后左右上下移动后，精确的插入正在反应的试样400中，通过测温组件200对试样400的温度进行多点温度检测，并将温度值传输给监控系统进行实时监测。
参见图2，液体试样400倒入聚拢后的四周夹持板100中后于夹持板100紧密粘合，等试样400固化冷却后，参见图3，通过四周分别的牵引组件300拉开夹持板，直至夹持板100与试样400进行分离或者破坏，同时夹持板100上的拉力传感组件将检测到的拉力值，即样品400的粘合强度值传输至监控系统。
监控系统收集到温度值和拉力值后直接显示测温组件的多点温度曲线以及拉力传感组件的四周拉力，供操作人员进行获取。
由上述方案构成的测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其结构紧凑，使用方便，集多点测温及收放牵引双重作用，有效模拟反应型高分子材料在煤矿环境下的热量释放及与煤岩体的粘附力大小，在线检测最高反应问及附着力，大大提高了试验的效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其特征在于，包括机架台，监控系统，设置于机架台上并与监控系统连接的拉力传感组件，夹具组件，测温组件以及牵引组件；
所述夹具组件用于对高分子材料的固定，与监控系统连接，通过监控系统对夹具组件进行移动；所述夹具组件包括四个夹持板，与地面垂直并设置于机架台的一侧，所述四个夹持板为分体式结构，可通过监控系统的驱动朝四个方向移动，移动到设定的测温点后，与测温点的底板形成上端开，底部及四周密封的立方体空间，内部空间用于装入混合好的液体试样并进行反省进行固化冷却，固化冷却后与四个夹持板进行粘合；同时，四个夹持板上设有拉力传感组件，拉力传感组件与监控系统连接并进行数据传输；
所述测温组件相对于水平面垂直并可万向移动的设置于机架台上方，与相对设置夹具组件配合设置，测温组件可通过监控系统的驱动移动至夹具组件内部，并插入正在反应的试样，对夹具内部的试样进行测温并将温度值传输给监控系统进行监控；
所述牵引组件设置于夹具组件上，通过监控系统驱动，使夹具组件脱离样品；所述拉力传感组件设置于夹具组件上并与牵引组件配合，将夹具组件脱离样品的牵引力值采集后传输给监控系统进行监控。
2.根据权利要求1所述的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其特征在于，所述机架台上设有万向移动轴；所述万向移动轴与测温组件配合连接，可带动测温组件进行多方位的移动。
3.根据权利要求1所述的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其特征在于，所述夹具组件相对于地面垂直设置于机架台的一侧并与控制系统被控连接；所述夹具包括四个分体式夹持板，通过控制系统可驱动四个夹持板进行聚拢和分离。
4.根据权利要求3所述的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其特征在于，所述夹具聚拢时，与测温点的底板形成上端开，底板及四周密封的立方体置物腔，用于放置样品。
5.根据权利要求1或3中所述的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其特征在于，所述拉力传感组件包括若干拉力传感器，分别设置于四个夹持板上，与夹持板形成一体结构。
6.根据权利要求5所述的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验装置，其特征在于，所述牵引组件设置于机架台的四周，其包括若干牵引器，分别与四个夹持板及拉力传感器连接，可带动四个夹持板聚拢和分离；并通过拉力传感器将牵引器的牵引力传输至监控系统进行监控。
7.一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验方法，其特征在于，所述实验方法采用权利要求1至6中任一项所述的实验装置，包括：
将密封夹具移动至测温点；
将样品倒入密封夹具，对夹具内的样品进行测温，并将温度值传给监控系统进行监控；
当样品固化与夹具粘合时，将夹具与样品进行四面脱离，并将脱离时的四面拉力值传给监控系统进行监控。
8.根据权利要求7所述的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验方法，其特征在于，通过测温传感器对夹具内样品的温度进行测温。
9.根据权利要求7所述的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验方法，其特征在于，通过夹具四面的牵引器拉开夹具，使夹具与样品进行脱离。
10.根据权利要求7所述的一种测试煤矿用反应型高分子材料特性的实验方法，其特征在于，通过四个分体式面板形成夹具，能够对其进行聚拢和四面分离。
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