CN114910385B - 岩石密度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种岩石密度测量装置，涉及岩石工程技术领域。该岩石密度测量装置包括取样机构、测量筒体以及称重机构，取样机构用于取样所需测量密度的岩石样品；测量筒体为中空结构形成容纳腔体，容纳腔体内盛放有可浸没岩石样品的辅助液体；称重机构用于分别检测岩石样品在空气中和在浸没于辅助液体中时的重量。使用本发明提供的岩石密度测量装置测量岩石的密度，不需要人工测量，提高了测量结果的准确度，降低了劳动强度，同时提高了测量效率。

Description

岩石密度测量装置

技术领域

本发明涉及岩石工程技术领域，尤其涉及一种岩石密度测量装置。

背景技术

通过测试材料的密度或比重以分析材料是研究材料的重要手段之一，现有的测量材料的密度或比重的技术方案中，一般选用具有特殊形状结构的材料样品进行测量，例如，圆柱形、方形等，便于测量以得到材料样品的体积，再称重以得到材料样品的质量，从而计算得到材料样品的密度。该种技术方案，只能选用具有特殊形状结构的材料样品进行测量，具有一定的局限性，且体积测量中的误差较大。

例如，现有技术方案在测量圆柱形岩石密度过程中，需要测量岩石的质量和相关尺寸，相关尺寸的测量具体包括：测量圆柱体岩石试样直径：需要对圆柱体试件两端和中间三个截面上分别测量两个相互正交的直径，并以其各自的算数平均值分别计算两端截面和中间截面的面积，取其两端截面和中间截面面积的算术平均值作为计算密度所用体积的截面；测量岩石试件的高度：使用传统的游标卡尺测量试件断面周边对称的四个点(即圆柱体试件为互相垂直的直径与圆周的交点)和中心点的五个高度，计算平均值，之后将测好的岩石试样放入电子秤上称量质量用来计算试样的密度。

因此，在计算岩石密度的过程中，需要人工多次的测量和读数，且每次读数的准确度都与游标卡尺在截面上所卡位置有关，其测量结果精度能与真实数值有所偏差，因此现有岩石试样的密度测量过程中存在人工读数多、劳动消耗大、测量准确度低和工作效率低的问题。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种岩石密度测量装置，以解决现有的岩石密度测量过程中人工读数多导致测量准确度低的问题。

本发明提供一种岩石密度测量装置，所述岩石密度测量装置包括：

取样机构，所述取样机构用于取样所需测量密度的岩石样品；

测量筒体，所述测量筒体为中空结构形成容纳腔体，所述容纳腔体内盛放有可浸没所述岩石样品的辅助液体；以及

称重机构，所述称重机构用于分别检测所述岩石样品在空气中和在浸没于所述辅助液体中时的重量。

作为上述技术方案的进一步改进：

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述取样机构包括取样筒、安装于所述取样筒第一端的取样组件以及用于将所述取样组件取样的所述岩石样品输送至所述取样筒的输送组件。

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述取样组件包括套设于所述取样筒第一端内部并可相对其转动的旋转座、可拆卸安装于所述旋转座上用于钻芯取样的取样钻头以及驱动所述旋转座转动的驱动组件。

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述取样组件还包括用于向所述取样钻头喷水的喷水组件。

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述输送组件包括安装于所述取样筒第二端内部的输送风机、位于所述输送风机背离所述取样筒第二端一侧的挡板以及可拆卸安装于所述取样筒第二端的收纳仓，所述输送风机用于将位于所述取样钻头内的所述岩石样品吸送至所述取样筒内并将所述岩石样品中的杂质吸送至所述收纳仓中。

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述称重机构安装于所述容纳腔体内，所述测量筒体安装于所述取样筒的下侧，所述取样筒上开设有用于通过所述岩石样品至所述称重机构上的通孔，且所述通孔处安装有用于封堵或打开所述通孔的翻板组件。

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述取样筒的外侧壁安装有手柄。

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述称重机构安装于所述容纳腔体内，所述称重机构包括升降组件、安装于所述升降组件上的重力传感器以及位于所述重力传感器上用于盛放所述岩石样品的镂空托盘。

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述升降组件包括可转动安装于所述测量筒体底部的驱动丝杆、与所述驱动丝杆螺纹配合的升降支架以及驱动所述驱动丝杆转动的驱动件，且所述测量筒体的内侧壁设有竖直布置的限位条，所述升降支架的外缘开设有与所述限位条配合的限位槽。

上述的岩石密度测量装置，进一步地，所述测量筒体包括两个可相对密封形成所述容纳腔体或相对打开的摆动筒身。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本发明提供的一种岩石密度测量装置，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：需要测量岩石密度时，首先使用取样机构取样所需测量密度的岩石样品，之后称重机构分别检测岩石样品在空气中和在浸没于辅助液体中时的重量G₁、G₂，辅助液体的密度已知为ρ₁，根据浮力定理可知：G₁-G₂=ρ₁Vg，可计算得到岩石样品的体积V，再根据岩石样品的密度ρ₂=G₁/(gV),计算得到岩石样品的密度ρ₂。使用本发明提供的岩石密度测量装置测量岩石的密度，不需要人工测量，提高了测量结果的准确度，降低了劳动强度，同时提高了测量效率，同时该测量方案可以对任意形状的岩石进行密度测量，提高了该岩石密度测量装置的通用性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明实施例提供的岩石密度测量装置的结构示意图；

图2显示了本发明实施例提供的岩石密度测量装置的主视图；

图3显示了图2中A-A截面的剖视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

100-岩石密度测量装置；110-取样机构；111-取样筒；112-旋转座；113-取样钻头；114-驱动组件；115-手柄；116-水泵；117-输送管道；118-输送风机；119-挡板；120-收纳仓；121-通孔；122-翻板；123-复位件；130-测量筒体；131-限位条；132-蓄电池；133-摆动筒身；134-注水口；135-密封盖；136-显示器；140-称重机构；141-重力传感器；142-镂空托盘；143-驱动丝杆；144-升降支架；145-驱动件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

本发明实施例提供了一种岩石密度测量装置100，以解决现有的岩石密度测量过程中人工读数多导致测量误差大的问题。

请参阅图1、图2以及图3，本发明实施例提供的岩石密度测量装置100，该岩石密度测量装置100包括取样机构110、测量筒体130以及称重机构140，取样机构110用于取样所需测量密度的岩石样品；测量筒体130为中空结构形成容纳腔体，容纳腔体内盛放有可浸没岩石样品的辅助液体；称重机构140用于分别检测岩石样品在空气中和在浸没于辅助液体中时的重量。

需要测量岩石密度时，首先使用取样机构110取样所需测量密度的岩石样品，之后称重机构140分别检测岩石样品在空气中和在浸没于辅助液体中时的重量G₁、G₂，辅助液体的密度已知为ρ₁，根据浮力定理可知：G₁-G₂=ρ₁Vg，可计算得到岩石样品的体积V，再根据岩石样品的密度ρ₂=G₁/(gV),计算得到岩石样品的密度ρ₂。使用本发明提供的岩石密度测量装置100测量岩石的密度，不需要人工测量，提高了测量结果的准确度，降低了劳动强度，同时提高了测量效率，同时该测量方案可以对任意形状的岩石进行密度测量，提高了该岩石密度测量装置的通用性。

本发明实施例提供的岩石密度测量装置100，进一步地，请具体参阅图3，取样机构110包括取样筒111、安装于取样筒111第一端的取样组件以及用于将取样组件取样的岩石样品输送至取样筒111的输送组件。取样组件取样所需测量密度的岩石样品，之后输送组件将位于取样组件中的岩石样品输送至取样筒111，并最终输送至称重机构140上进行称重。

具体的，取样组件包括套设于取样筒111第一端内部并可相对其转动的旋转座112、可拆卸安装于旋转座112上用于钻芯取样的取样钻头113以及驱动旋转座112转动的驱动组件114，取样筒111的外侧壁安装有手柄115。取样时，手持手柄115将取样钻头113对准所需要取样的岩石，驱动组件114驱动旋转座112转动，并带动取样钻头113转动取样。

取样组件还包括用于向取样钻头113喷水的喷水组件。具体的，在本实施例中，容纳腔体内盛放的可浸没岩石样品的辅助液体为水，测量筒体130安装于取样筒111的下侧，测量筒体130的侧壁上安装有水泵116，水泵116通过输送管道117将容纳腔体内的水喷向取样钻头113，以润滑取样钻头113和岩石样品，并可以对取样钻头113进行降温。

本发明实施例提供的岩石密度测量装置100，进一步地，请具体参阅图3，输送组件包括安装于取样筒111第二端内部的输送风机118、位于输送风机118背离取样筒111第二端一侧的挡板119以及可拆卸安装于取样筒111第二端的收纳仓120，输送风机118用于将位于取样钻头113内的岩石样品吸送至取样筒111内并将岩石样品中的杂质吸送至收纳仓120中。当取样钻头113取样完毕后，输送风机118第一方向转动，将位于取样钻头113内的岩石样品吸送至取样筒111内，同时将岩石样品中的杂质吸送至收纳仓120中，并干燥岩石样品，避免岩石样品中的水分影响岩石样品重量的测量，提高岩石样品的密度测量的准确度。挡板119用于避免岩石样品被吸送至输送风机118上，从而保护输送风机118不被岩石样品破坏，且挡板119还有定位岩石样品的作用。

称重机构140安装于容纳腔体内，请具体参阅图3，测量筒体130安装于取样筒111的下侧，取样筒111上开设有用于通过岩石样品至称重机构140上的通孔121，且通孔121处安装有用于封堵或打开通孔121的翻板组件。翻板组件包括可转动安装于取样筒111上的翻板122以及用于驱动翻板122封堵通孔121的复位件123。挡板119将岩石样品定位至翻板122上，输送风机118第一方向转动时，在复位件123和负压的作用下，翻板122封堵通孔121；输送风机118第二方向转动时，翻板122转动打开通孔121，位于翻板122上的岩石样品受重力作用掉落至称重机构140上。

称重机构140安装于容纳腔体内，称重机构140包括升降组件、安装于升降组件上的重力传感器141以及位于重力传感器141上用于盛放岩石样品的镂空托盘142。位于初始位置时，重力传感器141和镂空托盘142位于辅助液体的上方，即，重力传感器141对空气中的岩石样品进行称重得到重量G₁，之后，升降组件带动岩石样品浸没于辅助液体中，重力传感器141对浸没于辅助液体中的岩石样品进行称重得到重量G₂，辅助液体的密度已知为ρ₁，根据浮力定理可知：G₁-G₂=ρ₁Vg，可计算得到岩石样品的体积V，再根据岩石样品的密度ρ₂=G₁/(gV),计算得到岩石样品的密度ρ₂。

在本实施例中，升降组件包括可转动安装于测量筒体130底部的驱动丝杆143、与驱动丝杆143螺纹配合的升降支架144以及驱动驱动丝杆143转动的驱动件145，且测量筒体130的内侧壁设有竖直布置的限位条131，升降支架144的外缘开设有与限位条131配合的限位槽。优选地，驱动件145为驱动电机，驱动电机通过齿轮驱动驱动丝杆143转动，升降支架144受限位条131作用不会随驱动丝杆143转动，进而随驱动丝杆143转动而升降，以带动岩石样品浸没于辅助液体中。测量筒体130的外侧壁安装有用于向驱动件145、水泵116、驱动组件114以及输送风机118提供电能的蓄电池132。

测量筒体130包括两个可相对密封形成容纳腔体或相对打开的摆动筒身133。当测量完毕后，打开摆动筒身133，将岩石样品取出。测量筒体130的外侧壁设有用于向测量筒体130内注入辅助液体的注水口134，且在注水口134上设有密封盖135。在本实施例中，取样筒111的外侧壁安装有显示器136，显示器136与重力传感器141相连，显示器136用于显示计算所得的岩石样品的密度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (5)

1.一种岩石密度测量装置，其特征在于，所述岩石密度测量装置(100)包括：

取样机构(110)，所述取样机构(110)用于取样所需测量密度的岩石样品；所述取样机构(110)包括取样筒(111)、安装于所述取样筒(111)第一端的取样组件以及用于将所述取样组件取样的所述岩石样品输送至所述取样筒(111)的输送组件；所述输送组件包括安装于所述取样筒(111)第二端内部的输送风机(118)、位于所述输送风机(118)背离所述取样筒(111)第二端一侧的挡板(119)以及可拆卸安装于所述取样筒(111)第二端的收纳仓(120)，所述输送风机(118)用于将位于所述取样钻头(113)内的所述岩石样品吸送至所述取样筒(111)内并将所述岩石样品中的杂质吸送至所述收纳仓(120)中；

测量筒体(130)，所述测量筒体(130)为中空结构形成容纳腔体，所述容纳腔体内盛放有可浸没所述岩石样品的辅助液体；以及

称重机构(140)，所述称重机构(140)用于分别检测所述岩石样品在空气中和在浸没于所述辅助液体中时的重量；所述称重机构(140)安装于所述容纳腔体内，所述测量筒体(130)安装于所述取样筒(111)的下侧，所述取样筒(111)上开设有用于通过所述岩石样品至所述称重机构(140)上的通孔(121)，且所述通孔(121)处安装有用于封堵或打开所述通孔(121)的翻板组件，翻板组件包括可转动安装于取样筒（111）上的翻板（122）以及用于驱动翻板（122）封堵通孔（121）的复位件（123）；所述称重机构(140)安装于所述容纳腔体内，所述称重机构(140)包括升降组件、安装于所述升降组件上的重力传感器(141)以及位于所述重力传感器(141)上用于盛放所述岩石样品的镂空托盘(142)；所述升降组件包括可转动安装于所述测量筒体(130)底部的驱动丝杆(143)、与所述驱动丝杆(143)螺纹配合的升降支架(144)以及驱动所述驱动丝杆(143)转动的驱动件(145)，且所述测量筒体(130)的内侧壁设有竖直布置的限位条(131)，所述升降支架(144)的外缘开设有与所述限位条(131)配合的限位槽。

2.根据权利要求1所述的岩石密度测量装置，其特征在于，所述取样组件包括套设于所述取样筒(111)第一端内部并可相对其转动的旋转座(112)、可拆卸安装于所述旋转座(112)上用于钻芯取样的取样钻头(113)以及驱动所述旋转座(112)转动的驱动组件(114)。

3.根据权利要求2所述的岩石密度测量装置，其特征在于，所述取样组件还包括用于向所述取样钻头(113)喷水的喷水组件。

4.根据权利要求1所述的岩石密度测量装置，其特征在于，所述取样筒(111)的外侧壁安装有手柄(115)。

5.根据权利要求4所述的岩石密度测量装置，其特征在于，所述测量筒体(130)包括两个可相对密封形成所述容纳腔体或相对打开的摆动筒身(133)。

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