CN204086088U - 两节加长渗透仪 - Google Patents

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王路珍
兰毅
冯梅梅
茅献彪
石建祥
惠学齐
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HUADIAN COAL INDUSTRY GROUP Co Ltd
China University of Mining and Technology CUMT
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Huadian Coal Industry Group Co ltd
China University of Mining and Technology CUMT
Yancheng Institute of Technology
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Abstract

本实用新型涉及一种两节加长渗透仪，包括安装架、底座、缸筒、细小颗粒分离装置、溢流槽、密封塞、应变片和轴向加载机构；底座安装在安装架下部，轴向加载机构安装在安装架顶部，底座和轴向加载机构位于同一轴线上；底座和第一节缸筒、第二节缸筒由法兰连接；第一节缸筒和第二节缸筒的筒壁上轴向均布多个应变片，应变片由支架与筒壁连接；第二节缸筒的上部设有溢流槽，溢流槽由连接筒与第二节缸筒连接，溢流槽的中心设有细小颗粒分离装置；主体的顶端设有密封塞；各缸筒之间以及缸筒与底座，缸筒与连接筒之间均设有透水板，底座上设有进水通道。,该渗透仪使试验结果更精确，具有良好的现实指导意义，并且结构简单，方便组装及使用。

Description

两节加长渗透仪
技术领域
 本实用新型涉及一种用于渗透实验的设备，尤其是一种能够对加长岩样进行试验的两节加长渗透仪。
背景技术
 对于底板含有陷落柱的煤层开采，在揭露陷落柱的过程中，底板水沿着裂隙和孔隙进入陷落柱。由于水的溶蚀、磨蚀和冲刷作用，陷落柱中原有的和再生的细小颗粒发生迁移，引起陷落柱孔隙度和渗透性参量的变化。获得质量迁移过程中陷落柱孔隙度和渗透性参量变化曲线，对于预防底板突水具有基础性的重要作用。
 陷落柱的质量流失是漫长的过程，为了在采前得到陷落柱质量流失规律以煤矿指导生产，需要在实验室进行质量迁移和流失的加速试验，即加大压力梯度，使得岩石在几十小时之内孔隙度和渗透性参数发生显著的变化，甚至造成陷落柱内水流动型式的变化（即由渗流转为管流）。
 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室于2011年设计、加工了一套破碎岩石变质量渗透试验系统，近两年先后对系统进行过两次改造，取得了一些科研成果。由于现有的破碎岩石变质量渗透试验系统借助于材料试验机施加轴向载荷，岩样和渗透仪的高度受到限制，效果不甚理想，主要表现在以下几个方面：
    （1）加速过快，充填在破碎岩石中的细小颗粒在短短几分钟内几乎完全流失，对工程实践的参考意义不大；
    （2）边界效应难以忽略，由于岩样高度只有一百毫米左右，边界效应对质量迁移影响显著；
    （3）可布测点少，由于岩样高度只有一百毫米左右，不便于布置多个传感器，压力梯度的只能当做近似直线分布。
实用新型内容
 为了解决上述问题，本实用新型提出了一种两节加长渗透仪，该渗透仪能够提供轴向加载，实现精确的信号采集，满足增厚岩样的试验需求。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种两节加长渗透仪，包括安装架、底座、缸筒、细小颗粒分离装置、溢流槽、密封塞、应变片和轴向加载机构；所述底座安装在安装架下部，轴向加载机构安装在安装架顶部，底座和轴向加载机构位于同一轴线上；所述底座和第一节缸筒由法兰连接；第一节缸筒的顶端由法兰连接第二节缸筒；所述第一节缸筒和第二节缸筒的筒壁上轴向均布多个能够感应岩样径向压力的应变片，应变片由支架与筒壁连接；第二节缸筒的上部设有溢流槽，溢流槽由连接筒与第二节缸筒连接，溢流槽的中心设有细小颗粒分离装置，所述细小颗粒分离装置包括一个两端开口的圆筒形主体，主体的周壁周向均布多个轴向分离槽，分离槽与溢流槽相通，且主体内设有筛网；主体的顶端设有密封塞；所述各缸筒之间以及缸筒与底座，缸筒与连接筒之间均设有透水板，底座上设有进水通道，进水通道与加水装置连接。
所述溢流槽为顶面开口的圆筒形槽体，槽体的底面由中心向边缘逐渐降低，槽体底面还设有出水孔。
所述支架包括与筒壁螺纹连接的空心螺杆，螺杆内设有能够与应变片连接的导线；螺杆的内外部均设有橡胶密封圈，且其外端设有限位螺母，可以防止螺杆向外窜出，螺杆里端连接一纵截面为等腰梯形的安装架，应变片安装在等腰梯形的底边上，等腰梯形的稳定性好，可以防止安装架在水的压力作用下发生形变，从而保证应变片与岩样紧密贴合。
所述应变片由导线连接至计算机。
所述缸筒上还设有放气针塞，以便调节缸筒内的压力。
该渗透仪还设有检测水流速度的水流传感器，采集水压的压力传感器。
本实用新型的有益效果是：该两节加长渗透仪，由于缸筒的加长，从而使试验岩样的厚度增加，传感器的布置数量，从而解决了试验过程中加速过快，充填在破碎岩石中的细小颗粒流失过快的问题，减小了边界效应对质量迁移的影响，从而使试验结果更精确，具有良好的现实指导意义。并且该渗透仪结构简单，方便组装及使用。
附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
附图1是两节加长渗透仪的结构示意图。
图中，1.安装架，2.底座，3.第一节缸筒，4.第二节缸筒，5.连接筒，6.细小颗粒分离装置，7.溢流槽，8.密封塞，9.轴向加载机构，10.支架，11.透水板，12.岩样。
具体实施方式
在附图中，一种两节加长渗透仪，包括安装架1、底座2、缸筒、细小颗粒分离装置6、溢流槽7、密封塞8、应变片和轴向加载机构9；所述底座2安装在安装架1下部，轴向加载机构9安装在安装架1顶部，底座2和轴向加载机构9位于同一轴线上；所述底座2和第一节缸筒3由法兰连接；第一节缸筒3的顶端由法兰连接第二节缸筒4；所述第一节缸筒3和第二节缸筒4的筒壁上轴向均布多个能够感应岩样12径向压力的应变片，应变片由支架10与筒壁连接；第二节缸筒4的上部设有溢流槽7，溢流槽7由连接筒5与第二节缸筒4连接，溢流槽7的中心设有细小颗粒分离装置6，所述细小颗粒分离装置6包括一个两端开口的圆筒形主体，主体的周壁周向均布多个轴向分离槽，分离槽与溢流槽7相通，且主体内设有筛网；主体的顶端设有密封塞8；所述各缸筒之间以及缸筒与底座2，缸筒与连接筒5之间均设有透水板11，底座2上设有进水通道，进水通道与加水装置连接。
所述溢流槽7为顶面开口的圆筒形槽体，槽体的底面由中心向边缘逐渐降低，槽体底面还设有出水孔。
所述支架10包括与筒壁螺纹连接的空心螺杆，螺杆内设有能够与应变片连接的导线；螺杆的内外部均设有橡胶密封圈，且其外端设有限位螺母，可以防止螺杆向外窜出，螺杆里端连接一纵截面为等腰梯形的安装架1，应变片安装在等腰梯形的底边上，等腰梯形的稳定性好，可以防止安装架1在水的压力作用下发生形变，从而保证应变片与岩样12紧密贴合。
所述应变片由导线连接至计算机。
所述缸筒上还设有放气针塞，以便调节缸筒内的压力。
该渗透仪还设有检测水流速度的水流传感器，采集水压的压力传感器。
使用时，先将岩样12分别装入第一节缸筒3和第二节缸筒4内，并将透水板11分别与各缸筒的底口由密封圈连接；然后将第一节缸筒3、底座2、第二节缸筒4以及溢流槽7通过法兰、螺栓和螺母密封连接，密封件采用橡胶密封圈；通过调节螺杆，使应变片与岩样12贴合，并旋紧螺母防止螺杆在岩样12应变以及水的压力下向外窜出；然后将进水通道与加水装置连接并向缸筒内注水，同时由轴向加载机构9对岩样12进行加压，从而进行破碎岩石变质量渗透试验。岩样12中填充的细小颗粒经细小颗粒分离器进入溢流槽7，应变片将采集到的岩样12的应变数据传给计算机进行分析。最终可以结合水流速度、水压、岩样12应变情况以及细小颗粒的流失量进行分析，从而可以得出质量迁移过程中陷落柱孔隙度和渗透性参量变化曲线，对于预防底板突水具有基础性的重要作用。

Claims (6)

1.一种两节加长渗透仪，包括安装架（1）、底座（2）、缸筒、细小颗粒分离装置（6）、溢流槽（7）、密封塞（8）、应变片和轴向加载机构（9）；所述底座（2）安装在安装架（1）下部，轴向加载机构（9）安装在安装架（1）顶部，底座（2）和轴向加载机构（9）位于同一轴线上；所述底座（2）和第一节缸筒（3）由法兰连接；其特征是，第一节缸筒（3）的顶端由法兰连接第二节缸筒（4）；所述第一节缸筒（3）和第二节缸筒（4）的筒壁上轴向均布多个能够感应岩样（12）径向压力的应变片，应变片由支架（10）与筒壁连接；第二节缸筒（4）的上部设有溢流槽（7），溢流槽（7）由连接筒（5）与第二节缸筒（4）连接，溢流槽（7）的中心设有细小颗粒分离装置（6），所述细小颗粒分离装置（6）包括一个两端开口的圆筒形主体，主体的周壁周向均布多个轴向分离槽，分离槽与溢流槽（7）相通，且主体内设有筛网；主体的顶端设有密封塞（8）；所述各缸筒之间以及缸筒与底座（2），缸筒与连接筒（5）之间均设有透水板（11），底座（2）上设有进水通道，进水通道与加水装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种两节加长渗透仪，其特征是，所述溢流槽（7）为顶面开口的圆筒形槽体，槽体的底面由中心向边缘逐渐降低，槽体底面还设有出水孔。
3.根据权利要求1所述的一种两节加长渗透仪，其特征是，所述支架（10）包括与筒壁螺纹连接的空心螺杆，螺杆内设有能够与应变片连接的导线；螺杆的内外部均设有橡胶密封圈，且其外端设有限位螺母，可以防止螺杆向外窜出，螺杆里端连接一纵截面为等腰梯形的安装架（1），应变片安装在等腰梯形的底边上。
4.根据权利要求1所述的一种两节加长渗透仪，其特征是，所述应变片由导线连接至计算机。
5.根据权利要求1所述的一种两节加长渗透仪，其特征是，所述缸筒上还设有放气针塞。
6.根据权利要求1~2任意一项权利要求所述的一种两节加长渗透仪，其特征是，该渗透仪还设有检测水流速度的水流传感器，采集水压的压力传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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