CN209014402U - 热流固围压三轴耦合岩石试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热流固围压三轴耦合岩石试验系统，包括：压力室、油箱、油泵、三通阀、第一油管、第二油管、第三油管、装酸容器、活塞、酸管以及第一阀门；油箱连通至第一油管，第一油管通过油泵连通至三通阀的输入端，三通阀的第一输出端连通至第二油管一端，第二油管另一端连通至压力室内，三通阀第二输出端连通至第三油管一端；在压力室旁安装有装酸容器，装酸容器内开设有空腔，在空腔内安装有能滑动的活塞，活塞将空腔分为油腔和酸腔，第三油管另一端连通至装酸容器的油腔。热流固围压三轴耦合岩石试验系统解决现有技术中因需要做岩石耐酸实验时需要将酸装入到油箱和油泵中而导致油箱和油泵容易被腐蚀坏的问题。

Description

热流固围压三轴耦合岩石试验系统

技术领域

本实用新型涉及岩石测试实验用设备，具体涉及一种热流固围压三轴耦合岩石试验系统。

背景技术

中国专利中公开了一种申请号为CN201520934403.3的岩石力学三轴压力试验机的压力室结构，其包括由底座和上筒体形成的压力室，在所述压力室内设有上下相对的上压力头和下压力头，所述上压力头与上平衡活塞连接，所述上平衡活塞与所述上筒体密封滑动连接，在所述上平衡活塞上设有压力油进出通道，在所述上平衡活塞与所述上压力头之间设有传感器；所述下压力头与下平衡活塞连接，所述下平衡活塞与所述底座密封滑动连接。虽然该结构实现了压力实验，但是该结构存在的缺点为：

由于一般岩石试验不是单一只有三轴压力试验，还需要对岩石进行耐酸性实验，因此需要加酸，现有技术中是有油箱，油箱通过油泵连通至压力室内，以提供压力的动力源，但是由于油箱和油泵的耐酸性不足，因此油箱不能直接作为装酸的容器，油泵也不能驱动酸，若果强行将油箱和油泵用来为压力室供酸，极易导致油箱和油泵损坏，且使用寿命较短，造成实验成本增加。

实用新型内容

本实用新型要提供一种热流固围压三轴耦合岩石试验系统，解决现有技术中因需要做岩石耐酸实验时需要将酸装入到油箱和油泵中而导致油箱和油泵容易被腐蚀坏的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种热流固围压三轴耦合岩石试验系统，包括：压力室、油箱、油泵、三通阀、第一油管、第二油管、第三油管、装酸容器、活塞、酸管以及第一阀门；

油箱安装在压力室旁，油箱连通至第一油管，第一油管通过油泵连通至三通阀的输入端，三通阀的第一输出端连通至第二油管一端，第二油管另一端连通至压力室内，三通阀第二输出端连通至第三油管一端；

在压力室旁安装有装酸容器，装酸容器采用哈氏合金HC制作而成，装酸容器内开设有空腔，在空腔内安装有能滑动的活塞，活塞将空腔分为油腔和酸腔，第三油管另一端连通至装酸容器的油腔，装酸容器的酸腔通过酸管连通至压力室内，在酸管上安装有用于开闭酸管的第一阀门；

装酸容器连通至一第四油管一端，第四油管另一端连通至油箱，第四油管上安装有用于开闭第四油管的第二阀门，装酸容器安装有与酸腔连通的酸注入管，酸注入管上安装有用于开闭酸注入管的第三阀门。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

通过设置三通阀，实现了当需要进行三轴压力实验时，第一油管仅与第二油管连通，油泵和油箱能够在三轴压力实验时，通过第二油管向压力室内供油，为三轴压力实验提供动力源，保证了三轴压力实验的正常实现；当需要进行耐酸性实验时，首先，将第三阀门打开，使用注射器等将算注射进酸腔内，注满后关闭第三阀门；然后，调节三通阀，使得第一油管仅与第三油管连通，打开第一阀门；最后，启动油泵，油泵将油泵入到油腔内，活塞被迫移动，活塞将酸腔内酸压入到压力室内，并与岩石接触，以便于进行耐酸性实验。整个装酸容器采用哈氏合金HC制作而成，提高了装酸容器的耐酸性，同时酸进入到压力室内，也是油泵给的动力，减少了动力源的使用，节约了成本。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为热流固围压三轴耦合岩石试验系统中装酸容器部分剖开后的结构示意图；

图2为图1中缓存容器与接液容器连接处的A-A剖视图；

图3为图2中B处的放大图。

附图标记：压力室1、油箱2、油泵3、三通阀4、第一油管51、第二油管52、第三油管53、第四油管500、第二阀门501、装酸容器54、活塞55、酸管56、第一阀门57、支撑架6、支撑槽7、收液装置8、第一排液管81、缓存容器82、第二排液管83、接液容器85、开闭组件86、圆环860、开闭片861、第一旋转臂862、旋转筒863、第二旋转臂864、中心轴865、带动组件87、第一带动杆870、滑块871、第一弹簧872、顶杆873、推动环874、第二带动杆875、卡紧机构88、移动杆881、连接杆882、卡销883、第二弹簧884、限位机构89、导向杆891、第三弹簧892、定位板800。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述：

如图1至图3所示，本实用新型提出了一种热流固围压三轴耦合岩石试验系统，包括：压力室1、油箱2、油泵3、三通阀4、第一油管51、第二油管52、第三油管53、装酸容器54、活塞55、酸管56以及第一阀门57；

油箱2安装在压力室1旁，油箱2连通至第一油管51，第一油管51通过油泵3连通至三通阀4的输入端，三通阀4的第一输出端连通至第二油管52一端，第二油管52另一端连通至压力室1内，三通阀4第二输出端连通至第三油管53一端；

在压力室1旁安装有装酸容器54，装酸容器54采用哈氏合金HC制作而成，装酸容器54内开设有空腔，在空腔内安装有能滑动的活塞55，活塞55将空腔分为油腔和酸腔，第三油管53另一端连通至装酸容器54的油腔，装酸容器54的酸腔通过酸管56连通至压力室1内，酸管56内的酸可以直接共给压力室1内，使得酸能够与岩石接触，压力室1开设有供酸孔，在酸管56上安装有用于开闭酸管56的第一阀门57；

装酸容器54连通至一第四油管500一端，第四油管500另一端连通至油箱2，第四油管500上安装有用于开闭第四油管500的第二阀门501，装酸容器54安装有与酸腔连通的酸注入管(图中未示)，酸注入管上安装有用于开闭酸注入管的第三阀门(图中未示)。

为了避免因向压力室1供油或供酸等后液体从压力室1露出而导致工作环境被污染，热流固围压三轴耦合岩石试验系统还包括：支撑架6、支撑槽7以及收液装置8；

支撑架6立于底面上，在支撑架6上安装位于水平面的支撑槽7，支撑槽7底面凹陷形成凹槽，在凹槽内放置有压力室1，压力室1外壁到凹槽内壁之间有距离；

收液装置8包括：第一排液管81、缓存容器82、第二排液管83、开闭机构以及接液容器85，第一排液管81为软管，第一排液管81一端与支撑槽7连通，第一排液管81另一端连通至缓存容器82顶部，缓存容器82位于支撑槽7下方，缓存容器82安装在支撑架6上，缓存容器82底部为漏斗形，缓存容器82底部连通至第二排液管83一端，第二排料管另一端下方安装有接液容器85，在第二排液管83上安装有用于开闭排液管的开闭机构，接液容器85顶部开设有接液口，接液口的直径大于第二排液管83的外直径。支撑槽7的凹槽承接从压力室1溢出的液体，第一排液管81将支撑槽7内的液体导出至缓存容器82中，缓存容器82用于当开闭机构将第二排液管83关闭时缓存液体，缓存容器82的容量有限，缓存容器82的设置是避免接液容器85转移走后液体滴落在地上的问题出现；当开闭机构将第二排液管83打开后，第二排液管83将缓存容器82内的液体导向至接液容器85内，接液容器85是放置在地上的，由于支撑架6的支撑，使得支撑槽7所在位置高于缓存容器82顶面的位置，液体能够从支撑槽7内顺利低落到缓存容器82内，同时也使得为缓存容器82提供安装基础，使得缓存容器82下方有足够的空间安装第二排液管83以及接液容器85，接液容器85到第二排液管83有距离，接液容器85的接液口足够大，因此接液口能够完全承接从第二排液管83滴落的液体。

为了实现开闭组件86不使用动力装置，实现在没有接液容器85时关闭第二排液管83，在有接液容器85时打开第二排液管83，开闭机构包括：开闭组件86以及带动组件87，在第二排液管83上安装有用于开闭第二排液管83的开闭组件86，开闭组件86连接有带动组件87，开闭组件86或带动组件87内有第一弹性件，在第一弹性件的弹力下能保持开闭组件86关闭第二排液管83；

在缓存容器82旁安装有定位机构，定位机构的设置则是为了对接液容器85定位，使得接液容器85能够定位在某个位置，以便于能够与带动组件87作用，接液容器85达到缓存容器82的位置也就是接液口能够承接第二排液管83排出的液体的位置，定位机构与支撑架6固定，定位机构用于与接液容器85紧贴，当接液容器85与定位机构紧贴时接液容器85作用于带动组件87使得开闭组件86打开第二排液管83。

开闭组件86包括：圆环860、开闭片861、第一旋转臂862、旋转筒863、第二旋转臂864以及中心轴865，圆环860安装在第二排液管83内壁上，液体仅能从圆环860内孔通过，圆环860与水平方向之间有夹角，在圆环860下方设置有开闭片861，开闭片861边缘连接至第一旋转臂862，第一旋转臂862以及第二旋转臂864固定至旋转筒863，第一旋转臂862和第二旋转臂864平行，第二旋转臂864伸出第二排液管83，在第二排液管83上开设有安装孔，安装孔将外界与第二排液管83内孔连通，安装孔位于圆环860高端下方，在安装孔内壁上安装有中心轴865，中心轴865穿过旋转筒863，旋转筒863能围绕中心轴865旋转，圆环860与水平方向之间有夹角为开闭片861的旋转提供条件，开闭片861旋转后能够与圆环860紧贴，保证关闭时不会漏液，同时安装孔位于圆环860高端下方，实现开闭片861打开时仅能向下继续旋转，避免开闭片861的旋转受到第二排液管83内壁的阻碍，使得开闭片861能够转动顺畅。

定位机构包括定位板800，定位板800与支撑架6固定，定位板800位于第二排液管83下方，定位板800俯视图为U形，定位板800侧壁开口供接液容器85插入。

带动组件87包括：第一带动杆870、滑块871、第一弹簧872、顶杆873、推动环874以及第二带动杆875，第一带动杆870一端与第二旋转臂864远离第一旋转臂862的端部铰接，第一带动杆870另一端固定至滑块871，在定位板800侧壁上开设有滑槽，在滑槽内安装有能在滑槽内滑动的滑块871，滑块871在竖直方向上滑动，滑块871连接至第一弹簧872一端，第一弹簧872另一端固定至滑槽内壁，第一弹簧872为第一弹性件，在第一带动杆870下方固定有相互平行的第二带动杆875以及顶杆873，接液容器85顶面凹陷形成插孔，插孔供顶杆873插入，插孔位于定位板800旁，第二带动杆875位于第二排液管83旁，在第二带动杆875下方悬吊有推动环874，推动环874位于第二排液管83与接液容器85之间。当顶杆873插入至插孔内时顶杆873带动第一带动杆870、第二旋转臂864、第一旋转臂862以及开闭片861打开圆环860，顶杆873插入至插孔内后顶高了第一带动杆870，第一带动杆870位于水平方向上。

为了实现仅在接液口能承接第二排液管83滴落的液体时才能打开圆环860，在定位机构上安装有卡紧机构88，卡紧机构88用于卡紧带动组件87，卡紧机构88内设置有第二弹性件，在第二弹性件的弹力下能保持卡紧机构88卡紧带动组件87，当接液容器85接液口位于第二排液管83下方时卡紧机构88能释放带动组件87。实现当接液容器85到定位板800之间有一定距离时，接液容器85才推动卡紧机构88释放带动组件87，这个时候才能打开圆环860，避免接液容器85的接液口不能承接第二排液管83滴落的液体时误打开开闭组件86。

卡紧机构88包括：移动杆881、连接杆882、卡销883以及第二弹簧884，移动杆881以及卡销883均穿过定位板800，移动杆881与卡销883相互平行，移动杆881和卡销883均与接液容器85插入至定位板800内的方向平行，移动杆881以及卡销883均连接至连接杆882，连接杆882位于定位板800背离接液容器85一侧，连接杆882连接至第二弹簧884一端，第二弹簧884另一端连接至定位板800，滑槽凹陷形成卡孔，卡孔供卡销883插入，第二弹簧884为第二弹性件，在第二弹簧884弹力下能保持卡销883插入至卡孔内。

为了避免当接液容器85远离定位板800时忘记关闭圆环860而导致液体泄漏，在第二排液管83上安装有限位机构89，限位机构89与开闭组件86作用，限位机构89用于仅当开闭组件86关闭第二排液管83时接液容器85才能越过限位机构89。

限位机构89包括：导向杆891以及第三弹簧892，在第二排液管83内插入有导向杆891，在第二排液管83导向下导向杆891能在竖直方向上移动，导向杆891位于安装孔正下方，导向杆891顶端与第一旋转臂862接触，导向杆891连接至第三弹簧892一端，第三弹簧892另一端固定至第二排液管83，在第三弹簧892弹力下能保持导向杆891不伸入至接液容器85内，当开闭片861在带动组件87带动下打开圆环860时第一旋转臂862挤压导向杆891伸入至接液容器85内。

本实施例的工作原理：当接液容器85远离定位板800时，在第一弹簧872弹力下，滑块871滑动至滑槽底端，在第二弹簧884弹力下保持卡销883插入至卡孔内，开闭片861关闭圆环860，此时第一旋转臂862处于较高的位置，在第三弹簧892弹力下保持导向杆891不伸入至接液容器85内。

当将接液容器85推入至定位板800内时，首先，由于第一旋转臂862处于较高的位置，因此在第三弹簧892弹力下保持导向杆891不阻碍接液容器85的移动；随后，接液容器85靠近移动杆881，接液容器85推动移动杆881使得移动杆881带动卡销883远离滑块871，卡销883与滑块871脱离；再后，接液容器85受到顶杆873阻碍，不能与定位板800继续靠近，此时即可推动推动环874，使得第一带动杆870被抬高，第二旋转臂864向上旋转，第一旋转臂862向下旋转，第一旋转臂862挤压导向杆891向下移动，导向杆891伸入至接液口内，手动保持推动环874处于较高的位置；再后，继续移动接液容器85，使得接液容器85与定位板800紧贴，同时插孔与顶杆873对准，此时释放推动环874，在第一弹簧872弹力下保持顶杆873插入至插孔内，由于插孔底面的作用，使得第一定位杆仍然处于抬高位置，开闭片861打开圆环860，使得液体能够顺利进入到接液容器85内。

当接液容器85接满液体后需要转移走接液容器85时，首先，抬高推动环874，使得顶杆873脱离插孔，保持此状态；然后，拉动接液容器85，使得接液容器85远离定位板800，在第二弹簧884弹力下卡销883插入至滑槽内，卡销883会阻挡滑块871的回位，由于此时导向杆891插入至接液容器85中会阻挡接液容器85的离开，接液容器85移动一段距离后，停止移动，保持接液容器85远离顶杆873，且导向杆891插入至接液口，此时虽然第二排液管83打开，但是接液容器85仍然能够承接第二排液管83排出的液体；再后，手动拉动连接杆882，使得卡销883远离滑槽；再后，释放推动环874，在第一弹簧872弹力下保持开闭片861关闭圆环860，滑块871滑动到滑槽底部，此时第一旋转臂862旋转到较高的位置，在第三弹簧892弹力下保持导向杆891不伸入至接液容器85内；再后，释放连接杆882，在第二弹簧884弹力下卡销883插入至卡孔内；最后，拉动接液容器85，使得接液容器85与定位板800脱离即可。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种热流固围压三轴耦合岩石试验系统，其特征在于，包括：压力室、油箱、油泵、三通阀、第一油管、第二油管、第三油管、装酸容器、活塞、酸管以及第一阀门；

油箱安装在压力室旁，油箱连通至第一油管，第一油管通过油泵连通至三通阀的输入端，三通阀的第一输出端连通至第二油管一端，第二油管另一端连通至压力室内，三通阀第二输出端连通至第三油管一端；

在压力室旁安装有装酸容器，装酸容器采用哈氏合金HC制作而成，装酸容器内开设有空腔，在空腔内安装有能滑动的活塞，活塞将空腔分为油腔和酸腔，第三油管另一端连通至装酸容器的油腔，装酸容器的酸腔通过酸管连通至压力室内，在酸管上安装有用于开闭酸管的第一阀门；

装酸容器连通至一第四油管一端，第四油管另一端连通至油箱，第四油管上安装有用于开闭第四油管的第二阀门，装酸容器安装有与酸腔连通的酸注入管，酸注入管上安装有用于开闭酸注入管的第三阀门。

2.根据权利要求1所述的热流固围压三轴耦合岩石试验系统，其特征在于，还包括：支撑架、支撑槽以及收液装置；

支撑架立于底面上，在支撑架上安装位于水平面的支撑槽，支撑槽底面凹陷形成凹槽，在凹槽内放置有压力室，压力室外壁到凹槽内壁之间有距离；

收液装置包括：第一排液管、缓存容器、第二排液管、开闭机构以及接液容器，第一排液管为软管，第一排液管一端与支撑槽连通，第一排液管另一端连通至缓存容器顶部，缓存容器位于支撑槽下方，缓存容器安装在支撑架上，缓存容器底部为漏斗形，缓存容器底部连通至第二排液管一端，第二排料管另一端下方安装有接液容器，在第二排液管上安装有用于开闭排液管的开闭机构，接液容器顶部开设有接液口，接液口的直径大于第二排液管的外直径。

3.根据权利要求2所述的热流固围压三轴耦合岩石试验系统，其特征在于，开闭机构包括：开闭组件以及带动组件，在第二排液管上安装有用于开闭第二排液管的开闭组件，开闭组件连接有带动组件，开闭组件或带动组件内有第一弹性件，在第一弹性件的弹力下能保持开闭组件关闭第二排液管；

在缓存容器旁安装有定位机构，定位机构与支撑架固定，定位机构用于与接液容器紧贴，当接液容器与定位机构紧贴时接液容器作用于带动组件使得开闭组件打开第二排液管。

4.根据权利要求3所述的热流固围压三轴耦合岩石试验系统，其特征在于，在定位机构上安装有卡紧机构，卡紧机构用于卡紧带动组件，卡紧机构内设置有第二弹性件，在第二弹性件的弹力下能保持卡紧机构卡紧带动组件，当接液容器接液口位于第二排液管下方时卡紧机构能释放带动组件。

5.根据权利要求4所述的热流固围压三轴耦合岩石试验系统，其特征在于，在第二排液管上安装有限位机构，限位机构与开闭组件作用，限位机构用于仅当开闭组件关闭第二排液管时接液容器才能越过限位机构。