CN210221871U - 一种适用于固定射线管式ct扫描实验的轴向加载装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于固定射线管式CT扫描实验的轴向加载装置，包括夹持器和加载缸，所述夹持器包括筒体以及与所述筒体的两端分别连接的上传力端头和下传力端头，在所述筒体的外部设有周向承压碳纤维套和轴向承压碳纤维套；所述加载缸内设有T型活塞，T型活塞的头部与下传力端头的内腔形成能轴向移动的密封连接，且加载缸与下传力端头之间形成可拆卸式固定连接。本实用新型提供的轴向加载装置具有质量轻，对CT转台旋转精度影响小，承载轴向载荷大等优点，能实现固定射线管式CT扫描实验中的高轴向加载条件，且具有结构简单、易于拆装和维护等优点，对地质勘探和岩心物性的研究具有重要价值。
Description
技术领域
本实用新型是涉及一种轴向加载装置，具体说，是涉及一种适用于固定射线管式CT扫描实验的轴向加载装置。
背景技术
在石油和天然气的地质勘探和研究开发中，需要模拟地层环境，对岩心试样进行物性(如：声速、电阻率、孔隙度、渗透率、相对渗透率等)分析实验。由于CT扫描技术可以对岩心进行多尺度的结构表征，同时不会对岩石内部结构造成损伤，并能精确获得孔隙结构及其流体分布的三维信息图像，以致CT扫描技术近年来已被国内外广泛应用于油气田开发领域。
由于固定射线管式CT扫描成像时，X射线管及探测器是固定不动的，是由高精度的旋转台转动物体进行CT扫描。因此利用该CT技术进行实验时，不仅需要岩心夹持器能够被X射线穿透，亦需要整体设备尽量的轻，以使旋转台旋转的同时仍能保持足够精度。但目前用于CT扫描实验的轴向加载装置不仅结构复杂，而且因自身重量重，以致不能承载高轴向载荷，从而局限了CT扫描技术的广泛应用。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种能实现轻量化和高轴向载荷的可适用于固定射线管式CT扫描实验的轴向加载装置。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种适用于固定射线管式CT扫描实验的轴向加载装置，包括夹持器和加载缸，所述夹持器包括筒体以及与所述筒体的两端分别连接的上传力端头和下传力端头，在所述筒体的外部设有周向承压碳纤维套和轴向承压碳纤维套；所述加载缸内设有T型活塞，T型活塞的头部与下传力端头的内腔形成能轴向移动的密封连接，且加载缸与下传力端头之间形成可拆卸式固定连接。
一种实施方案，加载缸与下传力端头之间采用螺纹连接。
进一步实施方案，加载缸与下传力端头之间通过双螺纹法兰相连接，即：双螺纹法兰与加载缸的口部螺纹连接，下传力端头与双螺纹法兰螺纹连接。
一种实施方案，在T型活塞的头部开设有密封槽，在所述密封槽内设有外径与下传力端头的内腔直径相适配的密封圈。
一种实施方案，在加载缸的底部设有液压油输送通道，所述液压油输送通道的内端口与加载缸的内腔相连通，所述液压油输送通道的外端口通过管路与外部液压加载系统相连接。
一种实施方案，所述外部液压加载系统包括液压油箱、液压油泵和压力传感器，所述液压油泵的进油口与液压油箱管路连接，所述液压油泵的出油口与液压油输送通道的外端口管路连接，所述压力传感器设置在液压油泵与液压油输送通道的外端口相连接的管路上。
一种实施方案，所述周向承压碳纤维套设在筒体的外壁周向。
一种实施方案，在上传力端头的下部设有外凸的上承力肩，在下传力端头的上部设有外凸的下承力肩，所述轴向承压碳纤维套是由碳纤维通过树脂以与轴向相倾斜的缠绕方向在上、下承力肩上包裹缠绕固化得到。
另一种实施方案，在上传力端头的下部外周和下传力端头的上部外周均设有至少一组成中心对称的悬臂，且位于上传力端头上的悬臂与位于下传力端头上的悬臂形成镜像对称，所述轴向承压碳纤维套是由碳纤维通过树脂以与轴向相平行的缠绕方向在构成镜像对称的上、下悬臂上缠绕固化得到。
一种优选方案，在上传力端头和下传力端头上均设有2～4组成中心对称的悬臂。
进一步优选方案，位于上、下传力端头上的悬臂分别与其为一体成型结构。
一种实施方案，筒体与上传力端头和下传力端头之间为拼接结构，并且，在上传力端头与筒体的连接处及下传力端头与筒体的连接处均设有密封圈。
另一种实施方案，筒体与上传力端头和下传力端头之间为一体成型结构。
一种优选方案，上传力端头和下传力端头均是与筒体共中心轴的圆柱筒。
一种优选方案，在上传力端头的内腔设有与筒体上端部密封连接的密封压块和与上传力端头的内壁内螺纹连接的压紧螺母。
相较于现有技术，本实用新型具有如下有益技术效果：
实验表明：本实用新型提供的轴向加载装置具有质量轻，对CT转台旋转精度影响小，承载轴向载荷大(理论上可高达10000KN)等优点，能实现固定射线管式CT扫描实验中的高轴向加载条件，具有广泛应用前景；另外，本实用新型还具有结构简单、易于拆装和维护等优点，对地质勘探和岩心物性的研究具有重要价值。
附图说明
图1为实施例1提供的一种适用于固定射线管式CT扫描实验的轴向加载装置的剖视结构示意图；
图2是实施例1提供的轴向加载装置与外部液压加载系统的连接结构示意图；
图3是实施例2提供的另一种适用于固定射线管式CT扫描实验的轴向加载装置的剖视结构示意图；
图4是实施例2中所述夹持器的立体结构示意图；
图5是体现实施例2中所述筒体、上传力端头和下传力端头的结构及其之间的装配结构的示意图。
图中标号示意如下：1、夹持器；11、筒体；12、上传力端头；121、上承力肩；13、下传力端头；131、外螺纹；132、下承力肩；14、周向承压碳纤维套；15、轴向承压碳纤维套；2、加载缸；21、T型活塞；211、T型活塞的头部；22、加载缸的内腔；23、内螺纹；24、液压油输送通道；241、液压油输送通道的内端口；242、液压油输送通道的外端口；3、双螺纹法兰；4、密封压块；5、压紧螺母；6、外部液压加载系统；61、液压油箱；62、液压油泵；63、压力传感器；7、试样；8、悬臂；8a、位于上传力端头上的悬臂；8b、位于下传力端头上的悬臂；A1/A2、密封圈。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。
实施例1
请参阅图1和图2所示：本实施例提供的一种适用于固定射线管式CT扫描实验的轴向加载装置，包括夹持器1和加载缸2，所述夹持器1包括筒体11以及与所述筒体11的两端分别连接的上传力端头12和下传力端头13，在所述筒体11的外部设有周向承压碳纤维套14和轴向承压碳纤维套15；所述加载缸2内设有T型活塞21，T型活塞的头部211与下传力端头13的内腔形成能轴向移动的密封连接(具体说，本实施例是通过在T型活塞的头部211开设密封槽，在所述密封槽内设有外径与下传力端头13的内腔直径相适配的密封圈A1)，且加载缸2与下传力端头13之间形成可拆卸式固定连接(具体说，本实施例是通过在下传力端头13的外壁设置外螺纹131，在加载缸2的口部内壁设置内螺纹23，通过使用具有内外螺纹的双螺纹法兰3，使双螺纹法兰3分别与加载缸2的口部及下传力端头13螺纹连接，这种结构不仅实现了加载缸2与夹持器1之间的固定连接，而且易于拆装和维护)。
在本实施例中，筒体11与上传力端头12和下传力端头13之间为拼接结构(当然，也可采用一体成型结构)，并且，在上传力端头12与筒体11的连接处及下传力端头13与筒体11的连接处均设有密封圈A2。上传力端头12和下传力端头13均是与筒体11共中心轴的圆柱筒，在上传力端头12的内腔设有与筒体11上端部密封连接的密封压块4和与上传力端头12的内壁内螺纹连接的压紧螺母5。在上传力端头12的下部设有外凸的上承力肩121，在下传力端头13的上部设有外凸的下承力肩132，所述轴向承压碳纤维套15是由碳纤维通过树脂以与轴向相倾斜(即：与轴向形成锐角夹角)的缠绕方向在上承力肩121和下承力肩132上包裹缠绕固化得到。另外，周向承压碳纤维套14是设在筒体11的外壁周向，具体是由碳纤维通过树脂以周向缠绕固化在筒体11的外周壁上得到。
请再参见图2所示，在加载缸2的底部设有液压油输送通道24，所述液压油输送通道的内端口241与加载缸的内腔22相连通，所述液压油输送通道的外端口242通过管路与外部液压加载系统6相连接。本实施例中，所述外部液压加载系统6包括液压油箱61、液压油泵62和压力传感器63，所述液压油泵62的一个油口与液压油箱61管路连接，所述液压油泵62的另一个油口与液压油输送通道的外端口242管路连接，所述压力传感器63设置在液压油泵62与液压油输送通道的外端口242相连接的管路上。外部液压加载系统6将高压液压油通过液压油输送通道24输送到加载缸的内腔22以施加给T型活塞21，从而实现对夹持器内的试样7进行轴向加载。
实施例2
请结合图1和图3所示，本实施例所述的轴向加载装置，与实施例1中所述的轴向加载装置的区别仅在于：夹持器上的轴向承压碳纤维套15具有区别，其余内容均相同。
请再结合图4和图5所示，本实施例是在上传力端头12的外周部和下传力端头13的外周部均设有至少一组(优选2～4组，图中示出了3组，但不限于此数量)成中心对称的悬臂8，且位于上传力端头12上的悬臂8a与位于下传力端头13上的悬臂8b形成镜像对称，所述轴向承压碳纤维套15是由碳纤维通过树脂以与轴向相平行(即：与轴向形成零夹角)的缠绕方向在构成镜像对称的上、下悬臂8a、8b上缠绕固化得到。
为了方便制造和保证使用的牢固性，本实施例中，悬臂8a与上传力端头12之间及悬臂8b与下传力端头13之间均采用一体成型结构。
需要在此说明的是：由于本实用新型所述夹持器通过设置周向承压碳纤维套和轴向承压碳纤维套，使轴向应力与周向应力完全分开且不互相影响，因而所述夹持器可同时承载高围压及高轴向载荷；并且，所述筒体11可根据具体使用环境选用不同的材料，例如：钛合金可同时满足高温、高射线穿透、无磁性等要求；橡胶可满足高射线穿透、无磁性、低重量等要求；聚四氟乙烯可同时满足耐腐蚀、高温、高射线穿透、无磁性、低重量等要求，其主要功能是对内部的介质(气体或液体)起到一个密封的作用，对缠绕在其外周部的周向承压碳纤维套14起到支撑作用；筒体11通常较薄，以便于外部探测仪器对其内部的样品进行检测。在缠绕碳纤维时，需用树脂对碳纤维进行固化，碳纤维缠绕用树脂固化的技术已在飞机外壳、汽车外壳、自行车支架、鱼竿、混凝土加固、游艇、赛艇等领域广泛应用，为已知技术，在此不做赘述。又由于碳纤维对于射线的穿透性无影响或影响很小，因此本实用新型所述的夹持器可以用在对射线穿透性有要求的CT扫描仪中。另外，通过对加载缸2的材质选择，例如：选用低密度、高强度的钛合金、铝合金、镁合金或碳纤维复合材料，还可进一步降低整个加载装置的重量，更适合于固定射线管式CT扫描实验的更高条件(大轴向载荷且轻量化)的要求。
综上所述可见，本实用新型提供的轴向加载装置不仅具有质量轻，对CT转台旋转精度影响小，承载轴向载荷大等优点，而且结构简单、易于拆装和维护，能实现固定射线管式CT扫描实验中的高轴向加载条件，对地质勘探和岩心物性的研究具有重要价值，具有广泛应用前景。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于固定射线管式CT扫描实验的轴向加载装置，包括夹持器和加载缸，其特征在于：所述夹持器包括筒体以及与所述筒体的两端分别连接的上传力端头和下传力端头，在所述筒体的外部设有周向承压碳纤维套和轴向承压碳纤维套；所述加载缸内设有T型活塞，T型活塞的头部与下传力端头的内腔形成能轴向移动的密封连接，且加载缸与下传力端头之间形成可拆卸式固定连接。
2.根据权利要求1所述的轴向加载装置，其特征在于：加载缸与下传力端头之间采用螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的轴向加载装置，其特征在于：在T型活塞的头部开设有密封槽，在所述密封槽内设有外径与下传力端头的内腔直径相适配的密封圈。
4.根据权利要求1所述的轴向加载装置，其特征在于：在加载缸的底部设有液压油输送通道，所述液压油输送通道的内端口与加载缸的内腔相连通，所述液压油输送通道的外端口通过管路与外部液压加载系统相连接。
5.根据权利要求4所述的轴向加载装置，其特征在于：所述外部液压加载系统包括液压油箱、液压油泵和压力传感器，所述液压油泵的进油口与液压油箱管路连接，所述液压油泵的出油口与液压油输送通道的外端口管路连接，所述压力传感器设置在液压油泵与液压油输送通道的外端口相连接的管路上。
6.根据权利要求1所述的轴向加载装置，其特征在于：所述周向承压碳纤维套设在筒体的外壁周向。
7.根据权利要求1所述的轴向加载装置，其特征在于：在上传力端头的下部设有外凸的上承力肩，在下传力端头的上部设有外凸的下承力肩，所述轴向承压碳纤维套是由碳纤维通过树脂以与轴向相倾斜的缠绕方向在上、下承力肩上包裹缠绕固化得到。
8.根据权利要求1所述的轴向加载装置，其特征在于：在上传力端头的下部外周和下传力端头的上部外周均设有至少一组成中心对称的悬臂，且位于上传力端头上的悬臂与位于下传力端头上的悬臂形成镜像对称，所述轴向承压碳纤维套是由碳纤维通过树脂以与轴向相平行的缠绕方向在构成镜像对称的上、下悬臂上缠绕固化得到。
9.根据权利要求1所述的轴向加载装置，其特征在于：上传力端头和下传力端头均是与筒体共中心轴的圆柱筒。
10.根据权利要求1所述的轴向加载装置，其特征在于：在上传力端头的内腔设有与筒体上端部密封连接的密封压块和与上传力端头的内壁内螺纹连接的压紧螺母。
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