CN210571794U - 一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种含瓦斯煤霍普金森冲击实验装置，由围压缸缸体、耐油橡胶套、排气孔、带气体流动槽的承压固定块、充气管件及压力表、高压油管件及压力表组成；用高压油提供压力，带气体流动槽的承压固定块接触试样及入射杆和透射杆，起到对试样的围压和固定试样的作用，耐油橡胶套在受到油压之后，密闭包裹在入射杆和透射杆两端，起到封闭的作用。向耐油橡胶套包裹的区域内注入瓦斯，试样吸附瓦斯完毕后，开始冲击试验。该实用新型同时解决了围压对试样的影响和含瓦斯对试样的影响问题的研究，装置结构简单，设计合理，操作方便，能提高实验的成功率，具有较强的实用性。

Description

一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置

技术领域

本实用新型属于瓦斯吸附解吸及材料动态力学性能的冲击加载实验技术领域，具体涉及一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置。

背景技术

随着地下工程在应力状态下高应变率动态力学性能的迫切需要，材料的动态力学性能的研究越来越引起人们的重视,人们提出一系列专用于测试材料动态力学性能的冲击加载装置，霍普金森压杆成为目前应用最为普遍的材料高应变力学性能实验装置，其中分离式霍普金森压杆因其结构简单，运行成本低廉获得了广泛的应用。分离式霍普金森杆是研究一维应力状态下材料动态力学性能的实验装置。目前的分离式霍普金森杆实验装置已经有了大的改进，但是，大多材料在使用过程中不仅受到轴向动载荷，且还受到静态径向载荷(围压)的作用，因此研究围压情况下材料受到轴向动载荷对材料的力学影响成为了必然。另外在煤矿井下，煤体内部通常含有一定量的瓦斯，瓦斯的存在对煤体的力学性能也有重要的影响，当霍普金森压杆实验试样含煤时，应该考虑实际情况中瓦斯的存在对煤体力学性能的影响。目前市场上出现的一些霍普金森压杆围压装置，只是解决了霍普金森压杆实验中径向载荷(围压)研究的问题，并没有解决煤体试样含瓦斯的问题。

针对现有技术的局限和不足，本实用新型提出一种霍普金森压杆的主动围压和吸附瓦斯实验的实验装置，结构简单可靠，既能解决霍普金森压杆实验试样受径向载荷(围压)影响的问题的研究，同时又能解决含煤试样中煤体内瓦斯对试样力学性能影响的问题的研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种既能解决霍普金森压杆实验中对实验试样受到径向载荷 (围压)的问题的研究，又能解决含煤试样中煤体内瓦斯对试样力学性能影响的问题的研究的一种用于含瓦斯煤霍普金森冲击实验装置。

采用的技术方案：

一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置，由围压缸缸体、耐油橡胶套、排气孔、带气体流动槽的承压固定块、充气管件及压力表、高压油管件及压力表组成；其中：用高压油提供压力，带气体流动槽的承压固定块接触试样及入射杆和透射杆，起到对试样的围压和固定试样的作用，耐油橡胶套在受到油压之后，密闭包裹在入射杆和透射杆两端，起到封闭的作用。带气体流动槽的承压固定块，为一对夹持在入射杆和透射杆和试样上的不闭合的空心半圆柱体金属块，每个固定块在内部切割纵向和轴向交叉的气体流动槽，上半固定块与充气管件连接，充气管件与气体流动槽联通，保证产生围压固定试样同时，又能保证试样吸附瓦斯。充气管件与气体流动槽联通并延伸至围压缸外部并连接压力表，承压固定块固定包裹在耐油橡胶套内部，充气管件与耐油橡胶套接触部位密闭连接，耐油橡胶套与围压缸缸体内壁密闭连接，围压缸缸体上方开设排气孔，围压缸缸体下方连接高压油管件及压力表。将本实验装置的主体连接到压杆及试样上，将充气管件连接瓦斯钢瓶，将高压油管件连接压力油容器，向围压缸缸体内注入压力油，充至实验所需压力时，停止注油(此时在压力油的作用下，耐油橡胶套已经密闭包裹在霍普金森压杆的入射杆与透射杆两端，承压固定块也固定加持在入射杆与透射杆两端，并对试样产生主动围压)，向耐油橡胶套包裹区域内注入瓦斯，充至实验所需压力时停止注气，静置一段时间等待试样吸附瓦斯完毕，即可开始进行霍普金森压杆冲击试验。

本实用新型的有益效果是：

装置结构简单，设计合理，操作方便，在一个装置内同时实现围压条件和气体吸附条件，能够准确夹持固定试样，减少实验误差，密封简单可靠，提高实验的成功率，延长设备的使用寿命。

附图说明

图1是一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置的正剖结构示意图；

图2是一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置的侧视结构示意图；

图中，1—围压缸缸体；2—耐油橡胶套；3—带气体流动槽的承压固定块；4—排气孔；5 —充气管件；6—高压油管件；7—压力表；8—入射杆；9—透射杆；10—试样。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细的说明：

一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置，由围压缸缸体1、耐油橡胶套2、排气孔4、带气体流动槽的承压固定块3、充气管件5及压力表7、高压油管件6及压力表7组成，带气体流动槽的承压固定块3的上半固定块与充气管件5连接，充气管件5与气体流动槽联通并延伸至围压缸1外部并连接压力表7，承压固定块固定3包裹在耐油橡胶套2内部，充气管件5与耐油橡胶套2接触部位密闭连接，耐油橡胶套2与围压缸缸体1内壁密闭连接，围压缸缸体1上方开设排气孔4，围压缸缸体1下方连接高压油管件6及压力表7。

本实施例所述的加载主动围压和吸附瓦斯实验的方法如下步骤进行：

步骤一：将本实验装置的主体连接到分离式霍普金森压杆的入射杆上，调试分离式霍普金森压杆将试样夹持在入射杆与透射杆之间，将实验装置的中心移动到夹持试样的部位；

步骤二：将瓦斯气瓶与充气管件5连接、油压机与高压油管件6连接；

步骤三：打开围压缸缸体1的排气孔4，开始向围压缸缸体1内注入压力油，当压力油注至排气孔4孔口处时，关闭排气孔4，继续向缸体1内注入压力油，当高压油管件6连接的压力表7的读数为5MPa时，停止注油，此时围压加载完毕；

步骤四：将真空机连接在充气管件5上，抽耐油橡胶套2包裹的区域至真空；

步骤五：向耐油橡胶套2包裹区域内注入瓦斯，充气压力为1MPa时停止注气，静置8个小时左右，等待试样吸附瓦斯完毕，即可开始进行霍普金森压杆冲击试验；

步骤六：实验结束后卸掉高压油，取出试样。

Claims (2)

1.一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置，由围压缸缸体、耐油橡胶套、排气孔、带气体流动槽的承压固定块、充气管件及压力表、高压油管件及压力表组成，其特征在于：用高压油提供压力，带气体流动槽的承压固定块接触试样及入射杆和透射杆，起到对试样的围压和固定试样的作用，耐油橡胶套在受到油压之后，密闭包裹在入射杆和透射杆两端，起到封闭的作用。

2.根据权利要求1所述的一种含瓦斯煤的霍普金森冲击实验装置，所述的带气体流动槽的承压固定块，其特征是为一对夹持在入射杆和透射杆和试样上的不闭合的空心半圆柱体金属块，每个固定块在内部切割纵向和轴向交叉的气体流动槽，上半固定块与充气管件连接，充气管件与气体流动槽联通，保证产生围压固定试样同时，又能保证试样吸附瓦斯。

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