單齒單次沖擊碎巖實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，包括落錘沖擊加載單元、底座和數據采集單元，落錘沖擊加載單元包括豎直導軌、沖錘、錐套筒、彈簧、錐形壓塊、壓頭和壓頭固定座，沖錘滑動設置在導軌上，錐套筒包括上扶正圓筒和下錐筒，在上扶正圓筒內設置有彈簧，樹脂道軌的下端插入到上扶正圓筒內，下錐筒套在錐形壓塊的上方，錐形壓塊的下方為壓頭固定座，壓頭安裝在壓頭固定座的底面，數據采集單元設置在錐形壓塊和壓頭固定座之間，底座設置在壓頭的下方。本實用新型提供的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置結構簡單、操作方便，本實驗裝置用于研究低功耗條件下的單齒單次碎巖狀況，為鉆頭單齒結構、碎巖功耗、月表沖擊載荷有效范圍等提供實驗依據。
【專利說明】單齒單次沖擊碎巖實驗裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于測試巖石沖擊碎巖要過的實驗裝置，尤其涉及一種低功耗條件下的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置。
【背景技術】
[0002]在現有技術中，沖擊碎巖實驗裝置主要是針對大沖擊功作用下的碎巖實驗，用于石油鉆探和地質鉆探領域。沖擊試驗中沖錘的運動大多數采用液壓系統或氣動方式實現。由于沖擊功大，對實驗裝置要求較高，結構復雜，整體結構尺寸較大，成本較高，制造和安裝不方便。
[0003]月球表層鉆進取心對功耗有嚴格要求和限制，現有的沖擊實驗裝置不能滿足低功耗條件下的碎巖研究，特別是低功耗條件下的單齒和單詞的沖擊碎巖實驗要求。
實用新型內容
[0004]針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、操作方便的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，以研究低功耗條件下的單齒單次碎巖狀況，同時為鉆頭單齒結構、碎巖功耗、月表沖擊載荷有效范圍等提供實驗依據。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供一種單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，包括落錘沖擊加載單元、底座和數據采集單元，所述落錘沖擊加載單元包括豎直導軌、沖錘、錐套筒、彈簧、錐形壓塊、壓頭和壓頭固定座，所述沖錘滑動設置在所述導軌上，所述錐套筒包括上扶正圓筒和下錐筒，在所述上扶正圓筒內設置有彈簧，所述樹脂道軌的下端插入到所述上扶正圓筒內，所述下錐筒套在所述錐形壓塊的上方，所述錐形壓塊的下方為壓頭固定座，所述壓頭安裝在所述壓頭固定座的底面，所述數據采集單元設置在所述錐形壓塊和所述壓頭固定座之間，所述底座設置在所述壓頭的下方。
`[0006]優選地,還包括巖樣加持單元,所述巖樣加持單元設置在所述底座上,所述巖樣加持單元包括巖石盛裝器皿和至少三根壓緊螺栓，每根所述壓緊螺栓的插入端均穿過所述巖石盛裝器皿的側壁進入到所述巖石盛裝器皿的腔內，相鄰兩個所述螺栓之間的夾角均相同，所述壓緊螺栓與所述巖石盛裝器皿的側壁螺紋連接。
[0007]優選地，所述底座為一矩形平臺，在所述矩形平臺的下方設有柱腳，所述柱腳為可伸縮柱腳，所述可伸縮柱腳為四個，四個所述可伸縮柱腳分布在所述矩形平臺的四角。
[0008]優選地，還包括調平單元，所述調平單元包括水平調平尺、豎直調平尺、支撐柱和調平套筒，所述水平調平尺和所述豎直調平尺均設置在所述支撐柱上，所述支撐柱豎直安裝在所述底座上，所述調平套筒安裝在所述豎直導軌上端，所述調平套筒和所述支撐柱之間通過水平橫梁連接在一起。
[0009]優選地，所述壓頭為模形頭、圓頭或尖頭。
[0010]優選地，所述壓緊螺栓為四個，相鄰兩個所述壓緊螺栓之間的夾角為90°。
[0011]優選地，還包括緊定螺釘，所述緊定螺釘設置在所述調平套筒側面，所述緊定螺釘與所述調平套筒側壁螺紋連接，所述緊定螺釘的尖端旋入所述調平套筒側壁頂住所述導軌。
[0012]優選地，所述緊定螺釘為兩個，一個所述緊定螺釘設置在所述調平套筒側面的上部分，另一個所述緊定螺釘與其鏡像設置在所述調平套筒側面的下部分。
[0013]優選地，所述巖石盛裝器皿底部具有一凹形臺階孔。
[0014]本實用新型提供的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置結構簡單、操作方便，本實驗裝置用于研究低功耗條件下的單齒單次碎巖狀況，為鉆頭單齒結構、碎巖功耗、月表沖擊載荷有效范圍等提供實驗依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的巖石盛裝器皿的俯視結構示意圖；
[0017]圖3為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的一種實施方式的結構示意圖；
[0018]圖4為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的另一種實施方式的結構示意圖；
[0019]圖5為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的又一種實施方式的結構示意圖；
[0020]圖6為圖1中圓內選定部分放大的結構示意圖。
[0021 ] 圖中:1-底座，2-數據采集單元，3-豎直導軌，4-沖錘，5-錐套筒，6_彈簧，7_錐形壓塊，8-壓頭，9-壓頭固定座，10-巖石盛裝器皿，11-壓緊螺栓，12-可伸縮柱腳，13-水平調平尺，14-豎直調平尺，15-調平套筒，16-緊定螺釘，17-水平橫梁。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明:
[0023]請參考圖1和圖6，圖1為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的一種實施方式的結構示意圖，圖6為圖1中圓內選定部分放大的結構示意圖。
[0024]一種單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，包括落錘沖擊加載單元、底座I和數據采集單元2，所述落錘沖擊加載單元包括豎直導軌3、沖錘4、錐套筒5、彈簧6、錐形壓塊7、壓頭8和壓頭固定座9，所述沖錘4滑動設置在所述導軌上，所述錐套筒5包括上扶正圓筒和下錐筒，在所述上扶正圓筒內設置有彈簧6，所述樹脂道軌的下端插入到所述上扶正圓筒內，所述下錐筒套在所述錐形壓塊7的上方，所述錐形壓塊7的下方為壓頭固定座9，所述壓頭8安裝在所述壓頭固定座9的底面，所述數據采集單元2設置在所述錐形壓塊7和所述壓頭固定座9之間，所述底座I設置在所述壓頭8的下方。通過調節彈簧6的張緊度來調節壓頭8與巖樣之間的預緊力，上扶正圓筒的筒腔高度確保對豎直導軌3的扶正作用，下錐筒與錐形壓塊7之間的斜面配合，保證壓力傳遞均勻，通過下錐筒向下的沖擊分力對錐形壓塊7施壓，對下錐筒與錐形壓塊7的斜面傾斜度的改變來調節沖錘4落下時產生的豎直向下的沖擊分力。[0025]請參考圖2，圖2為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的巖石盛裝器皿的俯視結構示意圖。
[0026]還包括巖樣加持單元，所述巖樣加持單元設置在所述底座I上，所述巖樣加持單元包括巖石盛裝器皿10和至少三根壓緊螺栓11，每根所述壓緊螺栓11的插入端均穿過所述巖石盛裝器皿10的側壁進入到所述巖石盛裝器皿10的腔內，相鄰兩個所述螺栓之間的夾角均相同，所述壓緊螺栓11與所述巖石盛裝器皿10的側壁螺紋連接。應用時，將巖樣防止在巖石盛裝器皿10內，旋入壓緊螺栓11對巖樣進行固定，巖石盛裝器皿10底部的凹形臺階孔能夠使巖樣底端較凸出的部分卡住，輔助固定巖樣。
[0027]所述底座I為一矩形平臺，在所述矩形平臺的下方設有柱腳，所述柱腳為可伸縮柱腳12，所述可伸縮柱腳12為四個，四個所述可伸縮柱腳12分布在所述矩形平臺的四角。通過調節四個可伸縮柱腳12的伸出高度來調節豎直導軌3、地面和巖樣受力點三者的水平豎直位置，確保沖錘4做工時向下產生的分力與計算預期的值充分一致。
[0028]還包括調平單元，所述調平單元包括水平調平尺13、豎直調平尺14、支撐柱和調平套筒15，所述水平調平尺13和所述豎直調平尺14均設置在所述支撐柱上，所述支撐柱豎直安裝在所述底座I上，所述調平套筒15安裝在所述豎直導軌3上端，所述調平套筒15和所述支撐柱之間通過水平橫梁17連接在一起。調平單元的主要作用主要提供整套裝置的實時水平豎直信息，通過水平調平尺13、豎直調平尺14顯示的信息來對可伸縮柱腳12進行調節，進而完成對裝置的整體調平。
[0029]請參考圖3-圖5，圖3為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的一種實施方式的結構示意圖，圖4為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的另一種實施方式的結構示意圖，圖5為本實用新型單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的又一種實施方式的結構示意圖。
[0030]所述壓頭8為楔形頭、圓頭或尖頭。壓頭8的形狀對應實際應用中的幾種壓頭8，根據巖樣的硬度來采用不同種類的壓頭8，其中圓頭適合高硬度的巖樣，楔形頭適合中等硬度的巖樣，而尖頭則適合較軟硬度的巖樣。
[0031]所述壓緊螺栓11為四個，相鄰兩個所述壓緊螺栓11之間的夾角為90°。壓緊螺栓11的數量主要是針對巖樣形狀的規則程度來確定，三個或四個甚至多個均可，轉動巖樣使壓緊螺栓11能夠最穩固的加緊巖樣，降低沖擊時巖樣與巖石盛裝器皿10之間發生相對運動的概率及幅度。
[0032]還包括緊定螺釘16，所述緊定螺釘16設置在所述調平套筒15側面，所述緊定螺釘16與所述調平套筒15側壁螺紋連接，所述緊定螺釘16的尖端旋入所述調平套筒15側壁頂住所述豎直導軌3。所述緊定螺釘16為兩個，一個所述緊定螺釘16設置在所述調平套筒15側面的上部分，另一個所述緊定螺釘16與其鏡像設置在所述調平套筒15側面的下部分。緊定螺釘16使調平套筒15與豎直導軌3之間保持相對靜止，需要加大沖錘4的下降位移時，松開緊定螺釘16，向上提起調平套筒15，當豎直導軌3位移足夠滿足沖錘4需要下落的位移時重新旋入緊定螺釘16對調平套筒15進行固定。
[0033]單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的工作原理:
[0034]巖樣加持單元對巖樣進行固定，松開緊定螺釘16調節豎直導軌3可提供給沖錘4的沖擊位移、可伸縮柱腳12來調節豎直導軌3與巖樣之間的垂直、地面和豎直導軌3之間的垂直；調平結束后，通過需要的力的大小，調節沖錘4的沖擊位移、通過下錐筒與錐形壓塊7的傾斜度；數據采集單元2對每次沖擊所產生的信息進行采集以便做實驗分析。
[0035]上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型創造所作的舉例，而并非對本實用新型創造【具體實施方式】的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所引伸出的任何顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創造權利要求的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，包括落錘沖擊加載單元、底座和數據采集單元，所述落錘沖擊加載單元包括豎直導軌、沖錘、錐套筒、彈簧、錐形壓塊、壓頭和壓頭固定座，所述沖錘滑動設置在所述導軌上，所述錐套筒包括上扶正圓筒和下錐筒，在所述上扶正圓筒內設置有彈簧，所述樹脂道軌的下端插入到所述上扶正圓筒內，所述下錐筒套在所述錐形壓塊的上方，所述錐形壓塊的下方為壓頭固定座，所述壓頭安裝在所述壓頭固定座的底面，所述數據采集單元設置在所述錐形壓塊和所述壓頭固定座之間，所述底座設置在所述壓頭的下方。
2.根據權利要求1所述的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，還包括巖樣加持單元，所述巖樣加持單元設置在所述底座上，所述巖樣加持單元包括巖石盛裝器皿和至少三根壓緊螺栓，每根所述壓緊螺栓的插入端均穿過所述巖石盛裝器皿的側壁進入到所述巖石盛裝器皿的腔內，相鄰兩個所述螺栓之間的夾角均相同，所述壓緊螺栓與所述巖石盛裝器皿的側壁螺紋連接。
3.根據權利要求2所述的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，所述底座為一矩形平臺，在所述矩形平臺的下方設有柱腳，所述柱腳為可伸縮柱腳，所述可伸縮柱腳為四個，四個所述可伸縮柱腳分布在所述矩形平臺的四角。
4.根據權利要求3所述的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，還包括調平單元，所述調平單元包括水平調平尺、豎直調平尺、支撐柱和調平套筒，所述水平調平尺和所述豎直調平尺均設置在所述支撐柱上，所述支撐柱豎直安裝在所述底座上，所述調平套筒安裝在所述豎直導軌上端，所述調平套筒和所述支撐柱之間通過水平橫梁連接在一起。
5.根據權利要求1-4任一所述的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，所述壓頭為楔形頭、圓頭或尖頭。
6.根據權利要求2所述的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，所述壓緊螺栓為四個，相鄰兩個所述壓緊螺栓之間的夾角為90°。
7.根據權利要求4所述的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，還包括緊定螺釘，所述緊定螺釘設置在所述調平套筒側面，所述緊定螺釘與所述調平套筒側壁螺紋連接，所述緊定螺釘的尖端旋入所述調平套筒側壁頂住所述導軌。
8.根據權利要求7所述的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，所述緊定螺釘為兩個，一個所述緊定螺釘設置在所述調平套筒側面的上部分，另一個所述緊定螺釘與其鏡像設置在所述調平套筒側面的下部分。
9.根據權利要求2或6所述的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置，其特征在于，所述巖石盛裝器皿底部具有一凹形臺階孔。
【文檔編號】G01N3/303GK203672728SQ201320822870
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】周琴, 劉寶林, 王瑜, 張蔚, 盧彤, 鄒俊, 古衛鵬 申請人:中國地質大學（北京）