用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺的制作方法
【專利摘要】本發明涉及的是用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺，這種用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺上設置切削臺和夾持轉盤，工作臺的底面設置有軌道槽和蝸輪，蝸輪的一端與工作臺側面的推進手輪連接；切削臺包括切削座、切削架、夾持手柄、定位卡槽、周向旋轉裝置、旋轉手輪，切削座與切削架通過垂向調節裝置固定連接，切削架具有兩個相對應的支撐體，兩個支撐體的上端均形成定位卡槽，其中一個支撐體的上端還設置周向旋轉裝置，周向旋轉裝置連接一個圓形模塊，另一個支撐體的上端還設置夾持裝置，夾持裝置連接另一個圓形模塊，兩個圓形模塊相對設置；夾持轉盤具有頂緊機構，頂緊機構具有兩個對應設置的矩形頂緊板。本發明與金剛石線鋸配合使用，切削過程對巖樣的損壞小。
【專利說明】用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺
【技術領域】
[0001]本發明涉及巖石力學工程、石油工程、采礦工程等領域中的巖石力學試樣制備工具，具體涉及用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺。
【背景技術】
[0002]目前非常規油氣資源的開發已引起全世界的關注，力學參數測試是研究非常規儲層巖石力學特性的一種重要方法，在巖石物理力學測試中所用巖樣大多為圓柱形，如單軸、三軸抗壓強度測試要求巖樣尺寸為Φ25πιπι*50πιπι、(j5 50mm*100mm，巴西劈裂實驗要求巖樣尺寸為Φ50πιπι*25πιπι。目前節理煤巖、泥巖、油頁巖等含弱界面低強度非常規儲層巖石的柱形巖樣制備十分困難，這些巖石大都發育較為明顯的微裂隙和層理結構，整體強度較低。常規取樣方法，鉆頭與巖樣接觸面較大，鉆機的震動由鉆頭傳遞到巖樣，經常發生巖樣沿弱面斷裂的問題。即使取樣成功，由于該類巖石的強度較低，取出的巖樣表面大多有多處破損，并且在巖樣打磨端面過程中，鋸片的震動也會造成巖樣的斷裂或端面的破損。常規取樣中，水冷卻是主要的鉆頭冷卻方法，此類含弱界面低強度巖石，遇水后會發生性質上的改變，如強度降低，水化膨脹及在弱界面處剝離破壞等。
【發明內容】
[0003]本發明的一個目的是提供用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺，這種用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺用于解決含弱界面低強度巖石在切削時破損率高的問題。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:這種用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺上設置切削臺和夾持轉盤，工作臺的底面設置有軌道槽和蝸輪，軌道槽沿工作臺長度向設置，蝸輪的一端與工作臺側面的推進手輪連接；切削臺包括切削座、切削架、夾持手柄、定位卡槽、周向旋轉裝置、旋轉手輪，切削座與切削架通過垂向調節裝置固定連接，切削架具有兩個相對應的支撐體，兩個支撐體的上端均形成定位卡槽，其中一個支撐體的上端還設置周向旋轉裝置，周向旋轉裝置連接一個圓形模塊，另一個支撐體的上端還設置夾持裝置，夾持裝置連接另一個圓形模塊，兩個圓形模塊相對設置；夾持轉盤具有頂緊機構，頂緊機構具有兩個對應設置的矩形頂緊板。
[0005]上述方案中切削座安裝在工作臺的水平調節滑軌上，切削座有水平調節手輪，轉動水平調節手輪，可微調其水平位置，通過垂向調節裝置可微調切削架的垂向高度。
[0006]上述方案中垂向調節裝置有垂向調節手輪，所述的水平調節手輪、推進手輪、垂向調節手輪都設置有固定扳手，固定扳手松開時可以轉動手輪調節位置，擰緊后可鎖死手輪，保證臺面不再產生移動。
[0007]上述方案中頂緊機構包括兩個頂緊座、兩個頂緊扳手、兩個矩形頂緊板，兩個頂緊座均固定在夾持轉盤上，螺栓穿過相應的頂緊座，螺栓的一端連接相應的頂緊扳手，螺栓的另一端固定相應的矩形頂緊板，擰緊頂緊扳手，小塊巖石可被頂緊座固定，夾持轉盤有轉盤手柄，轉盤手柄控制夾持轉盤的轉動角度。
[0008]上述方案中周向旋轉裝置采用蝸桿蝸輪結構，蝸輪連接圓形模塊，蝸桿連接旋轉手輪，轉動旋轉手輪可穩定的控制待切巖樣的周向轉動，完成切削，轉動圈數比為16:1。
[0009]上述方案中垂向調節裝置包括蝸輪、帶有齒的支撐桿、垂向調節手輪，蝸輪位于切削架內，支撐桿立在切削座上，蝸輪與支撐桿相咬合，蝸輪還連接垂向調節手輪。
[0010]本發明具有以下有益效果:
1、本發明在制備巖石試樣時與金剛石線鋸配合使用，和常規鉆取方式相比，不會產生偏心扭矩，接觸方式由面接觸變為線接觸，震動傳遞較低，切削過程對巖樣的損壞小，切割精度較高，切割面較平整。
[0011]2、本發明中設計了定位卡槽和圓形模塊，一方面可以更好的控制線鋸對巖樣的切削位置和角度，另一方面可以更換定位卡槽和圓形模塊來變換切削尺寸，切取不同規格的柱形巖樣。
[0012]3、本發明中的夾持轉盤，可360°轉動，可根據實驗需求，切割不同角度的巖塊，提高了巖塊切割的靈活度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的立體圖；
圖2是本發明的主視圖；
圖3是本發明的側視圖；
圖4是本發明的俯主視圖；
圖5是本發明與金剛石線鋸機配合使用的示意圖；
圖6是本發明的切削原理圖。
圖中:1.切削臺2.夾持轉盤3.金剛石線鋸機4.底座5.待切巖樣6.平移滑軌7.推進手輪8.軌道槽9.切削架10.切削座11.水平調節滑軌12.水平調節手輪13.蝸輪14.蝸桿15.垂向調節手輪16.垂向固定扳手17.圓形模塊18.定位卡槽19.夾持手柄20.旋轉手輪21.頂緊座22.頂緊板23.頂緊扳手24.轉盤手柄25.冷卻器噴嘴26.金剛石鋸絲。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0015]結合圖1、圖2、圖3、圖4，這種用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺上設置切削臺I和夾持轉盤2，工作臺的底面設置有軌道槽8和蝸輪，軌道槽8沿工作臺長度向設置，蝸輪的一端與工作臺側面的推進手輪7連接。工作臺由推進手輪7控制水平移動，推進手輪7設置有固定扳手，固定扳手松開時可以轉動手輪調節位置，擰緊后可鎖死手輪，保證工作臺不再產生移動。
[0016]切削臺I包括切削座10、切削架9、夾持手柄19、定位卡槽18、周向旋轉裝置、旋轉手輪20，時切削座10安裝在工作臺的水平調節滑軌11上，切削座10有水平調節手輪12，水平調節手輪12設置有固定扳手，轉動水平調節手輪12，可微調其水平位置。切削座10與切削架9通過垂向調節裝置固定連接，垂向調節裝置包括蝸輪、帶有齒的支撐桿、垂向調節手輪15，蝸輪位于切削架9內，支撐桿立在切削座10上，蝸輪與支撐桿相咬合，蝸輪還連接垂向調節手輪15，垂向調節手輪15設置有垂向固定扳手16，通過垂向調節裝置可微調切削架9的垂向高度，擰緊垂向固定扳手16后固定切削架9的垂向高度。切削架9具有兩個相對應的支撐體，兩個支撐體的上端均形成定位卡槽18，其中一個支撐體的上端還設置周向旋轉裝置，周向旋轉裝置連接一個圓形模塊17，另一個支撐體的上端還設置夾持裝置，夾持裝置的夾持手柄19連接另一個圓形模塊17，兩個圓形模塊17相對設置；周向旋轉裝置采用蝸桿蝸輪結構，蝸輪13連接圓形模塊17，蝸桿14連接旋轉手輪20，轉動旋轉手輪20可穩定的控制待切巖樣的周向轉動，完成切削，轉動圈數比為16:1。定位卡槽18與切削架9可拆卸連接，定位卡槽18在打磨時可以拆除。切削臺用于切削柱形巖樣。
[0017]待切巖樣由圓形模塊固定在切削臺上，定位卡槽18增加金剛石鋸絲26的切割精度，圓形模塊17限制巖樣切削輪廓，切削時，擰動夾持手柄19，使圓形模塊17夾緊待切巖樣5，金剛石鋸絲穿過兩個定位卡槽18，同時緊在兩個圓形模塊夾緊的方形待切巖樣上，轉動旋轉手輪20控制圓形模塊17的轉動，同時控制待切巖樣的周向旋轉，啟動金剛石線鋸機3，待切巖樣在旋轉的過程中被金剛石鋸絲26切削，在此過程圓形模塊17控制巖樣的切削輪廓，使切削后的柱形巖樣的直徑與圓形模塊17相等。
[0018]夾持轉盤2具有頂緊機構,頂緊機構包括兩個頂緊座21、兩個頂緊扳手23、兩個矩形頂緊板22，兩個頂緊座21均固定在夾持轉盤2上，螺栓穿過相應的頂緊座21，螺栓的一端連接相應的頂緊扳手23，螺栓的另一端固定相應的矩形頂緊板22，兩個矩形頂緊板22對應設置。擰緊頂緊扳手23，小塊巖石可被頂緊座固定，夾持轉盤2有轉盤手柄24，轉盤手柄24控制夾持轉盤2的轉動角度。夾持轉盤2用于切削長方體巖樣。
[0019]如圖5所示，與本發明使用時與金剛石線鋸機3相配合，與金剛石線鋸機3同時設置在底座4上，金剛石線鋸機3橫跨于底座4上，底座4上沿長度方向安裝有平移滑軌6，工作臺的軌道槽與平移滑軌6相配合，工作臺可在平移滑軌6上水平移動，這樣切削臺I或夾持轉盤2可分別被移動到金剛石線鋸機的金剛石鋸絲26下方，以完成切削工作。
[0020]本發明與金剛石線鋸機3相配合進行巖樣制備的具體步驟如下:
一、巖塊切割
a、將巖石用切割機切割成邊長小于20cm的小塊巖石，放置在工作臺的夾持轉盤2上，擰緊頂緊座21的頂緊扳手23，將小塊巖石固定夾緊，要求不產生晃動與位移。
[0021]b、用內六角扳手取下線鋸機鋼架上的高度固定螺栓，轉動線鋸機升降手輪，將金剛石線鋸機3升至最高，轉動工作臺推進手輪7，將夾持轉盤2移動到金剛石線鋸機3的正下方，擰緊工作臺固定扳手，按照實驗所需的巖樣角度，轉動夾持轉盤手柄24，調整小塊巖石的切割角度。
[0022]C、啟動線鋸電動機，打開冷卻器噴嘴25，轉動線鋸機升降手輪控制金剛石線鋸機下降，當金剛石鋸絲接觸巖石表面后，放慢線鋸機升降手輪轉動速度，對小塊巖石進行切害I]，一次切割結束后，關閉線鋸電動機，轉動線鋸機升降手輪，提升金剛石線鋸機3，重新調整角度后夾緊巖樣，啟動線鋸電動機，對巖塊進行第二次切割，直到將巖塊切割所需的條狀長方體巖樣，要求尺寸大于50mm*50mm*100mm。
[0023]d、將長方體巖樣一端固定在夾持轉盤2上，擰緊轉盤固定扳手，轉動夾持轉盤手柄24，使長方體巖樣與金剛石鋸絲26垂直，轉動工作臺推進手輪7，調整好切割位置后，擰緊工作臺固定扳手，啟動線鋸電動機，對長方體巖樣的端面進行切割，要求切割后兩端面平行度不超過0.1mm,切割完成后，轉動線鋸機升降手輪，升高金剛石線鋸3，反轉工作臺推進手輪7，退出工作臺并取下長方體巖樣，清潔表面巖屑，并作為下步待切巖樣5。
[0024]二、巖樣切削，參閱圖6，
a、按實驗要求的巖樣尺寸，在切削臺I上安裝好Φ50ι?πι的圓形模塊17和定位卡槽18,轉動切削臺I上端的夾持手柄19，用圓形模塊17將待切巖樣5兩端固定，保證不會產生晃動與位移，轉動工作臺推進手輪7，將切削臺I移動到金剛石線鋸機3正下方后，擰緊工作臺固定扳手，使其不再水平移動。
[0025]b、轉動線鋸機升降手輪，下降金剛石線鋸機3直到金剛石鋸絲26與定位卡槽18距離小于5cm，在固定螺孔內擰緊固定螺栓，轉動切削臺水平調節手輪12和垂向調節手輪15，調整待切巖樣5的位置，使金剛石鋸絲26穿過定位卡槽18與待切巖樣5接觸，擰緊切削臺水平固定扳手。
[0026]C、啟動線鋸電動機，打開冷卻氣噴嘴25，緩慢轉動切削臺垂向調節手輪15，開始對待切巖樣5進行垂向切割，直到金剛石鋸絲26與圓形模塊17接觸，擰緊切削臺水平垂向固定扳手16,使其不在產生垂向位移。
[0027]d、勻速緩慢轉動周向旋轉裝置一側的旋轉手輪20，開始對待切巖樣5進行360°周向切削，切削完成后關閉線鋸電動機和冷卻氣噴嘴25，松開切削臺垂向固定扳手16和工作臺固定扳手，降下切削臺I高度，拆除定位卡槽18，取下柱形巖樣。
【權利要求】
1.一種用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺，其特征在于:這種用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺上設置切削臺(I)和夾持轉盤(2)，工作臺的底面設置有軌道槽(8)和蝸輪，軌道槽(8)沿工作臺長度向設置，蝸輪的一端與工作臺側面的推進手輪(7)連接；切削臺(I)包括切削座(10)、切削架(9)、夾持手柄(19)、定位卡槽(18)、周向旋轉裝置、旋轉手輪(20)，切削座(10)與切削架(9)通過垂向調節裝置固定連接，切削架(9)具有兩個相對應的支撐體，兩個支撐體的上端均形成定位卡槽(18)，其中一個支撐體的上端還設置周向旋轉裝置，周向旋轉裝置連接一個圓形模塊(17)，另一個支撐體的上端還設置夾持裝置，夾持裝置連接另一個圓形模塊(17)，兩個圓形模塊(17)相對設置；夾持轉盤(2)具有頂緊機構，頂緊機構具有兩個對應設置的矩形頂緊板(22)。
2.根據權利要求1所述的用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺，其特征在于:所述的切削座(10)安裝在工作臺的水平調節滑軌(11)上，切削座(10)有水平調節手輪(12)。
3.根據權利要求2所述的用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺，其特征在于:所述的垂向調節裝置有垂向調節手輪(15)，所述的水平調節手輪(12)、推進手輪(7)、垂向調節手輪(15 )都設置有固定扳手。
4.根據權利要求3所述的用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺，其特征在于:所述的頂緊機構包括兩個頂緊座(21)、兩個頂緊扳手(23)、兩個矩形頂緊板(22)，兩個頂緊座(21)均固定在夾持轉盤(2)上，螺栓穿過相應的頂緊座(21)，螺栓的一端連接相應的頂緊扳手(23)，螺栓的另一端固定相應的矩形頂緊板(22)，擰緊頂緊扳手(23)，小塊巖石可被頂緊座(21)固定，夾持轉盤(2)有轉盤手柄(24)，轉盤手柄控制夾持轉盤(2)的轉動角度。
5.根據權利要求4所述的用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺，其特征在于:所述的周向旋轉裝置采用蝸桿蝸輪結構，蝸輪(13)連接圓形模塊(17)，蝸桿(14)連接旋轉手輪(20)，轉動旋轉手輪(20)可穩定的控制待切巖樣的周向轉動，完成切削，轉動圈數比為16:1。
6.根據權利要求5所述的用于制備含弱界面低強度巖石試樣的切削工作臺，其特征在于:所述的垂向調節裝置包括蝸輪、帶有齒的支撐桿、垂向調節手輪(15)，蝸輪位于切削架(9)內，支撐桿立在切削座(10)上，蝸輪與支撐桿相咬合，蝸輪還連接垂向調節手輪(15)。
【文檔編號】G01N1/28GK104316379SQ201410596472
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】李玉偉, 艾池, 馮福平, 王峰, 張軍, 李清 申請人:東北石油大學