三軸滲流裝置的改進結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及機械技術領域，具體地涉及一種三軸滲流裝置的改進結構。
【背景技術】
[0002] 人類的采掘活動會導致煤巖體發生破壞和變形，進而改變煤巖體中的瓦斯滲流特 性。隨著煤礦開采的深部延伸，煤巖動力現象日益頻繁，煤與瓦斯突出隨時威脅著煤礦的安 全生產，煤與瓦斯突出主要受到煤層的應力狀態、煤層中瓦斯及煤層的力學特性等因素影 響，而上述研究領域一直都是眾多學者關注和研究的熱點。在國外，從20世紀70、80年代 開始，W. J. Sommerton、C. R. McKee、Harpalani、大冢一雄、樋口澄志等學者先后利用自制的 三軸滲流設備開展了應力、孔隙度、吸附解析過程等因素對煤層滲透率影響的研究工作。國 內20世紀80年代開始，周世寧、趙陽升、鮮學福、潘一山等一大批學者也都利用各種研發的 三軸滲流設備就應力，溫度、電場強度，孔隙壓力等因素對含瓦斯煤的力學特性、變形特征 及滲流規律進行了大量的試驗和理論研究。在煤礦的采掘生產中，工作面煤體所受的應力 會隨工作面的推進而變化，地溫也將隨著開采深度的變化而波動，煤巖系統上總作用力的 變化，使得煤體骨架上的有效應力也隨之改變，導致煤體內部應力場重構，煤體內部的孔裂 隙狀態會因應力的改變而變化，進而引起煤層滲透率的變化。與此同時，應力場的變化使流 動瓦斯參與煤層系統中的熱量傳遞與熱交換，影響了煤層溫度場分布。此外，瓦斯吸附、解 吸過程也會影響煤層的變形特性及溫度場分布。溫度場所引起的熱應力又會改變應力和溫 度分布，對煤層變形特性帶來影響。可見，煤層受到應力場和溫度場作用的同時，并與煤的 吸附、解吸共同構成了一個動態耦合過程。因此，研究熱流固耦合條件下含瓦斯煤變形破壞 過程的滲流規律，對認識采動過程含瓦斯煤體滲透特性的演化規律具有重要的工程意義和 實用價值。
【發明內容】
[0003] 本實用新型的目的是：提供一種測定含瓦斯煤變形破壞過程滲流規律的三軸滲流 裝置，它可準確地測出實驗結果，反映應力、溫度及瓦斯壓力等條件變化過程中含瓦斯煤的 變形情況；并且在該過程中能夠準確的測出上述實驗條件下含瓦斯煤的滲透率值。
[0004] 本實用新型是這樣實現的：三軸滲流裝置的改進結構，包括三軸滲流裝置的壓力 腔體，以及設置在壓力腔體的卸油口上的油堵，油堵為外六邊形結構，在油堵的中部設有圓 形的穿線通孔，導線穿過穿線通孔，導線與穿線通孔之間設有環氧樹脂密封圈，導線的一端 處于壓力腔體外，并與應變儀連接，導線的另一端處于壓力腔體內；在壓力腔體內設有熱縮 管，在熱縮管內設有用于與煤樣接觸的應變片，導線穿過熱縮管與應變片連接，并在導線與 熱縮管的接觸位置處設有玻璃膠密封圈。
[0005] 所述油堵的穿線通孔直徑為4mm。之所以選取直徑為4mm的穿線通孔，是因為油堵 本身的直徑為12_，若穿線通孔直徑過大，既會影響油堵的強度，又會因穿線通孔過大而影 響其和導線之間的密封性。根據實驗中傳遞含瓦斯煤變形信號數據的要求，油堵中間需穿 過4根導線，如果設置的穿線通孔太小，導線將無法穿過。根據測試，4mm正好能滿足上述要 求，所以選擇穿線通孔的直徑為4_。
[0006] 所述導線的導電橫截面直徑為0. 6_2。應變儀和應變片之間通過導線的連接才能 在儀器上顯示出讀數。若選用的導線較細，在連接過程中容易斷，造成線路短路，而沒有信 號輸出。
[0007] 實用新型人還對導線與穿線通孔之間的密封件進行了篩選實驗，結果如圖表1所 示，
[0009] 通過測試，選用普通膠水作為密封膠的實驗以失敗告終，這是因為普通膠水的粘 性雖好，但不能承受壓力。含瓦斯煤的變形實驗需在一定的壓力條件下進行，所以選擇普通 膠水不可行。AB膠雖是常溫硬化膠水的一種，并且兩種膠混合后的硬度很大，能夠承受一定 的壓力，但是所做實驗并不是在相對干燥的條件下進行的，會有液壓油對其硬度有干擾，不 能長時間在油的情況下進行，只能承受一定的壓力，也滿足實驗的需要。環氧樹脂的力學性 能高，具有很強的內聚力，分子結構致密，并且能夠在復雜的條件下使用。本次改造選用環 氧樹脂作為密封膠時可承受實驗所需要的壓力，在實驗過程中取得了成功。
[0010]另外，導線穿過熱縮管與貼在煤樣上的應變片相連，這個過程中需要考慮熱縮管 和導線之間密封性，以防止因為壓力增大使液壓油進入到煤樣中，導致電路短路，而影響儀 表上的讀數。
[0011] 第一次實驗是把導線和應變片相連后，導線從煤樣的兩端接出，用管箍緊緊的扣 緊后，將實驗設備裝好。在實驗過程中應變儀器上沒有讀數，并且在加圍壓和軸壓以后，圍 壓和軸壓的讀數會有變化，一直下降，表明在腔體內部煤體和液壓油之間密封性不好。結束 試驗后拆開實驗設備后發現液壓油進入到煤體里面，實驗失敗。
[0012] 在第一次實驗的基礎上對導線和應變片之間做了進一步的改造，使導線直接穿過 熱縮管和應變片相接。吹塑后兩端固定做了第二次的實驗。在這一次的試驗中剛開始應變 儀器上是有讀數的，說明電路之間是相通的，證明了接線的可行性。但是隨著圍壓和軸壓的 不斷增大，應變儀上的讀數消失，說明電路短路，沒有信號的輸出。拆開儀器后發現煤樣進 油，說明隨著壓力的不斷增加，導線和熱縮管的密封性出現了問題。
[0013] 第三次實驗在前兩次的基礎上又進行了改造，在導線穿過熱縮管后在導線和熱縮 管之間涂覆一層玻璃膠制成密封件。使之在加壓過程之中還保持很好的密封性，不會因為 加壓以后使液壓油進入煤樣之中。在實驗過程中，隨著壓力的變化，應變儀器上的讀數也有 變化。證明了此次試驗的可行性。
[0014] 由于采用以上技術方案，本實用新型采用導線將壓力腔體內的應變片與壓力腔體 外的應變儀進行連接，并且又不能降低三軸滲透設備整體的密封性，保證即使在較大的圍 壓和軸壓條件下，煤樣不漏油，實驗可正常進行，對設備原有的油堵結構進行了改進，設置 了合理的導線接入方式，并優化篩選了適合的密封件，該方案使設備保持為一個整體，不影 響使用的穩定性，且充分保證了連接位置的密封性，經實驗檢測，這樣的結構合理可行，能 保證后續實驗的正常進行。本實用新型結構簡單，成本低廉，使用效果好。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016] 圖2為圖1中的I部放大圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新 型的限制。
[0018] 本實用新型的實施例：三軸滲流裝置的改進結構，包括三軸滲流裝置的壓力腔體 1，以及設置在壓力腔體1的卸油口上的油堵2,油堵2為外六邊形結構，在油堵2的中部設 有圓形的穿線通孔3,導線4穿過穿線通孔3,導線4與穿線通孔3之間設有環氧樹脂密封 圈5,導線4的一端處于壓力腔體1外，并與應變儀6連接，導線4的另一端處于壓力腔體1 內；在壓力腔體1內設有熱縮管8,在熱縮管8內設有用于與煤樣接觸的應變片9,導線4穿 過熱縮管8與應變片9連接，并在導線4與熱縮管8的接觸位置處設有玻璃膠密封圈10 ; 所述的油堵2的穿線通孔3的直徑為4_ ;所述的導線4的導電橫截面的直徑為0. 6_2。
[0019] 本實用新型中，三軸滲流裝置的基本結構是基于申請人在先申請的實用新型專利 ZL201320714303. 0中所公開的裝置。
【主權項】
1. 一種三軸滲流裝置的改進結構，包括三軸滲流裝置的壓力腔體（1)，以及設置在壓 力腔體（1)的卸油口上的油堵（2)，其特征在于：油堵（2)為外六邊形結構，在油堵（2)的中 部設有圓形的穿線通孔（3)，導線（4)穿過穿線通孔（3)，導線（4)與穿線通孔（3)之間設有 環氧樹脂密封圈（5)，導線（4)的一端處于壓力腔體（1)外，并與應變儀（6)連接，導線（4) 的另一端處于壓力腔體（1)內；在壓力腔體（1)內設有熱縮管（8)，在熱縮管（8)內設有用 于與煤樣接觸的應變片（9)，導線（4)穿過熱縮管（8)與應變片（9)連接，并在導線（4)與熱 縮管（8 )的接觸位置處設有玻璃膠密封圈（10 )。2. 根據權利要求1所述的三軸滲流裝置的改進結構，其特征在于：所述的油堵（2)的穿 線通孔（3)的直徑為4_。3. 根據權利要求1所述的三軸滲流裝置的改進結構，其特征在于：所述的導線（4)的導 電橫截面的直徑為0. 6mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種三軸滲流裝置的改進結構。本實用新型采用導線將壓力腔體內的應變片與壓力腔體外的應變儀進行連接，并且又不能降低三軸滲透設備整體的密封性，保證即使在較大的圍壓和軸壓條件下，煤樣不漏油，實驗可正常進行，對設備原有的油堵結構進行了改進，設置了合理的導線接入方式，并優化篩選了適合的密封件，該方案使設備保持為一個整體，不影響使用的穩定性，且充分保證了連接位置的密封性，經實驗檢測，上述結構合理可行，能保證后續實驗的正常進行。本實用新型結構簡單，成本低廉，使用效果好。
【IPC分類】G01M99/00, G01N15/08
【公開號】CN204831985
【申請號】CN201520622551
【發明人】袁梅, 李波波, 孟慶浩, 李飛, 杜育芹, 陳宛庚
【申請人】貴州大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月18日