瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置，包括三軸壓力腔體，在三軸壓力腔體外設(shè)有加熱裝置，在三軸壓力腔體上連接有軸壓油泵及圍壓油泵；三軸壓力腔體的前端通過進(jìn)氣管與瓦斯罐連接，在進(jìn)氣管上依次設(shè)有進(jìn)氣閥門及壓力表；三軸壓力腔體的末端通過出氣管與真空泵連接，真空泵通過變頻器與交流電源連接。本實(shí)用新型采用了真空泵和變頻器串聯(lián)在三軸壓力腔體主體后端，利用真空泵作為提供負(fù)壓的動(dòng)力系統(tǒng)，借助變頻器調(diào)節(jié)真空泵轉(zhuǎn)速，進(jìn)而穩(wěn)定和控制真空泵所產(chǎn)生的負(fù)壓值。通過改變出口端不同負(fù)壓，可對(duì)瓦斯抽采條件下煤體中的瓦斯?jié)B流特性、深部開采過程中溫度、應(yīng)力等因素對(duì)瓦斯抽放負(fù)壓的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。
【專利說明】瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械領(lǐng)域，尤其是一種瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層滲透率是反應(yīng)流體滲流難易程度的重要依據(jù)之一，國外從20世紀(jì)70、80年代開始，W.J.Sommer ton > C.R.McKee、Harpalan1、大冢一雄、樋口澄志等學(xué)者先后利用自制的三軸滲流設(shè)備開展了應(yīng)力、孔隙度、吸附解析過程等因素對(duì)煤儲(chǔ)層滲透率影響的研究工作。在國內(nèi)，20世紀(jì)80年代開始，周世寧、趙陽升、鮮學(xué)福、潘一山等一大批學(xué)者也都利用各種研發(fā)的三軸滲流設(shè)備就應(yīng)力，溫度、電場(chǎng)強(qiáng)度，孔隙壓力等對(duì)含瓦斯煤體滲透率的影響進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和理論研究。但上述國內(nèi)外學(xué)者們研發(fā)的三軸滲流設(shè)備出口端氣體壓力均為大氣壓，只能對(duì)出口端為大氣壓條件下各種影響滲透率的因素進(jìn)行試驗(yàn)研究。2008年，重慶煤科院的隆清明等人借助自主研發(fā)的三軸滲透儀，就孔隙壓力對(duì)煤體滲流率的影響進(jìn)行了深入研究，該設(shè)備的出口端可利用正壓調(diào)節(jié)閥來改變出口壓力，但僅局限于小于等于進(jìn)口氣體壓力的正壓值范圍。一直以來，瓦斯災(zāi)害都被譽(yù)為威脅我國煤礦安全生產(chǎn)的“第一殺手”，因此瓦斯抽放一直都是確保煤礦安全生產(chǎn)的重要手段。但居于試驗(yàn)手段的限制，瓦斯抽采過程中含瓦斯煤的滲透特性，深部開采過程中溫度、應(yīng)力等因素對(duì)瓦斯抽放負(fù)壓的影響等問題的理論研究一直受到限制，因此利用目前現(xiàn)有的三軸滲流設(shè)備無法開展瓦斯抽采條件下煤體中的瓦斯運(yùn)移規(guī)律、深部開采過程中溫度、應(yīng)力等因素對(duì)瓦斯抽放負(fù)壓的影響等問題進(jìn)行理論及試驗(yàn)研 究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是:提供一種瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置，它不僅可測(cè)定模擬瓦斯抽采條件下應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等多場(chǎng)耦合作用含瓦斯煤樣的滲透特性，而且還能對(duì)深部開采過程中溫度、應(yīng)力等因素對(duì)瓦斯抽放負(fù)壓的影響進(jìn)行優(yōu)化。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置，包括三軸壓力腔體，在三軸壓力腔體外設(shè)有加熱裝置，在三軸壓力腔體上連接有軸壓油泵及圍壓油泵?’三軸壓力腔體的前端通過進(jìn)氣管與瓦斯罐連接，在進(jìn)氣管上依次設(shè)有進(jìn)氣閥門及壓力表；三軸壓力腔體的末端通過出氣管與真空泵連接，在出氣管上依次設(shè)有出氣閥門、真空表及流量計(jì)；真空泵通過變頻器與交流電源連接。
[0005]所述的三軸壓力腔體的組成包括外殼體，在外殼體內(nèi)設(shè)有軸壓板及圓柱形的圍壓腔體，軸壓板的內(nèi)側(cè)與圍壓腔體的前端接觸，在外殼體上設(shè)有軸壓管口及圍壓管口，軸壓管口處于軸壓板的外側(cè)、且與軸壓油泵連接，圍壓管口處于軸壓板的內(nèi)側(cè)、且與圍壓油泵連接；進(jìn)氣管穿過軸壓板與圍壓腔體的前端連通，圍壓腔體的末端與出氣管連通。
[0006]所述的加熱裝置為加熱水浴。
[0007]由瓦斯罐、進(jìn)氣管、進(jìn)氣閥門及壓力表組成氣體供給系統(tǒng)，為試驗(yàn)煤樣提供穩(wěn)定瓦斯供給。[0008]由軸壓油泵及圍壓油泵組成壓力加載系統(tǒng)，加熱裝置作為溫度恒定系統(tǒng)，壓力加載系統(tǒng)和溫度恒定系統(tǒng)可測(cè)定應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等多場(chǎng)耦合作用下含瓦斯煤樣滲透特性。
[0009]由真空泵、變頻器與交流電源組成負(fù)壓動(dòng)力系統(tǒng)，其中真空泵和變頻器串聯(lián)在三軸滲流裝置主體后端，利用真空泵作為提供負(fù)壓的動(dòng)力系統(tǒng)，借助變頻器調(diào)節(jié)真空泵轉(zhuǎn)速，進(jìn)而穩(wěn)定和控制真空泵所產(chǎn)生的負(fù)壓值。負(fù)壓動(dòng)力系統(tǒng)為三軸壓力腔體內(nèi)的試驗(yàn)煤樣提供可變穩(wěn)定的負(fù)壓值。
[0010]由出氣閥門、真空表及流量計(jì)組成流量測(cè)定系統(tǒng)，流量測(cè)定系統(tǒng)可測(cè)定通過三軸壓力腔體煤樣中的瓦斯流量。
[0011]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了真空泵和變頻器串聯(lián)在三軸壓力腔體主體后端，利用真空泵作為提供負(fù)壓的動(dòng)力系統(tǒng)，借助變頻器調(diào)節(jié)真空泵轉(zhuǎn)速，進(jìn)而穩(wěn)定和控制真空泵所產(chǎn)生的負(fù)壓值。通過改變出口端不同負(fù)壓，可對(duì)瓦斯抽采條件下煤體中的瓦斯?jié)B流特性、深部開采過程中溫度、應(yīng)力等因素對(duì)瓦斯抽放負(fù)壓的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，制作成本低，使用效果好等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]附圖2為三軸壓力腔體的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本實(shí)用新型的實(shí)施例:瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括三軸壓力腔體4，在三軸壓力腔體4外設(shè)有加熱裝置5，加熱裝置5采用加熱水??；在三軸壓力腔體4上連接有軸壓油泵6及圍壓油泵7 ;三軸壓力腔體4的前端通過進(jìn)氣管14與瓦斯罐1連接，在進(jìn)氣管14上依次設(shè)有進(jìn)氣閥門2及壓力表3 ;三軸壓力腔體4的末端通過出氣管15與真空泵11連接，在出氣管15上依次設(shè)有出氣閥門8、真空表9及流量計(jì)10 ；真空泵11通過變頻器12與交流電源13連接；所述的三軸壓力腔體4的組成包括外殼體4-1，在外殼體4-1內(nèi)設(shè)有軸壓板4-2及圓柱形的圍壓腔體4-3，軸壓板4-2的內(nèi)側(cè)與圍壓腔體4-3的前端接觸，在外殼體4-1上設(shè)有軸壓管口 4-5及圍壓管口 4-4，軸壓管口 4_5處于軸壓板4-2的外側(cè)、且與軸壓油泵6連接，圍壓管口 4-4處于軸壓板4-2的內(nèi)側(cè)、且與圍壓油泵7連接；進(jìn)氣管14穿過軸壓板4-2與圍壓腔體4-3的前端連通，圍壓腔體4-3的末端與出氣管15連通。
[0015]在試驗(yàn)過程中，先將標(biāo)準(zhǔn)尺寸的煤體試件按要求安裝在三軸壓力腔體4的圍壓腔體4-3中，開啟進(jìn)氣閥門2，調(diào)節(jié)進(jìn)氣的瓦斯壓力；開啟變頻器12，通過變頻器12保持恒轉(zhuǎn)矩輸出<50Hz輸出變頻電流控制真空泵11的負(fù)壓，頻率變小，真空泵11轉(zhuǎn)速下降，出口端壓力增大，三軸壓力腔體4內(nèi)的負(fù)壓真空度降低，反之亦然；從真空表9讀取試驗(yàn)過程的負(fù)壓值，從流量計(jì)10讀取通過煤體中的瓦斯氣體的流量。
【權(quán)利要求】
1.一種瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置，包括三軸壓力腔體(4)，其特征在于:在三軸壓力腔體(4)外設(shè)有加熱裝置(5)，在三軸壓力腔體(4)上連接有軸壓油泵(6)及圍壓油泵(7);三軸壓力腔體(4)的前端通過進(jìn)氣管(14)與瓦斯罐(1)連接，在進(jìn)氣管(14)上依次設(shè)有進(jìn)氣閥門(2)及壓力表(3);三軸壓力腔體(4)的末端通過出氣管(15)與真空泵(11)連接，在出氣管(15)上依次設(shè)有出氣閥門(8)、真空表(9)及流量計(jì)(10);真空泵(11)通過變頻器(12)與交流電源(13)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的三軸壓力腔體(4)的組成包括外殼體(4-1)，在外殼體(4-1)內(nèi)設(shè)有軸壓板(4-2)及圓柱形的圍壓腔體(4-3 )，軸壓板(4-2 )的內(nèi)側(cè)與圍壓腔體(4-3 )的前端接觸，在外殼體(4-1)上設(shè)有軸壓管口( 4-5 )及圍壓管口( 4-4 )，軸壓管口( 4-5 )處于軸壓板(4-2 )的外側(cè)、且與軸壓油泵(6)連接，圍壓管口(4-4)處于軸壓板(4-2)的內(nèi)側(cè)、且與圍壓油泵(7)連接；進(jìn)氣管(14)穿過軸壓板(4-2)與圍壓腔體(4-3)的前端連通，圍壓腔體(4-3)的末端與出氣管(15)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽采條件下的三軸滲流試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的加熱裝置(5)為加熱水浴。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK203534941SQ201320714303
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】袁梅, 李鋒, 杜育芹, 李飛, 王珍, 何明華 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)