用于制備泥頁巖巖石試件的裝置及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石力學(xué)工程、石油工程等領(lǐng)域中的一種巖石試件制作裝置，具體涉及用于制備泥頁巖巖石試件的裝置及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石力學(xué)性質(zhì)對采礦工程、土木工程以及石油工程等都有著重要的影響，而巖石的力學(xué)性質(zhì)需要巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)來確定，例如巖石的單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和巖石的三軸壓縮強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)等幾乎都需要用到直徑為25mm、38mm、50mm的圓柱體巖石試件。以往制作巖石試件都是用鉆石機(jī)、切石機(jī)、磨石機(jī)等巖石試件加工設(shè)備，這種制備方法對于大多數(shù)高強(qiáng)度的巖石是可行的，而且制作速度較快，但對于泥頁巖巖心，采用這種制備方法制作的難度較大，且成功率極低，造成了巖心的浪費(fèi)，增加了實(shí)驗(yàn)的成本。導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的原因有兩個，其一，從泥頁巖巖性上來說，泥頁巖具有強(qiáng)度低，遇水破裂等特殊性質(zhì)。其二，從制備方法上說，以往的制備方法在制備過程中會產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的震動，導(dǎo)致泥頁巖發(fā)生破碎。另外以往的制備方法在制備過程中不能夠完全的固定住巖石，導(dǎo)致巖石在制作過程中，由于夾持不緊固，脫落破碎。而且采用以往的制備方法，容易使得到的巖石試件產(chǎn)生微裂縫，影響巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。可見，研宄一種適用于泥頁巖巖心的試件制作裝置有著重要的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供用于制備泥頁巖巖石試件的裝置，這種用于制備泥頁巖巖石試件的裝置用于解決泥頁巖巖心制作難度較大，成功率較低的問題。本發(fā)明的另一個目的是提供這種制備泥頁巖巖石試件裝置制備泥頁巖巖石試件的方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:這種用于制備泥頁巖巖石試件的裝置包括框架、錐型縮徑打磨筒、電動機(jī)、試件固定器、滑道、升降機(jī)構(gòu)，錐型縮徑打磨筒安裝在框架的一個側(cè)面板上，電動機(jī)安裝在框架的另一個側(cè)面板上，電動機(jī)輸出軸連接第一齒輪，縱向螺紋桿伸入到錐型縮徑打磨筒中，縱向螺紋桿與錐型縮徑打磨筒同軸安裝，錐型縮徑打磨筒上設(shè)置第二齒輪，第一齒輪與第二齒輪通過傳動帶連接；滑道固定安裝在框架的底板上，試件固定器置于滑道上，試件固定器上有橡膠墊片，橡膠墊的上表面粗糙且較軟，試件固定器位于錐型縮徑打麻筒的正下方，升降機(jī)構(gòu)連接試件固定器，升降機(jī)構(gòu)帶動試件固定器沿滑道升降，升降機(jī)構(gòu)的手動控速搖桿安裝在框架后面板的外側(cè)；錐型縮徑打磨筒的下部分為縮徑筒，上部分為直筒，錐型縮徑打磨筒內(nèi)部有三種磨紋，第一段磨紋位于縮徑筒下部，第二段磨紋位于縮徑筒上部，第三段磨紋位于直筒；巖石試件被夾持在試件固定器和縱向螺紋桿之間。
[0005]上述方案中升降機(jī)構(gòu)包括手動控速搖桿、橫向螺紋桿、傳動桿、第三齒輪、第四齒輪。手動控速搖桿連接橫向螺紋桿，傳動桿上安裝有第三齒輪和第四齒輪，橫向螺紋桿與第三齒輪嚙合，第四齒輪與試件固定器后面的橫向棱紋嚙合，將動力傳遞到試件固定器上，使試件固定器可沿滑道上下運(yùn)動，手動控速搖桿4搖動一周，巖樣試件上升0.5mm。
[0006]上述方案中第一段磨紋在豎直面的投影與水平線的夾角為30°和150° ;第二段磨紋在豎直面的投影與水平線的夾角為45°和135° ;第三段磨紋在豎直面的投影與水平線的夾角為75°和105°。
[0007]上述方案中第一齒輪的直徑與第二齒輪的直徑比為1:1.2 ;第三齒輪的直徑與第四齒輪的直徑比為3:1。
[0008]上述方案中框架的底板上設(shè)置有下底面直徑為3cm，上底面直徑為7cm的圓臺形開口，圓臺形開口位于試件固定器的正下方，圓臺形開口連接巖肩回收器皿。
[0009]上述方案中縱向螺紋桿與巖石接觸的端面設(shè)計為活動端面，最大活動角為30°。由于巖石上下端面不能保證水平，為保證夾緊巖石，將該桿在與巖石接觸的端面設(shè)計為活動端面。
[0010]上述方案中試件固定器采用高剛度鋼制成，保證其不易變形。
[0011]這種制備泥頁巖巖石試件裝置制備泥頁巖巖石試件的方法:
a.為方便巖肩回收清理，在底板處設(shè)計了下底面直徑為3cm，上底面直徑為7cm的圓臺形開口，所以底板下面的桌面也要有一個直徑為3cm的直徑，并與底板的開口對齊，然后將底板通過螺栓固定在近似水平的桌面上；
b.根據(jù)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要，確定所需巖石試件的尺寸，選取對應(yīng)的錐型縮徑打磨筒，如需要直徑為25mm，長度為10mm的圓柱巖樣，選取下部內(nèi)徑為40mm的錐型縮徑打磨筒；
c.將滑道安裝在底板上，選好的錐型縮徑打磨筒和電動機(jī)分別安裝在不同的側(cè)面板上，然后將后面板上的傳動桿和手動控速搖桿也安裝好，待所有零部件安裝完成后，將裝有錐型縮徑打磨筒的側(cè)面板豎起，并通過螺栓安裝固定在底板上，同時將試件固定器放入滑道，再安裝后面板，最后安裝另一個側(cè)面板，到此裝置整體組裝完成，檢驗(yàn)裝置安裝是否合格；
d.將巖石用切割器切割成長寬小于40mm且大于25mm的長方體，然后將其用試件固定器夾緊，裝置整體調(diào)試穩(wěn)定后，打開電動機(jī)，勾速搖動手桿使巖樣勾速上升，直至巖樣的直徑達(dá)到巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)為止；
e.取出打磨得到的巖石試件，然后將其上下端面打磨平整。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明使用的錐型縮徑打磨筒，使巖石試件在制備的過程中，受力均勻，巖石縮頸較均勾，能夠提尚巖石試件制備的成功率，有效提尚巖心的使用率。
[0013]2、本發(fā)明使用的試件固定器，其與巖石的接觸面上有表面較粗糙且較軟的橡膠墊，可增大摩擦力，防止巖石脫落，而且還能解決由于巖石端面不平整帶來的問題，另外可以有效的緩沖巖石的震動，防止在制備試件時巖心發(fā)生破裂，提高制作的成功率。
[0014]3、本發(fā)明使用的錐型縮徑打磨筒在工作時，筒身是垂直于水平面的，這樣巖肩會受重力作用自有脫落，不用邊制備邊清洗。
[0015]4、本發(fā)明使用的手動控速搖桿在工作時，可根據(jù)泥頁巖的實(shí)際情況，自由控制泥頁巖的打磨速度。
[0016]5.本發(fā)明使用的縱向螺紋桿，由于巖石上下端面不能保證水平，為保證夾緊巖石，將該桿在與巖石接觸的端面設(shè)計為活動端面，最大活動角為30°。
[0017]6.本發(fā)明使用的錐型縮徑打磨筒內(nèi)部采用三段式磨紋，雖然開始時工作效率稍微慢一些，但是保證了泥頁巖巖心不發(fā)生破裂。當(dāng)巖石到達(dá)后兩段磨紋時，工作效率會大大提升。這樣既保證了工作效率，也保證了試件制備的成功率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的立體圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的右視圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的俯視圖。
[0021]圖4是本發(fā)明中錐型縮徑打磨筒的剖視圖。
[0022]圖5是本發(fā)明中錐型縮徑打磨筒的主視圖。
[0023]圖6是本發(fā)明中錐型縮徑打磨筒的俯視圖。
[0024]圖中:1.錐型縮徑打磨筒2.電動機(jī)3.試件固定器4.手動控速搖桿5.滑道6.傳動桿7.傳動帶8.縱向螺紋桿9.第一齒輪10.第二齒輪 11.橫向螺紋桿12.第三齒輪c 13.第四齒輪d 14.后面板15.底板16.框架17.巖石試件。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
結(jié)合圖1、圖2、圖3所示，這種用于制備泥頁巖巖石試件的裝置包括框架16、錐型縮徑打磨筒1、電動機(jī)2、試件固定器3、滑道5、升降機(jī)構(gòu)，錐型縮徑打磨筒I安裝在框架16的一個側(cè)面板上，電動機(jī)2為小型電動機(jī)，電動機(jī)2安裝在框架16的另一個側(cè)面板上，電動機(jī)2輸出軸連接第一齒輪9，縱向螺紋桿8伸入到錐型縮徑打磨筒I中，縱向螺紋桿8與錐型縮徑打磨筒I同軸安裝，錐型縮徑打磨筒I上設(shè)置第二齒輪10，第一齒輪9與第二齒輪10通過傳動帶7連接，第一齒輪9的直徑與第二齒輪10的直徑比為1: 1.2 ;第三齒輪12的直徑與第四齒輪13的直徑比為3:1?；?固定安裝在框架16的底板15上，試件固定器3置于滑道5上，試件固定器3上有橡膠墊片，橡膠墊的上表面粗糙且較軟，試件固定器3位于錐型縮徑打磨筒I的正下方，升降機(jī)構(gòu)連接試件固定器3，升降機(jī)構(gòu)帶動試件固定器3沿滑道5升降，升降機(jī)構(gòu)的手動控速搖桿4安裝在框架16后面板14的外側(cè)。巖石試件被夾持在試件固定器3和縱向螺紋桿8之間，由于巖石上下端面不能保證水平，為保證夾緊巖石，將該桿在與巖石接觸的端面設(shè)計為活動端面，最大活動角為30°。制備巖石試件時先將巖石固定在試件固定器3上，夾緊后，將其放入滑道5裝置，調(diào)整裝置穩(wěn)定后，打開小型電動機(jī)2，然后均勻搖動手動控速搖桿4，通過傳動桿6使巖石隨著試件固定器3勻速上提，最終得到合適尺寸的巖石試件。小型電動機(jī)2的轉(zhuǎn)速可根據(jù)需要調(diào)試。
[0026]升降機(jī)構(gòu)包括手動控速搖桿4、橫向螺紋桿11、傳動桿6、第三齒輪12、第四齒輪
13。手