單齒單次沖擊碎巖實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明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(shù)據(jù)采集單元，落錘沖擊加載單元包括豎直導(dǎo)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(shè)置在導(dǎo)軌上，錐套筒包括上扶正圓筒和下錐筒，在上扶正圓筒內(nèi)設(shè)置有彈簧，樹脂道軌的下端插入到上扶正圓筒內(nèi)，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(shù)據(jù)采集單元設(shè)置在錐形壓塊和壓頭固定座之間，底座設(shè)置在壓頭的下方。本發(fā)明提供的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、碎巖功耗、月表沖擊載荷有效范圍等提供實驗依據(jù)。
【專利說明】單齒單次沖擊碎巖實驗裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明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(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)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(zhì)鉆探領(lǐng)域。沖擊試驗中沖錘的運動大多數(shù)采用液壓系統(tǒng)或氣動方式實現(xiàn)。由于沖擊功大，對實驗裝置要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體結(jié)構(gòu)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(yán)格要求和限制，現(xiàn)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、碎巖功耗、月表沖擊載荷有效范圍等提供實驗依據(jù)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明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(shù)據(jù)采集單元，所述落錘沖擊加載單元包括豎直導(dǎo)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(shè)置在所述導(dǎo)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(nèi)設(shè)置有彈簧，所述樹脂道軌的下端插入到所述上扶正圓筒內(nèi)，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(shù)據(jù)采集單元設(shè)置在所述錐形壓塊和所述壓頭固定座之間，所述底座設(shè)置在所述壓頭的下方。
[0006]優(yōu)選地,還包括巖樣加持單元,所述巖樣加持單元設(shè)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(cè)壁進入到所述巖石盛裝器皿的腔內(nèi)，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(cè)壁螺紋連接。
[0007]優(yōu)選地，所述底座為一矩形平臺，在所述矩形平臺的下方設(shè)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(yōu)選地，還包括調(diào)平單元，所述調(diào)平單元包括水平調(diào)平尺、豎直調(diào)平尺、支撐柱和調(diào)平套筒，所述水平調(diào)平尺和所述豎直調(diào)平尺均設(shè)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(diào)平套筒安裝在所述豎直導(dǎo)軌上端，所述調(diào)平套筒和所述支撐柱之間通過水平橫梁連接在一起。
[0009]優(yōu)選地，所述壓頭為模形頭、圓頭或尖頭。
[0010]優(yōu)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(yōu)選地，還包括緊定螺釘，所述緊定螺釘設(shè)置在所述調(diào)平套筒側(cè)面，所述緊定螺釘與所述調(diào)平套筒側(cè)壁螺紋連接，所述緊定螺釘?shù)募舛诵胨稣{(diào)平套筒側(cè)壁頂住所述導(dǎo)軌。
[0012]優(yōu)選地，所述緊定螺釘為兩個，一個所述緊定螺釘設(shè)置在所述調(diào)平套筒側(cè)面的上部分，另一個所述緊定螺釘與其鏡像設(shè)置在所述調(diào)平套筒側(cè)面的下部分。
[0013]優(yōu)選地，所述巖石盛裝器皿底部具有一凹形臺階孔。
[0014]本發(fā)明提供的單齒單次沖擊碎巖實驗裝置結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、碎巖功耗、月表沖擊載荷有效范圍等提供實驗依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的巖石盛裝器皿的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明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(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明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(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為圖1中圓內(nèi)選定部分放大的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ] 圖中:1-底座，2-數(shù)據(jù)采集單元，3-豎直導(dǎo)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(diào)平尺，14-豎直調(diào)平尺，15-調(diào)平套筒，16-緊定螺釘，17-水平橫梁。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明:
[0023]請參考圖1和圖6，圖1為本發(fā)明單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為圖1中圓內(nèi)選定部分放大的結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)采集單元2，所述落錘沖擊加載單元包括豎直導(dǎo)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(shè)置在所述導(dǎo)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(nèi)設(shè)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(nèi)，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(shù)據(jù)采集單元2設(shè)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(shè)置在所述壓頭8的下方。通過調(diào)節(jié)彈簧6的張緊度來調(diào)節(jié)壓頭8與巖樣之間的預(yù)緊力，上扶正圓筒的筒腔高度確保對豎直導(dǎo)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(diào)節(jié)沖錘4落下時產(chǎn)生的豎直向下的沖擊分力。
[0025]請參考圖2，圖2為本發(fā)明單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的巖石盛裝器皿的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]還包括巖樣加持單元，所述巖樣加持單元設(shè)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(cè)壁進入到所述巖石盛裝器皿10的腔內(nèi)，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(cè)壁螺紋連接。應(yīng)用時，將巖樣防止在巖石盛裝器皿10內(nèi)，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(shè)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(diào)節(jié)四個可伸縮柱腳12的伸出高度來調(diào)節(jié)豎直導(dǎo)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(chǎn)生的分力與計算預(yù)期的值充分一致。
[0028]還包括調(diào)平單元，所述調(diào)平單元包括水平調(diào)平尺13、豎直調(diào)平尺14、支撐柱和調(diào)平套筒15，所述水平調(diào)平尺13和所述豎直調(diào)平尺14均設(shè)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(diào)平套筒15安裝在所述豎直導(dǎo)軌3上端，所述調(diào)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(diào)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(diào)平尺13、豎直調(diào)平尺14顯示的信息來對可伸縮柱腳12進行調(diào)節(jié)，進而完成對裝置的整體調(diào)平。
[0029]請參考圖3-圖5，圖3為本發(fā)明單齒單次沖擊碎巖實驗裝置的壓頭的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明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(jié)構(gòu)示意圖，圖5為本發(fā)明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(jié)構(gòu)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(yīng)實際應(yīng)用中的幾種壓頭8，根據(jù)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(shù)量主要是針對巖樣形狀的規(guī)則程度來確定，三個或四個甚至多個均可，轉(zhuǎn)動巖樣使壓緊螺栓11能夠最穩(wěn)固的加緊巖樣，降低沖擊時巖樣與巖石盛裝器皿10之間發(fā)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(shè)置在所述調(diào)平套筒15側(cè)面，所述緊定螺釘16與所述調(diào)平套筒15側(cè)壁螺紋連接，所述緊定螺釘16的尖端旋入所述調(diào)平套筒15側(cè)壁頂住所述豎直導(dǎo)軌3。所述緊定螺釘16為兩個，一個所述緊定螺釘16設(shè)置在所述調(diào)平套筒15側(cè)面的上部分，另一個所述緊定螺釘16與其鏡像設(shè)置在所述調(diào)平套筒15側(cè)面的下部分。緊定螺釘16使調(diào)平套筒15與豎直導(dǎo)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(diào)平套筒15，當(dāng)豎直導(dǎo)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(diào)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(diào)節(jié)豎直導(dǎo)軌3可提供給沖錘4的沖擊位移、可伸縮柱腳12來調(diào)節(jié)豎直導(dǎo)軌3與巖樣之間的垂直、地面和豎直導(dǎo)軌3之間的垂直；調(diào)平結(jié)束后，通過需要的力的大小，調(diào)節(jié)沖錘4的沖擊位移、通過下錐筒與錐形壓塊7的傾斜度；數(shù)據(jù)采集單元2對每次沖擊所產(chǎn)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發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng)造【具體實施方式】的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)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。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所引伸出的任何顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保護范圍之中。
【權(quán)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(shù)據(jù)采集單元，所述落錘沖擊加載單元包括豎直導(dǎo)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(shè)置在所述導(dǎo)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(nèi)設(shè)置有彈簧，所述樹脂道軌的下端插入到所述上扶正圓筒內(nèi)，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(shù)據(jù)采集單元設(shè)置在所述錐形壓塊和所述壓頭固定座之間，所述底座設(shè)置在所述壓頭的下方。
2.根據(jù)權(quán)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(shè)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(cè)壁進入到所述巖石盛裝器皿的腔內(nèi)，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(cè)壁螺紋連接。
3.根據(jù)權(quán)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(shè)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(jù)權(quán)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(diào)平單元，所述調(diào)平單元包括水平調(diào)平尺、豎直調(diào)平尺、支撐柱和調(diào)平套筒，所述水平調(diào)平尺和所述豎直調(diào)平尺均設(shè)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(diào)平套筒安裝在所述豎直導(dǎo)軌上端，所述調(diào)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(shè)置在所述調(diào)平套筒側(cè)面，所述緊定螺釘與所述調(diào)平套筒側(cè)壁螺紋連接，所述緊定螺釘?shù)募舛诵胨稣{(diào)平套筒側(cè)壁頂住所述導(dǎo)軌。
8.根據(jù)權(quán)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(shè)置在所述調(diào)平套筒側(cè)面的上部分，另一個所述緊定螺釘與其鏡像設(shè)置在所述調(diào)平套筒側(cè)面的下部分。
9.根據(jù)權(quán)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】G01N3/303GK103645100SQ201310681262
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】周琴, 劉寶林, 王瑜, 張蔚, 盧彤, 鄒俊, 古衛(wèi)鵬 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（北京）