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原文传递立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置及预射孔加工方法

专利名称：	立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置及预射孔加工方法
摘要：	本发明公开了一种立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置及预射孔加工方法，装置包括基础平台、气钻、试样夹持器、气压控制装置和位置调节装置；气钻和试样夹持器均通过位置调节装置设置；位置调节装置由升降装置、纵向移位装置和试样移位装置组成：纵向移位装置呈可升降和俯仰角度可调节的结构；试样夹持器呈可水平横向移动地设置；气钻包括气动机呈可移动的竖直设置，气动机的输出端连接有输出端构成钻杆的转角传动装置，钻杆前端设有金刚石刀具夹持用轴套，钻杆轴线与气钻移动方向平行，且二者重合在同一竖直平面内。加工方法基于预射孔装置实施。本发明的有益效果是，装置结构简单、布局紧凑，便于倾斜射孔操作；加工方法工艺过程合理，操作方便，效率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	吴明洋;赵宏刚;刘淑敏;马波;尹光志;邓博知;李铭辉;张东明;王维忠;鲁俊;刘超;宋真龙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910391652.5
公开号：	CN110082181A
代理机构：	重庆市前沿专利事务所(普通合伙)
代理人：	刘代春
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置，其特征在于：包括基础平台(1)、气钻、试样夹持器(8)、气压控制装置(7)和位置调节装置；所述气钻和试样夹持器(8)均通过位置调节装置与所述基础平台(1)连接；所述位置调节装置由升降装置(91)、纵向移位装置(92)和试样移位装置(93)组成：纵向移位装置(92)可升降地设在升降装置(91)上，纵向移位装置(92)通过第一角度调节器形成俯仰角度可调节的结构；所述试样夹持器(8)设在试样移位装置(93)上，试样移位装置(93)呈可水平横向移动地设在所述基础平台(1)上；所述气钻还通过所述气压控制装置(7)连接有压力气源；气钻包括横截面小于试样中部通孔截面的杆状微型气动机(2)，微型气动机(2)可移动地设在纵向移位装置(92)上，并通过第二角度调节器形成轴线呈竖直的状态，微型气动机(2)的输出端连接有转角传动装置(3)，转角传动装置(3)的壳体与微型气动机(2)的壳体相对固定，转角传动装置(3)的动力输入端与微型气动机(2)的输出轴连接，转角传动装置(3)的输出端构成钻杆(5)，钻杆(5)前端设有金刚石刀具(6)夹持用轴套，钻杆(5)轴线与所述纵向移位装置(92)轴线呈平行地重合在同一竖直平面内。 2.根据权利要求1所述的立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置，其特征在于：所述第一角度调节器包括由所述升降装置(91)驱动的升降滑块，升降滑块上设有第一角度调节板，第一角度调节器通过第一角度调节板实施角度调节，纵向移位装置(92)通过第一角度调节板与升降滑块连接；所述升降装置(91)设在所述基础平台(1)上；所述升降装置(91)、纵向移位装置(92)和试样移位装置(93)分别通过对应的丝杆螺母副传动结构实现位置调节；所述纵向移位装置(92)上还设有对所述气钻进行钻进驱动和钻进深度控制的钻进加载单元。 3.根据权利要求2所述的立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置，其特征在于：所述升降装置(91)和纵向移位装置(92)上均设有刻度标尺；所述第一角度调节器和第二角度调节器均设有角度标尺。 4.根据权利要求2所述的立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置，其特征在于：所述钻进加载单元包括储能型驱动元件、锁止构件和限位装置，储能型驱动元件用于气钻钻进驱动，锁止构件用于驱动微型气动机锁止，限位装置用于气钻钻进行程控制。 5.根据权利要求4所述的立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置，其特征在于：所述微型气动机(2)通过气动机套安装固定，气动机套设在在第二角度调节器上，第二角度调节器包括钻进滑块，钻进滑块导轨副结构可移动地设在纵向滑块(21)上，纵向滑块(21)由纵向移位装置(92)驱动移动，钻进滑块上设有第二角度调节板，第二角度调节器通过第二角度调节板实施角度调节，所述气动机套通过第二角度调节板与钻进滑块连接，气动机套内壁与微型气动机(2)外壁之间设有橡胶垫，气动机套通过螺丝孔设有顶持固定微型气动机(2)的螺丝。 6.根据权利要求1所述的立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置，其特征在于：所述金刚石刀具(6)由直径为1mm～5mm的金刚石材质的钻头和磨削头组成；磨削头呈圆条形砂轮结构，钻头和磨削头按择一的方式通过轴套和微型螺丝与钻杆(5)连接；钻头用于预射孔钻孔，磨削头对用于对已钻预射孔截面形状进行修整。 7.根据权利要求1所述的立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置，其特征在于：所述转角传动装置(3)包括两个轴线成设定夹角的锥齿轮，两个锥齿轮分别安装在输入轴(4)和钻杆(5)上并通过销轴固定，输入轴(4)和钻杆(5)分别通过对应的滚动轴承设在转角传动装置的壳体上，输入轴(4)构成转角传动装置(3)的输入端，输入轴(4)与微型气动机(2)的输出轴通过扭矩传递结构形成等转速的同步转动连接。 8.根据权利要求1所述的立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔装置，其特征在于：所述气压控制装置(7)包括与所述气钻连接的注气管(75)，注气管(75)的供气管路上依次设有滤水器(72)、调压阀、过滤器(73)和注油器(74)，滤水器(72)下端设有排水阀(71)。 9.一种立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔加工方法，其特征在于，基于权利要求1～8中任意一项所述装置实施，包括如下步骤：第一步，确定在立方体原石试样中部通孔内倾斜射孔的射孔直径和倾斜角度，并选取同等直径的金刚石刀具(6)，并通过钻杆(5)装夹固定；第二步，按试样的中部通孔轴线竖直的方式将立方体原岩试样固定在试样夹持器(8)上，并通过位置调节装置粗调试样的位置；第三步，通过第一角度调节器将纵向移位装置(92)调节成与倾斜射孔轴线平行；通过第二角度调节器将微型气动机(2)轴线调整成竖直状态；通过和升降装置(91)和纵向移位装置(92)调节气钻高度和水平位置，使微型气动机(2)的中心轴线与试样上中部通孔的中心轴线重合，且金刚石刀具(6)高于试样的上表面；第四步，通过位置调节装置对金刚石刀具(6)与立方体原岩试样上中部通孔的相对位置进行校正，使金刚石刀具(6)的前端尖端与立方体原岩试样上的中部通孔孔壁接触；并在高度方向上，使该接触点刚好位于立方体原岩试样上平面内；第五步，通过位置调节装置将气钻调整到拟钻预射孔设定高度，并作为预射孔钻进起始点；第六步，启动气钻进行预射孔钻进，直至钻进深度后回退至预射孔钻进起始点并停钻；第七步，重复执行第五步和第六步，完成立方体原岩试样上中部通孔中同一相位的不同高度预射孔；通过试样夹持器(8)调换立方体原岩试样相位，重复执行第五步和第六步，依次进行立方体原岩试样的中部通孔中其余相位的预射孔司钻；或者，通过试样夹持器(8)调换立方体原岩试样相位，重复执行第五步和第六步，依次进行立方体原岩试样的中部通孔中多个相位不同高度的预射孔司钻。 10.根据权利要求9所述的立方体原岩试样钻孔内倾斜预射孔加工方法，其特征在于：在第一步中所选取的金刚石刀具(6)为钻头，并在第四步的对金刚石刀具(6)与立方体原岩试样上中部通孔的相对位置进行校正的过程中，钻头的尖端构成金刚石刀具(6)的前端；且在后续步骤中，在完成立方体原石试样上的预射孔司钻后，再将钻头提升至立方体原岩试样上方，将钻头更换为磨削头，并完成立方体原岩试样上预射孔修整。
所属类别：	发明专利