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原文传递立方体原岩试样钻孔内垂直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垂直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垂直预射孔装置及预射孔加工方法，预射孔装置包括基础平台、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具有三个轴向可调节的位置调节装置与基础平台连接；气钻通过气压控制装置连接有压力气源；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和直角转向传动装置，气钻通过直角转向传动装置的输出端输出旋转动力，并具有钻孔和修形的金刚石刀具安装结构。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，便于射孔操作，可充分满足原石试样预射孔要求；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：	尹光志;赵宏刚;刘超;刘淑敏;吴明洋;邓博知;张东明;鲁俊;高恒;李铭辉;王维忠;宋真龙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910347489.2
公开号：	CN110095326A
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垂直预射孔装置，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；所述试样夹持器(8)可水平横向移动地设在所述基础平台(1)上；所述气钻呈可竖直升降和水平纵向移动地设在所述基础平台(1)上方；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)的输出端连接有直角转向传动装置(3)，直角转向传动装置(3)的壳体与微型气动机(2)的壳体相对固定，直角转向传动装置(3)的动力输入端与微型气动机(2)的输出轴连接，直角转向传动装置(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。 2.根据权利要求1所述的立方体原岩试样钻孔内垂直预射孔装置，其特征在于：所述位置调节装置由升降装置(91)、水平移位装置(92)和试样移位装置(93)组成：气钻由升降装置(91)和水平移位装置(92)进行竖直升降和水平纵向位移控制，水平移位装置(92)设在升降装置(91)上，试样夹持器(8)设在试样移位装置(93)上；所述升降装置(91)和所述试样移位装置(93)均设在所述基础平台(1)上；所述升降装置(91)、水平移位装置(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；所述水平移位装置(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垂直预射孔装置，其特征在于：所述升降装置(91)和水平移位装置(92)上均设有刻度标尺。 4.根据权利要求2所述的立方体原岩试样钻孔内垂直预射孔装置，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2所述的立方体原岩试样钻孔内垂直预射孔装置，其特征在于：所述微型气动机(2)通过气动机套安装固定，气动机套固定连接在水平移位装置(92)上，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垂直预射孔装置，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垂直预射孔装置，其特征在于：所述直角转向传动装置(3)包括两个轴线成直角状的锥齿轮，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直角转向传动装置的壳体上，输入轴(4)构成直角转向传动装置(3)的输入端，输入轴与微型气动机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垂直预射孔装置，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垂直预射孔加工方法，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垂直射孔的射孔直径，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，通过位置调节装置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；在高度方向上，金刚石刀具(6)轴线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，再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垂直预射孔加工方法，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，并完成立方体原石试样上预射孔修整。
所属类别：	发明专利