详情

原文传递一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置

专利名称：	一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置
摘要：	本发明公开了一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，包括破岩主体结构和设置在破岩主体结构两侧的液压驱动系统、水射流加压装置、电控柜以及磨料供给装置，在所述破岩主体结构中滚刀和水射流喷嘴都装在刀座上，所述液压驱动系统为所述破岩主体结构中的液压缸提供驱动力，所述水射流加压装置生成高压水并输送到喷嘴，所述电控柜控制液压驱动系统和水射流加压装置工作；所述磨料供给装置为喷嘴喷出的水射流提供磨料；装有岩石试样的石仓可在纵向和横向来回移动，滚刀刀座可在竖直方向上下移动，滚刀和水射流喷嘴在刀座上的相对位置和角度可调。本发明所述的实验装置既可以进行独立的高压水射流破岩实验或滚刀破岩实验，也可以进行高压水射流滚刀复合破岩实验，且其各种组合及相关参数可以独立调整。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	夏毅敏;何山;张旭辉;林赉贶;祝爽;陈望;柳一凡;廖俊杰;仝磊
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910428163.2
公开号：	CN110108588A
分类号：	G01N3/58(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：包括破岩主体结构(1和设置在破岩主体结构(1)两侧的液压驱动系统(2)、水射流加压装置(3)、电控柜(4)以及磨料供给装置(5)；所述破岩主体结构(1)包括基座(101)，固定在基座(101)上的纵移液压缸(102)，平行布置于纵移液压缸(102)两侧并与基座固定的纵移导轨，滑动装在纵移导轨上的纵移石仓支撑座(103)，固定在纵移石仓支撑座(103)上的横移液压缸(104)和横移导轨，滑动装在横移导轨上的横移石仓支撑座(105)，装有岩石试样的石仓(106)放置在横移石仓支撑座(105)上；还包括对称设置在纵移液压缸两侧并与基座固定的的四根立柱(107)，固定在四根立柱(107)顶部并与四根立柱形成龙门架结构的横梁(108)，固定在横梁中心位置的竖直液压缸(109)，与竖直液压缸(109)伸出端固定连接且可沿着四根立柱内侧滑动的活动横梁(110)，固定在活动横梁(110)中心下方的刀座(111)，以及装在所述活动横梁(110)和刀座(111)之间的三向力传感器(112)，滚刀(113)和水射流喷嘴(114)都安装在刀座上；所述液压驱动系统(2)包括分别为纵移液压缸(102)、横移液压缸(104)、竖直液压缸(109)提供油压的纵移液压泵、横移液压泵、竖直液压泵，以及对应的液压回路和油箱；所述水射流加压装置(3)包括底架(31)，固定在底架(31)上用管路依次连接的轻型离心泵(32)、过滤器(33)和高压泵(34)，还包括为高压泵提供动力的电机(35)，所述电机(35)与高压泵(34)之间通过皮带装置传动；自来水从所述轻型离心泵(32)进水口流进，依次流经所述轻型离心泵(32)、过滤器(33)和高压泵(34)成为高压水，再流经连接高压泵出水口和所述水射流喷嘴(114)的特质管路，最后从水射流喷嘴喷出，射向岩石试样；所述电控柜(4)同时包含所述液压驱动系统的控制电路和所述水射流加压装置的控制电路，电控柜的控制面板上设置有各个控制电路的按钮开关以及用来设置各类控制参数的触摸显示屏；所述磨料供给装置(5)，采用后混式磨料供给方式，为喷嘴喷出的水射流提供磨料所述装有岩石试样的石仓(106)可在纵移液压缸(102)和横移液压缸(103)的伸缩下进行纵向和横向来回移动，所述滚刀刀座可在所述竖直液压缸(109)的伸缩下进行上下移动，所述水射流喷嘴(114)装在刀座(111)上的位置和角度可调，滚刀和喷嘴的配合关系可调，从而实现高压水射流滚刀多自由度复合破岩。 2.根据权利要求1所述的一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：所述刀座(111)上焊接有一圈导轨(115)，所述喷嘴(114)装在滑块(116)上，滑块可带着喷嘴沿着导轨滑动。 3.根据权利要求2所述的一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：所述滑块和喷嘴之间设置有两连杆机构，所述两连杆机构包括两根圆管(117)、一个方形连接块(118)、一个叉形连接头(119)，所述两根圆管(117)一根竖直布置一根水平布置，一端均穿过所述方形连接块(118)上对应的通孔，并由螺栓固定，竖直布置的另一端与滑块(116)连接，水平布置的另一端与叉形连接头(119)连接，喷嘴通过螺栓固定在叉形连接头上，所述两根圆管穿过方形连接块的长度均可以调节。 4.根据权利要求1所述的一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：所述喷嘴(114)包括喷嘴主体、高压水入口、磨料入口、混合腔、混合后的射流出口以及设置在喷嘴主体上位于射流出口端的挡水片(120)，当高压水流经混合腔时，通过虹吸作用，在无其它外部作用的情况下将磨料吸入混合腔，混合后从射流出口喷出。 5.根据权利要求4所述的一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：所述喷嘴主体上开设有圆形通孔，以及与圆形通孔同心的扇形通孔，通过两个通孔，用螺栓将喷嘴固定在所述叉形连接头上，喷嘴的固定角度可根据需要调节。 6.根据权利要求1所述的一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：所述磨料供给装置(5)包括支撑架(51)、装在支撑架(51)上的漏斗形磨料储存仓(52)、设置于漏斗形磨料储存仓(52)内用来过滤磨料的筛网、设置于漏斗形磨料储存仓(52)下端用来控制磨料流量旋转式开关(53)以及用螺栓固定在漏斗形磨料储存仓(52)正下方的小漏斗(54)，所述小漏斗(54)的腔体与外界连通，漏斗口通过软管与所述喷嘴(114)磨料入口连通。 7.根据权利要求1所述的一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：所述装有岩石试样的石仓周围焊有一圈铁皮与石仓共同构成蓄水箱，用来蓄集复合破岩或高压水射流单独破岩后的泥水和岩渣，所述铁皮的上边缘高度略高于石样的高度，所述铁皮下边缘开设有排水口，外接管道将泥水排出蓄水箱。 8.根据权利要求1所述的一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：所述纵移液压缸、横移液压缸、垂直液压缸有外置式位移传感器，并且在其进出口油路上装有流量传感器和压力传感器，用来测量三个液压缸速度、压力以及滚刀贯入岩石试样的深度。 9.根据权利要求1所述的一种高压水射流滚刀多自由度复合破岩实验装置，其特征在于：所述水射流加压装置包括设置在高压泵出水口管路上用来测量水射流的压力与流量的压力传感器和流量传感器、设置在电机转子上用来测量电机转速的速度传感器，以及过载保护开关。
所属类别：	发明专利