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原文传递煤样裂缝渗透测试装置及其测试方法

专利名称：	煤样裂缝渗透测试装置及其测试方法
摘要：	煤样裂缝渗透测试装置，包括圆形固定板、下定位安装组件和上定位安装组件，下定位安装组件和上定位安装组件固定连接，下定位安装组件和上定位安装组件之间设置有煤样柱，下定位安装组件固定安装在圆形固定板的上表面，上定位安装组件的上侧固定安装有第一环形固定板，圆形固定板与第一环形固定板之间圆周阵列设置有若干个升降组件，每个升降组件上均安装有渗透机构和裂缝观测机构，下定位安装组件和上定位安装组件之间圆周阵列设置有若干根加热电阻棒，第一环形固定板上安装有旋转调节机构。本发明设计科学，结构合理，可以经济有效地探索不同温度下不同煤阶煤储层的裂缝变化规律，为煤储层的改造提供一种直观、可定量的研究方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国地质大学(北京)
发明人：	辛福东;许浩;汤达祯
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910788845.4
公开号：	CN110441214A
代理机构：	郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	朱俊峰
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	100083北京市海淀区学院路29号
主权项：	1.煤样裂缝渗透测试装置，其特征在于：包括圆形固定板、下定位安装组件和上定位安装组件，下定位安装组件和上定位安装组件的结构相同且上下对称，下定位安装组件和上定位安装组件固定连接，下定位安装组件和上定位安装组件之间设置有竖向设置的煤样柱，圆形固定板水平设置，圆形固定板的下表面圆周阵列设置有若干根竖直支撑腿，下定位安装组件固定安装在圆形固定板的上表面，上定位安装组件的上侧固定安装有第一环形固定板，圆形固定板与第一环形固定板之间围绕煤样柱圆周阵列设置有若干个升降组件，每个升降组件上均安装有渗透机构和裂缝观测机构，下定位安装组件和上定位安装组件之间围绕煤样柱圆周阵列设置有若干根均竖向设置的加热电阻棒，第一环形固定板上安装有用于驱动煤样柱旋转的旋转调节机构。 2.根据权利要求1所述的煤样裂缝渗透测试装置，其特征在于：下定位安装组件包括第二环形固定板，第二环形固定板的下表面与圆形固定板的上表面通过第一连接柱固定连接，圆形固定板、煤样柱和第二环形固定板的中心线重合，第二环形固定板的上表面设有同中心的定位环，煤样柱的直径大于第二环形固定板的内径且小于定位环内径，煤样柱的底面紧压在第二环形固定板的上表面，煤样柱的下端位于定位环内，第二环形固定板的上表面圆周阵列设有若干个电连接插座，第二环形固定板的外圆边缘沿其径向对称设有两块水平连接板；各根加热电阻棒的上下两端分别对应安装在上侧的各个电连接插座和下侧的各个电连接插座内，下侧的两块水平连接板与上侧的两块水平连接板上下对应且之间均通过紧固螺母固定连接有一根紧固螺柱。 3.根据权利要求2所述的煤样裂缝渗透测试装置，其特征在于：每个升降组件均包括丝杠电机、丝杠、两根导杆和升降导块，丝杠电机固定安装在圆形固定板的下表面外边缘，丝杠电机的动力轴、丝杠和两根导杆均竖直设置，丝杠的下端穿过圆形固定板与丝杠电机的动力轴同轴向传动连接，丝杠的上端转动安装在第一环形固定板上，两根导杆的两端分别固定安装在圆形固定板和第一环形固定板上，丝杠位于两根导杆的中间，升降导块上开设有一个螺纹通孔和两个导向光孔，螺纹通孔和两个导向光孔均上下通透，螺纹通孔位于两个导向光孔的中间，丝杠穿过螺纹通孔并与升降导块螺纹传动连接，两根导杆分别对应穿过两个导向光孔。 4.根据权利要求3所述的煤样裂缝渗透测试装置，其特征在于：渗透机构包括压紧固定座、两根压簧杆、一块压紧导块、渗透支撑板和L型渗透管，压紧固定座固定连接在沿圆形固定板径向上的升降导块内侧面，两根压簧杆等高平行设置，两根压簧杆的外端均螺纹固定连接在压紧固定座内侧面上，渗透支撑板的长度方向沿圆形固定板径向设置并位于两根压簧杆的正下方，渗透支撑板的外侧部上表面与压紧固定座下侧面固定连接，两根压簧杆穿过压紧导块，压紧导块与压紧固定座之间设置有两根分别套装在两根压簧杆上的压簧，渗透支撑板的上表面沿圆形固定板径向间隔设有两个导向环，压紧导块位于两个导向环之间，L型渗透管由透明材料制成，L型渗透管与丝杠位于同一竖直平面上，L型渗透管包括竖向段和沿圆形固定板的径向方向设置的水平段，L型渗透管的水平段由外至内依次穿过外侧的导向环、压紧导块和内侧的导向环，L型渗透管的水平段与压紧导块之间紧固连接，L型渗透管的水平段的端口设有与煤样柱的圆周侧壁密封接触的环形密封圈，L型渗透管内储存有微磁性颗粒，L型渗透管的竖向段设有刻度，L型渗透管的竖向段向内折弯由第一环形固定板的内侧向上伸出。 5.根据权利要求4所述的煤样裂缝渗透测试装置，其特征在于：裂缝观测机构包括观测支撑板和两套摄像观测组件，观测支撑板水平固定连接在升降导块上且位于升降导块的外侧，两套摄像观测组件的结构相同且关于L型渗透管的水平段对称设置在观测支撑板上，每套摄像观测组件均包括第一转动马达、第一转动座、第二转动马达、第二转动座和摄像头，第一转动马达固定安装在观测支撑板上，第一转动马达的动力轴平行于L型渗透管的水平段，第一转动座固定安装在第一转动马达的动力轴上，第二转动马达固定安装在第一转动座上，第二转动马达的动力轴与第一转动马达的动力轴垂直，第二转动座固定安装在第二转动马达的动力轴上，摄像头安装在第二转动座上，摄像头的摄像方向朝向煤样柱。 6.根据权利要求5所述的煤样裂缝渗透测试装置，其特征在于：旋转调节机构包括煤样柱连接架，煤样柱连接架包括均水平设置的上连接板和下连接板，上连接板的下表面与下连接板上表面通过第二连接柱固定连接；下连接板的中部开设有方形卡接孔，煤样柱的顶部中心设有方形凸起，方形凸起匹配卡接在方形卡接孔中；上连接板的顶部两端分别传动连接有一套驱动机构，两套驱动机构关于煤样柱的中心线中心对称布置，每套驱动机构均包括一块旋转板和一个推动气缸，旋转板沿第一环形固定板的径向竖直设置，旋转板的下侧边焊接在上连接板的上表面，旋转板中部开设有限位长孔，推动气缸固定安装在第一环形固定板的上表面，推动气缸的活塞杆穿过限位长孔，推动气缸的活塞杆上螺纹连接有两个分别位于限位长孔两侧的限位螺母。 7.如权利要求6中所述的煤样裂缝渗透测试装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、将制作好的煤样柱放置在下定位安装组件的第二环形固定板上，然后将上定位安装组件的第二环形固定板放置在煤样柱的上方，使下连接板的方形卡接孔套在煤样柱顶部的方形凸起上，再将各个加热电阻棒的上下两端分别安装在上侧的各个电连接插座和下侧的各个电连接插座内，并且将各个升降组件的丝杠、两根导杆上端分别安装在第一环形固定板上，之后两根紧固螺柱的上下两端分别固定连接在上侧的两块水平连接板与下侧的两块水平连接板，各个加热电阻棒通电对煤样柱均匀加热至设定温度，煤样柱表面因烘烤而产生裂缝；（2）、启动各个丝杠电机，丝杠电机驱动丝杠转动，丝杠传动升降导块上下移动，则L型渗透管的下端水平管的端口沿煤样柱的外壁上下移动，当L型渗透管的下端水平管的端口移动至煤样柱的外壁上的裂缝处时，L型渗透管内储存的微磁性颗粒便会因重力而进入到裂缝中，L型渗透管内的微磁性颗粒液位出现下降，停止丝杠电机，L型渗透管的下端水平管的端口停在煤样柱的外壁上的裂缝处，随着裂缝的扩展，L型渗透管内储存的微磁性颗粒不断进入到煤样柱内的裂缝中，通过读取L型渗透管中的微磁性颗粒液位的刻度值变化计算出裂缝的体积，当L型渗透管中的微磁性颗粒液位不再下降时，启动丝杠电机，将L型渗透管从煤样柱的外壁上的裂缝处移走，再在该裂缝处涂抹密封胶，将该裂缝表面缝隙封堵防止裂缝中的微磁性颗粒流出；各个丝杠电机独自工作，分别测试出各个L型渗透管的竖向路径所覆盖的煤样柱外壁上的裂缝；（3）、L型渗透管内储存的微磁性颗粒不断进入到煤样柱内的裂缝中的同时，摄像头通过第一转动马达和第二转动马达的调节拍摄不同角度下的裂缝，记录下裂缝发展及走势情况；（4）、当各个L型渗透管均完成对其竖向路径所覆盖的煤样柱外壁上的裂缝测试后，启动两个推动气缸，两个推动气缸的活塞杆伸缩驱动两块旋转板绕第一环形固定板的中心旋转一定角度，则煤样柱连接架带动煤样柱绕其中心旋转一定角度，重复步骤（2）和（3），使各个L型渗透管完成对其竖向路径所覆盖的煤样柱外壁上的裂缝测试，各个摄像头对应拍摄不同角度下的裂缝，记录下裂缝发展及走势情况，如此，即可完成在该温度条件下煤样柱的裂缝渗透测试；（5）、根据测试需要，改变各个加热电阻棒的加热温度，重复步骤（2）、（3）和（4），完成在不同温度条件下煤样柱的裂缝渗透测试。
所属类别：	发明专利