瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置，包括三轴压力腔体，在三轴压力腔体外设有加热装置，在三轴压力腔体上连接有轴压油泵及围压油泵；三轴压力腔体的前端通过进气管与瓦斯罐连接，在进气管上依次设有进气阀门及压力表；三轴压力腔体的末端通过出气管与真空泵连接，真空泵通过变频器与交流电源连接。本实用新型专利技术采用了真空泵和变频器串联在三轴压力腔体主体后端，利用真空泵作为提供负压的动力系统，借助变频器调节真空泵转速，进而稳定和控制真空泵所产生的负压值。通过改变出口端不同负压，可对瓦斯抽采条件下煤体中的瓦斯渗流特性、深部开采过程中温度、应力等因素对瓦斯抽放负压的影响进行实验室测定。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置，包括三轴压力腔体，在三轴压力腔体外设有加热装置，在三轴压力腔体上连接有轴压油泵及围压油泵；三轴压力腔体的前端通过进气管与瓦斯罐连接，在进气管上依次设有进气阀门及压力表；三轴压力腔体的末端通过出气管与真空泵连接，真空泵通过变频器与交流电源连接。本技术采用了真空泵和变频器串联在三轴压力腔体主体后端，利用真空泵作为提供负压的动力系统，借助变频器调节真空泵转速，进而稳定和控制真空泵所产生的负压值。通过改变出口端不同负压，可对瓦斯抽采条件下煤体中的瓦斯渗流特性、深部开采过程中温度、应力等因素对瓦斯抽放负压的影响进行实验室测定。【专利说明】瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置
本技术涉及机械领域，尤其是一种瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置。
技术介绍
煤层渗透率是反应流体渗流难易程度的重要依据之一，国外从20世纪70、80年代开始，W.J.Sommer ton > C.R.McKee、Harpalan1、大冢一雄、樋口澄志等学者先后利用自制的三轴渗流设备开展了应力、孔隙度、吸附解析过程等因素对煤储层渗透率影响的研究工作。在国内，20世纪80年代开始，周世宁、赵阳升、鲜学福、潘一山等一大批学者也都利用各种研发的三轴渗流设备就应力，温度、电场强度，孔隙压力等对含瓦斯煤体渗透率的影响进行了大量的试验和理论研究。但上述国内外学者们研发的三轴渗流设备出口端气体压力均为大气压，只能对出口端为大气压条件下各种影响渗透率的因素进行试验研究。2008年，重庆煤科院的隆清明等人借助自主研发的三轴渗透仪，就孔隙压力对煤体渗流率的影响进行了深入研究，该设备的出口端可利用正压调节阀来改变出口压力，但仅局限于小于等于进口气体压力的正压值范围。一直以来，瓦斯灾害都被誉为威胁我国煤矿安全生产的“第一杀手”，因此瓦斯抽放一直都是确保煤矿安全生产的重要手段。但居于试验手段的限制，瓦斯抽采过程中含瓦斯煤的渗透特性，深部开采过程中温度、应力等因素对瓦斯抽放负压的影响等问题的理论研究一直受到限制，因此利用目前现有的三轴渗流设备无法开展瓦斯抽采条件下煤体中的瓦斯运移规律、深部开采过程中温度、应力等因素对瓦斯抽放负压的影响等问题进行理论及试验研 究。
技术实现思路
本技术的目的是:提供一种瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置，它不仅可测定模拟瓦斯抽采条件下应力场、温度场等多场耦合作用含瓦斯煤样的渗透特性，而且还能对深部开采过程中温度、应力等因素对瓦斯抽放负压的影响进行优化。本技术是这样实现的:瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置，包括三轴压力腔体，在三轴压力腔体外设有加热装置，在三轴压力腔体上连接有轴压油泵及围压油泵?’三轴压力腔体的前端通过进气管与瓦斯罐连接，在进气管上依次设有进气阀门及压力表；三轴压力腔体的末端通过出气管与真空泵连接，在出气管上依次设有出气阀门、真空表及流量计；真空泵通过变频器与交流电源连接。所述的三轴压力腔体的组成包括外壳体，在外壳体内设有轴压板及圆柱形的围压腔体，轴压板的内侧与围压腔体的前端接触，在外壳体上设有轴压管口及围压管口，轴压管口处于轴压板的外侧、且与轴压油泵连接，围压管口处于轴压板的内侧、且与围压油泵连接；进气管穿过轴压板与围压腔体的前端连通，围压腔体的末端与出气管连通。所述的加热装置为加热水浴。由瓦斯罐、进气管、进气阀门及压力表组成气体供给系统，为试验煤样提供稳定瓦斯供给。由轴压油泵及围压油泵组成压力加载系统，加热装置作为温度恒定系统，压力加载系统和温度恒定系统可测定应力场、温度场等多场耦合作用下含瓦斯煤样渗透特性。由真空泵、变频器与交流电源组成负压动力系统，其中真空泵和变频器串联在三轴渗流装置主体后端，利用真空泵作为提供负压的动力系统，借助变频器调节真空泵转速，进而稳定和控制真空泵所产生的负压值。负压动力系统为三轴压力腔体内的试验煤样提供可变稳定的负压值。由出气阀门、真空表及流量计组成流量测定系统，流量测定系统可测定通过三轴压力腔体煤样中的瓦斯流量。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本技术采用了真空泵和变频器串联在三轴压力腔体主体后端，利用真空泵作为提供负压的动力系统，借助变频器调节真空泵转速，进而稳定和控制真空泵所产生的负压值。通过改变出口端不同负压，可对瓦斯抽采条件下煤体中的瓦斯渗流特性、深部开采过程中温度、应力等因素对瓦斯抽放负压的影响进行实验室测定。本技术具有结构简单易行，制作成本低，使用效果好等特点。【专利附图】【附图说明】附图1为本技术的结构示意图；附图2为三轴压力腔体的结构示意图。【具体实施方式】本技术的实施例:瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置的结构如图1所示，包括三轴压力腔体4，在三轴压力腔体4外设有加热装置5，加热装置5采用加热水浴；在三轴压力腔体4上连接有轴压油泵6及围压油泵7 ;三轴压力腔体4的前端通过进气管14与瓦斯罐1连接，在进气管14上依次设有进气阀门2及压力表3 ;三轴压力腔体4的末端通过出气管15与真空泵11连接，在出气管15上依次设有出气阀门8、真空表9及流量计10 ；真空泵11通过变频器12与交流电源13连接；所述的三轴压力腔体4的组成包括外壳体4-1，在外壳体4-1内设有轴压板4-2及圆柱形的围压腔体4-3，轴压板4-2的内侧与围压腔体4-3的前端接触，在外壳体4-1上设有轴压管口 4-5及围压管口 4-4，轴压管口 4_5处于轴压板4-2的外侧、且与轴压油泵6连接，围压管口 4-4处于轴压板4-2的内侧、且与围压油泵7连接；进气管14穿过轴压板4-2与围压腔体4-3的前端连通，围压腔体4-3的末端与出气管15连通。在试验过程中，先将标准尺寸的煤体试件按要求安装在三轴压力腔体4的围压腔体4-3中，开启进气阀门2，调节进气的瓦斯压力；开启变频器12，通过变频器12保持恒转矩输出<50Hz输出变频电流控制真空泵11的负压，频率变小，真空泵11转速下降，出口端压力增大，三轴压力腔体4内的负压真空度降低，反之亦然；从真空表9读取试验过程的负压值，从流量计10读取通过煤体中的瓦斯气体的流量。【权利要求】1.一种瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置，包括三轴压力腔体(4)，其特征在于:在三轴压力腔体(4)外设有加热装置(5)，在三轴压力腔体(4)上连接有轴压油泵(6)及围压油泵(7);三轴压力腔体(4)的前端通过进气管(14)与瓦斯罐(1)连接，在进气管(14)上依次设有进气阀门(2)及压力表(3);三轴压力腔体(4)的末端通过出气管(15)与真空泵(11)连接，在出气管(15)上依次设有出气阀门(8)、真空表(9)及流量计(10);真空泵(11)通过变频器(12)与交流电源(13)连接。2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置，其特征在于:所述的三轴压力腔体(4)的组成包括外壳体(4-1)，在外壳体(4-1)内设有轴压板(4-2)及圆柱形的围压腔体(4-3 )，轴压板(4-2 )的内侧与围压腔体(4-3 )的前端接触，在外壳体(4-1)上设有轴压管口( 4-5 )及围压管口( 4-4 )，轴压管口( 4-5 )处于轴压板(4-2 )的外侧、且与轴压油泵(6)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瓦斯抽采条件下的三轴渗流试验装置，包括三轴压力腔体（4），其特征在于：在三轴压力腔体（4）外设有加热装置（5），在三轴压力腔体（4）上连接有轴压油泵（6）及围压油泵（7）；三轴压力腔体（4）的前端通过进气管（14）与瓦斯罐（1）连接，在进气管（14）上依次设有进气阀门（2）及压力表（3）；三轴压力腔体（4）的末端通过出气管（15）与真空泵（11）连接，在出气管（15）上依次设有出气阀门（8）、真空表（9）及流量计（10）；真空泵（11）通过变频器（12）与交流电源（13）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁梅，李锋，杜育芹，李飞，王珍，何明华，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：实用新型
国别省市：