全自動智能化鑽孔彈模測試儀的製作方法

2024-01-26 15:16:15

專利名稱：全自動智能化鑽孔彈模測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及巖體靜彈模測試設備，特別是一種全自動智能化鑽孔彈模測試儀。
二背景技術：
在巖體原位靜彈模測試手段中，模測試儀是常用之設備，目前，國外生產的鑽孔彈 模測試儀有兩類，一類是以橡膠膜結構測體積變化的三維彈模儀，另一類是以千斤頂結構 測位移的二維彈模儀。第一類產品有加拿大R0CTEST公司生產的Probex-l型巖石鑽孔彈 模儀和日本0Y0公司生產的Elastmeter-2型鑽孔彈模測試儀，二者均採用橡膠膜旁壓工作 原理，最大工作壓力分別為30MPa和20MPa，只適用於軟巖，精度為0. Olmm。另一類產品為 古德曼千斤頂，採用鑽孔千斤頂法工作原理，通過鋼性承壓板給鑽孔施加一對徑向壓力，半 接觸角為45° ，對其測試結果的準確性國內外目前爭論較多。 國內長科院巖基所、嶽陽奧成、中科院武漢巖土力學研究所都研製生產有鑽孔千 斤頂類的鑽孔彈模儀，市場佔有率都不高，且普遍存在以下缺點 (1)位移量程較小。量程範圍一般只有6 10mm，成孔過程中由於鑽杆擾動而使
鑽孔孔徑偏大時往往會出現無法獲取數據的現象； (2)壓力測試為壓力表讀數(人工讀數)，精度有限； (3)位移測試僅為數顯表式讀數，不能自動記錄和判穩，自動化程度較低； (4)防水性能較差，工作過程中容易出現探頭進水從而導致儀器損壞； (5)測試探頭的外觀設計不能完全符合理論要求；因此，其改進和創新勢在必行。
三
實用新型內容針對上述情況，為克服現有技術缺陷，本實用新型之目的就是提供一種新型的全 自動智能化鑽孔彈模測試儀，可有效解決外觀設計不能完全符合理論要求、位移量程小、 精度低、測試麻煩、防水性能差，易導致儀器損壞的問題，其解決的技術方案是，包括控制器 (主機)、測試探頭和油泵，控制器經連接電纜同測試探頭相連接，油泵經高壓油管同測試 探頭主體內的千斤頂相連，測試探頭內的位移傳感器、壓力傳感器、千斤頂和漏水報警器經 連接電纜同控制器相連，所說的千斤頂是由4個千斤頂活塞串接並同步伸縮的組合式雙向 千斤頂，本實用新型結構新穎獨特，科學，安裝使用方便，密封性能好，自動化測試精度高， 是鑽孔彈模測試儀上的創新。
四
圖1為本實用新型的結構主視圖。 圖2為本實用新型的測試探頭主視圖。 圖3為本實用新型的測試探頭仰視圖。 圖4為圖3中A-A向剖視圖。[0014] 圖5為圖2中B-B向剖視圖。 圖6為圖2中C-C向剖視圖。 圖7為圖2中D-D向剖視圖。 圖8為圖2中E-E向剖視圖。
五具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細說明。 由圖1-8所示，本實用新型包括控制器(主機)、測試探頭和油泵，控制器1經連接電纜2同測試探頭5主體相連接，油泵4經高壓油管3同測試探頭5內的千斤頂相連，測試探頭內的位移傳感器26、壓力傳感器、千斤頂和漏水報警器經連接電纜同控制器1相連，所說的千斤頂是由4個千斤頂活塞16串接並同步伸縮的組合式雙向千斤頂。[0020] 所說的測試探頭5為"宮燈"型，其結構是，探頭主體27前部裝有馬蹄形套管28，其後部裝有後蓋30，探頭主體27內裝有由4個千斤頂活塞16串接並同步伸縮的組合式雙向千斤頂，千斤頂兩端的探頭主體27內裝有位移傳感器26，探頭主體27下部在位移傳感器26的外面經壓力傳感器接口 23有壓力傳感器，壓力傳感器外面裝有後蓋30密封圈20，壓力傳感器尾端連接電纜接控制器，探頭主體27外部裝有防塵套6，防塵套6外部兩側分別裝有活動承壓板7、背部承壓板29 ; 所說的活動承壓板7經承壓板固定孔8由螺釘24穿過防塵套6固定在千斤頂活塞16上；所說的位移傳感器26經位移傳感器固定孔32由螺釘固定在探頭主體27內的位移傳感器安裝孔21內，並經位移傳感器出線孔22及電纜總出線孔14接控制器，活動承壓板7兩端有位移傳感器拉杆孔9，位移傳感器拉杆經固定螺絲25裝在活動承壓板7上，並經移傳感器出線孔22和電纜總出線孔14由連接電纜同控制器相連，探頭主體27上端部中心有探頭拉杆孔13，探頭拉杆孔13周邊分別有下油腔加工孔10、上油腔進油孔12、下油腔進油孔15和電纜總線孔14 ;所說的千斤頂外經千斤頂壓板固定孔19由螺釘裝有千斤頂壓板18 ;所說的防塵套6經防塵套固定孔11由螺釘固定在千斤頂壓板18上；所說的探頭主體27內在千斤頂壓板18下面配裝有"弓"型的電纜總線槽17，用於存放電纜；所說的活動承壓板7與4個千斤頂活塞之間由高強度(12. 9級)內六方螺栓連接，保證測試過程中承壓板與活塞之間始終保持緊密接觸，活動承壓板7與位移傳感器的滑動杆之間用塑膠螺絲連接，這樣既能起到固定位移傳感器滑動竿的作用，又能很好地解決承壓板傾斜時對位移傳感器的損傷。 本實用新型使用時，將測試探頭置於鑽孔31內，控制器、油泵置於地面，並經連接電纜和高壓油管與測試探頭相連通；所說的高壓油管3為雙向超高壓油管分別連接測試探頭和加壓油泵，通過控制器(主機)實時顯示工作壓力、位移傳感器工作情況和儀器工作電壓、漏水報警等情況；探頭主體內中心的4個雙向活塞，在其兩端安裝的兩個位移傳感器用於測量由於千斤頂給鑽孔孔壁加壓而引起的孔徑位移，並採用上油腔油路和下油腔油路的雙重油路，加壓油路的末端接位於探頭後蓋中的壓力傳感器，雙向活塞行程分別可達16mm禾口 21mm。 本實用新型密封採用後蓋密封圈密封，密封性好，在現有各類井中設備一個重要的難題就是其防水性能，因為探頭中一般都安裝有電子元件，一但進水，會造成測試探頭不同程度的損壞，由於探頭內部空間有限，安裝的器件多，用普通方法無法給探頭主體與後蓋之間加上密封圈，一般的密封方法是在探頭主體與後蓋之間的螺絲上纏繞生膠帶，但這種方法的密封效果往往不理想，本實用新型全自動智能化鑽孔彈模測試儀採用把探頭主體內部的電纜總線槽設計為"弓"型，給在探頭主體與後蓋之間加工密封圈留出了空間(見圖8)，從而把位移傳感器和壓力傳感器都密封在了後蓋中，後蓋與探頭主體部分之間用密封圈密封，探頭主體中裸露的信號電纜全部用環氧樹脂密封覆蓋，並配套防水電纜，使整套設備的防水性能大於5MPa。 本實用新型可以根據預設工作參數快速、準確的測量出鑽孔被測部位巖體的壓力 變形曲線，從而根據測試曲線計算彈性模量和變形模量，以保證使用效果和測量精度，其技術指標如下 ①位移測試精度0. 001mm ;[0026] ②位移測試線性度《0. 10% F S ;[0027] ③位移量程15mm、20mm ;[0028] ④可測孔徑①75 ①110mm ;[0029] ⑤壓力測試精度0. 175MPa ;[0030] ⑥最大壓力75MPa、85MPa ;[0031] ⑦主機處理器Pentume IV ;[0032] ⑧內存512M; ⑨顯示器10"高清液晶顯示器； ⑩硬碟容量4GB (可擴展)； 作業系統winXP embed ; ⑩工作溫度工業級； 供電方式交流或直流(12V)兩種。
由上述情況並經實際試用可知，本實用新型具有以下有益技術效果 (1)自動化程度高，儀器的記錄、判斷和報警均根據儀器在開始測試前設定相應參
數自動控制、不需要手工記錄任何數據； (2)探頭設計獨特、科學，符合測試原理，測試探頭為"宮燈"型，孔壁的半接觸角為12.5° ，這種設計在能保證測試過程中承壓板與鑽孔孔壁匹配良好的同時，使整個承壓板上的受力更加均勻，測試數據更為可靠； (3)探頭設備為75型探頭和90型探頭，其位移測試量程分別達到15mm和20mm，適應孔徑範圍大；位移測試精度為0. 001mm，位移的線性精度《0. 1% F S，壓力測試精度為0. 175MPa，壓力測試的線性精度為+/-0. 25% F S，數據採集精度高；[0042] (4)系統採用數據採集、顯示、處理一體化，將測試數據、曲線進行了圖表一體化顯示，並實現和WORD軟體的結合； (5)測試探頭密封性能好，可承受最大達5MPa水壓。 本實用新型可有效用於各類地質鑽探中使用，應用面廣，經濟和社會效益巨大。
權利要求一種全自動智能化鑽孔彈模測試儀，包括控制器、測試探頭和油泵，其特徵在於，控制器(1)經連接電纜(2)同測試探頭(5)相連接，油泵(4)經高壓油管(3)同測試探頭(5)主體內的千斤頂相連，測試探頭內的位移傳感器(26)、壓力傳感器、千斤頂和漏水報警器經連接電纜同控制器(1)相連，所說的千斤頂是由4個千斤頂活塞(16)串接並同步伸縮的組合式雙向千斤頂。
2. 根據權利要求1所述的全自動智能化鑽孔彈模測試儀，其特徵在於，所說的測試探 頭(5)為"宮燈"型，其結構是，探頭主體(27)前部裝有馬蹄形套管(28)，其後部裝有後蓋 (30)，探頭主體(27)內裝有由4個千斤頂活塞(16)串接並同步伸縮的組合式雙向千斤頂， 千斤頂兩端的探頭主體(27)內裝有位移傳感器(26)，探頭主體(27)下部在位移傳感器 (26)的外面經壓力傳感器接口 (23)有壓力傳感器，壓力傳感器外面裝有後蓋(30)密封圈 (20) ，壓力傳感器尾端連接電纜接控制器，探頭主體(27)外部裝有防塵套(6)，防塵套(6) 外部兩側分別裝有活動承壓板(7)、背部承壓板(29)。
3. 根據權利要求2所述的全自動智能化鑽孔彈模測試儀，其特徵在於，所說的活動承 壓板(7)經承壓板固定孔(8)由螺釘(24)穿過防塵套(6)固定在千斤頂活塞(16)上。
4. 根據權利要求1所述的全自動智能化鑽孔彈模測試儀，其特徵在於，所說的位移傳 感器(26)經位移傳感器固定孔(32)由螺釘固定在探頭主體(27)內的位移傳感器安裝孔(21) 內，並經位移傳感器出線孔(22)及電纜總出線孔(14)接控制器，活動承壓板(7)兩端 有位移傳感器拉杆孔(9)，位移傳感器拉杆經固定螺絲(25)裝在活動承壓板(7)上，並經 移傳感器出線孔(22)和電纜總出線孔(14)由連接電纜同控制器相連，探頭主體(27)上端 部中心有探頭拉杆孔(13)，探頭拉杆孔(13)周邊分別有下油腔加工孔(10)、上油腔進油孔 (12)、下油腔進油孔(15)和電纜總線孔(14)。
5. 根據權利要求1所述的全自動智能化鑽孔彈模測試儀，其特徵在於，所說的千斤頂 外經千斤頂壓板固定孔(19)由螺釘裝有千斤頂壓板(18)。
6. 根據權利要求2所述的全自動智能化鑽孔彈模測試儀，其特徵在於，所說的防塵套 (6)經防塵套固定孔(11)由螺釘固定在千斤頂壓板(18)上。
7. 根據權利要求2所述的全自動智能化鑽孔彈模測試儀，其特徵在於，所說的探頭主 體(27)內在千斤頂壓板(18)下面配裝有"弓"型的電纜總線槽(17)。
8. 根據權利要求2所述的全自動智能化鑽孔彈模測試儀，其特徵在於，所說的活動承 壓板(7)與4個千斤頂活塞之間由高強度內六方螺栓連接。
9. 根據權利要求2所述的全自動智能化鑽孔彈模測試儀，其特徵在於，所說的活動承 壓板(7)與位移傳感器的滑動杆之間用塑膠螺絲連接。
專利摘要本實用新型涉及全自動智能化鑽孔彈模測試儀，可有效解決位移量小、精度差、測試麻煩、防水性能差易導致儀器損壞的問題，其解決的技術方案是，包括控制器、測試探頭和油泵，控制器經連接電纜同測試探頭相連接，油泵經高壓油管同測試探頭主體內的千斤頂相連，測試探頭內的位移傳感器、壓力傳感器、千斤頂和漏水報警器經連接電纜同控制器相連，所說的千斤頂是由4個千斤頂活塞串接並同步伸縮的組合式雙向千斤頂，本實用新型結構新穎獨特，科學，安裝使用方便，密封性能好，自動化測試精度高，是鑽孔彈模測試儀上的創新。
文檔編號G01N3/00GK201526319SQ200920257618
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者周錫芳, 張毅, 李廣超, 楊學亮, 楊紅雲, 毋光榮, 王旭明, 耿瑜平, 胡偉華, 藍樹猛, 裴少英, 謝向文, 郭玉松, 馬若龍, 高拴會 申請人:黃河勘測規劃設計有限公司工程物探研究院