本發(fā)明涉及高溫巖體快速降溫設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高溫巖體冷卻液快速自動(dòng)調(diào)節(jié)降溫裝置。

背景技術(shù)：

高溫高壓下巖石的熱物理及力學(xué)特性的研究已經(jīng)成為巖石力學(xué)與工程研究的新課題。在高溫巖體地?zé)衢_(kāi)發(fā)中井孔的施工及建造過(guò)程中，由于泥漿及鉆井液的使用，導(dǎo)致鉆井圍巖在很短的時(shí)間內(nèi)由于巖體溫度快速降低，從而使高溫巖體產(chǎn)生熱沖擊熱破裂；同時(shí)，循環(huán)水經(jīng)過(guò)人工儲(chǔ)留層，也會(huì)使圍巖溫度快速降低，產(chǎn)生熱沖擊熱破裂。另外地下巖體工程遭受火災(zāi)后，消防射水使高溫巖體快速降溫，產(chǎn)生熱沖擊熱破裂。為了探究高溫巖體冷卻液快速冷卻后的物理力學(xué)性能的變化規(guī)律，許多室內(nèi)實(shí)驗(yàn)多采用將高溫巖體直接放入敞口的盛有冷卻液的鐵盆中模擬實(shí)際高溫巖體快速降溫工況，這種做法既不規(guī)范，也不安全，飛濺出來(lái)的高溫液體容易傷及實(shí)驗(yàn)人員。

目前的快速降溫裝置多采用風(fēng)冷原理，即在高溫爐一端開(kāi)一個(gè)進(jìn)氣孔，另一端開(kāi)一個(gè)排氣孔，通過(guò)循環(huán)氣體加快爐內(nèi)高溫氣體的流動(dòng)，從而達(dá)到快速降溫的目的。但是循環(huán)氣體快速降溫并不能真實(shí)模擬高溫巖體與冷卻液接觸快速降溫的實(shí)際工況，另外不同的冷卻液降溫效果不一樣，這些都是現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法模擬的，所以設(shè)計(jì)了一種高溫巖體冷卻液快速手動(dòng)調(diào)節(jié)降溫裝置，作為高溫巖體熱沖擊模擬實(shí)驗(yàn)的專(zhuān)用配套裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高溫巖體冷卻液快速自動(dòng)調(diào)節(jié)降溫的裝置，以期模擬高溫巖體冷卻液快速降溫產(chǎn)生熱沖擊的工況，相同種類(lèi)的巖體試件需要相同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)巖體轉(zhuǎn)動(dòng)速度能夠有效地控制巖體試件被冷卻液淋?chē)姷乃俣?，并?shí)現(xiàn)對(duì)相同種類(lèi)的巖體試件的降溫效果分析。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種高溫巖體冷卻液快速自動(dòng)調(diào)溫降溫裝置，該裝置包括通氣孔1、花灑噴頭2、霧化噴頭3、高溫紅外線測(cè)溫儀4、驅(qū)動(dòng)齒輪5、從動(dòng)齒輪a6、裝置平臺(tái)7、渦輪蝸桿支架8、蝸輪蝸桿9、箱蓋10、冷卻箱11、試件支座12、冷卻液分流器13、冷卻液控制閥14、冷卻液儲(chǔ)積罐15、冷卻液排出孔16、連接花灑噴頭的冷卻液導(dǎo)入管17、連接霧化噴頭的冷卻液導(dǎo)入管18、從動(dòng)齒輪b19、從動(dòng)齒輪a軸桿20、驅(qū)動(dòng)齒輪軸桿21、電機(jī)22。

箱蓋10設(shè)置在冷卻箱11的頂部，兩者配合完成后形成密閉空間。

冷卻箱11的底部中間設(shè)有連接花灑噴頭的冷卻液導(dǎo)入管17，連接花灑噴頭的冷卻液導(dǎo)入管17的外側(cè)設(shè)有連接霧化噴頭的冷卻液導(dǎo)入管18；連接花灑噴頭的冷卻液導(dǎo)入管17的一端連接有花灑噴頭2，連接霧化噴頭的冷卻液導(dǎo)入管18連接霧化噴頭3；

連接花灑噴頭的冷卻液導(dǎo)入管17和連接霧化噴頭的冷卻液導(dǎo)入管18的另一端與冷卻液分流器13連接，冷卻液分流器13與冷卻液儲(chǔ)積罐15連接，冷卻液分流器13與冷卻液儲(chǔ)積罐15中間設(shè)置有冷卻液控制閥14，冷卻箱11的頂部設(shè)有通氣孔1，冷卻箱11的側(cè)面設(shè)有高溫紅外線測(cè)溫儀4，高溫紅外線測(cè)溫儀4的位置正對(duì)試件支座12。

裝置平臺(tái)7上面分別設(shè)有蝸輪蝸桿支架8、驅(qū)動(dòng)齒輪軸桿21和從動(dòng)齒輪a軸桿20，驅(qū)動(dòng)齒輪軸桿21和從動(dòng)齒輪a軸桿20均通過(guò)軸承安裝在裝置平臺(tái)7上；驅(qū)動(dòng)齒輪軸桿21為從動(dòng)齒輪b19和驅(qū)動(dòng)齒輪5的中心軸，從動(dòng)齒輪a軸桿20為動(dòng)齒輪a6的中心軸，試件支座12安裝在從動(dòng)齒輪a軸桿20的頂部，蝸輪蝸桿9末端與電機(jī)22的輸出軸連接，蝸輪蝸桿9與從動(dòng)齒輪b19相嚙合，驅(qū)動(dòng)齒輪5水平布置，驅(qū)動(dòng)齒輪5與從動(dòng)齒輪a6相嚙合，驅(qū)動(dòng)齒輪5為主動(dòng)輪，從動(dòng)齒輪a6為從動(dòng)輪；試件支座12和冷卻液排出孔16分別設(shè)置在連接霧化噴頭的冷卻液導(dǎo)入管18的周向位置，試件支座12和冷卻液排出孔16間歇布置。通過(guò)電機(jī)22控制試件支座12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而控制試件支座12上的試樣表面溫度冷卻速度。電機(jī)22通過(guò)支架安裝在裝置平臺(tái)7上。

花灑噴頭2為試樣的冷卻提供主要淋?chē)娊禍氐睦鋮s液，霧化噴頭3為試樣的冷卻提供輔助的霧化噴灑冷卻液，兩者相互配合完成降溫。

冷卻液為水、液氮或其他類(lèi)型的冷卻液。

本發(fā)明的有益效果：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不僅成功模擬了高溫巖體快速降溫的工況，還保證了實(shí)驗(yàn)的安全性。

本發(fā)明的冷卻液可以根據(jù)模擬工況的不同，更換不同的冷卻液。

本發(fā)明不僅適用于標(biāo)準(zhǔn)巖體試樣降溫，還可以更換試樣支座給不同形狀和尺寸的試樣降溫。從而達(dá)到模擬不同熱沖擊工況的目的。

附圖說(shuō)明

圖1是冷卻裝置主視結(jié)構(gòu)圖。

圖2是冷卻箱俯視結(jié)構(gòu)圖。

圖3.1是試件支座的驅(qū)動(dòng)裝置圖。

圖3.2是電機(jī)和蝸輪蝸桿裝配連接示意圖。

圖4是冷卻液噴灑降溫示意圖。

圖5.1是花灑噴頭以及試件支座位置示意圖。

圖5.2是霧化噴頭以及試件支座位置示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-5.2所示，將高溫試樣放到試件支座12上，蓋好箱蓋10，打開(kāi)冷卻液控制閥14，冷卻液從花灑噴頭2和霧化噴頭3噴出。電機(jī)22驅(qū)動(dòng)試件支座12旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫試樣的降溫效果。通過(guò)高溫紅外線測(cè)溫儀4測(cè)量試件表面溫度，待試樣表面溫度降至額定溫度之下，關(guān)閉冷卻液控制閥14，取出試樣進(jìn)行其他部分的實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫巖體冷卻液快速自動(dòng)調(diào)節(jié)降溫裝置，屬于高溫巖體快速降溫設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。將高溫試樣放到試件支座上，蓋好箱蓋，打開(kāi)冷卻液控制閥，冷卻液從花灑噴頭和霧化噴頭噴出。電機(jī)驅(qū)動(dòng)試件支座旋轉(zhuǎn)，不同的旋轉(zhuǎn)速度，可以達(dá)到不同的降溫效果。通過(guò)高溫紅外線測(cè)溫儀測(cè)量試件表面溫度，待試樣表面溫度降至額定溫度之下，關(guān)閉冷卻液控制閥，取出試樣進(jìn)行其他部分的實(shí)驗(yàn)?；婎^為試樣的冷卻提供主要淋?chē)娊禍氐睦鋮s液，霧化噴頭為試樣的冷卻提供輔助的霧化噴灑冷卻液，兩者相互配合完成降溫。

技術(shù)研發(fā)人員：范立峰;高經(jīng)緯;馬國(guó)偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.09.05