專利名稱：：恒壓閥及滲流實驗系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種煤巖試樣滲流試驗技術，尤其涉及一種恒壓閥及滲流實驗系統(tǒng)。
背景技術：
：在煤巖蠕變滲流的實驗研究中，需要知道煤巖試樣兩個端面的壓差，從而研究該種滲流介質(zhì)在煤巖試樣中的滲透規(guī)律，進而研究蠕變過程與滲透率的關系。在滲流試驗中，通常采用高壓氣瓶、氣泵或者液泵作為通過煤巖試樣滲流流體的動力源，而隨著氣瓶中氣體濃度及外界溫度的變化，從高壓氣瓶輸出到煤巖試樣端面的流體壓力是不恒定的，那么直接造成試件兩端的壓差不恒定，從而造成通過試樣的滲流量及實驗結果處理的試樣滲透參數(shù)出現(xiàn)誤差；氣泵或液泵提供的壓力取決于泵的特性及流量的大小，流量變化時，其壓力隨之改變。所以在煤巖試樣滲流實驗的研究中，需要對進入實驗端面的流體壓力進行恒定。現(xiàn)有技術中，滲流實驗中的恒壓裝置大都是采用以彈簧或密封氣體來給定控壓，或液壓泵等給定液壓進行壓力調(diào)節(jié)。上述現(xiàn)有技術至少存在以下缺點結構復雜、恒壓效果差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單、恒壓效果好的恒壓閥及滲流實驗系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明的恒壓閥，包括閥體，所述閥體內(nèi)設有閥腔，所述閥體腔內(nèi)設有闊芯，所述閥體的一端設有控壓口；另一端設有直通輸液口，所述閥體的側壁上設有側通輸液口，所述闊芯能在所述控壓口與所述直輸通液口之間滑動；所述閥芯朝向所述直通輸液口的一端設有芯孔；朝向所述側通輸液口的一側設有楔形槽，所述芯孔與所述楔形槽相通。本發(fā)明的滲流實驗系統(tǒng)，包括滲流管路，所述滲流管路上設有上述的恒壓閥，所述恒壓閥的直通輸液口和側通輸液口分別與所述滲流管路連接；所述恒壓閥的控壓口與恒定靜壓系統(tǒng)連接。由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明所述的恒壓閥及滲流實驗系統(tǒng)，由于4恒壓闊的閥體腔內(nèi)設有閥芯，閥芯能在控壓口與直通輸液口之間滑動；閥芯朝向直通輸液口的一端設有芯孔、朝向側通輸液口的一側設有楔形槽，芯孔與楔形槽相通，當控壓口給定壓力恒定時，控壓口與直通輸液口之間的壓差會引起閥芯的移動，通過楔形槽可以改變通過閥的流量，從而保持滲流實驗系統(tǒng)中進入實驗端面的流體壓力的恒定，結構簡單、恒壓效果好。圖l為本發(fā)明恒壓閥的具體實施例一的結構示意圖；圖2為本發(fā)明恒壓閥的具體實施例二的結構示意圖；圖3為本發(fā)明滲流實驗系統(tǒng)的結構示意圖；圖4為本發(fā)明中變壓裝置的結構示意圖。具體實施例方式本發(fā)明的恒壓閥，其較佳的具體實施方式如圖l、圖2所示，包括閥體l，閥體l內(nèi)設有閥腔，閥體腔內(nèi)設有閥芯21、22，閥體1的一端設有控壓口K;另一端設有直通輸液口B，閥體1的側壁上設有側通輸液口A，閥芯21、22能在控壓口K與直通輸液口B之間滑動。閥芯21、22朝向直通輸液口B的一端設有芯孔6;朝向側通輸液口A的一側設有楔形槽7，芯孔6與楔形槽7相通。當控壓口K給定壓力恒定時，控壓口K與直通輸液口B之間的壓差會引起闊芯21、22的移動，通過楔形槽7可以改變通過閥的流量，從而實現(xiàn)恒壓。具體實施例一，如圖l所示恒壓閥為進壓閥時，側通輸液口A為進口，直通輸液口B為出口，閥芯21上的楔形槽7自直通輸液口B至控壓口K的方向由淺逐漸加深。具體實施例二，如圖2所示恒壓閥為回壓閥時，直通輸液口B為進口，側通輸液口A為出口，閥芯21上的楔形槽7自直通輸液口直通輸液口B至控壓口K的方向由深逐漸變淺。閥體1內(nèi)的閥腔的兩端與閥芯21、22之間設有限位彈簧，起緩沖作用；閥芯21、22與閥體1的內(nèi)壁之間設有密封圈5;閥口A、B、K處設有接口3等。本發(fā)明的滲流實驗系統(tǒng)，其較佳的具體實施方式如圖3所示，包括滲流管路，滲流管路上設有上述的恒壓閥，恒壓閥的直通輸液口和側通輸液口分別與滲流管路連接；恒壓閥的控壓口與恒定靜壓系統(tǒng)連接。當通過滲流試驗系統(tǒng)對試樣進行滲流試驗時，滲流管路包括進流管路、回流管路，滲流介質(zhì)自進流管路進入試樣，從回流管路回液?？梢栽谶M流管路上設進壓閥，同時在回流管路上設回壓闊。也可以只在進流管路上設進壓閥或在回流管路上設回壓閥。具體進壓閥的側通輸液口可以與氣瓶(或氣泵或液泵)連接，回壓閥的側通輸液口可以與流量計等連接，流量計出口排空。恒定進壓閥的工作原理氣瓶氣體通過閥進口進入閥體，并通過閥芯上的溝槽及閥芯中孔到達閥出口。當出口壓力大于給定壓力(控壓口)，閥芯右移，通路斷面積變小，阻力增大，流量減小，從而使閥的出口壓力降低。反之，當出口壓力小于給定壓力(控壓口)，閥芯左移，通路斷面積變大，阻力減小，流量增大，從而使閥的出口壓力提高。當出口壓力等于于給定壓力(控壓口)，閥芯靜止不動，通路斷面積、阻力、流量均保持不變，闊的出口壓力恒定。在整個實驗過程中，闊芯左右移動，出口壓力始終與控壓口壓力最多相差閥芯移動阻力，給定口壓力恒定，則通過進壓閥輸出到試樣端面的壓力基本恒定，其波動幅度僅為閥芯移動阻力。恒定回壓閥的工作原理與進壓閥相似氣瓶氣體通過閥進口進入閥體，并通過閥芯中孔及閥芯上的溝槽到達閥出口。當進口壓力大于給定壓力(控壓口)，閥芯右移，通路斷面積變大，阻力降低，流量增大，從而使閥的進口壓力降低。反之，當出口壓力小于給定壓力(控壓口)，閥芯左移，通路斷面積變小，阻力增大，流量減小，從而使闊的進口壓力提高。當出口壓力等于于給定壓力(控壓口)，閥芯靜止不動，通路斷面積、阻力、流量均保持不變，閥的進口壓力恒定。在整個實驗過程中，閥芯左右移動，進口壓力始終與控壓口壓力最多相差閥芯移動阻力，給定口壓力恒定，則通過進壓閥輸出到試樣端面的壓力基本恒定，其波動幅度僅為閥芯移動阻力。具體實施時，包括以下步驟(1)將進壓閥的進口連接到高壓氣瓶(氣泵、液泵)，將其出口連接到試件的進口，并在管路上安裝壓力表；(2)將回壓閥的進口連接到試件的滲流出口，并在管路上安裝壓力表，將回壓閥的出口連接到流量計；(3)根據(jù)滲流介質(zhì)進入試件端面壓力要求，調(diào)整蓄能器和變壓裝置，并將其連接到進壓閥的控壓口，提供恒定的給定靜壓；(4)根據(jù)滲流介質(zhì)流出試件端面壓力要求，調(diào)整蓄能器和變壓裝置，并將其連接到回壓閥的控壓口，提供恒定的給定靜壓；(5)打開氣瓶(氣泵、液泵)，向進壓閥供氣(供液)，進行煤巖試件滲流實驗；(6)觀察壓力表的讀數(shù)，當試件進出口的壓力均保持恒定后，記錄壓力表和流量計的讀數(shù)，計算滲流參數(shù)。本發(fā)明的滲流實驗系統(tǒng)可以與真三軸蠕變實驗系統(tǒng)設置在一起，其中，與恒壓閥的控壓口連接的恒定靜壓系統(tǒng)即可以為真三軸蠕變實驗系統(tǒng)的液壓加載系統(tǒng)。液壓加載系統(tǒng)可以通過重力液壓恒載蓄能裝置保持恒壓，滲流實驗系統(tǒng)可以通過液壓加載系統(tǒng)提供滲流給定恒壓。由于整個液壓加載系統(tǒng)的壓力恒定，通過該系統(tǒng)給定的滲流給定壓力也可以實現(xiàn)恒定。進壓闊和回壓閥分別通過變壓裝置IV、V與液壓加載系統(tǒng)連接?？梢愿鶕?jù)需要通過變壓裝置IV、V對液壓加載系統(tǒng)進行調(diào)定后，分別控制進壓閥和回壓閥的壓力，使進壓閥和回壓閥的壓力恒定，進而為滲流實驗系統(tǒng)提供滲流給定恒壓。滲流實驗系統(tǒng)中還包括流量計、氣瓶、位移計、恒溫箱、截止閥、三通及若干管線等。滲流管路中的滲流介質(zhì)可以為氣體或液體等。真三軸蠕變實驗系統(tǒng)中，重力液壓恒載蓄能裝置提供動力源并蓄能，試驗過程中，由于試件體積的變化，觀測位移計液面的變化，必要時采用手搖泵進行及時的補液或泄液；通過變壓裝置I、II、III對重力蓄能裝置輸出的流體進行變壓，分別滿足試樣不同方向的加載要求，并通過變壓裝置IV、V為進壓閥和回壓閥提供控壓口的給定壓，從而恒定滲流試驗中試樣兩端面滲流介質(zhì)的壓力差；通過流量計記錄滲流介質(zhì)通過煤巖試樣的滲流量；可以將夾持器及氣瓶安置在恒溫箱中，通過管線連接構成恒載蠕變與滲流實驗系統(tǒng)。如圖4所示，上述的變壓裝置I、II、III、IV、V包括缸體ll、活塞12，活塞12兩端的面積不同，活塞12的兩端與缸體11之間分別形成大活塞腔15和小活塞腔16，大活塞腔15和小活塞腔16分別與外部相通，排氣孔17可以排出進入缸體與活塞之間的氣體，可以通過活塞12兩端的面積差實現(xiàn)變壓?；钊?2與缸體11之間可以設有密封裝置14，缸體ll的上部可以設有缸蓋13等。實驗中可以通過單個變壓裝置或者多個變壓裝置串并聯(lián)獲得不同的壓力荷載，結合砝碼重力達到各種煤巖試樣蠕變實驗要求，實驗過程中如果出現(xiàn)試樣體積變化較大的情況時進行及時的手動補液或泄液。具體實施例的數(shù)據(jù)如表l所示表l變壓裝置活塞參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明用在煤巖滲流實驗中，控制滲流介質(zhì)進壓(和回壓)，可以實現(xiàn)在恒定壓差下煤巖滲流的研究，可以由恒定靜壓裝置提供所需的給定壓。由進壓閥和回壓閥分別控制試件進口和回口的滲流壓力，從而達到試件兩端面壓差恒定，嚴格滿足滲流實驗要求。在本發(fā)明中，滲流實驗系統(tǒng)可以與真三軸蠕變實驗系統(tǒng)利用一套重力恒壓蓄能裝置提供初始液壓，在調(diào)壓過程中通過變壓裝置進行變壓從而施加到閥的控壓口進行進壓或回壓恒定。具體實施時，可以包括以下步驟(1)通過手搖泵向真三軸蠕變實驗系統(tǒng)加載，進行蠕變實驗，定時觀測位移計液面的變化，必要時進行適當?shù)难a液或泄液；(2)打開進壓閥和回壓閥上方的閥門，使進壓閥和回壓閥控壓口壓力恒定，打開氣瓶進行滲流試驗；(3)進壓閥和回壓閥的閥芯動作，自動調(diào)節(jié)試件進口和回口的滲流壓力(4)觀察試件進口和回口管路上的壓力表讀數(shù)，當壓力穩(wěn)定后，讀取記錄流量計數(shù)值即滲流量，并進行數(shù)據(jù)處理。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權利要求1、一種恒壓閥，包括閥體，其特征在于，所述閥體內(nèi)設有閥腔，所述閥腔內(nèi)設有閥芯，所述閥體的一端設有控壓口；另一端設有直通輸液口，所述閥體的側壁上設有側通輸液口，所述閥芯能在所述控壓口與所述直通輸液口之間滑動；所述閥芯朝向所述直通輸液口的一端設有芯孔；朝向所述側通輸液口的一側設有楔形槽，所述芯孔與所述楔形槽相通。2、根據(jù)權利要求l所述的恒壓閥，其特征在于，該恒壓閥為進壓閥，所述側通輸液口為進口，所述直通輸液口為出口，所述楔形槽自所述直通輸液口至所述控壓口的方向由淺逐漸加深。3、根據(jù)權利要求l所述的恒壓閥，其特征在于，該恒壓閥為回壓閥，所述直通輸液口為進口，所述側通輸液口為出口，所述楔形槽自所述直通輸液口至所述控壓口的方向由深逐漸變淺。4、根據(jù)權利要求l、2或3所述的恒壓閥，其特征在于，所述閥腔的兩端與所述閥芯之間設有限位彈簧。5、一種滲流實驗系統(tǒng)，包括滲流管路，其特征在于，所述滲流管路上設有權利要求l至4任一項所述的恒壓閥，所述恒壓閥的直通輸液口和側通輸液口分別與所述滲流管路連接；所述恒壓閥的控壓口與恒定靜壓系統(tǒng)連接。6、根據(jù)權利要求5所述的滲流實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述滲流管路包括進流管路、回流管路；所述進流管路上設有進壓閥；所述回流管路上設有回壓閥；所述進壓閥的側通輸液口為進口，直通輸液口為出口，閥芯上的楔形槽自所述直通輸液口至所述控壓口的方向由淺逐漸加深。所述回壓閥的直通輸液口為進口，側通輸液口為出口，閥芯上的楔形槽自所述直通輸液口至所述控壓口的方向由深逐漸變淺。7、根據(jù)權利要求5或6所述的滲流實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述恒定靜壓系統(tǒng)為真三軸蠕變實驗系統(tǒng)的液壓加載系統(tǒng)。8、根據(jù)權利要求7所述的滲流實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓加載系統(tǒng)通過重力液壓恒載蓄能裝置保持恒壓，所述進壓閥和回壓閥分別通過變壓裝置與所述液壓加載系統(tǒng)連接。9、根據(jù)權利要求8所述的滲流實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓裝置包括缸體、活塞，所述活塞兩端的面積不同，所述活塞的兩端與所述缸體之間分別形成大活塞腔和小活塞腔，所述大活塞腔和小活塞腔分別與外部相通。10、根據(jù)權利要求5或6所述的滲流實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述滲流管路中的滲流介質(zhì)為氣體或液體。全文摘要本發(fā)明公開了一種恒壓閥及滲流實驗系統(tǒng)，恒壓閥包括閥體，閥體內(nèi)設有閥腔，所述閥腔內(nèi)設有閥芯，閥體的一端設有控壓口；另一端設有直通輸液口，閥體的側壁上設有側通輸液口，閥芯能在控壓口與直通輸液口之間滑動；閥芯朝向直通輸液口的一端設有芯孔；朝向側通輸液口的一側設有楔形槽，芯孔與所述楔形槽相通。滲流實驗系統(tǒng)可以由恒定靜壓裝置提供所需的給定壓，由進壓閥和回壓閥分別控制煤巖試件進口和回口的滲流壓力，從而達到試件兩端面壓差恒定，實現(xiàn)不同壓力和壓差下氣液介質(zhì)在煤巖中的滲流實驗研究。文檔編號F16K17/20GK101487540SQ20081024735公開日2009年7月22日申請日期2008年12月30日優(yōu)先權日2008年12月30日發(fā)明者為宋,楊小彬,秦躍平,聶百勝申請人:中國礦業(yè)大學(北京)