本實用新型涉及石油地質(zhì)實驗設(shè)備領(lǐng)域，具體的是一種可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備。

背景技術(shù)：

非常規(guī)油氣資源包括致密油和氣、頁巖油和氣以及煤層氣等，其資源潛力大。隨著油氣資源的日趨緊缺和對于能源安全的考慮，非常規(guī)能源得到不斷發(fā)展，逐漸成為目前能源研究的熱點之一。非常規(guī)油氣儲層物性復(fù)雜，其成功開發(fā)離不開室內(nèi)實驗的支撐。但由于非常規(guī)儲層特殊的地質(zhì)特征，使得實驗室內(nèi)巖心不易鉆取和加工。煤層氣儲層發(fā)育大量的割理裂隙等結(jié)構(gòu)弱面，煤巖強度低、彈性模量低、容易破碎；頁巖層理和微裂縫發(fā)育，脆性大，容易破碎且遇水易解體；部分砂巖巖石膠結(jié)疏松，加工難度也較大。目前，實驗室常采用水冷卻巖心鉆取機鉆取巖心或利用刀片切割加工巖心光面，這些方法對于易碎的煤巖、頁巖和膠結(jié)疏松的砂巖而言，成功率較低，造成了巖心的浪費和實驗研究的困難。

將金剛絲切割線切割引入到實驗室?guī)r石加工具有穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。中國專利CN203680559U，公開日期2014年7月2日，公開的《一種線切割裝置及用于頁巖柱塞狀巖心加工的線切割系統(tǒng)》，可以解決柱塞狀頁巖巖心獲取的問題，但其切割系統(tǒng)是通過偏心輪的傳動機構(gòu)來實現(xiàn)金剛絲切割線的往復(fù)運動，速度不可調(diào)，需要手動自動張緊，存在切割縫隙大、加工效率低、斷絲保護不完善、電機燒壞風(fēng)險等問題，不適合于連續(xù)作業(yè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有巖心線切割設(shè)備存在切割縫隙大的問題，本實用新型提供了一種可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備，該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、安裝布設(shè)方便、加工精度高、切割縫隙小且切割面光潔度好等優(yōu)點，是一種可實現(xiàn)易碎巖心任意形狀加工的切割設(shè)備。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備，包括儲絲桶金剛絲切割線和導(dǎo)輪架，該導(dǎo)輪架上設(shè)有第一導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪，金剛絲切割線依次繞過儲絲桶、第一導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪形成閉合環(huán)路，儲絲桶連接有用于驅(qū)動該儲絲桶轉(zhuǎn)動的驅(qū)動部件，該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備還包括用于使金剛絲切割線自動張緊的自動張緊機構(gòu)。

第二導(dǎo)輪位于第一導(dǎo)輪的下方，儲絲桶位于第一導(dǎo)輪的左側(cè)或右側(cè)，儲絲桶的軸線、第一導(dǎo)輪的軸線和第二導(dǎo)輪的軸線互相平行，儲絲桶的軸線呈水平狀態(tài)。

該導(dǎo)輪架含有立柱線架、上線架和下線架，立柱線架、上線架和下線架均呈柱狀，立柱線架呈直立狀態(tài)，上線架和下線架均呈水平狀態(tài)，上線架位于下線架的上方，上線架和下線架均與立柱線架連接，第一導(dǎo)輪固定于上線架，第二導(dǎo)輪固定于下線架。

上線架上還設(shè)有第三導(dǎo)輪，下線架上還設(shè)有第四導(dǎo)輪，第三導(dǎo)輪位于第一導(dǎo)輪和儲絲桶之間，第三導(dǎo)輪的軸線與第一導(dǎo)輪的軸線平行，第四導(dǎo)輪位于第二導(dǎo)輪和儲絲桶之間，第四導(dǎo)輪的軸線與第二導(dǎo)輪的軸線平行，金剛絲切割線依次繞過儲絲桶、第三導(dǎo)輪、第一導(dǎo)輪、第二導(dǎo)輪和第四導(dǎo)輪形成閉合環(huán)路。

位于第一導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪之間的金剛絲切割線呈豎直狀態(tài)，位于第三導(dǎo)輪和第一導(dǎo)輪之間的金剛絲切割線呈水平狀態(tài)，位于第四導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪之間的金剛絲切割線呈水平狀態(tài)，金剛絲切割線的直徑為0.4mm。

上線架能夠沿立柱線架上下移動，該自動張緊機構(gòu)包括配重塊、定滑輪和拉線，該定滑輪固定于立柱線架上，該拉線繞過該定滑輪，該拉線的兩端分別與配重塊和上線架連接，配重塊能夠拉動上線架向上移動。

立柱線架上還設(shè)有斷絲保護開關(guān)，該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備還含有控制單元，斷絲保護開關(guān)與控制單元連接，斷絲保護開關(guān)位于上線架的上方，當(dāng)上線架向上移動并觸碰到斷絲保護開關(guān)時，控制單元能夠使該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備停止工作。

該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備還含有設(shè)備底座，該導(dǎo)輪架和儲絲桶均設(shè)置于設(shè)備底座上，設(shè)備底座上還設(shè)有從上向下依次連接的巖心臺和X軸移動部，X軸移動部能夠驅(qū)動巖心臺沿第二導(dǎo)輪的軸線方向移動，巖心臺的上表面位于第二導(dǎo)輪和第一導(dǎo)輪之間。

設(shè)備底座上還設(shè)有Y軸移動部，Y軸移動部位于X軸移動部和設(shè)備底座之間，Y軸移動部能夠驅(qū)動巖心臺和X軸移動部沿垂直于儲絲桶軸線的水平方向移動。

該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備還含有能夠使儲絲桶沿儲絲桶的軸線方向往復(fù)移動的往復(fù)移動機構(gòu)。

本實用新型的有益效果是：該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備利用直徑為0.4mm金剛絲切割線的往復(fù)循環(huán)運動進行巖心切割加工，切割縫隙小，巖心損失小，切割面光潔度好；通過儲絲桶和定滑輪組實現(xiàn)往復(fù)運絲，穩(wěn)定性較好，加工巖心不易破碎且速度可調(diào)，加工效率高，適用于易碎巖心的切割；利用數(shù)控的方式控制加工巖心的形狀，選擇范圍大，幾何精度和位置精度較高；采用變頻旋轉(zhuǎn)電機直連及緩沖裝置，噪音很低；具有斷絲保護和自動張緊裝置，安全性高且操作簡單。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。

圖1是可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備的正視示意圖。

圖2是可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備的左視示意圖。

圖3是往復(fù)移動機構(gòu)的示意圖。

圖4是切割方法流程圖。

1、設(shè)備底座；2、立柱線架；3、上線架；4、下線架；5、儲絲桶；6、第三導(dǎo)輪；7、第一導(dǎo)輪；8、第二導(dǎo)輪；9、第四導(dǎo)輪；10、金剛絲切割線；11、變頻旋轉(zhuǎn)電機；12、組合行程開關(guān)；13、斷絲保護開關(guān)；14、配重塊；15、巖心臺；16、X軸移動部；17、Y軸移動部；18、控制單元；19、擋板；20、控制開關(guān)；21、巖心；22、大齒輪；23、小齒輪；24、螺母；25、絲杠；26、軸承；27、螺帽。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。

一種可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備，包括儲絲桶5、金剛絲切割線10和導(dǎo)輪架，該導(dǎo)輪架上設(shè)有第一導(dǎo)輪7和第二導(dǎo)輪8，金剛絲切割線10依次繞過儲絲桶5、第一導(dǎo)輪7和第二導(dǎo)輪8形成閉合環(huán)路，儲絲桶5連接有用于驅(qū)動該儲絲桶5轉(zhuǎn)動的驅(qū)動部件，該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備還包括用于使金剛絲切割線10自動張緊的自動張緊機構(gòu)，如圖1和圖2所示。

在本實施例中，第二導(dǎo)輪8位于第一導(dǎo)輪7的下方，儲絲桶5位于第一導(dǎo)輪7的左側(cè)，儲絲桶5的軸線、第一導(dǎo)輪7的軸線和第二導(dǎo)輪8的軸線互相平行，儲絲桶5的軸線呈水平狀態(tài)。該導(dǎo)輪架含有立柱線架2、上線架3和下線架4，立柱線架2、上線架3和下線架4均呈柱狀，立柱線架2呈直立狀態(tài)，上線架3和下線架4均呈水平狀態(tài)，上線架3位于下線架4的上方，上線架3和下線架4均與立柱線架2連接，第一導(dǎo)輪7固定于上線架3，第二導(dǎo)輪8固定于下線架4，如圖1所示。

在本實施例中，上線架3上還設(shè)有第三導(dǎo)輪6，下線架4上還設(shè)有第四導(dǎo)輪9，第三導(dǎo)輪6位于第一導(dǎo)輪7和儲絲桶5之間，第三導(dǎo)輪6的軸線與第一導(dǎo)輪7的軸線平行，第四導(dǎo)輪9位于第二導(dǎo)輪8和儲絲桶5之間，第四導(dǎo)輪9的軸線與第二導(dǎo)輪8的軸線平行，金剛絲切割線10依次繞過儲絲桶5、第三導(dǎo)輪6、第一導(dǎo)輪7、第二導(dǎo)輪8和第四導(dǎo)輪9形成閉合環(huán)路。

在本實施例中，位于第一導(dǎo)輪7和第二導(dǎo)輪8之間的金剛絲切割線10呈豎直狀態(tài)，位于第三導(dǎo)輪6和第一導(dǎo)輪7之間的金剛絲切割線10呈水平狀態(tài)，位于第四導(dǎo)輪9和第二導(dǎo)輪8之間的金剛絲切割線10呈水平狀態(tài)，金剛絲切割線10的直徑為0.4mm。儲絲桶5上纏繞有多圈金剛絲切割線10，該驅(qū)動部件為變頻旋轉(zhuǎn)電機11，變頻旋轉(zhuǎn)電機11能夠驅(qū)動儲絲桶5順時針或逆時針轉(zhuǎn)動設(shè)定的圈數(shù)。

在本實施例中，立柱線架2上設(shè)有滑動，上線架3能夠沿立柱線架2小范圍的上下移動，下線架4固定不動，該自動張緊機構(gòu)包括配重塊14、定滑輪和拉線，該定滑輪固定于立柱線架2上，該拉線繞過該定滑輪，該拉線的兩端分別與配重塊14和上線架3連接，配重塊14能夠拉動上線架3向上移動，從而可以使金剛絲切割線10始終自動處于張緊(緊繃或繃緊)狀態(tài)。該自動張緊機構(gòu)還可以設(shè)置呈彈簧驅(qū)動式，如上線架3的下方設(shè)置彈簧，彈簧的下端與立柱線架2連接固定，彈簧的上端與上線架3連接固定，彈簧處于壓縮狀態(tài)；或上線架3的上方設(shè)置彈簧，彈簧的上端與立柱線架2連接固定，彈簧的下端與上線架3連接固定，彈簧處于拉伸狀態(tài)。

在本實施例中，立柱線架2上還設(shè)有斷絲保護開關(guān)13，該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備還含有控制單元18，斷絲保護開關(guān)13與控制單元18連接，斷絲保護開關(guān)13位于上線架3的上方，當(dāng)上線架3向上移動并觸碰到斷絲保護開關(guān)13時，斷絲保護開關(guān)13向控制單元18發(fā)送電信號，控制單元18能夠使該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備停止工作。

在本實施例中，該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備還含有設(shè)備底座1，該導(dǎo)輪架和儲絲桶5均設(shè)置于設(shè)備底座1上，設(shè)備底座1上還設(shè)有從上向下依次連接的巖心臺15和X軸移動部16，X軸移動部16能夠驅(qū)動巖心臺15沿第二導(dǎo)輪8的軸線方向移動，即X軸移動部16能夠驅(qū)動巖心臺15沿垂直于圖1紙面的方向移動，巖心臺15的上表面位于第二導(dǎo)輪8和第一導(dǎo)輪7之間，巖心臺15用于安裝固定實驗巖心21。巖心21主要由第二導(dǎo)輪8和第一導(dǎo)輪7之間的金剛絲切割線10進行切割加工。設(shè)備底座1上還設(shè)有Y軸移動部17，Y軸移動部17位于X軸移動部16和設(shè)備底座1之間，Y軸移動部17能夠驅(qū)動巖心臺15和X軸移動部16沿垂直于儲絲桶5軸線的水平方向移動，Y軸移動部17能夠驅(qū)動巖心臺15和X軸移動部16沿圖1中的左右方向移動。巖心臺15的坐標系與GB/T7925-2005、GB/T7926-2005所規(guī)定的坐標系相反。

在本實施例中，該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備還含有能夠使儲絲桶5沿儲絲桶5的軸線方向往復(fù)移動的往復(fù)移動機構(gòu)，即儲絲桶5在工作時除了能夠以其自身的軸線為軸自轉(zhuǎn)外還能夠沿圖2中的左右方向往復(fù)運動，該往復(fù)移動機構(gòu)和變頻旋轉(zhuǎn)電機11均與控制單元18連接。該往復(fù)移動機構(gòu)可以為現(xiàn)有技術(shù)，如在魚竿的收放線輪中使用的，能夠使線輪自轉(zhuǎn)和沿其軸向往復(fù)移動的機構(gòu)。

本實施例中，如圖3所示，該往復(fù)移動機構(gòu)包括組合行程開關(guān)12、絲杠25、一對螺母24、大齒輪22、小齒輪23、軸承26、螺帽27和一對擋板19，如圖3所示，大齒輪22位于儲絲桶5的一端，小齒輪23位于絲杠25的一端，大齒輪22與小齒輪23嚙合，儲絲桶5轉(zhuǎn)動時能夠驅(qū)動絲杠25同步轉(zhuǎn)動，絲杠23的軸線與儲絲桶5的軸線平行。一對螺母24和螺帽27均套設(shè)于絲杠23外，一對擋板19與一對螺母24一一對應(yīng)固定連接，組合行程開關(guān)12位于一對擋板19之間。軸承26套設(shè)于儲絲桶5的另一端外，軸承26的內(nèi)圈與儲絲桶5固定連接，軸承26的外圈與螺帽27固定連接。一對螺母24和螺帽27通過導(dǎo)軌或滑桿串聯(lián)，一對螺母24的螺紋旋向相同，使絲杠25在自轉(zhuǎn)后一對螺母24和螺帽27僅能沿圖3的左右方向移動而不能轉(zhuǎn)動，一對擋板19中的每一個也只能沿圖2中的左右方向移動而不能轉(zhuǎn)動。組合行程開關(guān)12含有左側(cè)開關(guān)、右側(cè)開關(guān)和下部開關(guān)。當(dāng)儲絲桶5順時針轉(zhuǎn)動時，將帶動一對螺母24、一對擋板19和螺帽27同步的向圖2中的左側(cè)方向移動，螺帽27同時也驅(qū)動儲絲桶5向左側(cè)移動；當(dāng)右側(cè)的擋板19碰觸到組合行程開關(guān)12中的右側(cè)開關(guān)時，該右側(cè)開關(guān)給控制單元18發(fā)出電信號，控制單元18通過變頻旋轉(zhuǎn)電機11使儲絲桶5逆時針轉(zhuǎn)動，從而帶動一對螺母24、一對擋板19和螺帽27同步的向圖2中的右側(cè)方向移動，螺帽27同時也驅(qū)動儲絲桶5向右側(cè)移動，當(dāng)左側(cè)的擋板19碰觸到組合行程開關(guān)12中的左側(cè)開關(guān)時，該左側(cè)開關(guān)給控制單元18發(fā)出電信號，控制單元18通過變頻旋轉(zhuǎn)電機11再使儲絲桶5順時針轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)儲絲桶5自轉(zhuǎn)的同時軸線往復(fù)移動。儲絲桶5的兩端設(shè)有安裝端板，儲絲桶5和絲杠25通過安裝端板固定于設(shè)備底座1上。該設(shè)備底座1的側(cè)面安裝有控制開關(guān)20，用來控制總電源。

下面介紹該可實現(xiàn)巖心任意形狀加工的切割設(shè)備的兩個使用方法：

一種將層理發(fā)育頁巖加工成圓柱狀的自動操作切割方法，包括如下步驟：

步驟1、將金剛絲切割線10按順序纏繞在儲絲桶5上，利用金剛絲切割線10形成閉合環(huán)路，利用配重塊14張緊，打開變頻旋轉(zhuǎn)電機11，調(diào)試運絲至正常往復(fù)運絲；

步驟2、利用控制單元18，通過畫圖的方式規(guī)范所需巖心為柱狀，相應(yīng)的，直徑為2.54cm；

步驟3、將待加工頁巖巖心21固定于巖心臺15，待加工巖心21為不規(guī)則頁巖塊，通過巖心夾固定于巖心臺15上，將起加工點對準金剛絲切割線10的工作段；

步驟4、啟動變頻旋轉(zhuǎn)電機11，開始運絲，啟動控制單元18控制巖心臺15的自動移動，切割巖心；

步驟5、加工完成，停止運絲，取下巖心。

一種將煤巖巖心加工成塊狀的手動操作切割方法，包括如下步驟：

步驟1、將金剛絲切割線10按順序纏繞在儲絲桶5上，形成閉合環(huán)路如圖1所示，利用配重塊14張緊，打開變頻旋轉(zhuǎn)電機11，調(diào)試運絲至正常往復(fù)運絲；

步驟2、在記錄紙上標記所需巖心為塊狀，邊長尺寸為10cm；

步驟3、將待加工煤巖巖心21固定于巖心臺15，待加工煤巖巖樣21為不規(guī)則煤塊，通過巖心夾固定于巖心臺15上，將起加工點對準金剛絲切割線10的工作段；

步驟4、啟動變頻旋轉(zhuǎn)電機11，開始運絲，通過X軸移動部16的手柄控制巖心臺15沿X軸移動，通過Y軸移動部17的手柄控制巖心臺15沿Y軸移動，切割出四個光潔面；

步驟5、重復(fù)步驟4，切割出余下的兩個光潔面；

步驟6、加工完成，停止運絲，取下巖心。

所述兩實施例中，實施步驟4開始運絲，確保運絲正常后再實施下一步操作，如圖4所示。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施例，不能以其限定實用新型實施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本實用新型專利保護范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本實用新型中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。