[发明专利]一种CT实时扫描的高温热解煤岩试验系统及试验方法

说明书

本发明涉及一种CT实时扫描的高温热解煤岩试验系统及试验方法。目的是解决现有的煤岩CT扫描加热系统无密封装置以及实验前后同一位置对比困难的技术问题。技术方案为：它包括基座、试验台、CT扫描机、探测板、温控装置、质量流量控制器、气瓶、试件、支撑柱、三通阀、气相色谱仪和控制系统，在基座一旁还设有三轴移动架，在三轴移动架上的固定架上设有气氛炉，气氛炉底面上设有密封装置，本发明设置的密封装置，使得CT扫描试验中产生的气体能保持在气氛炉中，并通过三通阀流向气象色谱仪中进行气体成分的检测，保证了试验数据的准确性、及时性，三轴移动台对气氛炉进行定量移动，可以实现试件同一孔隙裂隙的变化实时研究。

技术领域

本发明属于岩石工程技术领域，具体涉及一种CT实时扫描的高温热解煤岩试验系统及试验方法。

背景技术

随着我国煤炭资源的不断开发，地下矿井开采中伴随着大量煤尘、瓦斯的产生，为提高矿井发的安全生产与矿区环境的协同发展，就需要探究煤岩在高温高压下的损伤破坏特性，随着CT技术的高速发展，煤岩的CT扫描已成为研究煤岩损伤的一大方向；目前，涉及配套煤岩CT扫描的加热装置较为简易，无密封装置，试验前后同一位置对比困难。

发明内容

本发明的目的是解决现有的煤岩CT扫描加热系统无密封装置以及试验前后同一位置对比困难的技术问题，提供一种CT实时扫描的高温热解煤岩试验系统及试验方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种CT实时扫描的高温热解煤岩试验系统，包括基座、试验台、CT扫描机、探测板、温控装置、质量流量控制器、气瓶、支撑柱、三通阀、气相色谱仪和控制系统，所述CT扫描机、试验台和探测板分别设置在基座顶面前中后侧，所述温控装置、质量流量控制器、气瓶和气相色谱仪均设置在基座的一旁，其特征在于：它还包括三轴移动架和气氛炉，所述三轴移动架设置在基座的一旁，所述气氛炉设置在三轴移动架的固定支架上，所述气氛炉的加热炉丝和温度传感器外接温控装置，所述气瓶的出气口连接质量流量控制器的进气口，所述质量流量控制器出气口连接气氛炉的进气管，所述气氛炉的排气管连接三通阀，所述三通阀的一个出口连接气相色谱仪，另一个出口通向大气，所述支撑柱设置在气氛炉的腔体中，所述控制系统与CT扫描机、探测板、温控装置、质量流量控制器、三通阀和气相色谱仪电性连接。

进一步的，所述气氛炉包括气氛炉炉体、加热炉丝、保温体、温度传感器和密封装置，所述气氛炉炉体为圆筒状结构，包括外筒和内筒且内筒的高度大于外筒的高度，所述保温体设置在气氛炉炉体的外筒和内筒之间，所述气氛炉炉体的内筒中部设有若干圈螺旋凹槽，所述加热炉丝设置在内筒的螺旋凹槽中，所述温度传感器穿过内筒上端的顶盖伸入到气氛炉炉体的空腔中且超出内筒侧壁上设置的进气管，所述密封装置设置在气氛炉炉体的底面上，所述密封装置的底面上设有排气管。

进一步的，所述密封装置包括两个半圆形密封外壳、两个第一滑块、两个第二滑块、两个耐高温电动推杆和第一耐高温密封条，所述半圆形密封外壳的圆弧边缘设有凸台，直线边中间设有半圆形支撑柱孔，所述两个第二滑块通过螺栓对称设置在气氛炉炉体底面的中间，所述第二滑块的底面设有滑槽，所述两个第一滑块通过螺栓对称设置在两个半圆形密封外壳顶面的中间，所述第一滑块的顶面设有滑轨，所述两个第一滑块和两个第二滑块通过滑轨与滑槽活动连接，所述第一耐高温密封条设置在两个半圆形密封外壳的边缘凸台顶部且所述第一耐高温密封条与气氛炉炉体的底面相接触，所述两个耐高温电动推杆分别设置在两个第二滑块两边的气氛炉炉体底面且耐高温电动推杆的伸缩杆与第一滑块连接，所述两个密封外壳的直线边缘和支撑柱孔边缘均设有第二耐高温密封条。

进一步的，所述试验台的顶面上设有三角爪，所述三角爪将支撑柱的下端固定在试验台上。

进一步的，所述三轴移动架朝向气氛炉的侧面上设有激光位移传感器。

进一步的，所述加热炉丝采用碳纤维、铁铬铝电热丝或者镍铬电热丝中的任意一种。