[实用新型]一种水力压裂辅助截割模拟实验装置

权利要求书

1.一种水力压裂辅助截割模拟实验装置，其特征在于，包括煤壁固定加压组件、水力压裂组件、机械截割组件；

所述煤壁固定加压组件包括煤壁固定架、加压支撑架、侧面液压缸、顶部液压缸；所述煤壁固定架上装有预设钻孔的模拟煤壁；所述加压支撑架与煤壁固定架固定连接，所述侧面液压缸安装在加压支撑架的左、右两侧面，侧面液压缸的活塞杆端部与用来对模拟煤壁的相应侧壁施加压力的侧面压板相连；所述顶部液压缸安装在加压支撑架的顶部，顶部液压缸的活塞杆端部与用来对模拟煤壁的顶壁施加压力的顶部压板相连；

所述水力压裂组件包括水箱、高压水泵和注水封孔器；所述注水封孔器放置在模拟煤壁的预设钻孔内，所述高压水泵的入口通过入口管与水箱相连，所述高压水泵的出口设置有与注水封孔器进行连接的压裂管路；

所述机械截割组件包括实验台架、滑台一、导轨一、滑台二、导轨二、减速箱、截割滚筒和截割电机；所述导轨二沿前后方向固定在实验台架上表面，滑台二的底部与导轨二进行前后方向的滑动配合；所述导轨一沿左右方向固定在滑台二上表面，滑台一的底部与导轨一进行左右方向的滑动配合；

所述减速箱固定设置在滑台一的上表面，所述截割电机通过联轴器与减速箱的输入轴相连，所述截割滚筒与减速箱的输出轴相连；所述截割滚筒上设置有截齿；

所述滑台二上表面设置有用来控制滑台一左右滑动以实现截割滚筒在牵引方向上运动的第一驱动单元；所述实验台架上表面设置有用来控制滑台二前后滑动以实现截割滚筒在进给方向上运动的第二驱动单元。

2.如权利要求1所述的水力压裂辅助截割模拟实验装置，其特征在于，所述压裂管路上设置有调压管路，所述调压管路包括三条相并联的调压支路，三条调压支路的两端与压裂管路之间均通过四通接头相连；所述调压支路上依次设置有截止阀一、减压阀和支路单向阀，支路单向阀内的流向是由减压阀流向相应调压支路尾端的四通接头；

所述压裂管路的出口端设置有若干条管径相同的压裂支路，每条压裂支路均通过三通接头与压裂管路相连；所述压裂支路上设置有截止阀二、压力表、流量计；所述压裂支路的出水口与注水封孔器相连。

3.如权利要求2所述的水力压裂辅助截割模拟实验装置，其特征在于，所述高压水泵与调压管路之间的压裂管路上设置有溢流阀；所述溢流阀与调压管路之间的压裂管路上设置有单向阀，单向阀内的流向是由高压水泵流向调压管路；单向阀与调压管路之间的压裂管路上设置有总压力表和总流量计。

4.如权利要求1所述的水力压裂辅助截割模拟实验装置，其特征在于，所述煤壁固定架的下方设置有收集箱；所述煤壁固定架上设置有能够使压裂废水流至收集箱内的出水口。

5.如权利要求1所述的水力压裂辅助截割模拟实验装置，其特征在于，所述第一驱动单元包括伺服电机一、减速机、链轮、张紧轮、链条、链条固定座；

所述伺服电机一和减速机固定设置在滑台一底部的安装座上，所述减速机为双输出轴减速机；

所述伺服电机一的输出轴通过联轴器与减速机输入轴相连；减速机的两侧输出轴上各设置有一个链轮；每个链轮上均啮合配合有沿左右方向延伸的链条，所述链条的两端通过链条固定座固定设置在滑台二上表面；每个链轮的左右两侧各设置有一个张紧轮，所述张紧轮通过轮轴与安装座转动连接，张紧轮与相应的链条进行啮合连接。

6.如权利要求1所述的水力压裂辅助截割模拟实验装置，其特征在于，所述第二驱动单元包括伺服电机二、丝杠、螺母、螺母座、丝杠固定座；

所述伺服电机二固定设置在实验台架上；伺服电机二的输出轴通过联轴器与丝杠进行同轴固定连接，所述丝杠沿前后方向延伸，丝杠的另一端通过轴承与丝杠固定座相连，所述丝杠固定座固定设置在实验台架上；

所述丝杠上螺纹配合有螺母，所述螺母通过螺母座与滑台二底部固定连接。

7.如权利要求1所述的水力压裂辅助截割模拟实验装置，其特征在于，所述煤壁固定加压组件、水力压裂组件、机械截割组件的外部设置有防尘罩。

8.如权利要求7所述的水力压裂辅助截割模拟实验装置，其特征在于，所述截割滚筒的连接轴上安装有用于检测截割过程中截割滚筒的转速和扭矩的转速转矩传感器；

所述截齿上安装有用于检测截割过程中截齿受力的应变式力传感器；

所述模拟煤壁上安装有用于检测截割过程中截齿磨损的声发射特征信号的声发射传感器；

所述防尘罩内壁四个角处安装有用于检测防尘罩内截割过程中粉尘浓度的粉尘检测仪。