Устройство для создания импульсных давлений на образцы горных пород

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 533848

Сасз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.10.72 (21) 1833998/03 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,10.76. Бюллетень ¹ 40 (51) Iil. К.i."- 6 01N 3,00

Государственный комитет

Совета Чннистров СССР (53) УДК 620.174(088.8) по делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 05.11.76 (72) Авторы изобретения К. С. Коненков, С. Г. Плотницкий, Л. К. Белопухов и Ю. А.-Х. Бакиров (71) Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ

ДАВЛЕНИЙ НА ОБРАЗЦЫ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при исследованиях влияния импульсных давлений на образцы горных пород.

Известны устройства для создания импульсных давлений на образцы горных пород, состоящие из корпуса, камеры высокого давления, разрывной мембраны, узла нагружения.

Целью изобретения является увеличение объема информации в процессе исследований и ступенчатое регулирование периода нагружения опытных образцов.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для создания импульсных давлений на образцы горных пород камера высокого давления снабжена дополнительной разрывной мембраной, разделяющей ее на две секции, одна из которых выполнена с боковыми отсеками для размещения образцов, а другая снабжена штоком, регулирующим ее объем. Кроме того, разрывные мембраны снабжены грузами.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для создания импульсных давлений на образцы горных пород; на фиг. 2 — график давления, действующего на образец горной породы в зависимости от времени нагружения.

Предложенное устройство включает корпус

1 с камерой 2 высокого давления, разделенной разрывными мембранами 3, 4, на которых установлены грузы 5. В верхней части камеры

2 расположен регулпровочный шток 6. В боковых отсеках 7 средней части камеры разб мещены исследуемые образцы 8 и датчики 9 импульсного давления, электрически связанные с регистрирующим прибором 10. Узел нагружения 11 устройства включает манометр 12, мультипликатор 13, бачок 14, гпдрав10 лический пресс 15 и вентили 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23.

При работе жидкость из бачка 14 нагнетается прессом 15 в верхнюю и среднюю часть камеры 2. Прп этом вентили 19, 20, 23 закрыты, а вентили 16, 17, 18, 21, 22 — открыты.

При нагнетании жидкости в камеру 2 происходит квазистатическое нагружение образцов 8. Этот период соответствует времени

0 — t и линии ОА графика давления. После

Ю установления заданного давления Р„(соответствующего горному давлению) перекрываются вентили 16, 18, 21, открывается вентиль

19 и жидкость нагнетается прессом 15 в камеру высокого давления мультипликатора 13.

25 После наполнения мультипликатора рабочей жидкосттио перекрываются вентили 19, 22 и открываются вентили 18, 21.

Пресс 15 нагнетает жидкость под высоким давлением в веpxHIolo часть камеры 2. Этот

30 период времени соответствует интервалу 4 —

533848

ЗО

tz и линии АВ графика давления. При достижении расчетного давления в верхней части камеры 2 в материале мембраны 3 возникают напряжения, достигающие предела прочности материала, и происходит разрыв мембраны. Под действием разности давлений в верхней и нижней частях камеры 2 мембрана

3 начинает двигаться, сжимая жидкость в нижней части камеры 2. В результате этого давление на образец в интервале времени

4 — 4 возрастает до Р@ по линии ВС графика давления. Возрастание давления в нижней части камеры приводит к разрушению мембраны 4. В результате этого в интервале t> — жидкость вытекает из камеры 2 и давление на образец 8 резко падает до атмосферного по линии СД графика давления.

При работе с воздействием на образец разгрузочного импульса устанавливается только мембрана 4. Затем в камере 2 с помощью пресса 15 и мультипликатора 13 создается высокое давление. Нагружение образца при этом происходит в интервале времени 0 — 4 по линии ОС графика давления.

Напряжения в материале мембраны 4 достигают предельных значений и происходит ее разрыв. Б резулы ате жидкость вытекает из камеры 2 и давление на исследуемые образцы падает от Р, до атмосферного по линии

СД в интервале времени 4 — t;. С помощью устройства возможно проводить нагружепие образцов горных пород импульсом, график которого имеет вид полной синусоиды. При этом под мембраной 4 необходимо расположить заглушку (на чертеже пе показана), способную выдержать давление Р, моделирующее горное давление. В часть камеры 2, расположенную между мембранами 3 и 4, нагнетается жидкость под давлением Р,. одновременно в ту часть камеры, которая расположена под мембраной 4, нагнетается газ под давлением Р,. При этом мембрана 4 изготавливается из тонкого хрупкого материала, способного выдержать лишь небольшой перепад давлений. С помощью мультипликатора ! 3 жидкость под большим давлением нагнетается в часть камеры 2, находящуюся над мембраной 3. В результате создавшегося перепада давления происходит разрыв мембраны

3, которая, перемещаясь в среднюю часть камеры 2 между мембранами 3 и 4, сжимает находящуюся там жидкость. В результате повышения давления в средней части камеры

2 происходит разрыв мембраны 4 и жидкость начинает перемещаться в сторону части камеры, заполненной газом. При этом ввиду инерционности столба жидкости происходит снижение давления в камере 2 (соответственно и давления на исследуемые образцы). Однако прорывающийся вверх газ восстанавливает первоначальное давление Р„, одновременно гася при этом колебания столба жидкости.

Нагружение образца в этом процессе происходит по линии ОАВСД графика давления.

Открывая вентиль 23, производят квазистатическое разгружение образцов, что соответствует линии EF графика давления.

Формула изобретения

1 . Устройство для создания импульсныхдавлений на образцы горных пород, состоящее из корпуса, камеры высокого давления, разрыв»oi мембраны, узла нагружения, отличающ е е с я тем, что, с целью увеличения объема информ ации и ступенчатого регулирования периода нагружения, камера высокого давления снабжена дополнительной разрывной мембраной, разделяющей ее на две секции, одна из которых выполнена с боковыми отсеками для размещения образцов, а другая снабжена штоком, регулирующим ее объем.

2. Устройство по п. 1, отличающееся

-см, ч:о разрывные мембраны снабжены грузамп.

533848!

| !

Составитель Е. Филянович

Техред М. Семенов

Редактор 3. Ходакова

Корректор А. Степанова

Заказ 232274 Изд. № 1711 Тираж 029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2