"устройство для исследования опти-коэлектрических свойств горных по-род b напряженном состоянии

"устройство для исследования опти-коэлектрических свойств горных по-род b напряженном состоянии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистичаских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 161179 (21) 2842456/22-09 (1) М. с присоединением заявки ¹â€”

Е 21 С 39/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и откр ыти и (23) Приоритет

Опубликовано 230781 Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23.0781 (53) УДК 622, 417 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г.И ° Петкевич, С.A.Ëèýóí, В.С.Сизоненко и С.П. Фуртак

)

Институт геологии и геохимии горючих искс)паемых - "

АН Украинской CCP (71) Заявитель (54! VCTPOACTBO ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОПТИКО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ CBOACTB

ГОРНЫХ ПОРОД В НАПРЯЖЕННОМ

СОСТОЯНИИ

Изобретение относится к физическим измерениям, в частности к устройствам для изучения оптико-электрических свойств гойых пород (отражательная способность, фотоэлектрические эффекты, термо-, трибо-, электролюминисценция и др.) в зависимости от температуры и давления и для установ ления зависимостей параметров оптикоэлектрических процессов от характера термомеханических воздействий на горные породы в различных внешних условиях, приближенных к пдастовым, что необходимо знать при разработке новых методов, способов и техни ческих средств оценки их напряженного состояния в естественном залегании.

Известны устройства для исследования различных свойств твердых материалов в зависимости от их напряженного состояния и внешних окружающих условий (температуры, состав атмосферы, физические поля), содержащие рабочую камеру с держателем образца и контактирующие с ним нагреватель и охладитель, а также силовой механизм для контактируемого нагружения образца (1) .

Однако эти устройства предназначены для исследования прочностных свойств твердых материалов и не пригодны для изучения их оптико-электрических свойств.

Известно также устройство для исследования оптико-электрических свойств горных пород в напряженном

1О состоянии, содержащее рабочую камеpj s co cMoTpoBBM окном и держателем образца, систему нагревания и охлаждения, силовой механизм с регистратором (2), Однако неизвестное устройство не

1з может обеспечить условия, необходимые для исследования оптико-электрических свойств горных пород в зависимости от термомеханических напряжений в различных внешних условиях

20 из-за наличия в камере только одного окна, что не позволяет проводить исследования в проходящем через обра зец свете.

Кроме того, система для подогрева и охлаждения, устанавливающая температуру образца путем нагревания (или охлаждения) всей рабочей камеры, требует значительно большего времени установления его заданного температурногб режима, что непри848639

4 емлемо, так как этот процесс должен быть малоинерционным. При этом также исключается возможность непосредственного контакта измерительных датчиков с камерой устройства из-эа изменяющего их параметры теплообмена. Причем система охлаждения водой известного устройства, не обеспечива-. ющая необходимого при излучении оптико-электрических свойств интервала изменения температуры, непригодна для охлаждения исследуемого образца хладагентом,t,. например жидким азотом, изза конденсации и намерзания на корпусе камеры водяных паров атмосферы.

Цель изобретения — повышение информативности оптико-электрических 1S исследований горных порОд для оценки их напряженного состояния при различных термобарических условиях.

Поставленная цель достигается тем, что в боковую стенку камеры дополни- Щ тельно вмонтировано окно для исследования процессов в проходящем свете, а держатель соединен непосредственно с системой нагревания и охлаждения, а также с силовым механизмом и выполнен в виде теплопроводящей кассеты с боковыми прорезями.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит цилиндрическую рабочую камеру 1 с патрубком откачки, герметично присоединенным посредством прокладки фланцем 2, через который для выхода хладагента пропущена труба 3. Внутри камеры, непосредственно к нижнему конусу трубы прикреплен держатель 4 образца, состоящий из горизонтальной кассеты 5 со щелевидными прорезями в ее боковой поверхности и подвижных пуансонов б и 7 в торцовой части. В верхней и . 4Q нижней частях кассеты выполнены отверстия для изолированного ввода электродов и термопары (не. показаны) контактирующих непосредственно с исследуемым образцом 8. Один из пуансонов 7 упирается в стопорный цилиндр, приваренный к корпусу, другой б контактирует с силовым поршнем масляного пресса 9, герметично введенного в камеру с помощью сильфонного уплотнителя 10. Этим уплотнителем 10 обеспечивается герметичность разделения полости рабочей камеры и цилиндра пресса 11, соединенного с маслонагнетающим механизмом вне устройства. Для обеспечения температурногэ И режима в нижнюю часть трубы 3 на выступ держателя вставляется катуш, ка регулируемого электронагревателя

12 или вводится жидкий хладагент.

Для оптическогО контакта приборов, щ возбуждакщих процессы (лазеры, источники света с различными фильтрами и измерительной, регистрирующей аппаратурой на горизонтальной оси перпендикулярно оси образца и силового д поршня пРесса в боковую стенку камеРы вмонтированны кварцевые окна 13 и 14.

Устройство работает следующим образом., Образец 8 горной породы нагревают одновременно с держателем 4 электррнагревателем 12 или охлаждают хлад-агентом с контролем температуры тер мопарой. Масляным прессом создают давление на образец, сжимая его между подвижными пуансонами, чем обеспечивается возникновение в нем напряженного состояния. Оптико-электрические процессы в образце возбуждаются тепловыми источниками света или лазерами через одно из кварцевых окон и щелевидную прорезь в кассете держателя 5, а регистрация оптических сигналов производится непосредственно че рез (например, в проходящем свете) противоположные прорезь и окно с помощью оптически чувствительного дат- . чика, например фотоэлектрического умножителя, соединенного с регистрирующим прибором и с помощью электроизмерительного прибора, например осцилографа, соединенного с электродами держателя. Создание различных внешних условий (вакуум, атмосфера различных по составу газов при разных давлениях) осуществляют путем создания вакуума или закачки соответствующего агента в герметичную камеру.

Испытания устройства показали его хорошую работоспособность в интервале температур от -170О до +250 С при давлении до 250 кг

CM

Формула изобретения

Устройство для исследования оптико-электрических свойств горных пород в напряженном состоянии, содержащее рабочую камеру со смотровым окном и держателем образца, систему нагревания и.охлаждения, силовой механизм с регистратором,,о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности оптико-электрических исследований пород для оценки их напряженного состояния в различных термобарических условиях, в боковую стенку камеры дополнительно вмонтировано окно для исследования процессов в проходящем свете, а держатель непосредственно соединен с системой нагревания и охлаждения, а также с силовым механизмом и выполнен в виде теплопроводящей кассеты с боковыми прорезями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторсоке свидетельство СССР

9 586359, кл. G 01 N 3/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 79249, кл. G 01 и 3/06, 1950 (прототип) .

848639

Составитель Е. Борисова

Техред 3.фанта,КоРРектоР Е,Рококо

Редактор О.Малец

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6033/35 Тираж 627

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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