Установка для испытания образцов при объемном нагружении

Установка для испытания образцов при объемном нагружении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублмк

ОПИСАпИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>989370 ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.07 ° 81 (21) 3313209/25-28

Р )М К з с присоединением заявки М— (23) ПриоритетG 0 I N 3/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (ЗЗ УДК 620. 173 (088.8) Опубликовано 15.0183, Бюллетень Мо2

Дата опубликования описания 15.01.83 (72) Авторы . изобретения

A.Â.ËàïTåâà, И.Д.Сулятицкий, Г.П.Стариков и Д,. л Ксеев .Ф

Й с.Ф

Специальное конструкторско-технологическое б ро

Донецкого физико-технического института

AH Украинской ССР и Донецкий физико-технический институт AH Украинской ССР (71)Заявители (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ

ПРИ ОБЪЕМНОМ НАГРУ)ХЕНИИ

Изобретение относится к технике испытания материалов, а именно к устройствам для испытания образцов горных пород в условиях объемного нагружения.

Известно устройство для испытания горных пород в условиях сложного напряженного состояния, содержащее корпус с испытательной камерой и размещенные в камере эластичные полые башмаки для образца (1).

Однако устройство характеризуетсяj высокой трудоемкостью в работе, невозможностью проведения испытаний образцов различных размеров, а также невозможностью моделирования газонасыщения образца.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для испытания образцов при объемном нагружении, содержащая нагружающие устройства со штоками и механизм йагружения образца, выполненный в виде трех пар распопоженных во взаимно перпендикулярных плоскостях опорных и взаимодей. ствующих со штоками нажимных плит; из которых одноименные плиты установлены с заходом одна на другую и с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном .направлению восприятия нагрузки, и приспособлений для поджима каждой пары плит друг к друg . ry. Механизм нагружения образца разме щен на основании установки (2) .

Недостатком установки является отсутствие средств, позволяющих проводить испытания образцов горных пород в условиях близких к реальным физикотехническйм процессам (горные удары, выбросы), происходящим в горных породах насыщенных газом (метаном, углекислым газом).

Цель изобретения — испытание образцов горных пород в условиях, приближенных к естественным.

Указанная цель достигается тем, что в установке для испытания образ20 цов при объемном нагружении, содержащей иагружающие устройства со штоками и механизм нагружения образца, выполненный в виде трех пар расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях опорных и .взаимодействующих со штоками нажимных плит, из которых одноименные плиты установлены с заходом одна на другую и с возмэжностью перемещения в направлении, перпендикулярном направленйю восприЗ@ ятия нагрузки, и приспособлений для

989370 поджима каждой пары плит друг к другу, в одной иэ опорных плит выполнена полость, а установка снабжена подпружиненным клапаном, контактирующим .с ним поворотным относительно ocN валиком с фасонным вырезом, установ- 5 ленными в полости, винтом, связанным посредством гибкого звена с валиком, и камерой высокого давления, представляющей собой охватывающий механизм нагружения цилиндрический кор- )Q пус, крышку с ниппелем, в которых выполнены отверстия для штоков, плоскости, параллельные соответствующим опорным плитам и,расположенные на наружной поверхности корпуса, отверстие, служащее для сообщения полости камеры с атмосферой и уплотненное винтом.

На фиг.1 показана установка для испытания образцов при объемном нагружении, общий вид, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — конструкция валика... установка содержит камер„ 1 высокого давления, представляющую собой цилиндрический корпус 2 со съемной крышкой 3, на которой установлен ниппель 4 для подвода или откачки среды иэ камеры 1, размещенный в корпусе 2 механизм нагружения образца 5, выпол- 30 ненный в виде трех пар расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях опорных 6-8 и соответствующих им нажимных 9-11 плит, установленных с заходом одна на другую, и приспособ- 35> лений, в качестве которых использованы пружины 12, для поджима каждой пары плит друг к другу, нагружающие устройства (не показаны) со штоками

13, проходящими через выполненные в 4р корпусе 2 и крышке 3 отверстия 14 и взаимодействующими с нажимными плитамй 9-11, клапан 15 с пружиной 16, установленный в выполненной в опорной плите 7 полости 17, сообщающей- 45 ся с внутренним объемом камеры 1, установленный в опорной плите 7 с возможностью поворота вокруг своей оси валик 18, взаимодействующий с клапаном 15 и имеющий фасонный вырез, повторяющий форму торца клапана 15, . рукоятку 19, насаженную на валик 18 с наружной стороны плиты 7, гибкое звено 20, соединяющее рукоятку 19 с винтом 21, служащим для уплотнения выполненного в корпусе 2 отверстия

22, сообщающего полость камеры 1 с атмосферой. На наружной поверхности корпуса 2 выполнены параллельные соответствующим опорным плитам 6-8 плоскости 23, благодаря которым камера 1 служит лишь передаточным, а не воспринимающим звеном в цепи действия силовых нагрузок. установка работает следующим образом. 65

Образец 5 устанавливают на опорных плитах 6-8 в корпусе 2, который закрывают крышкой 3, герметиэируя

:внутренний объем камеры 1 высокого давления. Нажимные плиты 9-11 вместе со штоками 13 находятся в исходном положении (не соприкасаются с образцом 5). Через ниппель 4 в камеру 1 подается газ, в качестве которого используют метан под давлением, в результате чего происходит насыщение образца 5 метаном. Приводят в действие нагружающие устройства, которые посредством штоков 13 перемещают нажимные плиты 9-.11. Нажимная плита 10 скользит по нажимной плите

11 и опорной плите 6. Одновременно нажимная плита 10 соприкасается с нажимной плитой 9 и опорной плитой 8, перемещая их s направлении действия усилия от штока 13. Аналогично действие и двух других нажимных плит 9 и 11 при их перемещении. При этом происходит сжатие пружин 12, которые своим усилием обеспечивают постоянный контакт между нажимными 9-11 и опорными 6-8 плитами. Давление на образец 5 осуществляется нажимными

9-11 и опорными 6-8 плитами по всем граням образца 5. Образец 5 нагружают до определенной величины и останавливают нагружающие устройства.

Между опорными 6-8 и нажимными 9-11 плитами образуется условно герметичный объем, в котором находится сжатый с определенным .усилием и насыщенный метаном образец 5. Выкручивают уплотняющий винт 2.1, и через отверстие 22 метан удаляется из внутреннего объема камеры 1, где давление практически мгновенно становится рав-ным атмосферному. Давление же в насыщенном метаном образце 5, находящемся в условно герметичном объеме, уменьшается значительно медпеннее.

Затем посредством уплотняющего винта

21, соединенного с рукояткой 19 гибким звеном 20, поворачивают рукоятку 19, скрепленную с валиком 18 таким образом, чтобы фасонный вырез валика

18 оказался против торца клапана 15.

Под действием пружины 16 клапан 15 перемещается по фасонному вырезу .валика 18, открывая полость 17. При мгновенном перемещении клапана 15 полость 17 соединяется с внутренним объемом камеры 1, в котором давление равно атмосферному. Под действием давления метана в образце 5, а также под действием напряжений, возникших в образце 5 при его деформации, часть образца выбрасывается в открывшуюся полость 17. Максимальное усилие, развиваемое на штоках нажимных плит

200 тс, а давление газа в камере высокого давления 100 атм.

Использование предлагаемой установки позволяет исследовать фиэико 989370 механические свойства твердых образ

boa„ в частности горных пород при объемном сжатии и насыщении образца, газом, моделировать различные горнодннамические явления и разрабатывать способы их предотвращения. Кровю то- 5 го, благодаря использованию камеры высокого давления, появляется воэможность проводить испытания образцов в жидкой среде нли вакууме при различных температурных режимах. 1О формула изобретения

Установка для испытания образцов .при объемном нагруженин, содержащая нагружающие устройства со штоками H механизм нагружения образца, выполненный в виде трех пар расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях oHopHboc и ВэаимодействующзФх со штоками нажимных плит, из которых одноименные плиты установлены с заходом одна на другую и с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлению восприятия нагрузки, и приспособлений для поджнма каждой пары плит друг к другу, отличающаяся тем, что, с целью испытания образцов горных пород в условиях, приближенных к естественныи, в одной нз опорных плит выполнена полость, а установка снабжена подпружиненным клапаном, контактнрукщим с ннм поворотным относительно оси валиком с фасонным вырезом, установленными в llolIocTM винтом, связанным посредством гибкого звена с валиком, и камерой высокого давления, представляющей собой охватывающий механизм нагружения цилиндрический .корпус, крьааку.с ннппелем, в которых выполнены отверстия для штоков, плоскости, параллельные соответствукщим опорным плитам и расположенные на наружной поверхности корпуса, отверстие, служащее для сообщения полости камеры с атмосферой и уплотненное винтом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, 9 351122, кл. G 61 И 3/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 394692, кл. С 01 " 3/10, 1970 (прототип).

Составитель В.Тальвойш

Редактор Н.Киштулинец ТехредТ.Фанта : Корре ктор.М. Коста

Заказ 11110/59 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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