Устройство для создания высокого квазигидростатического давления Советский патент 1983 года по МПК G01N29/00 

2. Устройство по п« 1, отличающееся тем, что диаметры .отверстий концевых участков сквоэнего канала равны диаметрам описанной

и вписанной окружностей квадратного отверсти сквозного канала, а диаметры поршней соответствуют диаметрам концевых участков.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО КВАЗИГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащее верхнюю и нижнюю наковальни с установленными на них излучателем и приемником ультразвуковых колебаний и расположенную между ними камеру высокого давления со сквозным канешом, в котором расположены поршни, взаимодействующие с - наковальнями, отличаете ес я тем, что, сцелью определения : анизотропии упругих свойств горной породы на одном образце, средняя часть сквозного канала выполнена квадратной, концевые участки кангша выполнены цилиндрическими ,, разного диаметра, на боковой поверхности камеры высокого давления размещены расположенные в одной плоскости, перпендикулярной к продольной оси первой пары излучатель-приемник, С O две дополнительные пары излучательприемник, причем продольные оси каждой дополнительной пары излучатель- приемник перпендикулярны к соответствующим граням средней част сквознего канала. 01 -4 00 сд /J/ ///«/ 17 Фиг.{

Изобретение относится к устройствам для создания высокого квазигидростатического давления и предназначено для изучения анизотропии упругих свойств горных пород, в частности отношения скоростей продольных и поперечных волн в несколь ких направлениях при различных значениях внешнего давления. Известна установка высокого кваз ги,дростатического давления, содержа щая верхнюю и нижнюю наковальни, з прессованные в кольца-поддержки, с устс новленными в них излучателем и приемником ультразвуковых колебаний и расположенную между ними камеру высокого давления, выполненную в виде центральной вставки, запрессованной в кольцо-поддержку, причем рабочий объем ка.меры образован скво ным .каналом, центральной вставки и торцами поршней, взаимодействующих с наковальнямиС « Недостатком известной установки является невозможность определения анизотропии упругих свойств на одно образце горной породы за один цикл изменения внешнего давления. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст ройство для созддния высокого квази гидростатического давления, содержа щее верхнюю и нижнюю наковальни с установленными в них излучателем и приемником ультразвуковых колебаний и расположенную между ними камеру высокого давления со сквозным каналом, в котором расположены порш ни, взаимодействующие с наковальнями ГЗ. Недостатком известного устройства является невозможность определения анизотропии упругих свойств на одном образце горной породы за один цикл изменения внешнего давления, вследствие чего для определения анизотропии упругих свойств какой-либо горной породы требуется раздельное исследование нескольких образцов этой породы, вырезанных в разных направлениях, что связано с погрешностью измерения, обуслов ленной неоднород;ностью горных пород. Цель изобретения --определение анизотропии упругих свойств горной породы на одном образце. Поставленная-цель достигается тем, что.в устройстве для создания высокого квазигидростатического давления, содХержащем верхнюю и нижнюю наковальни с установленными на них излучателем и приемником ультразвуксшых колебаний и расположенную междг у ними камеру высокого давления со сквозным каналом, в котором расположены поршни, взаимодействующие с наковальнями, часть сквозного канала выполнена квадратной, концевые участки канала выполнены цилиндрическими разного диаметра, на боковой поверхности камеры высокого давления размещены расположенные в одной плоскости, перпендикулярной к продольной оси первой пары излучательприемник, две дополнительные пары излучатель-приемник, причем продольные оси каждой дополнительной пары излучатапь-приемник перпендикулярны к соответствующим граням средней части сквозного канала. Кроме того, диаметры-отверстий концевых участков сквозного.канала могут быть выполнены равными диаметрами описанной и вписанной окружностей квадратного отверстия сквозного канала, а диаметры поршней соответствуют диаметрам концевых участков. Сущность изобретения заключается в возможности определения анизотропии упругих свойств .в кубическом образце горной породы при фиксирот ванном значении .давления в рабочем объеме камеры путем поочередного включения соответствующей пары излучатель-приемник, представляющей одно из направлений исследования. На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 - камера высокого давления, набранная из отдельных сегментов и впрессаванная в поддерживающее кольцо, вид сверху; на фиг, 3 - то же, вид сбоку . Устройство высокого квазигидростати--1еского давления содержит камеру высокого давления,выполненную в ви центральной вставки 1 из твердого сплава, запрессованную в кольцо-под держку 2. Рабочий объем камеры обра зован сквозным ступенчатым каналом, состоящим из верхней 3, средней 4 и нижней 5 частей, и торцами б и 7 разновеликих по площади поршней 8 и 9, вза имодействующих с наковальням 10 и 11 из твердого сплава, запрессованными соответственно в верхнее 12 и нижнее 13 кольца-поддержки, в гнездах 14 и 15 которых на наковаль нях установлены излучатель 16 и при емник 17 ультразвуковых колебаний/ В средней части рабочего объема камеры размещен образец 18 исследуемой Тгорной породы, завернутый -в свинцовую ленту 19 и свинцовые шайбы 20 и 21. В кольце-поддержке камеры выполнены сквозные гнезда 22 и 23, в одном из которых установлен излучатель 24, а в другом - приемник 25 ультр.азвуковых колебаний, продольная ось которых расположена перпендикулярно продольной оси излучателя и приемника ультразвуковых колебаний, расположенных на верхней и нижней наковальнях и проходит через центры боковых граней 26 и 27 средней части ступенчатого канала к меры. При этом сами боковые грани .зованы торцами сегментов 28 и .29 центральной вставки. На внешней поверхности двух других сегментов 3 и 31 установлены излучатель 32 и приемник 33 ультразвуковых колебаНИИ, размещенные в сквозных гнездах 34 и 35 кольца-поддержки камеры, причем продольная ось указанной пары излучатель-приемник проходит через центр граней 36 и 37 средней части ступенчатого канала камеры пе пендикулярно им и продольным осям двух других пар 1 злучатель-приём- ник. Сегменты, образующие центральную вставку, разделены металлически ми пластинами 38 - 41, выполняющими роль уплотнителей и поглотителей прямых упругих сигналов, идущих по корпусу центральной вставки. Верхня часть ступенчатого канала выполнена диаметром, описанньм вокруг квад- ратного отверстия 42 средней части, тогда как нижняя часть ступенчатого канала выполнена диаметром, вписанным в квадратное отверстие средней части канала. Для предотвращеВИЯ вытекания свинца из рабочего о6ъема1 камеры высокого давления Применяются стальные уплотнительные кольца 43. Устройство работает следующим образом. При исходном положении колец-поддержек 12 и 13 с наковальнями 10 и 11 кубический образец 18 породы, обернутый свинцовой лентой 19, устанавливается в среднюю часть 4 сквозного канала камеры высокого давления на свинцовую шайбу 21 и макрывается сверху второй свинцовой шайбой 20, Затем устанавливатся верхний В и нижний 9 поршни. После этого устройство остановится под пресс (не по.1казан), Усилие ттресса передается черезнаковальни 10 и 11 в кольцахподдержках 12 и 13f поршни Ви 9 на свинцовую оболочку, в которую помещен образец горной породы. Ис- . пользование свинца в качестве среды, передающей давление, обеспечивает квазиоднородное давление на образец горной породы При ф; ксированном значении давления поочередным включением соот}зетствующей пары из-лучатель-приемник .6-17, 24-25 и 32-33) измеряют скорости распространения продольных и поперечных волн в трех ортогональных направляениях на одном образце 18 кубической формы и определяют анизотропию распрост ранения этих скоростей в данном образце. Такая последовательность операций повторяется при различных фиксированных значениях давления,- . в результате чего устакавливаются . функциональная зависимость между . скоростями распространения упругих волн и давлением. Вьтрессовка образца из канала камеры высокого давления после проведения эксперимента осуществляется со стороны, имеющей в сечении диаметру вписанный в квадратное сечение средней части либо с помощью самого поршня, либо с помощью специально изготовленного стального пальца. Так как канал камеры имеет ступенчатое сечение, тС выпрессовка в направлении увеличения раз мера сечения канала не представляет особых затруднений. Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность определения анизотропии упругих, свойств исследуемых горных пород и обеспечивает получение в результате одного эксперимента данных,получаемых с ныне действующими установками в результате трек отдельных экспериментов.

,23