Устройство для приготовления образцов льда в скважине ледяного покрова Советский патент 1989 года по МПК F25C1/02 G01N3/02 

.

1

Изобретение относится к технике :приготовления образцов льда для испы танин их на прочность в полевых условиях.

Цель изобретения ускорение приготовления серии образцов льда в естественных условиях.

На фиг«1 показано устройство для: приготовления образцов льда, попереч- ный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - разрез А-А на-фиг. фиг.1 (в момент выхода воздуха из- под льда и подъема воды); на фиг.4 - то же (при установившемся уровне воды в трубчатом кольце), на фиг.З - устройство с готовыми образцами льда; на фиг.6 - градиент температур в ледяном покрове..

Устройство для приготовления серии образцов льда состоит из опорной пластины 1 с отверстием 2 по центру для ввода, например, стержня со штам- поы при испытании образцов (не указан) и малыми отверстиями 3 для вво- да в одно из них трубки 4 для подачи воздуха под ледяной покров со шлангом 5 и для ввода двух трубок 6 и 7 соответственно подвода и отвода воздуха с заглушками 8 к основному труб- чатому кольцу 9, а также для ввода двух трубок 10 и 11 соответственно для подвода и отвода воздуха с заглушками 12 к основному трубчатому кольцу 13, Все трубки для подвода и отвода ЗОЗДУХЕ1 жестко соединены с промежуточным трубчатым кольцом 14.

Система вертикальных трубок для подвода и отвода воздуха свободно перемещается в отверстиях 3 опорной пластины 1 и устанавливается в рабо- бочее положение с помощью фиксаторов 15 и стопорных болтов 16. Трубки 6 и 10 имеют отверстия 17 в виде прорези, которую закрывают кожухами 18 с отверстием 19 внизу (фиг.З) для клапанов 20 в виде резинового конуса Каждый клапан 20 укреплен на стержне 21, верхний конец которого перемещается в отверстии 17, а на нижнем укреплен поплавок 22. Клапан 20 с поплавком 22 образует регулятор уровня воды в основных трубчатых кольцах 9 и 13.

Приготовление серии плоских образцов льда для испытания их на прочность (фиг.5) осуществляется следующим ,

В ледяном покрове бурят скважину и в воду скважины опускают устройство, используя стопорные болты 16 фиксаторов 15 так, чтобы промежуточное трубчатое кольцо 14 устройства оказалось чуть вьшш уровня воды (УВ-l) в скважине. Для намораживания первого слоя льда в промежуточном трубчатом кольце 14 устройство оставляют в скважине на определенное время (за 1 ч при температуре -35°С намораживается слой в 0,58 см). После того, как толщина слоя льда в кольце 14 .достигает, например, 1 см, под лед подают воздух через трубку 4, для

3I

чего пользуются баллоном со сжатым воздухом или насосом. Уровень воды понижают так, чтобы основное трубчатое кольцо 9 оказалось выше этого уровня, после чего подачу воздуха прекращают. Закрывают шланг 5 для то го, чтобы в трубку 4 подачи воздуха под ледяной покров снизу не попадала вода. Заглушки 8 убирают. Вода поднимает поплавок 22 с клапаном 20. Как только уровень воды установится в основном трубчатом кольце 9 на рабочей отметке (фиг.4), клапан 20 закрывает отверстие 19 и выход воздуха из-под льда через отверстие 17 прекращается. Для ускорений намер зания образца льда в основном трубчатом кольце 9 концы трубок 6 и 7 ос тавляют открытыми или подают по одной из них в кольцо 9 наружный воздух. Происходит охлаждение воды в кольце. Для намораживания следующего образца в основном трубчатом кольце 13 предыдущие операции повторяются.

В устройстве число основных трубчатых колец с вертикальными трубками может быть увеличено, например, до 9 и более. Тогда при толщине ледяно го покрова в 1 м можно приготовить десять образцов льда на расстоянии 8 см друг от друга по оси скважины вниз при условии, что первоначальный уровень воды (УВ-) в, скважине установится на 0,9 толщины ледяного покрова.«1

ю

Фиг.2

10

64016

После того, как все образцы готовы, отверстия в трубках 6 и 7 и 10 и 11 закрывают заглушками В и 12. Закрывают отверстие 2 крьшкой из теплоизолирующего материала. Выравнивают температуру образцов до градиентной dt/dh (фиг.6), температура первого образца составляет 18, второго 9 и третьего 6 С.

Испытание на прочность образцов осуществляют последовательно сверху вниз.

15 Ф о рмула изобретения

Устройство для приготовления образцов льда в скважине ледяного покрова, содержащее трубку подачи воз20 духа под ледяной покров, отличающееся тем, что, с целью ускорения приготовления серии образцов , оно снабжено опорной пластиной и расположенными одно под Другим про25 межуточным трубчатым кольцом и основными трубчатыми кольцами с регуляторами уровня воды в последних, основные трубчатые кольца снабжены имеющими заглушки трубками подвода и отвода 30 воздуха в полости колец, при з том

опорная пластина имеет отверстия для прохода трубок подачи воздуха под ледяной покров и подвода и отвода воздуха в полости основных трубчатых ко.jg лец, а последние установлены с возможностью регулирования и фиксации положения по высоте.

. J-Л

Изобретение предназначено для приготовления образцов льда при испытании на прочность в полевых условиг ях. Целью изобретения является.ускорение приготовления серии образцов льда намораживанием в естественных условиях. Дпя этого образцы льда намораживают в промежуточном 14 и ос

---ГТ- гз :- 1 7 - 1.

QJUt3

-30 t.C

Фиг. 6