Устройство для приготовления образцов льда в скважине ледяного покрова Советский патент 1992 года по МПК A01K63/00 F25C1/02 G01N3/02 

Изобретение относится к технике приготовления образцов льда для испытания их на прочность в полевых условиях

Известно устройство, имеющее корпус ледоформы с наружной поверхностью из спиральной металлической ленты со средствами для подключения к источнику электропитания.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не предназначено для приготовления образцов льда.

Известно также устройство для приготовления образцов льда в скважине ледяного покрова. Оно имеет опорную плиту с отверстием по центру, каркас с трубкой для подачи воздуха под ледяной покров и трубка для подвода и отвода воздуха в полость трубчатых колец,в которых намораживаются образцы льда в виде плоских круглых дисков, которые после намораживания испытывают на прочность

Недостатком этого устройства является низкое качество обработки поверхности образца и низкая точность размеров.

Целью изобретения является приготовление образцов льда в скважине ледяного

покрова в виде балочек с возможностью улучшения поверхности образцов и повышения точности их размеров.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем каркас и опорные части, при этом каркас выполнен сплошным, внутренняя поверхность стенок каркаса покрыта слоем электропроводящего композиционного материала с удельным сопротивлением не выше 1,0 Ом-м, причем поверхность слоя имеет чистоту обработки от 20 до 360 мкм.

На фиг. 1 изображен вид сбоку устройства для приготовления образца льда квадратного сечения; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - устройство перед замораживанием воды в скважине и полости каркаса; на фиг. 4 - вмороженное в лед устройство и всплытие образца льда

Устройство для приготовления образцов льда состоит из каркаса 1 е виде призмы из пластмассы, в верхней части которой имеются опоры 2 и 3 из того же материала. Внутренние 4 и внешйие 5 вертикальные поверхности каркаса выполнены сплошными, причем внутренняя roBepvHOCTt, стенок

СП

С

ч

ел о

00

ь

покрыта слоем электропроводящего композиционного полимерного материала с удельным сопротивлением не выше 1,0 Ом м, например, эпоксидной смолой с наполнителем из графита. Чистота обработки поверхности этого слоя в пределах 20- 360 мкм. Чистота обработки зависит от величины частиц наполнителя (графита) в электропроводящем слое. В качестве композиционного полимерного материала используют: эластомеры с техническим углеродом, кремнийорганический каучук СКТВ с модифицированным техническим углеродом и др, К опоре 2 закреплены две клеммы б и 7 для подключения проводов от отрицательного полюса источника постоянного тока. Провод от клеммы б соединен с верхней внутренней металлической плоской рамкой 8, прижатой к верхней кромке электропроводящего слоя 4. Провод от клеммы 7 соединен с верхней внешней металлической плоской рамкой 9, прижатой к верхней кромке наружного электропроводящего слоя 5. К опоре 3 закреплены клеммы 10 для подключения положительного полюса источника постоянного тока, от которых провод соединен с металлическим стержнем 11 малого сопротивления (например, из меди с удельным сопротивлением 17, м), пропущенным внутри стенки каркаса 1 до соединения с нижней металлической рамкой 12, которая прижата гайкой 13 к нижней части каркаса. В электрическую цепь включены реле времени 14 и акустический сигнализатор 15 для ограничения степени оплавления граней образца и времени адгезии.

Приготовление образцов естественного льда квадратного сечения для испытания их на прочность осуществляют следующим образом.

В ледяном покрове бурят скважину и в воду скважины спускают устройство, используя в качестве опоры наклонные части 2 и 3 так, чтобы они касались кромки ледяного покрова в скважине (фиг. 3). Воду в скважине и в каркасе замораживают. Время (мин) для замораживания образца льда зависит от температуры наружного воздуха и определяется по формуле

{, -

790 h t

h - толщина ледяного покрова, см;

t - температура наружного воздуха, °С,

Для получения следующего образца

льда вновь замораживают воду в полости

каркаса и вновь подключают на несколько

секунд источник тока до свободного подъема образца льда для испытания его на прочность (изгиб). Таким образом форма может использоваться многократно. Можно

так же изготавливать образцы кубиков для испытания их на сжатие.

Источник постоянного тока подключают к клеммам 6(г) и 10(+) каркаса. При этом образец естественного льда квадратногосечения либо всплывает без посторонней помощи каркаса, т.е. верх образца будет находиться над верхом каркаса, что позволяет свободно извлечь образец (фиг. 4), либо в верхнюю часть образца вмораживают деревянный брусок в качестве ручки для извлечения образца из полости каркаса. Указанные выше минимальные пределы частоты обработки определены с учетом времени адгезии (смерзания льда по стенкам

каркаса). Это время используется для подачи тепла к рабочей боковой поверхности полости каркаса устройства и образования тонкого слоя воды между токопроводящим материалом рабочей поверхности и гранями

образца льда. Слой воды способствует скольжению образца льда вверх вдоль рабочей поверхности полости каркаса устройст- ва. В то же время скольжение образца льда зависит от чистоты обработки рабочей поаерхности: чем меньше ее величина, тем меньше требуется усилий, прилагаемых для удаления образца льда из полости каркаса. Время адгезии зависит от толщины слоя воды между стенками каркаса и гранями образца и определяется по формуле

т, 3,816 106 -Ь

to

Где Т - время адгезии, с;

b - толщина слоя воды между рабочей поверхностью каркаса и гранями образца льда, м;

t0 - температура образца льда, °С.

Формула изобретения

Устройство для приготовления образцов льда в скважине ледяного покрова, включающее каркас и опоры, отличающееся тем, что, с Целью улучшения поверхности образцов и повышения точности их размеров, каркас выполнен сплошным, внутренняя поверхность стенок каркаса покрыта слоем электропроводящего композиционного материала с удельным сопротивлением не выше 1,0 Ом-м, причем поверхность слоя имеет чистоту обработки 20-360 мкм.

-f

фс/e.f

Использование: строительство. Сущность изобретения: устройство вкпючает каркас и опорную пластину. Каркас выполнен сплошным. Внутренняя поверхность стенок каркаса покрыта слоем электропроводящего композиционного материала с удельным сопротивлением не выше 1,00м-м. Поверхность слоя имеет чистоту обработки от 20 до 310 мкм 4 ил.

гf вfo

-tojALY

r

ftt/e.2

X

-f 9 fO