Устройство для полевых испытаний горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к испытательной тёхнйке, к испытаниям горных пород в полевых условиях.

Известно устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее цилиндрический корпус, установгенную на продольной оси корпуса штангу, ..кинематически связанные с ней пуансоны и установленную на конце штанги перпендикулярно ей направляющую с подпружиненным грузом.

Недостаток устройства состоит в том что на нем неосуществимы испытания при нагружении со смещением точек приложения нагрузки по окружности стенки скважины.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения испытаний как при нагружении радиальными ( нагрузками, так и при нагружении со смещением точек приложения нагрузки по окружности стенки скважины.

Цель достигается тем, что устройство снабжено установленными в направляющей параллельно штанге упругими элементами, фиксатором осевого поворота штанги и фиксатором соединения штанги с упругими элементами, при этом штанга установлена с возможно- стью осевого вращения.

На чертеже представлена схема ус / тройства.

Устройство для полевых испытаний горных пород содержит цилиндрический корпус 1 для размещения в скважине 2, установленную на продольной оси корпуса штангу 3, кинематически связанные с ней пуансоны 4 и установленную на конце штанги, перпендикулярно ей направляющую 5 с подпружиненным ГРУЗОМ 6.

Устройство снабжено установленными в направляющей параллельно штанге упругими элементами 7, фиксатором 8 осевого поворота штанга 3 и фиксатор

W

е

3

00

N)

чэ о

3177

ром 9 соединения штанги с упругим элементом 7, при этом штанга 3 установлена с возможностью осевого вращения.

Упругие элементы выполнены в виде пластин 1, одним концом закрепленных на корпусе, а другим концом проходящих в отверстия в направляющей 5. Груз состоит ий двух частей и соеди- нем тягой 10. Пружины 11 соединяют груз 6 со штангой 3. Фиксатор 8 выполнен электромагнитным и фиксирует поворот шаровой части шарнира 12. Пуансон состоит из двух подпружинен- ных частей 4 и 13 с фиксаторами k этих частей в направляющей 15. На торцах частей пуансона могут размещаться контробразцы 16, или резцы, или другие элементы для взаимодейст- вия с породами стенки скважины. Корпус 1 распирается в скважине посредством упоров с рычагом 17 и винтом 18 каждый.Пуансон установлен на штанге на оси 19.

Устройство работает следующим образом.

Размещают корпус 1 в скважине 2 и фиксируют его от поворота посредством винтов 18, рычагов 17 и упоров 16. Для нагружения пород стенки скважины усилиями с изменением места приложения нагрузки выключают фиксаторы И и посредством пружин г поджимают части 4 и 13 пуансона с образцами 16 к поверхности стенки скважины. Вклю чают фиксатор 8 и исключают тем Ъа- мым осевой поворот штанги 3.. Выклю- чают фиксатор 9 и поворачивают направляющую 5 вокруг оси штанги 3. При этом происходит деформирование упругих элементов 8. При заданной деформации упругих элементов 7 включают фиксатор 9 и соединяют упругие элементы со штангой посредством направляющей 5. Выключают фиксатор 8 и штанга 3 совершает возвратно-вращательные движения за счет круговых движе- ний груза 6 с направляющей 5 под действием энергии упругих элементов 7. Штанга приводит пуансон с элементами в возвратно-вращательное двлже-- ние вместе с образцами 16, что при

п с п 5

0 .« с 5

водит к циклическим перемещениям образцов по стенке скважины с затухающей амплитудой нагрузки. Исследования проводят при разных усилиях поджатия образцов и разной начальной деформации упругих элементов 7, т.е. при разной запасенной энергии на устройстве. Оценивают силу трения энергозатраты на трение, истираемость стенки скважины и другие характеристики.

Для испытаний при нагружении радиальными нагрузками включают фиксаторы 14 и фиксатор 9. Смещают груз 6 из положения равновесия вдоль направляющей 5. При освобождении груза происходят его перемещения по направляющей 5 под действием пружины 11, что через штангу 3 сообщается элементам 4, 13 пуансона и приводит к циклическому поджатию образцов 16 к по- 5ерхности стенки скважины 2 в радиальном направлении.

Устройство позволяет проводить испытания в новых условиях - при смещении точек приложения нагрузки по окружности стенки скважины, что с учетом возможности устройства проводить испытания также и при радиальном нагружении существенно расширяет его возможности.

Формула изобретения

Устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее цилиндрический корпус,установленную на продоль- ной оси корпуса штангу, кинематически связанные с ней пуансоны и установ ленную на конце штанги перпендикулярно ей направляющую с подпружиненным грузом,о тличающееся тем, что,с целью р асширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения испытаний как при нагружении радиальными нагрузками,так и при нагружении со смещением точек приложения нагрузки по окружности стенки скважины, оно снабжено установленными в направляющей параллельно штанге упругими элементами, фиксатором осевого поворота штанги и фиксатором соединения штанги с упругими элемента- ми, при этом штанга установлена с возможностью осевого вращения.

Использование: в технике для испытаний на прочность. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1, пуансон k, штангу 3, груз 6 с пружиной 11, упругие элементы 7, фиксаторы 8 и 9. При включении,фиксатора 8 и выключении фиксатора 9 поворачивают направляющую 5 и деформируют упругие элементы 7. Включают фиксатор 9, выключают фиксатор 8, груз 6 со- вернает возвратно-вращательные движения со штангой 3, пуансон 4 перемещается по окружности по стенке скважины 2. Радиальные нагрузки создают при колебаниях груза вдоль направляющей 5. 1 ил.

10 11