Автоматическая установка для исследования образцов горных пород Советский патент 1993 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к технике опре- де лёния физических свойств горных пород.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков, повышение надежности работы автоматической установки и достоверности информации.

На фиг. 1 показана принципиальная схема автоматической установки.

Автоматическая установка для исследования образцов горных пород содержит держатель образца 1, внутри которого смрнтирована эластичная втулка 2 и уплот- ни ельное кольцо 3, а снаружи вентиль (клапан) 4,.служащий для перекрытия отверстия в корпусе держателя при определении объема пор образца.

Установка содержит также обойму 5 с гнездами 6, в которых установлены образцы 7, толкатель 8, жестко соединенный с дифференциальным поршнем 9, смонтированным в цилиндре 10, измерительные пресса 11 и 12, пресс двойного действия 13, вакуумный насос 14 и шаговый электродвигатель 15, служащий для поворота обоймы на определенный угол.

Питание системы сжатым газом осуществляется от баллона 16 через клапаны 17 и 18.

Гидростатическое (горное) давление подается в держатель 1 и цилиндр 10 через - клапана 19 и 20.

Клапан 21 служит для сообщения полости за эластичной манжетой с вакуумным насосом. Контроль давления в пневмосисте- ме осуществляется с помощью преобразователя давления 22, а в системе подвода горного давления - с помощью преобразователя 23. Для контроля перепада давления

00

о

GJ 00

Ю

при фильтрации газа через образец служит преобразователь дифференциального давления 24, а для измерения расхода газа - газовый счетчик 25.

Установка работает по программе, заложенной в компьютер (на рисунке не показан).

Предварительно в гнезда обоймы устанавливают образцы горной породы. Затем по сигналу компьютера включается электропривод пресса двойного действия с поршнями разного диаметра 13, который нагнетает рабочую жидкость в цилиндр под поршень 9 и одновременно откачивает ее из кольцевого пространства цилиндра. Поршень с толкателем 8 и образцом 7 перемещаются поступательно вверх до упора образца в крышку держателя. При этом отверстие на боковой поверхности толкателя совместится с проточкой в стенке держателя. В зависимости от высоты образца толкатель может становиться в разном положении, но при этом его боковое отвер-. стие не должно выходить за высоту проточки, которая сообщена с линией отвода газа, закрытой клапаном 4. После установки образца в держателе открываются клапаны 19 и 20 и включается пресс 12, создавая в полости за уплотнителем 2 и под поршнем 10 заданное гидростатическое давление. При этом уплотнитель 2 плотно облегает и герметизирует образец (см. фиг, 2).

Для измерения объема пор образца открывается клапан 17 и полость пресса 11 заполняется сжатым газом под давлением, . контролируемым с помощью манометра 22. Затем клапан 17 закрывается и открывается клапан 18, сообщая полость пресса с образцом. Падение давления газа в системе компенсируется прессом 11. При достижении начального давления пресс 11 отключается, а перемещение его поршня служит мерой объема перового пространства образца.

Для измерения проницаемости открываются клапаны 17 и 4 и газ от баллона 16 через образец поступает в счетчик 25.

При этом перепад давления на торцах образца контролируется с помощью дифма- нометра 24.

Информация о ходе толкателя, перемещении поршней измерительных прессов, расходе и перепаде давления поступает от преобразователей в микрокомпьютер, где производится вычисление коэффициента

пористости и проницаемости при заданном гидростатическом давлении.

После цикла испытаний образца гидростатическое давление снижается до атмосферного и полость за уплотнителем 2 через клапан 21 сообщается с вакуум-насосом 14, уплотнитель под действием вакуума прижимается к стенкам держателя и освобождает образец 7, после чего включается пресс 13,

создается давление над поршнем 10. Под действием этого давления поршень 9 с толкателем 8 возвращается в исходное положение, а испытанный образец попадает в гнездо обоймы.

По сигналу компьютера включается шаговый двигатель 19 и обойма поворачивается на угол, необходимый для установки следующего образца под держателем.

Предлагаемая установка может быть использована в лабораториях, занимающихся изучением и определением свойств горных пород и позволит повысить производительность труда исследователей и достоверность получаемых данных.

Формулаизобретения

1 .Автоматическая установка для исследования образцов горных пород, содержащая держатель образца, в полом корпусе которого размещена эластичная втулка, соединенный с обоймой, снабженной гнездами для образцов и механизмом ее поворота, и с механизмом подачи образца из обоймы в держатель, толкатель которого жестко связан с дифференциальным поршнем, помещенным в полый цилиндр с отверстиями для создания перепада давления, системы подвода и отвода газа, подсоединенные к держателю образца, включенный между ними, дифференциальный манометр и микрокомпьютер, управляющий работой этих механизмов, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения достоверности исследований, система отвода газа через клапан подсоединена к

держателю через боковое отверстие, выполненное в корпусе ниже эластичной втулки, а ниже бокового отверстия установлено уп- лотнительное кольцо.

2. Установка по п, 1, о т л и ч а ю щ а я с я

тем, что к отверстиям в цилиндре механизма подачи подсоединен пресс двойного действия, отношение диаметров поршней которого равно отношению диаметров дифференциального поршня.

Фие.1

Фиг. 2

Область применения: техника опреде- физических свойств горных пород в лабораториях, занимающихся исследованием пористых тел в нефтегазовой, геологической, строительной и в других отраслях промышленности. В неподвижном держателе, имеющем эластичный уплотнитель образца, ниже его выполнена проточка, соединенная с отверстием в корпусе, а после проточки установлен дополнительный уплотнитель, предназначенный для герметизации толкателя, имеющего на торце центральное отверстие с боковым выходом. При подаче образца в держатель, боковое отверстие в толкателе совмещается с проточкой, обеспечивая отвод газа, проходящего через образец горной породы. Толкатель выполнен в виде дифференциального поршня, помещенного в цилиндр, входные и выходные отверстия которого присоединены к прессу двойного действия, имеющего поршни разных диаметров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.