Устройство для определения прочностиХРупКиХ МАТЕРиАлОВ HA СжАТиЕ Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

1

Изобретение относится к технике определения физико-механических свойств хрупких материалов и может быть использовано для испытания образцов горных пород любой формы в шахтных условиях.

Известно устройство для определения физико-механических свойств образцов горных пород неправильной формы, включающее верхний и нижний нагрузочные корпуса с инденторами и набором подвижных независимых поршней и штоков, связанных с инденторами и линейно расположенных в одной плоскости с возможностью саморегулирования по высоте ЬЗ.

Недостатком этого устройства является расположение инденторов в одну линию,что позволяет испытывать.образцы только на раскалывание. ,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения прочности хрупких материалов на сжатие, включающее корпус, поршень, инденторы и ма нометр 2.

Недостатки .известного устройства заключаются в сложности конструкции и высокой стоимости изготовления, обусловленных необходимостью изготов/ления большого количества (около ,200 шт) высокоточных поршней и стольких же отверстий для них в обоих корпусах, а также в ненадежности в работе, связанной с тем, что на образ-цах неправильной формы поршни работают с перекосом и быстро выходят из строя. Следовательно, это устройство пригодно для испытания образцов

10 преимущественно праеильной формы.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение надежности-в работе.

Поставленная цель достигается тем,

15 что корпус имеет обойму и верхнюю и нижнюю крьиики, при этом на внутренней поверхности корпуса выполнен кольцевой выступ трапециевидного сечения с закрывгшядимися обоймой OKHSIMH, а

20 инденторы выполнены в виде шариков и расположены в корпусе более, чем в два слоя сверху и снизу испытуемого образца. .

25 На фиг.1 показано предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, на внутренней поверх30 ностй которого в средней его части

выполнен кольцевой выступ Б трапециевидного сечения с окнами В, верхней крышки 2 с манометром 3 и штуцером 4 для подачи жидкости (масла) , нижней крышки 5, разъемной обоймы 6 со стяжными болтами 7. В цилиндрической части верхней крышки 2 помещен поршень 8, а под ним внутри корпуса 1 размещен испытуем:ай образец 9. Свободное пространство образца 9 заполнено шариками 10 из твердого материала. При этом наибольший зазор между выступом Б корпуса 1 и боковой поверхностью образца 9 должен быть меньше двух диаметров шариков.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый образец 9 горной породы помещается в корпус 1, окна Б которого плотно закрыты обоймой 6. Свободное пространство вокруг образца 9 заполняется шариками 10 (например, от шарикоподшипников) , и корпус 1 закрывается нижней крышкой 5, Затем с помощью высокого давления (не показан) через штуцер 4 в надпоршневое пространство верхней крышки 2 нагнетается масло.

Под действием избыточного давлени величина которого контролируется манометром 3, поршень 8 уплотняет шарики 10 и через них передает нагрузку на испыгуемый образец 9. При этом последний оказывается в условиях всестороннего сжатия. С целью определения прочности образца на одноосное сжатие удаляют шарики 10 создающие боковой распор, т.е. прилегающие к 6oKOBOii поверхности образца. Для этого пр величине нагрузки 70-80% от разрушающей ослабляют затяжку болтов 7 (фиг. 2) , сдвигают обойму 6 вверх и удаляют упомянутые шарики через окна В. Остальные шарики расклниваются в верхней и нижней часГях корпуса 1, чему способствует кольцевой выступ Б. Затем нагрузку повышают до разрушения образца, фиксируя максимальное показание манометра 3.

После разрушения образца 9 масляный насос выключают, отвинчивают нижнюю KpiaEiiKy 5 и освобождают корпус 1 для следующих испытаний.

Выполнение инденторов в виде твердых шариков для передачи на образец разрушающей нагрузки существенно упрощает конструкцию прибора, удешевляет его изготовление, повышает надежность в работе и удлиняет срок службы. Кольцевой выступ трапециевидного сечения с закрывающимися окнами служит для обеспечения условий одноосного путем удаления через упомянутые окна части шариков, создающих боковой распор.

Благодаря многослойному расположению шариков, практически равноме жо передающих нагрузку на неравную повеность испытуемого образца, в предлагаемом устройстве становится возможным использование только одного, массивного поршня, не боящегося перекосов, а значит, и более надежного. Такое техническое решение в совокупности с выполнением инденторон в вид шариков делает предлагаемое устройство по сравнению с известным более простым, экономичным и надежным в при испытаниях образцов любой формы в шахтных условиях.

Формула изобретения

Устройство для определения прочности хрупких материалов на сжатие, включающее корпус, инденторы л манометр, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности в работе, корпус имеет обойму и верхнюю и нижнюю крышки, при этом на внутренней поверхности корпуса выполнен кольцевой выступ трапециевидного сечения с закрывающимися обоймой окнами, а инденторы выполнены в виде шариков и расположены в корпусе более, чем в два слоя сверху и снизу испытуемог образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 450887, кл. Б.21 С 39/00, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2734062, 1978 (прототип)

4ю