Устройство для сохранения естественного состояния образцов горных пород Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

(54) УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД

I

Изобретение относится к определению физико-механических параметров горных пород, используемых как для научных исследований, так и для решения задач горного дела, а более конкретно, к области сохранения естественного термодинамического состояния образцов горных пород, предназначенных для испытания в полевых и лабораторных условиях, имеющих в естественных условиях как положительную, так и отрицательную температуру и широкий диапазон поровой влажности. ;

Известно устройство для сохранения стабильного состояния волокнистых материалов, состоящее из каркаса камеры кондиционирования, кюветы с раствором для поддержания необходимой влажности воздуха в камере. Каркас камеры покрывается гер-. метизирующей пленкой. Внутри камеры поддерживается необходимая влажность воздуха. При изменении температуры и давления окружающей среды термовлажностное состояние образцов волокнистых материалов внутри камеры изменяется в широком диапазоне 1.

Известно устройство для сохранения естественного состояния образцов горных пород, включающее теплоизоляционный корпус с кожухом, герметичную емкость для размещения образцов, баллбн- с индифферентным газом, соединенный через регулятор давления с герметичной емкос ью и систему терморегулирования с терморегуля5 тором и термосопротивлением.

Устройства применимы для сохранения естественной влажности от величины гигроскопической до значений влажности полного влагонасыщения образцов горных пород

,„ при естественной положительной темпера туре Щ.

Однако эти устройства отличаются невозможностью сохранения ествествеиного состояния образцов (проб) горных пород

15 с отрицательной температурой и, следовательно, с поровой влагой внутри образца в виде льда. Устройства неэффективно применять при температуре окружающего воздуха выше естественной температуры образцов, находящихся в емкости.

20 Цель изобретения - расширение области примеиения устройства путем увеличения полезного объема герметичной емкости и уменьшения габаритных размеров его.

Указанная цель достигается тем, что тер:морегулятор выполнен в внде полупроводниковой термоэлектрической батареи, снабженной переключателем напряжения тока для изменения режима ее работы и радиатором, при этом батарея размещена под герметичиой емкостью и плотно примыкает к ней. а кожух теплоизоляционного корпуса выполнен гофрированным.

Кроме того, радиатор термоэлектрической батареи выполнен в виде цилиндрического сосуда с полостями для размещения в них нсточника 1итания и баллона для индифферентного газа внутри его.

На чертеже изображена схема устройства.

Универсальное устройство для сохранения ествественного состояния образцов горных пород состоит извнещнего теплоизоляционного корпуса 1 с гофрированным кожухом, внутри которого размещена герметичная емкость 2 со съемной крышкой и теплоизоляцией. Верхняя часть 3 теплоизоляционного корпуса выполнена съемной, в ней располагается терморегулятор: усилитель 4 с исполнительным реле, переключатель 5 напряжения тока термоэлектрической батареи (режима работы «холод-тепло), мост сопротивлений 6, индикатор температуры 7. Внутри герметичной емкости размещены термосопротивления (датчик температуры) - влажное 8, сухое 9, соединенные разъемом с мостом сопротивлений, кювета Юс раствором и пористым веществом. В герметичной емкости расположены полочки 11 с отверстиями, на которых размещены образцы (пробы) 12. Герметичная емкость имеет непосредственный контакт с полупроводниковой термоэлектрической батареей 13, соединенной с усилителем 4 и переключателем 5 разъемом, радиатор 14, который выполнен в виде цилиндрического сосуда. На радиатор 14 устанавливается гофрированный кожух теплоизоляционного корпуса I. Внутри радиатора, в боковнх стенках которого проделаны отверстия 15 для естественной конвекции воздуха, размещены источник питания 16, соединенный разъемом с элементами, терморегулятора, баллон 17 с индифферентным газом и регулятором давления 18, соединенные с емкостью трубопроводом.

Устройство работает .следующим образом.,

Оно доставляется к месту изготовления образцов или отбора проб (щдхта, карьер и т.д.). Производится подготовка устройства. Снимается верхняя часть 3 теплоизоляционного корпуса и крышка герметичной емкости 2. Измеряется образцовыми приборами температура массива, температура и влажность воздуха, примыкающего к мас. сиву. Производится подготовка системы В1лагорегулирования в зависимости от естест венной температуры горных пород.

В случае положительной температуры образцов ropHbix пород в кювету 10 заливают раствор необходимой концентрации, укладывают пористое вещество. Переключателем 5 устанавливается направление тока, обеспечивающего подогрев герметичной емкости полупроводниковой термоэлектрической батареи 13. После этого производят настройку системы терморегулирования, устанавливая необходимую температуру срабатывания моста сопротивлений 6 по показаниям влажного 8 и сухого 9 термосопротивлений. На полочках 11 устанавливаются образцы (пробы) 12, находящиеся в естественном состоянии.

В случае отрицательной температуры образцов горных пород переключателем 5 устанавливается режим работы термобатареи на охлаждение емкости. После этого производится настройка системы терморегулирования по сухому термосопротивлению 9, закладываются образцы -(пробы). Залив раствора в кюэету 10 необязателен.

Далее производится сборка устройства. Герметизируется емкость 2, соединяются соответствующие разъемы термосопротивлений, питания элементов автоматики и термобатареи. Термосопротивлениями 8 и 9 производится проверка работы терморегулятора по индикатору 7 (при положительной температуре) или по Термосопротивлению 9 (при отрицательной температуре). После этого в герметичную емкость 2 для поддержания атмосферы вь1сокой влажности парогазовой смеси (при положительной темпе- ) и для создания атмосферы повы.щенного давления газа в емкости подается из баллона 17 через регулятор давления 18 индифферентный газ по трубопроводу. Г1ри отрицательной температуре образцов необходимость в создании атмосферы высокой влажности отпадает. В емкости поддерживается заданная отрнцательная температура и повышенное давление индифферентного газа. Устройство в собранном виде транспортируют в лабораторию, где хранят до испытания образцов (проб)..

Предлагаемое изобретение найдет ц1ирокое применение в геологоразьедряных, горно-добывающих предприятиях и НИИ горного профиля, занимающихся определением физико-механических параметров горных пород.

Особенно эффективно его применение при исследовании параметров горных пород, отбираемым из щахт в южных районах и в районах вечной мерзлоты. Как известно, в шахтных условиях параметры парогазовой смеси всегда отличны от лабораторных (особенно влажность и давление). Поэтому при подъеме пробы пород на поверхность за счет резкого изменения параметров происходит потеря естественного состояния проб, из

которых затем изготавливаются образцы правильной формы с применением водопроврдной воды, отличной от шахтной.

Формула изобретения

I. Устройство для сохранения естественного состояния образцов горных пород, включающее теплоизоляционный корпус с кожухом, герметичную емкость для разме щения образцов, баллон с индифферентным газом, соединенный через регулятор давления с герметичной емкостью и систему терморегулирования с терморегулятором и термосопротивленнями, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем увеличения полезного объема герметичной емкости, терморегулятор выполнен в виде полупроводниковой термоэлектрической батареи, снабженной переключателем напряжения тока для изменения режима ее работы и радиатором, при этом батарея размёш,ена под герметичной емкостью- и плотно прнмыкает к ней, а кожух теплоизоля-. ционного корпуса выполнен гофрированным.

2. Устройство по п. 1, отличаюшееся тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров, радиатор термоэлектрической батареи выполнен в виде цилиндрического сосуда с полостями для размещения в них источника питания и баллона для индифферентного газа внутри его.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Герасимов Я. И. Курс физической химии. М., «Химия, 1969, с. 143-144. 2. Авторское свидетельство СССР № 439605, кл. Е 21 С 39/00, 1974 (пра. тип).