Устройство для создания высокого квазигидростатического давления

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО КВАЗИГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ , содержащее верхнюю и нижнюю наковальни с установленными на них излучателем и приемником ультразвуковых колебаний и расположенную между ними камеру высокого давления со сквозным канешом, в котором расположены поршни, взаимодействующие с - наковальнями, отличаете ес я тем, что, сцелью определения : анизотропии упругих свойств горной породы на одном образце, средняя часть сквозного канала выполнена квадратной, концевые участки кангша выполнены цилиндрическими ,, разного диаметра, на боковой поверхности камеры высокого давления размещены расположенные в одной плоскости, перпендикулярной к продольной оси первой пары излучатель-приемник, С O две дополнительные пары излучательприемник , причем продольные оси каждой дополнительной пары излучательприемник перпендикулярны к соответствующим граням средней част сквознего канала. 01 -4 00 сд /J/ ///«/ 17 Фиг.{

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5П G

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

С .S К у у

> р

1 к дато екомч свиДкт льСта

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 27 80206! 18-10 ,. (22) 1б. 11. 79 (46) 30.11.83. Бюл. Р 44 (72) Ш.А.Балакишиев и A.Á.Ãàñàíîâ (71) Научный центр Геофизика

AH Азербайджанской CCP (53) б20.179(088.8). (5б) 1 ° Воларович М.П., Баюи Е.И.:

° ° ° евыкин A.È., Томашевская И.С. Физи" о-механические свойства горных пород и минералов при высоких давлениях.и температурах. М., Наука, 1974, с, 17-19.

2, Воларович М,П., Баюк E.È., Ефимова Г.A. Упругие свойства минералов при высоких давлениях. М., Наука, 1975, с. 7-12 (прототип). (54)(57) l. УСТРОЙСТВО f318 CO33AFIHR HblCOKOF0 КВАЗИГИДРОСТАТИЧЕСКОГО,ЦАВЛЕНИЯ, содержащее верхнюю и нижнюю наковальни с установленными на них излучателем и приемником ультразву„„SU„„ 5784 5 А ковых колебаний и расположенную между ними камеру высбкого давления со сквозным каналом, в котором расположены поршни, взаимодействующие с

- наковальнями, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что; с целью определения анизотропии упругих свойств горной породы на одном образце, средняя часть сквозного канала выполнена квадратной, концевые участки канала выполнены цилиндрическими, разного диаметра, на боковой поверхности камеры высокого давления размещены . расположенные в одной плоскости, перпендикулярной к продольной оси первой пары излучатель-приемник, две дополнительные пары излучательприемник, причем продольные оси каждой дополнительной пары излучатель-приемник перпендикулярны к соответ,ствующим граням средней части сквозного канала.

1057845

2, устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что диаметры ,отверстий концевых участков сквоэно-, го канала равны диаметрам описанной

Изобретение относится к устройствам для создания высокого квазигидростатического давления и предназначено для изучения аниэотропии упругих свойств горных пород, в 5 частности отношения скоростей TIpoдольных и поперечных волн в нескольких направлениях при различных значениях внешнего давления.

Известна установка высокого квази- )9 гидростатического давления, содержа щая верхнюю и нижнюю наковальни, загрессованные в кольца-поддержки, с уст;,новленными B них излучателем и приемником ультразвуковых колебаний и расположенную между ними камеру высокого давления, выполненную в виде центральной вставки, запрессованной в кольцо-поддержку, причем рабочий объем камеры образован сквоз- gq ным.каналом центральной вставки и торцами поршней, взаимодействующих с наковальнями«1 3.

Недостатком известной установки является невозможность определения д5 анизотропии упругих свойств на одном образце горной породы эа один цикл изменения внешнего давления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для создания высокого квазиЗО гидростатического давления, содержащее верхнюю и нижнюю наковальни с установленными B них излучателем и приемником ультразвуковых колебаний и расположенную между ними камеру высокого давления со сквозным каналом, в котором расположены поршни, взаимодействующие с наковальнями«2 J.

Недостатком известного устройства является невозможность определения анизотропии упругих свойств на одном образце горной породы за один цикл изменения внешнего давления, вследствие чего для определения анизотропии упругих свойств какой-либо горной породы требуется раздельное исследование нескольких образцов этой породы, вырезанных в разных направлениях, что связано с погрешностью измерения, обуслов ленной неоднородностью горных пород. и вписанной окружностей квадратного отверстия сквозного канала, а диаметры поршней соответствуют диаметрам концевых участков.

Цель изобретения †.определение аниэотропии упругих свойств горной породы на одном образце.

Поставленная цель достигается тем, что.в устройстве для создания высокого квазигидростатического давления, содержащем верхнюю и нижнюю наковальни с установленными на них излучателем и приемником ультразвуковых колебаний и расположенную между ними камеру высокого давления со сквозным каналом, в котором расположены поршни, взаимодействующие с наковальнями, сред« няя часть сквозного канала выполнена квадратной, концевые участки канала выполнены цилиндрическими разного диаметра, на боковой поверхности камеры высокого давления размещены расположеиные в одной плоскости, перпендикулярной к продольной оси первой пары излучатель" приемник, две дополнительные пары излучатель-приемник, причем продольные оси каждой дополнительной пары излучатель-приемник перпендикулярны к соответствующим граням средней части сквозного канала.

Кроме того, диаметры отверстий концевых участков сквозного канала могут быть выполнены равными диаметрами описанной и вписанной окружностей квадратного отверстия сквозного канала, а диаметры поршней соотвеТствуют диаметрам концевых участков, Сущность изобретения заключается в воэможности определения анизотропии упругих свойств в кубическом образце горной породы при фиксиро-, ванном значении давления в рабочем объеме камеры путем поочередного включения соответствующей пары излучатель-приемник, представляющей одно иэ направлений исследования.

На фиг„ 1 изображено предлагаемое устройствс, разрез; на фиг. 2 — камера высокого давления, набранная иэ отдельных сегментов и впрессс ванная в поддерживающее кольцо, вид сверху; на фиг, 3 — то же, вид сбокуустройство высокого кваэигидростатического давления содержит камеру

1057845

35

50 высокого давления, выполненную в вйде центральной вставки 1 иэ твердого сплава, запрессованную в кольцо-поддержку 2. Рабочий объем камеры образован сквозным ступенчатым каналом, состоящим из верхней 3, средней 4 и нижней 5 частей, и торцами 6 и 7 разновеликих по площади поршней 8 и

9, взаимодействующих с наковальнями

10 и 11 из твердого сплава., запрессованными соответственно в верхнее

12 и нижнее 13 кольца-поддержки, в гнездах 14 и 15 которых на наковальнях установлены излучатель 16 и приемник 17 ультразвуковых колебаний.

В средней части рабочего объема камеры размещен образец 18 исследуемой горной породы, завернутый .в свинцовую ленту 19 и свинцовые шайбы 20 и 21. В кольце-поддержке камеры выполнены сквозные гнезда 22 и 23, в одном из которых установлен излучатель 24, а в другом — приемник 25 ультразвуковых колебаний, продольная ось которых расположена перпендикулярно продольной оси излучателя и приемника ультразвуковых коле- . баний, располо>кенных на верхней и нижней наковальнях, и проходит через центры боковых граней 26 и 27 средней части ступенчатого канала ка: меры. При этом сами боковые грани образованы торцами сегментов 28 и

29-центральной вставки. Ва внешней йоверхности двух других сегментов 30 и 31 установлены излучатель 32 и приемник 33 ультразвуковых колебаний, размещенные в сквозных гнездах

34 и 35 кольца-поддержки камеры, причем продольная ось укаэанной пары излучатель-приемник проходит через центр граней 36 и 37 средней части ступенчатого канала камеры перпендикулярно им и продольным осям двух других пар излучатель-приемник. Сегменты, образующие центральную вставку, разделены металлическими пластинами 38 — 41, выполняющими роль уплотнителей и поглотителей прямых упругих сигналов, идущих по корпусу центральной вставки. Верхняя часть ступенчатого канала выполнена диаметром описанным вокруг квадратного отверстия 42 средней части, тогда как нижняя часть ступенчатого канала выполнена диаметром, вписанным в квадратное отверстие сред-. ней части канала. Для предотвращения вытекания свинца из рабочего объема камеры высокого давления йрименяются стальные уплотнительные кольца 43.

Устройство работает следующим образом.

При исходном положении колец-поддер>кек 12 и 13 с и:I

Затем устанавливатся верхний 8 и нижний 9 TIopEJ!HEI, Песi!e 3Tox o устройство становится пац пресс (не по,1каза), Усилие пресса передается через наковальни 10 и 11 в кольцахподдержках 12 и 13, поршни 8 и 9 на cBHIIUoB5i10 Оболо"II<5 р в KQTop5JIÎ помещен образец горпой породы. Нс пользование свинца B .<ачестве среды передающей давление, обеспечивает квазиоднородное давление на образец горной паровы. I1pll фиксированном значении давления поочередным включением соответствующей пары из-лучатель-приеиник 16-17, 24-25 и

32-33) измеряют с><орости распространения продольных и поперечных волн в трех ортогональных направляениях на одном образце 18 кубической формы и определяют анизотропию распространения этих скоростей в данном образце, Такая последовательнЬсть операций повторяется при различных фиксированных значениях давления в результате чегo устанавливаются функциональная зависимость между скоростями распространения упругих волн и давлением.

Выпрессовка образца иэ канала камеры высокого давления после проведения эксперимента осуществляется со стороны, имеющей в сечении диаметр, вписанный в квадратное сечение средней части либо с помощью самого поршня, либо с помощью специально изготовленногo стального пальца. Так как канал камеры имеет ступенчатое сечение, тО выпрессовка в направлении увеличения раз мера сечения канала не представляет особых затруднений, Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность определения анизотропии упругих свойств исследуемых горных пород и обеспечивает получение в результате одного эксперимента данных,получаемых с ныне действующими установками в результате трех отдельных экспериментов, 1057845

Составитель Ю.Редкобородый

Редактор К. Ткач Техр ед И. Надь Корректор Г. Огар

Заказ 9576/46 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4