Устройство для термобарического тестирования горных пород

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОБАРИЧЕСКО 1 О ТЕСТИРОВАН 1 ЬЧ ГОРНЬЖ ПОРОД(57) Изобретение относится к прикладной экспериментальной геофизике и может быть использовано при изучениифизических характеристик горных пород в условиях сложного напряженногосостояния и высоких температур дляпетрофизического моделирования реальных сред, изучения естественныхгеофизических полей и процессов подготовки землетрясений. С целью расширения исследовательских возможностей при одновременном изучении динамических и статических упругих ака еавле своиств горных пород В условиях однородного и дифференцированного давления устройство снабжено съемными М,. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Воларович М.П. и др. Упруги свойства минералов при высоких д ниях. М.: Наука, 1975, с. 7-12.Левыкин А,И,и Вавакин В,В. Аппаратура и методика измерения скоростей упругих волн в горных породах и минералах при высоких давлениях и температурах. - В сб.: Физические свойства горных пород и минералов при высоких давлениях и температураНаука, 1978, с. 18-24. 1 7 1/00//Е 21 С 39/3 15009584 регулировочными кольцами 18 и уплот- выступ 4 диаметромт о , равным диаметру нительным кольцом 10 обратного про-штока верхир его поршня. "иеренцифиля, 1 ри этом верхний поршень вы- рованное давление создается благодаполнен в ви е илиид ц дрической втулки 5 ря регулируемому с помощью съемных 16 и цилиндрического шток 17тока 17, а ра- регулировочных колец зазору между бочая поверхность нижнего поршня 5бочлиндрического штокаверхним торцо л Ьи полой цилиндрической камеры 3 высо и наковальней 13. 1 ил. кого давления имеет цилиндрический15Изобретение относится к прикладнойэкспериментальной геофизике и можетбыть использовано при изучении физических характеристик горных пород вусловиях сложного напряженного состоя ния и высоких температур для петрофизического моделирования реальных сред,изучения естественных геофизическихполей и процессов подготовки земнетрясений, 25Цель изобретения - расширениеисследовательских возможностей приодновременном изучении динамическихи статических упругих свойств горных.пород в условиях однородного и дифференцированного давлений,На чертеже изображено предлагае-мое устройство,В устройстве образец 1 исследуемойгорной породы размещен в канале 2 35полой цилиндрической камеры 3 высокого давления на цилиндрическом выступе 4 нижнего порыня 5. В продольном осевом отверстии 6 в образце горной породы размещена термопара 7. 40С торцов пластической оболочки 8установлены уплотнительные кольца 9и уилотнительное кольцо 10 обратногопрофиля. Камера 3 высокого давленияснабжена высокотемпературным электрическим нагревателем 11 и термоизоляционной оболочкой 12. В верхней 13и нижней 14 наковальнях размещены излучатель 15 и приемник ультразвуковых колебаний. Верхний порыень выполнен в виде цилиндрической втулки 16и цилиндрического штока 17. При этомзазор между верхней наковальней 13 ицилиндрическим штоком 17 регулируется с помоцью сьемных регулировочныхколец 18.Для удобства центровки и предотвращения смецения образец 1 испытуемои Горнон породы с диаметром рав ным диаметру штока 17 верхнего порыня, приклеивают эпоксидным клеем к цилиндрическому выступу 4 нижнего поршня 5. К противоположному торцу образца 1 испытуемой горной породы эпоксидным клеем приклеивают шток 17 верхнего поршня. Затем производят упаковку образца породы в пластичную оболочку 8 (свинец, индий) . При этом оболочка 8 должна покрывать цилиндрический выступ 4 и часть ытока 17 верхнего поршня, а ее толщина должна соответствовать каналу 2 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления. Подготовленный таким образом образец 1 испытуемой горкой породы в сборе с нижним порынем 5 и ытоком 17 верхнего порыня устанавливают в . канал 2 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления.После этого на шток 17 устанавливают дополнительное уплотнительное кольцо 10 обратного профиля, уплотнительное кольцо 9, съемные регулировочные кольца 18 и цилиндрическую втулку 16 верхнего поршня. Поцготовленную полую цилиндрическую камеру 3 высокого давления устанавливают между верхней 13 и нижней 14 наковальнями,Устройство работает следуюцим Образом.Усилие плит пресса передается через верхнюю 13 и нижнюю 14 наковальни, нижний поршень 5 и цилиндрическую втулку 16 верхнего порыня на пластичную оболочку 8, которое создает вокруг исследуемого образца 1 начальное боковое давление, величина которого зависит от величины зазора между верхней наковальней 13 и цилиндрическим штоком 17, подбираемого нри помощи съемных регулировочных колец 18.Подбирая определенные значения дифференциального давления и температуры, соответствующие предполагаемым термобарическим обстановкам моделируемых глубин земной коры, достигают наибольшего приближения условий лабораторного эксперимента к естественным, т.е. ожидаемым на глубокозалегающих уровнях литосферы,Составитель Н.ЗахарченкоТехред Л.Олийнык Корректор Н,Борисова Редактор А.Ревин Заказ 4861/40 Тираж 484 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1 О 5 15Начальное боковое давление возрастает до тех пор, пока цилиндрический шток 17 не совместится своим верхним торцом с верхней наковальней 13.С этого момента на исследуемый образец 1 одновременно действуют боковое давление, величина которого может быть рассчитана по усилию пресса и площади поперечного сечения цилиндрической втулки 16 верхнего поршня, и осевое давление, величина которого рассчитывается по усилию пресса и площади поперечного сечения штока 17 верхнего поршня. Разность осевого и бокового давлений составляет дифференциальное давление. Одновременно с дифференциальным давлением включением высокотемпературного нагревателя 11, создающего в канале 2 камеры 3 тепловое поле, производят нагрев образца 1. 00958 6Формула изобретенияУстройство для термобарическоготестирования горных пород, содержащее 5верхнюю и нижнюю наковальни с излучателем и приемником ультразвуковых колебаний, полую цилиндрическую камерувысокого давления с высокотемпературным электрическим нагревателем, термопарой и пластической оболочкой,верхний и нижний поршни с уплотнительными кольцами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области исследования устройства при одновременном изучении динамических и статических упругих свойствгорных пород в условиях однородногои дифференцированного давлений, вустройство дополнительно введенысъемные регулировочные кольца и ужлотнительное кольцо обратного профи,ля, при этом верхний поршень выполнен1в виде цилиндрической втулки, внутрикоторой с регулируемым посредством 25 съемных регулировочных колец зазоромустановлен цилиндрический шток, уплотнительное кольцо обратного профиля размещено между пластической оболочкой и съемными кольцами, а рабочая 30 поверхность нижнего порыня имеет цилиндрический выступ с диаметром,равным диаметру штока верхнего поршня.