Автоматическая установка для испытаний образцов горных пород

(я)5 6 01 й 15/08 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1064187, кл. С 01 И 15/08, 1983,Патент США М 4573342,кл. 6 01 й 15/08, 1986.(54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано влабораториях, занимающихся испытаниемпористых тел, в нефтегазовой, геологиЧеской и других отраслях промышленности.Установка обеспечивает автоматическое опИзобретение относится к технике определения физических свойств горных пород.Известно устройство для определения пористости и проницаемости образцов горных пород, содержащее герметичный де-. ржатель образца, вставленный в него резиновый уплотнитель в виде стакана с отверстием в дне и механизм прижима уплотнителя, выполненный в виде поршня, снабженного винтовым прижимом.Работа устройства основана на компенсации измерительным прессом давления газа при перепуске его в камеру держателя до и после сжатия резинового стакана, в котором расположен образец горной породы,К недостаткам устройства относится низкая производительность труда исследователей, связанная с необходимостью приложения значительного усилия, требуемого для снятия стакана, необходимость повторределение пористости и проницаемости об разцов горных пород. Устанавливают де ржатель образца с уплотнителем в виде стакана с отверстием в дне в гнездо обоймы с одной стороны которой расположен подвижный поршень, а с другой - полый шток, Он смонтирован в цилиндре, к которому подсоединена система отвода газа, Сис тема подвода газа подсоединена к отверстиям, выполненным в неподвижном поршне, После определения пористости и проницаемости образца обойму по команде микрокомпьютера поворачивают с по мощью шагового двигателя на угол, необхо димый для установки следующего гнезда обоймы с держателем и образцом против неподвижного поршня, и измерение повто ряют. 1 ил. ного вакуумирования образца для опреде- Я ления обьема пор, а также необходимость испытания образцов рыхлых и слабосцементированных пород различных размеров,Наиболее близким к изобретению является автоматическая установка для определения газопроницаемости образцов горных пород, содержащая держатель образца с помещенным в него уплотнителем, обойму с гнездами, механизм подачи и прижима образцов, механизм поворота обоймы, системы подвода и отвода газа и микрокомпьютер. В этой установке образец горной породы (керн) с помощью полого толкать,ля подается в держатель, снабженный уплотнителем, После обжатия керна эластичной втулкой через полый толкатель подается газ, который проходит чере 1 керн и выходит через второй полый толкатзль, слу 177083610 20 25 30 50 жащий также для возврата образца в обойму после определения газопроницаемости, Затем обойма поворачивается на определенный угол и определяется проницаемость следующего керна,Недостатком установки является низкая надежности при работе с рыхлыми образцами,Поставленная цель достигается тем, что в автоматической установке для испытаний образцов горных пород, содержащей держатель образца с помещенным в него уплотнителем в виде резинового стакана с отверстием в дне, закрепленного по краям в держателе, обойму с гнездами и механизм подачи образца, включающий поршень, толкатель и цилиндр, снабженный уплотнениями, а также механизм поворота обоймы и управляющий этим механизмом микрокомпьютер, держатель установлен в гнезде обоймы, а механизм подачи образца снабжен электродвигателем, соединенным с подпружиненным толкэтелем ходовым винтом переменного шага.На чертеже показана принципиальная схема автоматической установки.Установка содержит держатель 1 образца, внутри которого установлен образец 2 горной породы, герметизируемый резиновым уплотнителем 3 с отверстием в дне; подпружиненный полый шток-толкатель 4, установленный в цилиндре 5 против основания держателя; неподвижный поршень 6, расположенный против уплотнителя; обойму 7 с гнездами для установки образцов; каретку 8 с ходовым винтом 9 переменного шага; электродвигатели 10 - 12 и измерительный пресс 13 с манометром 14.Неподвижный поршень б имеет кольцевое уплотнение 15 и торцовое уплотнение 16, а также отверстия, подсоединенные к системе подвода газа, включающей вентили 17-19, которые служат для заполнения газом полости измерительного пресса 13 и держатели 1 образца.К отверстиям в цилиндре 5 подсоединена система вакуумирования и отвода газа, содержащая вентили 20 и 21 для создания вакуума и вентиль 22 для сообщения с атмосферой, Шток-толкатель 4 снабжен торцовым уплотнительным кольцом 23 и расположен в уплотнительных кольцах 24, а нижний его конец опирается нэ каретку 8, которая имеет возможность поступательного перемещения вдоль направляющей 25 по ходовому винту 9, вращаемому с помощью электродвигателя 10, Для возвращения толкателя в исходное положение служит пружина 26, а для возвращения держателя - пружина 27 с кольцом 28. Автоматическая установка работает по программе, задаваемой при помощи микрокомпьютера.Предварительно держатели 1 с образцами 2 горных пород устанавливаются с уплотнителями в гнезда обоймы 7. По сигналу компьютера включается электродвигатель 10 и каретка 8 подает толкатель 4 на ход, достаточный для того, чтобы стакан держателя 1 уплотнился кольцом 15 на неподвижном поршне б, но не дошел до торцового уплотнения, Далее включается система вакуумирования при открытых вентилях 20 и 21 и закрытых вентилях 17, 18 и 22. После вакуумирования камеры держателя: обраэцом закрываются вентили 20 и 21, вновь включается двигатель 10 и шток-толкатель 4 перемещает держатель 1 на ход, необходимый для снятия торцового уплотнения 16 Тем самым камера держателя разделяется на две части, в одной иэ которых размещен образец 2 горной породы. Шэг ходового винта 9 в конце перемещения каретки 8 равен нулю, что позволяет исключить возможность повреждения механизма подачи толкэтеля,Далее по команде микрокомпьк 1 тера открывается вентиль 19 и цилиндр пресса 13 заполняется сжатым газом при положении поршня б, соответствующем максимальному обьему. После достижения заданного давления, контролируемого манометром 14,по команде компьютера закрывается вентиль 19, открывается вентиль 17 и сжатый газ поступает в кольцевое пространство камеры держателя 1, прижимая уплотнитель 3 к стенкам образца.Далее включается двигатель 11, который перемещает поршень б пресса 13 до тех пор, пока давление в системе не восстановится до заданного, По перемещению поршня, контролируемого счетчиком обьема, определяют обьем образца. Затем по команде компьютера закрывается вентиль 17 и открывается вентиль 18, сообщая пресс 13 с уплотненным образцом 2. Давление в системе уменьшается, и вновь включается двигатель 11, перемещая поршень 6 пресса 13 до восстановления заданного давления, В этом случае перемещение поршня 6 пропорционально обьему пор образца 2 горной породы. По результатам испытаний с помощью микрокомпьютера вычисляют пористость образца 2. Затем открывают вентили19 и 22 и пропускают через образец 2 гаэ,измеряя его расход и перепад давления наобразец 2, По данным измерения определяют гаэопроницаемость образца 2,После выполнения описанного вышецикла измервния по команде микрокомпью 1770836тера закрывается вентиль 19 и включается электродвигатель 10 в обратном направлении. При атом толкатель 4 под действием пружины 26 переместится в исходное положение. а держател ь под действием пружин ы 27 и кольца 28 опустится в гнездо обоймы 7.Далее включается шаговый двигатель 12, который переместит обойму 7 на ход, необходимый для установки следующего держателя с образцом против неподвижного поршня 6 и толкателя 4, и испытания нового образца проводятся аналогично.Обойма 7 выполнена в виде диска либо в виде бесконечной ленты с любым числом образцов.Изобретение может быть использовано в лабораториях, занимающихся исследованиями образцов горных пород и других пористых тел,Формула изобретения Автоматическая установка для испытан и Й образцов Г о р н л : пОил,.":,а гцв л 5 держатель образца с помещенным в негоуплотнителем в виде резинового стакана с отверстием в дне, закрепленного по краям в держателе, обойму с гнездами и механизм подачи образца, содержагций поршень, тол катель и цилиндр, снабженный уплотнениями, а.также механизм поворота обоймы и управляющий этим механизмом микрокомпьютер, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы с 15 рыхлыми образцами, держатель установленв гнезде обоймы, а механизм подачи образца снабжен электродвигателем, соединенным с подпружиненным толкателем ходовым винтом переменного шага.