Стенд для исследования процесса термомеханического разрушения горных пород

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 744) 34 Союз СоветскихСоциалистический Реопублик (61) Дополнительный к авт. свид-ву(51) М, Кл.Е 21 С 21/00 6 01 К 17/06 Государстеонный комитет СССР о делам изобретений(71) Заявитель титут геотехнической механики А аинской ССР СЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССАРАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОР(54) СТЕНД ДЛЯЕРМОМЕХАН ИЧ ЕСКО пре- иче- ргия вестный стенд н таточно точные д ормулы ударно . Кроме того, пр а этом стенде т ни из-за наличия аций.заключае оторый об Наряду с этим из воляет получать дос так как влияние ф 25 пульса не изучается ние исследований н значительного време жества ручных опер Цель изобретения 30 нии такого стенда, кпознные, о им- оведеебуетмнотся веспечи создавал бы Изобретение касается конструкции стенда для исследования процесса термомеханического разрушения горных пород при одновременном действии тепловой и механической нагрузок.Известен стенд для исследования процесса термомеханического бурения, содержащий имитирующий призабойный участок скважины цилиндрический кожух, внутри которого установлен термомеханический орган и термодатчики, размещаемые в отверстиях днища этого кожуха, перекрываемых заслонкой. Указанная заслонка расположена во внутренней полости днища и имеет отверстия, совпадающие с отверстиями днища во время проведения замеров, при этом заслонка и термодатчики снабжены приводами для их поступательного синхронного перемещения 1.В результате такого выполнения стенда удается добиться повышения точности измерения термодинамических параметров процесса, Однако из-за своих конструктивных особенностей стенд имеет узкую область применен,я в отношении проводимых исследований и, в частности, не приспособлен для исследования ударных воздействий на термически ослабленную породу,Более близким техническим решением из известных к изобретению является стенд для исследования процесса термомеханического разрушения горных пород, включающий опорную раму, смонтированный на ней копер со свободно падающим ударни ком и с механизмом для его удержания вподнятом положении, породоразрушающий инструмент, воздействующий на образец горной породы, и источник тепла, размещенный на опорной раме с возможностью 10 перемещения в горизонтальной плоскостиотносительно поверхности образца горнойпороды 2,С помощью этого стенда возможно оделять такие параметры термомехан 15 ского процесса разрушения, как энеудара, скорость приложения нагрузки, эффективность теплового воздействия на поверхность образца породы, коэффициент теплоотдачи, максимальные значения удель ного теплового потока и т, д.повышение точности проведения исследований и их ускорение,Эта цель достигается благодаря тому, что стенд снабжен соединенной с породоразрушающим инструментом штангой, установленной с возможностью осевого перемещения в вертикальной плоскости и взаимодействия с ударником и несущей тензодатчики для замера прямой и отраженной ударных волн, при этом приводы для перемещения источника тепла и штанги оперативно связаны между собой и с механизмом удержания ударника.На чертеже показана принципиальная схема стенда, выполненного в соответствии с изобретением.Стенд имеет опорную раму 1 и смонтированный на ней копер 2 со струнами 3, по которым перемещается ударник 4, и с механизмом 5 для удержания ударника 4 в поднятом положении. Соосно ударнику 4 расположена в направляющих 6 корпуса 2 штанга-волновод 7 с закрепленными на ней тензодатчиками 8 и 9 соответственно для замера прямой и отраженной волн, подключенными к регистрирующей аппаратуре, например к катодному осциллографу. Штанга 7 оснащена породоразрушающим инструментом 10, контактирующим с образцом 11 торной породы, На опорной раме 1 посредством держателя 12 установлен источник 13 тепла, например плазматрон, имеющий возможность перемещения в горизонтальной плоскости относительно образца 11 горной породы.Перемещение источника 13 тепла в горизонтальной плоскости и штанги 7 в вертикальной плоскости осуществляется при помощи гидроцилиндров 14 и 15 соответственно, которые посредством электрозолотников 16 и 17 соединяются с маслостанцией,Оперативная связь цилиндров 14 и 15 между собой и механизма 5 удержания ударника 4 достигается с помощью реле 18 времени, соединенного токопроводами 19 с электрозолотниками 16 и 17 и приводом механизма 5.Принцип работы стенда заключается в следующем,На раму 1 стенда устанавливается образец 11 горной породы. Производится запуск источника 13 тепла и вывод его на рабочий режим за пределами рамы 1 стенда. Штанга 7 при этом поднята над образцом 11 породы. Включается гидроцилиндр 14, который перемещает источник 13 тепла с заданной скоростью относительно образца 11 горной породы. В результате происходит нагрев некоторой полосы на поверхности образца 11 породы, Через установленный с помощью реле 18 промежуток времени штанга 7 гидроцилиндром 15 опускается, прижимая породоразрушающий инструмент 10 к нагретой зоне образца 11 горной по 5 10 15 20 25 зо 35 4 О 45 50 55 6 О 65 роды, после чего включается привод механизма 5 и ударник 4 сбрасывается, ударяя по штанге 7. Тензодатчики 8 и 9 производят запуск осциллографа и регистрируют прямую и отраженную ударные волны. Затем производится выключение источника 13 тепла, подъем штанги 7 и измерение объема и глубины лунки выкола в образце 11 горной породы.Использование предлагаемого стенда в исследованиях позволяет решать научные и практические задачи, в частности:- путем обработки осциллограмм прямого и отраженного импульса получать зависимости скорости и пути перемещения инструмента при внедрении, усилие и напряжения на контакте внедрения, КПД передачи энергии и ряд других параметров при различных температурных полях;- изучать влияние параметров нагружения породы (скорости движения источника тепла, режимов его работы, энергии удара, формы и длительности ударного импульса и т. д.) на эффективность процесса разрушения;- анализом полученных результатов определять рациональные параметры термотехнического разрушения, пути совершенствования термомеханических рабочих органов и режимов их работы, обеспечивающих наибольшую производительность разрушения при минимальной энергоемкости. Формула изобретенияСтенд для исследования процесса термомеханического разрушения горных пород, включающий опорную раму, смонтированный на ней копер со свободно падающим ударником и с механизмом для его удержания в поднятом положении, породоразрушающий инструмент, воздействующий на образец горной породы, и источник тепла, размещенный на опорной раме с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости относительно поверхности образца горной породы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности проведения исследований и нх ускорения, он снабжен соединенной с пор одоразрушающим инструментом штангой, установленной с возможностью осевого перемещения в вертикальной плоскости и взаимодействия с ударником и несущей тензодатчики для замера прямой и отраженной ударных волн, при этом приводы для перемещения источника тепла и штанги оперативно связаны между собой и с механизмом удержания ударника.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Юэ 395571, кл. Е 21 С 21/00, 1972,2, Галяс А. А, и др. Основы термомеханического разрушения горных пород. Киев, Наукова думка, 1972, с. 180 - 182,744134 Махаев Составит ред Л, Куклин Редак ректор Р. Беркови. Павлова ипография, пр. Сапунова каз 1020/15 Изд,333 Тираж 626 ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписно открытий