Устройство для нагружения образцов горных пород

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 210181 (21) 3238303/22-03 1511 М. КЛ.з с присоединением заявки М Е 21 С 39/00 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий,лЪ1 ХйрЧМЙ;кьеаотв,Ордена Октябрьской Революции и ордена Тру тоЗнамени институт горного дела им. А.А. Скочинского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХПОРОД Изобретение относится кобласти определения прочностных и деформационных свойств твердых материалов, в т.ч. и образцов горных пород при их динамическом нагружении.Известны устройства для нагружения твердых материалов, включающие кбрпус камеры с рабочей жидкостью, электроды, подключенные к накопительной конденсаторной батарее, взрывающийся проводник и образец нагружаемого материала 1.Недостатком таких устройств является малый КПД.Наиболее близким о технической сущности к изобретению является устройство для нагружения твер,дых материалов, которое может использоваться для нагружения образцов горных пород, включающее корпус взрывной камеры с рабочей жидкостью и выходным отверстием, два электрода, подключенные через разрядник к накопительной кон" денсаторной батарее, один из которых расположен на задней стенке корпуса взрывной камеры, взрывающийся электропроводник, соединенный с электродами, датчики регистрирующей аппаратуры и нагружаемый образец 2). Недостатком известного устройства является низкий КПД, а такженевозможность образования плоскойи сильной ударной волны в условияхстесненного пространства камеры,Цель изобретения - повышениеКПД устройства за счет увеличениядоли энергии электрического разряда, приходящейся на образованиеударной волны и повышение точностиизмерения за счет генерированияплоской ударной волны сжатия в малом объеме взрывной камеры,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для нагружениятвердых материалов, включающем корпус взрывной камеры с рабочей жидкостью и выходным отверстием, дваэлектрода, подключенные через разрядник к накопительной конденсаторнойбатарее, один из которых расположенна задней стенке корпуса взрывнойкамеры, взрывающийся электропроводник, соединенный с электродами,датчики регистрирующей аппаратуры инагружаемый образец, электроды установлены коаксиально, при этом одиниз них выполнен в вйде корпусавзрывной камеры, а другой электрод30 установлен продольно в ней.Кроме того, взрывающийся электропроводник установлен на расстоянииот задней стенки взрывной камеры,определяемым из соотношения1 72 5где Ч вскорость ударной волны в рабочей жидкости, м/с;- продолжительность начальногоимпульса давления, с,Помимо того, устройство снабжено 10Фильтром, установленньм между выходным отверстием взрывной камеры и нагружаемым образцом, при этом фильтримеет акустическую жесткость, большую акустической жесткости рабочейжидкости, но меньшую акустическойжесткости материала нагружаемсгообразца. На чертеже показано устройстводля нагружения твердых материалов,разрез.Устройство для нагружения твердыхматериалов включает камеру 1 высокого давления, заполненную рабочейжидкостью, внутри которой расположенобразец 2 твердого материала, например горной пОроды или угля,Перед нагружаемым образцом находится выходное отверстие взрывнойкамеры 3, имеющей форму тела вращения, по оси которой расположен конический электрод 4. Взрывающийсяэлектропроводник 5 установлен нарасстоянии 6 от задней стенки Свзрывной камеры,и предварительно 35подключен к коаксиальным электродам, одним из которых являетсяэлектропроводящая внутренняя поверхность А взрывной камеры, а другим электрод 4, установленный продольно во взрывной камере, Электродыподключены к накопительной конденсаторной батарее б высокого напряжения через разрядник 7,Для регистрации деформаций образца, длительности импульсон давленияи скорости их прохождения на образце2 и динамометрическом волноводе 8установлены датчики 9, подключенныек регистрирующей аппаратуре 10.50Впереди торцовой поверхности Внагружаемого образца, находящейсяперед ныходным отверстием взрывнойкамеры, установлен фильтр 11 контактирующий с поверхностью В ,изготовленный из одной или несколькихпластин материалов, имеющих акустическую жесткость, большую акустической жесткости рабочей жидКости, номеньшую акустической жесткрсти материала образца. 60Экранирующий элемент 12 охватывает боковую поверхность образца 2,Устройство для,нагружения твердыхматериалов работает следующим образом, 65 При срабатывании разрядника 7 накопительная конденсаторная батарея б высокого напряжения через электроды 3 и 4 разряжается на электропроводник 5, который, взрываясь, испаряется и образует плазму. В плазме возникает радиальный, по отношению к коаксиальным электродам ток, который взаимодействует с концентрическим магнитным полем электрода 4. Возникающая пондемоторная сила независимо от направления тока всегда направлена к выходу из взрывной камеры и подобно поршню действует на плазму разряда, вызывая сильную плоскую ударную волну, параллельную поверхности В нагружаемого образца.Отражения ударной волны от различных деталей взрывной камеры и камеры высокого давления, доходя до фильтра 11, либо преломляются по направлению к оси образца, так как акустическая жесткость фильтра больше акустической жесткости рабочей жидкости, либо вообще отражаются от наружной поверхности фильтра, если угол падения отраженной ударной волны мал. Отражение взрывной волны от задней стенки С взрывной . камеры доходит до торцовой поверхности образца Э позже основного фронта ударной волны, так как 17 - и не влияет на результаты измерений. Это резко уменьшает помехи в регистрирующей аппаратуре 10, вызванные отражениями ударной волны.Применение предлагаемого устройства позволяет упростить исследования прочностных и деформационных свойств горных пород и углей, а также сократить расход электроэнергии или уменьшить емкость накопительной конденсаторной батареи высокого напряжения.Формула изобретения1. Устройство для нагружения образцов горных пород, включающий корпус взрывной камеры с рабочей жидкостью и выходным отверстием,два электрода, подключенные через разрядник к накопительной конденсаторной батарее, один из которых расположен на задней стенке корпуса взрывной камеры, взрывающийся электропроводник, соединенный с электродами, датчики регистрирующей аппаратуры и нагружаемый образец, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД за счет увеличения доли энергии электрического разряда, приходящейся на образование ударной волны и повышения точности измере-ний, электроды установлены коаксиально, при этом один из них выполнен в ниде корпуса взрывной камеры, а953208 Составитель Л. БерезкинаРедактор Л, Филиппова Техред З.Палий Корректор М. Кост Заказ 6229/ одписно 623твенного комитета ССбретений и открытий5, Раушская наб., д. Тираж ВНИИПИ ГосУДаРс по делам изо 3035, Москва, Ж4 5 Патент, г . Ужгород, ул, Проектная Фили другой электрод установлен продольно в ней.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения влияния отраженной ударной волны на результаты измерений,взрываюшийся электропроводник установлен на расстоянии от задней стенки взрывной камеры, определяемым из соотношения Ч1 О 1 7 -2 где Ч - скорость ударной волны в рабочей жидкости, м/с;- продолжительность начального импульса давления, с. 53. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оноснабжено фильтром, установленным между выходным отверстием взрывной камеры и нагружаемым образцом, приэтом фильтр имеет акустическуюжесткость, большую акустическойжесткости рабочей жидкости, но меньшую акустической жесткости материала нагружаемого образца.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 147162, кл. В 21 Э 26/06, 1962.2. Патент США Р 3640110,кл.72-56,опублик, 1972 (прототип).