Установка для испытания образцов при объемном нагружении

Сюз СоветскихСоциалистическихРеслублмк ОПИСАпИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 6 01 й 3/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 15,0183, Бюллетень Мо 2 Дата опубликования описания 150183Специальное конструкторско-технологическое б роДонецкого физико-технического институтаАН Украинской ССР и Донецкий физико-техническийинститут АН Украинской ССР(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ПРИ ОРЬЕМНОМ НАГРЛХЕНИИ Изобретение относится к техникеиспытания материалов, а именно к устройствам для испытания образцов горных пород в условиях объемного нагружения.Известно устройство для испытаниягорных пород в условиях сложного напряженного состояния, содержащее корпус с испытательной камерой и размещенные в камере эластичные полыебашмаки для образца 1).Однако устройство характеризуетсявысокой трудоемкостью в работе, невозможностью проведения испытанийобразцов различных размеров, а такженевозможностью моделирования гаэонасыщения образца,Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому эффекту является установка для испытания образцов при объемном нагружении, содержащая нагружающие устройства со штоками и механизм йагруженияобразца, выполненный в виде трех парраспопоженных во взаимно перпендикулярных плоскостях опорных и взаимодействующих со штоками нажимных плит; изкоторых одноименные плиты установлены с заходом одна на другую и с возможностью перемещения в направлении,перпендикулярном .направлению восприятия нагрузки, и приспособлений дляподжима каждой пары плит друг к дру 5 .гу. Механизм нагружения образца размещен на основании установки ( 2).Недостатком установки является отсутствие средств, позволяющих проводить испытания образцов горных породв условиях близких к реальным Физикотехническйм процессам (горные удары,выбросы), происходящим в горных породах насыщенных газом (метаном, углекислым газом).Цель изобретения - испытание образцов горных пород в условиях, приближенных к естественным,Указанная цель достигается тем,что в установке для испытания образцов при объемном нагружении, содержащей нагружающие устройства со штоками и механизм нагружения образца,выполненный в виде трех пар расположенных во взаимно перпендикулярныхплоскостях опорных и взаимодействующих со штоками нажимных плит, из которых одноименные плиты установленыс заходом одна на другую и с возмзжностью перемещения в направлении,перпендикулярном направлению восприятия нагрузки, и приспособлений для989370 поджима каждой пары плит друг к другу, в одной иэ опорных плит выполнена полость, а установка снабжена подпружиненным клапаном, контактирующимс ним поворотным относительно оси валиком с фасонным вырезом, установленными в полости, винтом, связаннымпосредством гибкого звена с валиком,и камерой высокого давления, представляющей собой охватывающий механизм нагружения цилиндрический кор Опус, крышку с ниппелем, в которыхвыполнены отверстия для штоков, плоскости, параллельные соответствующимопорным плитам и,расположенные нанаружной поверхности корпуса, отверстие, служащее для сообщения полости камеры с атмосферой и уплотненное винтом.На фиг.1 показана установка дляиспытания образцов при объемном нагружении, общий вид; на Фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - конструкция валика,установкасодержит камер 1 высокого давления, представляющую собой цилиндрический корпус 2 со съемной крышкой 3, на которой установлен ниппель 4 для подвода или откачки среды иэ камеры 1, размещенный в корпусе 2 механизм нагружения образца 5, выпол- ЗО ненный в виде трех пар расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях опорных 6-8 и соответствующих им нажимных 9-11 плит, установленных с заходом одна на другую, и приспособ лений, в качестве которых использованы пружины 12, для поджима каждой пары плит друг к другу, нагружающие устройства (не показаны) со штоками 13, проходящими через выполненные в 4 О корпусе 2 и крышке 3 отверстия 14 и взаимодействующими с нажимными плитамй 9-11, клапан 15 с пружиной 16, установленный в выполненной в опорной плите 7 полости 17, сообщающей ся с внутренним объемом камеры 1, установленный в опорной плите 7 с возможностью поворота вокруг своей оси валик 18, взаимодействующий с клапаном 15 и имеющий Фасонный вырез, повторяющий Форму торца клапана 15, рукоятку 19, насаженную на валик 18 с наружной стороны плиты 7, гибкое звено 20, соединяющее рукоятку 19 с винтом 21, служащим для уплотнения выполненного в корпусе 2 отверстия 22, сообщающегополость камеры 1 с атмосферой. На наружной поверхности корпуса 2 выполнены параллельные соответствующим опорным плитам 6-8плоскости 23, благодаря которым каме. ра 1 служит лишь передаточным, а не воспринимающим звеном в цепи действия силовых нагрузок.Установка работает следующим образом. 65 Образец 5 устанавливают на опорных плитах 6-8 в корпусе 2, который закрывают крышкой 3, герметиэируя ,внутренний объем камеры 1 высокого давления, Нажимные плиты 9-11 вместе со штоками 13 находятся в исходном положении (не соприкасаются с образцом 5). Через ниппель 4 в каме. ру 1 подается газ, в качестве которого используют метан под давлением, в результате чего происходит насыщение образца 5 метаном. Приводят в действие нагружающие устройства, которые посредством штоков 13 перемещают нажимные плиты 9-.11. Нажимиая плита 10 скользит по нажимной плите 11 и опорной плите 6. Одновременно нажимная плита 10 соприкасается с нажимной плитой 9 и опорной плитой 8, перемещая их в направлении действия усилия от штока 13. Аналогично действие и двух других нажимных плит 9 и 11 при их перемещении. При этом происходит сжатие пружин 12, которые своим усилием обеспечивают постоянный контакт между нажимными 9-11 иопорными 6-8 плитами, Давление наобразец 5 осуществляется нажимными9-11 и опорными 6-8 плитами по всемграням образца 5. Образец 5 нагружают до определенной величины и останавливают нагружающие устройства.Между опорными 6-8 и нажимными 9-11плитами образуется условно герметичный объем, в котором находится сжатый с определенным усилием и насыщенный метаном образец 5, Выкручивают уплотняющий винт 2.1, и через отверстие 22 метан удаляется из внутреннего объема камеры 1, где давлениепрактически мгновенно становится рав-.ным атмосферному, Давление же в насыщенном метаном образце 5, находящемся в условно герметичном объеме,уменьшается значительно медленнее.Затем посредством уплотняющего винта 21, соединенного с рукояткой 19 гибким звеном 20, поворачивают рукоятку 19, скрепленную с валиком 18 таким образом, чтобы фасонный вырез валика 18 оказался против торца клапана 15.Под действием пружины 16 клапан 15перемещается по фасонному вырезу .валика 18, открывая полость 17. Примгновенном перемещении клапана 15полость 17 соединяется с внутреннимобъемом камеры 1, в котором давлениеравно атмосферному. Под действиемдавления метана в образце 5, а такжепод действием напряжений, возникших в образце 5 при его деформации, часть образца выбрасывается в открывшуюся полость 17, Максимальное усилие, развиваемое на штоках нажимных плит 200 тс, а давление газа в камере высокого давления 100 атм.Использование предлагаемой установки позволяет исследовать фиэикомеханические свойства твердых образ цов, в частности горных пород при объемном сжатии и насыщении образца, газом, моделировать различные горнодннамические явления и разрабатывать способы их предотвращения. Кровю то го, благодаря использованию камеры высокого давления, появляется воэможность проводить испытания образцов в жидкой среде нли вакууме при различных температурных режимах,формула изобретенияУстановка для испытания образцов .при объемном нагружении, содержащая нагружающие устройства со штоками и механизм нагружения образца, выполненный в виде трех пар расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях опорных и взаимодействующих со штоками нажимных плит, из которых одноименные плиты установлены с заходом одна на другую и с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлению восприятия нагрузки, и приспособлений для поджима каждой пары плит друг к другу,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью испытания образцов горныхпород в условиях, приближенных к естественныи, в одной нз опорных плитвыполнена полость, а установка снабжена подпружиненным клапаном, контактирующим с ним поворотным относительно оси валиком с фасонным вырезом, установленньве в полости, винтом, связанным посредством гибкогозвена с валиком, и камерой высокогодавления, представляющей собой охватывающий механизм нагружеиия цилиндрический .корпус, крвааку с ниппелем,в которых выполнены отверстия дляштоков, плоскости, параллельные соот.ветствукщим опорным плитам и расположенные на наружной поверхностикорпуса, отверстие, служащее для сообщения полости камеры с атмосФеройи уплотненное винтом. Источники ииФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР,9 351122, кл. 6 61 И 3/00, 1970.2. Авторское свидетельство СССРЮ 394692, кл. С 01 й 3/10, 1970989370 Составитель В,ТальвойщРедактор Н.Киштулинец ТехредТ.фанта орректор М,Куста одписное а 4/ лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная 11110/59 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Мосраж 871рственного комизобретений и оа, Ж, Раушс ета СССРрытийя наб.,