Пробоотборник б. с. лобанова

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХРЕСПУБЛИН 01 И 1/08 1. 9 06 НЫЙ НОМИТЕТ СССРБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРСТ ПО ДЕЛАМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕПЬСТВ У К АВТОРСКОМ рически про- асть д е ждает для с за с жидкополненной(71) Всесоюзный научцо-исследовате:и, ский геологоразведочный ицститут угольных месторождений(56) Авторское свидетельство СССР К 149074, кл. В 21 С 39/00, 1931.методические рекомендации по исследованию пород - коллекторов нефти и газа Физическими и нетрографическими методами / Под ред. В,И,Горояна. М.: ВНИГНИ, 1978, с,53,рис.7, (54) ПРОБООТБОРНИК Б.С.ЛОБАНОВА (57) Изобретение относится к пробоотборным устройствам, предназначенным для изготовления цилиндобразцов проб из различных твердыхмагериалов природ 1 ого и искусственного происхождения и позволяет устить конструкцию, расширить облприменения и снижение расхо а охлаждаюпей жидкости. Изготовл ние цилидрических образцов производится засчет вырезания монолита режущей частью сверла 1, которое охла сячет наличия устройства оздания циркуляции охлаждающе 1сти выполцецнога в виде заохлаждающей жидкостью емкоскоторую помешецо кольцевоепо меньшей мере одного соплтановленного тангенциальночасти корпуса сверла, при этом вхо10 20 25 сопла обращен в сторону вращениясверла и расположен ниже уровня охлаждающей жидкости в емкости, а выход соединен с внутренней полостьюкорпуса сверла. С целью снижения моИзобретение относится к пробоотборным устройствам, предназначенным для изготовлЕния цилиндрических образцов проб из различных твердых материалов природного и искусственного происхождения (например, из горных пород, бетона, пластмассы, смолы,ме- талла и т.п.), и может быть исполь - ,зовано в горном деле, строительстве, ;при выполнении геологоразведочных работ и инженерно-геологических изысканий, в химической промышленности и других областях техники, где требуется изготовление цилиндрических образцов из исследуемых и изготавливаемых материалов.Пелью изобретения является упрощение конструкции, расширение области применения и снижение расхода охлаждающей жидкости..На фиг.1 представлен предлагаемый проббдтборник,.общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Пробоотборник содержит кольцевое сверло с режущей частью 1 и корпусом 2 с внутренней полостью 3, привод 4 вращения сверла (например, электро- гидро- или пневмодвигатель, ручной привод) и устройство. для создания циркуляции охлаждающей жидкости через режущую часть 1 сйерла, включающее емкость (бачок) 5, заполненную охлаждающей жидкостью, в которую помещено кольцевое сверло, и по меньшей мере одно тангенциально расположенное заборное сопло 6, вход которого обращен в сторону вращения сверла (направление вращения сверла обозначено стрелкой) и расположен ниже уровня охлаждающей жидкости в емкости 5, а выход соединен с внутренней полостью 3 корпуса сверла. Для снижения момента сопротивления сопла 6 при его вращении, оно выполнено в теле диска 7 имеющем осевой канал 8, соединяющий мента сопротивления сопла 6 при еговращении в жидкости, сопло 6 выполнено в диске 7 с осевым каналом, со,единяющим выход сопла с внутреннейполостью корпуса сверла. 2 з. и. ф-лы, 2 ил. выход сопла 6 с внутренней полостью 3корпуса сверла, а для повышения эффективности охлаждения и очистки сверласопло 6 выполнено в виде диффузора(насадка, расширяющегося в направлении потока жидкости), а на перифериидиска 7 перед входом в сопло 6 выполнен профильный вырез (углубление) 9,причем профили сопла 6 и выреза 9 в плане очерчены кривыми, представляющими собой спирали Архимеда. Б про,стейшем случае, когца к устройствуне предъявляется высоких требованийс точки зрения эффективности охлаждения и очистки сверла и снижения потерь, связанных с сопротивлением сопла 6 при его вращении в жидкости,сопло 6 может быть выполнено в условияхлюбой механической мастерской из обычной цилиндрической тангенциально изогнутой (Б-образной) трубки,укрепленной на резьбе, путем запрессовки, сварки или пайки в радиальномотверстии, выполненом в верхней части корпуса 2 сверла. При наличии в устройстве нескольких заборных сопел6 они могут быть расположены на одномили на разных уровнях по оси сверла.Вход сопла 6 может иметь прямоугольную, круглую, эллипсную или иную форму. Корпус 2 сверла и диск 7 соединяются с приводом 4 с помощью конусного переходника 10 и шпинделя 11 станка через редуктор 12. Скорость вращения сверла и диска / устанавливается рукоятью 13 переключателя числа оборотов шпинделя 11, а осевое усилие на сверле - рукоятью 14 подачи. Охлаждающая жидкость заливается в ем 40 кость 5 через заливочное отверстие вкрьшке 1.5, закрытое загпушкой 16,а температура укаэанной жидкости контролируется с помощью термометра 17.Емкость 5 снабжена сливным краном45 18 для слива жидкости, 127 бо 48На дне емкости 5 помещается исследуемый материал 19, из которого необходимо изготовить путем вьсверливания цилиндрический образец 20. Материал 19 весе с емокстью 5 фик сируется на столе 21 с помощью зажимных тисков 22 или какого-либо другого аналогичного по назначению приспособления. Всли исследуемый материал не может быть размещен в емкости 5 в силу того, что он имеет большие габариты (например, большой монолит горной породы, бетонная плита),подвержен размоканию или разупрочнению при контакте с жидкостью или по ка ким-либо другим причинам, то в этом случае емкость 5 устанавливается на поверхности исследуемого материала. При этом в днище емкости 5 выполняется отверстие для прохода 20 кольцевого сверла, а между указанным днищем и исследуемым материалом устанавливается эластичный герметизатор, например, из резины, Указанную герметизацию емкости 5 можно обеспечить также путем заливки стыка мекду данной емкостью и исследумым материалом каким-либо вяжущим твердеющим раствором (например, цементом, смолой, клеем) или путем заделки 30 указанного стыка пластичным материалом (например, глиной, замазкой, пластилином). При необходимости кольцевое свар 35 ло может быть расположено под любым углом к горизонтали, т,е. может занимать вертикальное наКлонное или горизонтальное положение. Вместо стационарного сверлильного станка для при 40 вода кольцевого сверламожет быть использовано переносное ручное сверло (дрель с ручным, электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом), что обеспечивает возможность применения предлагаемого устройства в любых нестационарных условиях (например, при выполнении полевых геологоразведочных и инженерно- изыскательских работ). При достаточ 50 но больших скоростях вращения и диаметрах диска 7 в качестве охлаждаюющего и очистного агента может быть использован обычный атмосферный воздух или другая газовая среда, окру - 55 жающая исследуемый материал. В этом случае упрощается конструкция устройства и его эксплуатация, так как отпадает необходимость в емкости 5 и ох -лаждающей жидкос п.Устройство может быть снабженонабором кольцевых сверл различногодиаметра и длины и набором сменныхдисков 7, отличающихся диаметром,а также количеством и геометрией рабочих сопел 6,Пробоотборник работает следующимобразом.Кольцевое сверло с диском 7 с помощью конусного переходника 10 соединяется со шпинделем 11 сверлильногостанка, а исследуемый материал 19 помещается в емкость 5 и фиксируется вместе с нсй относительно стола 21 с помощью зажимных тисков 22. Для обеспечения надежной фиксации исследуемого материала 19 целесообразно предварительно выполнить на нем две параллельные поверхности, например, путем торцевой обрезки материала или заливки его неровных поверхностей вяжущим твердеющим раствором (например, смолой, цементом, клеем) непосредственно в емкости 5 или другой емкости с параллельными стенками. После фиксации исследуемого материала 19 в емкость 5 заливают охлаждающую жидкость (например, техническую воду, эь.ульсию) с таким расчетом, чтобы дискбыл полностью затоплен жидкостью. Рукоятью 13 устанавливают требуемое число оборотов сверла, включают привод 4 и рукоятью 14 подачи перемещзот кольцевое сверло вниз, одновременно передавая ему осевое усилие. Под действием крутящеГо момента и осевого усилия режущая часть 1 сверла высверливает в исследуемом материале 19 цилиндрический образец 20. В то же время в процессе вращения диска 7 расположенные в нем сопла 6 движутся с высокой скорость 1 о относительно неподвижной жидкости, в результате чего жидкость забирается входными отверстиями сопел 6 и движется с высокой скоростью внутри указанных сопел, При этом кинетическая энергия движущегося потока жидкости преобразуется в каждом сопле 6 в энергию давления, под действием которого охлаждающая жидкость, забираемая соплами 6, подается через осевой канал 8 в диске 7 и полость 3 ,к режущей части 1 сверла, откуда вытесняется вверх по зазору между стенками высверливаемого в материале 19отверстия и наружной поверхностью конуса 2 сверла. При этом циркулирующая жидкость охлаждает режущую часть 1сверла и очищает ее от продуктов разрушения, образующихся в процессе вь 1- сверливания цилиндрического образца 2 Р из исследуемого материала 19, Выполнение сопла 6 в виде плавно расширяющегося диффузора, а также наличие в диске 7 выреза 9 и очерчивание 10 профилей сопла 6 и выреза 9 кривыми, представляющими собой спирали Архимеда, обеспечивает наиболее оптимальный гидродинамический режим течения промывочной жидкости как на входе в соп ло 6, так и в самом сопле. указанный режим течения характеризуется низким уровнем турбулентности потока и его безотрывным течением, что способствует снижению гидравлических потерь в гидравлическом тракте устройства,создающего циркуляцию жидкости через режущую часть 1 сверла. В результате повышения КПД указанного устройства ивозрастает эффективность охлаждения 25 и промывки сверла, что способствует повышению производительности устройства (скорости высверливания образцов) при изготовлении цилиндрических образцов и позволяет сохранять режу- З 0 щие свойства сверла.1Эффективность работы устройства для создания циркуляции охлаждающей жидкости через режущую часть 1 сверла, определяющая эффективность охлаж 35 дения и очистки сверла, зависит от величины давления, формируемого в сопле (соплах) 6, и от величины объемного расхода охлаждающей жидкости,40 циркулирующей через режущую часть 1 сверла. При этом давление в сопле 6 определяется окружной скоростью его входа, которая определяется скорсстью вращения и диаметром диска 7, а объем 45ный расход охлаждающей жидкости,циркулирующей через режущую часть 1 сверла, определяется количеством сопел 6, а также суммарной площадью и окружной скоростью их входных отверстий. В со 50ответствии с этимпредлагаемое устройство отличается легкостью настройки требуемого режима охлаждения и очистки сверла. Например, при необходимости повышения интенсивности охлаждения и очистки режущей части 1 сверла 55 достаточно увеличить число оборотов последнего. При наличии набора дисков 7 с разными диаметрами и разной площадью входных отверстий сопел 6, а также привода 4 с широким диапазоном чисел оборотов выходного вала может быть подобран оптимальный режим охлаждения и очистки кольцевого сверла любой конструкции при высверливании цилиндрических образцов из различных материалов, отличающихся по своим физико-механическим свойствам. При повышении температуры жидкости выше нормы или ее чрезмерном загрязнении процуктами разрушения, выносимыми из зоны сверления, открывают сливной кран 18 и сливают жидкость частично или полностью из емкости 5 с последующей заливкой в нее новой порции охлаждающей жидкости. По окончании сверления выключают привод 4, рукоятью 14 поднимают вверх сверло с. диском 7, сливают жидкость из емкости 5, разводят зажимные тиски 22 и достают из емкости 5 исследуемый материал 19 и его цилиндрический образец 20,Изобретение позволяет исключить из конструкции устройства насос для нагнетания охлаждающей жидкости и вертлюг, благодаря чему упрощается конструкция и изготовление устройства и уменьшаются его масса и габариты. Выполнение устройства для создания циркуляции охлаждающей жидкости через режущую час".ь сверла в виде тангенциально расположенного по отношению к корпусу 2 сопла 6, погруженного в охлаждающую жидкость, позволяет более чем в 50 раэ сократить расход жидкости, используемой для охлаждения и очистки режущей части сверла, и повысить надежность работы и долговечность устройства благодаря исключению из его конструкции имеющего место в прототипе вертлюга, содержащего детали (уплотнительные кольца и детали вращающегося соединения), подверженные интенсивному механическому износу. Кроме, того, изобретение обеспечивает возможность работы устройства в условиях, когда на месте изготовления цилиндрических образцов отсутствует насос для нагнетания охлаждающей жидкости или нет вОзможности для нормальной работы указанного насоса (например, в связи с отсутствием электроэнергии, необходимой для привода насоса, или подачи охлаждающей жидкости), благодаС ос таз итель Л, Горяйноваедактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова орректор М.Ыаро аказ 6658/34 Тираж 778ВНИИПИ Государственного по делам изобретени113035, Москва, Ж, Ра Подписное омитета СССР и открытий шская наб., д.4Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектна 7 1276 ря чему расширяется область применения устройства. Формула изобретения 51. Пробоотборник для изготовления цилиндрических образцов, включающий кольцевое сверло с режущей частью и полым корпусом, привод вращения сверла и устройство для создания цир О куляции охлаждающей жидкости через режущую часть сверла, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, расширения области применения и снижения расхода охлаж дающей жидкости, устройство для создания циркуляции охлаждающей жидкости выполнено в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости, в которой установлено кольцевое сверло,снаб948 8женное по меньшей мере одним соплом,установленным тангенциально в верхней части корпуса сверла, при этомвход сопла обращен в сторону вращения сверла и расположен ниже уровняохлаждающей жидкости в емкости, а выход соецинен с внутренней полостьюкорпуса сверла,2, Пробоотборник по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабженвыполненным с осевым каналом диском,в теле которого выполнено сопло.3. Пробоотборник по пп. 1 и 2,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что соплавыполнено в виде диффузора, а на периферии диска перед входом в сопловыполнен профильный вырез, причемпрофиль диффузора и выреза в дискеочерчен кривыми, представляющими собой спирали Архимеда.