Устройство для исследования образцов горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК А 51) 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вакии ов ис СЛЕДОВА ОЙСТВО ДЛЯ ИСГОРНЫХ ПОРОДретение касаеских характнапример обпредназначенрытой порист(54) УСТ ОБРАЗЦОВ (57) Изо ния физи дых тел, пород, и ления от тся иэмере ристик тве азцов горных для опредести. Цель Изобретение касается ифизических характеристикнапример образцов горныхпредназначено для определкрытой пористости.Целью изобретения явля мерени ердых тел род и ия оттся повырасшире ем иссле етричес е трудо(21) 4298415/24-25(56) Авторское свидетельство СССРВ 495589, кл. С 01 М 15/08, 1975Авторское свидетельство СССРВ 866454, кл. С 01 Н 9/00, 1981. шение производительности,ние области применения путдования образцов любой геомкой формы, а также снижениемкости.На фиг,1 изображено предлагаемое тройство, разрез; на фиг, - сх изобретения - повышение производительности и расширение области применения путем исследования образцовлюбой геометрической формы. Устройство содержит цилиндрический корпус, в котором размещен поршень соштоком. Сверху корпус закрыт уплотнительной крыпкой. Над поршнем об;разуется полость, В верхней части .корпуса размещен бункер. Бункер за-полнен сыпучим налолнителем, в процессе измерений заполнитель находится в надпоршневой полости. Полостьбункера закрыта решеткой, размеры,отверстий которой не препятствуютпроходу сыпучего заполнителя, нопредотвращают попадание в бункернебольших по объему образцов. Науплотнительной крышке закреплен цилиндр, связанный с подпружиненнымупором, а сигнальная система содержит элементы, фиксирующие нижнее положение поршня и контакт заполнителя с упором. 1 э.п. ф-лы, 5 ил . положения рабочих органов устройства, исходное положение; на фиг.3 то же, крайнее нижнее положение; на фиг.4 - то же, при измерении объема скелета образца; на фиг.5 - то же, при измерении общего объема образца.Устройство для исследования образцов горных пород (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1, в котором раэ - мещен поршень 2 со штоком 3. Сверху корпус 1 закрыт уплотнительной крьшкой 4. Таким образом над поршнем 2 образуется надпоршневая полость 5.50298В верхней части корпусаразмещен бункер 6.Перед началом измерений и после них бункер 6 заполнен сыпучим заполнителем 7, в процессе измерений сыпучий заполнитель 7 находится в надпоршневой полости 5 (фиг,1)Полость бункера 6 закрыта решеткой 8, размеры отверстий 9 которой не пре О пятствуют проходу сыпучего заполнителя, но предотвращают попадание в бункер небольших по объему образцов. Цилиндрический корпус 1 устройства крепится к опорной плите 15 10. На уплотнительной крьивке 4 закреплен цилиндр 11, перекрывающий отверстия 9 бункера 6,Цилиндр 11 взаимодействует с упором 12, а последний - с пружиной 13. Упор 12 взаимо действует с элементом 14 сигнальной систеьаю. Элементом сигнальной системы может быть, например, микронереключатель.Поршень 2 соединен со штоком 3 и фиксируется от проворота штифтом 15, закрепленньаа на опорной плите 10. Поршень 2 в верхней части имеет насадку в виде стакана 16, дно которого выполнено конусом, а на вершине 30 последнего закреплен перфорированный диск 17, отверстия которого препятствуют проходу сыпучего заполнителя 7, но не пропускают образцы небольшого размера. Внутри стакана раэ мещена пружина 18 сжатия и вибратор 19.Привод штока 3 осуществляется от реверсивного двигателя 20 через шестерни 21 и 22. На шестерне 21 закреплен формирователь 23 фотодатчика 24. Для фиксирования нижнего положения поршня 2 в корпусе 1 размещен элемент сигнальной системы - микропереключатель 25Датчик 26 давле ния связан с бункером 6. Информация с датчиков устройства передается на блок управления, который осуществляет управление рабочими органами устройства,. а кроме того, перерабатывает информацию и представляет ее в цифровом виде.Устройство работает следующим образом.В исходном положении (фиг. 2) крышка 4 поднята и отведена в сторону. Поршень 2 находится в верхнем ,крайнем положении. На перфорированный диск 17 помещают исследуемый об следовательно,/Р Рф Ч Ч -Ч(1+ ) СК О Р- объем скелета образца,"- объем воздуха, заключенныйв герметизированной полости беэ образца, когда поршень находится в начальномположении (фиг,2)",- барометрическое давление;- избыточное давление, накоторое настроен датчик 26",7 4раэец. Сыпучий заполнитель 7 находится в полости бункера 6. При включении двигателя 20 поршень 2 перемещается вниз, При этом сыпучий заполнитель 7 просыпается иэ бункера 6 через отверстия 9 решетки 8 по мере опускания поршня 2. Таким образом, сыпучий заполнитель 7 засыпает исследуемьй образец, проникает через отверстия перфорированного диска 17 и достигает нижней части образца.При достижении поршнем 2 нижнего крайнего положения срабатывает микропереключатель 25, который отключает двигатель 20, поршень при этом останавливается. После этого включается вибратор 19 и подпружиненный стакан 16 начинает совершать колебательные движения, одновременно происходит уплотнение сыпучего заполнителя 7 вокруг исследуемого образца, а затеи вибратор 19 отключают. Уплотнительной крышкой 4 герметиэируют цилиндрическую полость 5, одновременно цилиндр 11 перекрывает отверстия 9 бункера 6.При таком положении рабочих органрв устройство готово к измерениям (фиг.3) .Включением реверса двигателя 20 поршень 2 пбднимается и сжимает воздух в надпоршневой полости 5. Как только давление в надпоршневой полости 5 достигнет определенного значения, которое определяют по срабатыванию датчика 26 давления, снимается отсчет показаний с фотодатчика 24, по которым и определяется пере-. мещение поршня 2 от начального положения (фнг.4).По снятья отсчетам, используя закон Бойля-Иариотта, можно записатьР, (Ч,-Ч, ) (Р +ДР ) (Ч,-Ч -Ч ),(1)5 150298/ 6Ч - изменение объема при пере- Сыпучий заполнитель стекает иэ бунмещении поршня 2 иэ на- кера в полость под действием сил тячального положения до мо- , жести при опускании поршня с образцом.мента срабатывания датчи- В процессе измерения цилиндр 11 уп 5ка 26. лотнительной крьппки 4 перекрывает бунНа основе данных датчиков прибора керное пространство и не позволяет и заданных начальных условий блок уп- заполнителю попасть в бункер, равления обрабатывает информацию и Сыпучие свойства заполнителя обеспредставляет ее в цифровом виде. Пор печивают заполнение всех неровностей вень 2 продолжает перемещение вверх образца и позволяют тем самым пронзи сыпучий заполнитель 7 вступает в водить измерение образца любой геоконтакт с упором 12. В результате метрической формы. Статическое воэсоприкосновения с подпружиненным упо- действие подпружиненного упора крышром 12 происходит выравнивание его 15 ки приводит к выравниванию зеркала "зеркала", после чего срабатывает заполнителя, что необходимо при реэлемент 14 сигнальной системы, кото- гистрации изменения его уровня. рый отключает двигатель 20 (фиг.5).Одновременно вновь снимаются показания с фотодатчика 24, преобразующиеся в информацию о перемещении поршня. Эти данные используются для определения внешнего объема и расчета коэффициента пористости. Общий объем определяют по разности уровней сыпучего заполнителя 7 с образцом и без него/где Чр - объем сыпучего заполнителяс образцом;йЧ - объем сыпучего заполнителябеэ образца;Ч - объем образца общий.Зная общий объем образца, можно определить коэффициент пористости- ф- = 1 -- Ч Ч,(4)6 и Чбигде Ч, - объем скелета образца поформуле (2) .Вычислением К заканчивается проицесс измерений.Поднятием крышки производится разгерметизация полости 5, при этом освобождается доступ в бункер 6. Включая двигатель 20, поднимают поршень 2 в верхнее положение. Сыпучий заполнитель 7 при достижении полости бункера 6 стекает в него. Остатки заполнителя стекают по конической поверхности верхней части поршня, происходит обнажение исследуемого образца. Включение вибратора 19 ускоряет процесс соскальзывания сыпучего заполнителя 7 с верхней поверхности поршня 2 и наружной поверхности образца. В дальнейшем цикл повторяется. Наличие в корпусе бункера необ ходимо для вытеснения в его объемсыпучего заполнителя при извлеченииобразца из полости корпуса. Причемобъем заполнителя должен быть обязательно меньше объема бункера. В про тивном случае при извлечении образца, которое происходит при поднятиипоршня в верхнее положение, проис-.ходит извлечение заполнителя и егопотеря, что недопустимо, так как 30 это приводит к изменению условий измерения. Таким образом, использованное вустройстве измерение объемов с помощью сыпучего заполнителя обеспечивает исследование образцов любойгеометрической формы. Наличие в верхней части бункера уплотняющей крьипки снабженной цилиндром, перекрыва ющим бункерное пространство подпружиненным упором, элементов сигнальнойсистемы, фиксирующих нижнее положение поршня и контакт заполнителя супором, позволяет совместить измере ние объема скелета и общего объемаобразца. Причем измерение .осуществляется за один ход поршня, что значительно упрощает и ускоряет исследования. Выполнение верхней части 50 поршня в форме конуса и крепление кего вершине перфорированного дискаоблегчает доступ сыпучего заполнителя к опорной поверхности образцаи обеспечивает удаление сыпучего зв полнителя с верхней поверхности поршня. Снабжение поршня вибратором иподпружиненным стаканом ускоряетпроцесс удаления сыпучего запопнителя в бункер.формула изобретения 1. Устройство для исследования образцов горных пород, содержащее цилиндрический корпус с уплотнительной крьапкой, в котором размещен поршень со штоком, кинеыатически связанный с приводом, а надпоршневая полость образует камеру для размещения исследуемого образца и содержит подпружиненный упор, а также сигнальную систему, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повы" шения производительности и расши 15 рения области применения путем исследования образцов любой геометрической формы, камера для размещения исследуемого образца заполнена сыпучим заполнителем, устройство дополнительно снабжено но меньшей мере одним бункером, размещенным с внешней стороны цилиндрического корпуса над подпружиненным упором, причем объем бункера больше объема сыпучего заполнителя, уплотнительная крышка соединена с цилиндром, перекрывающим бункерное пространство и выполненным с возможностью взаимодействия с подпружиненным упором, а сигнальная система содержит элементы, фиксирующие нижнее положение поршня и контакт заполнителя с упором.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения трудоемкости, поршень в верхней части имеет насадку в виде подпружиненного стакана, дно которого выполнено конусным с перфорированным диском на вершине,а в стакане размещен вибратор.