Пробоотборник б.с.лобанова

 

Изобретение относится к пробоотборным устройствам, предназначенным для изготовления цилиндрических образцов проб из различных твердых материалов приро/тнетго и искусственного происхожденил и позволяет упростить конструкцию, расширить область применения и снижение расхода охлаждающей жидкости. Изготовление цилиндрических образцов производится за счет вырезания монолита режущей частью сверла 1, которое охлаждается за счет наличия устройства для создания циркуляции охлаждающей жидкости , выполненного в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости 5, в которую помещено кольцевое сверло, и по меньшей мере одного сопла 6, установленного тангенциально в верхней части корпуса сверла, при этом вход S (Л Ьэ М 21

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,9

Риг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3897078/24-26 (22) 15.05.85 (46) 15.12 ° 86. Бюл. Р 46 (71) Всесоюзный нау гно-исследовате:и— ский геологоразведочный институт угольных месторождений (72) Б.С.Лобанов (53) 543.053(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 149074, кл. F, 21 С 39/00, 1931. методические рекомендации по исследованию пород — коллекторов нефти и газа физическими и нетрографическими методами / Под ред. В.И.Го— рояна. 11.: ВНИГНИ, 1978, с.53,рис.7. (54) ПРОБООТБОРНИК Б.С.ЛОБАНОВА (57) Изобретение относится к пробоотборным устройствам, предназначенви 12?амв А1 1) 4 С 01 N 1/08„1. 1 С 39/00 ным для изгolABJ?pния цилиндрических образцов проб из различных твердых ма гериалов природного и искусствен— ного происхожденп. и позволяет упростить конструкцию, расширить область применения и снижение расхода охлаждающей жидкости. Изготовление цилиндрических образцов производится за счет вырезания монолита режущей частью сверла 1, которое охлаждается за счет наличия устройства для создания циркуляции охлаждающей жидкости„ выполненного в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости 5, в которую помещен". кольцевое сверло, и по меньшей мере одного сопла 6, установленного тангенциально в верхней части корпуса сверла, при этом вход

1276948

20

25 сопла обращен в сторону вращения сверла и расположен ниже уровня охлаждающей жидкости в емкости, а выход соединен с внутренней полостью корпуса 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,металла 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, rpe 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, электрогидро- 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 его вращении в жидкости, сопло 6 выполнено в диске 7 с осевым каналом, со.единяющим выход сопла с внутренней полостью корпуса сверла. 2з. и. ф-лы, 2ил. выход сопла 6 с внутренней полостью 3 корпуса сверла, а для повышения эффективности охлаждения и очистки сверла сопло 6 выполнено в виде диффузора (насадка, расширяющегося в направлении потока жидкости), а на периферии диска 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 устройству не предъявляется высоких требований с 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 условиях любой механической мастерской из обычной цилиндрической тангенциально изогнутой (5-образной) трубки,укрепленной на резьбе, путем запрессовки, сварки или пайки в радиальном отверстии, выполненом в верхней части корпуса 2 сверла. При наличии в устройстве нескольких заборных сопел

6 они могут быть расположены на одном или 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 ем40 кость 5 через заливочное отверст. е в

KpblfIJKe- 15, закрытое загпушкой 16, а температура укаэанной жидкости контролируется с помощью термометра 17.

Емкость 5 снабжена сливным краном

4g 18 д M слива жидкости.

127бо 8

На дне емкости 5 помещается исследуемый материал 19, из которого необходимо изготовить путем вь>сверливания цилиндрический образец 30.

Материал 19 вместе с емокстью 5 фик- 5 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),под— вержен размоканию или разупрочнению при контакте с жидкостью или по каким-либо другим причинам, то в этом случае емкость 5 устанавливается на поверхности исследуемого материала. При этом в днище емкости 5 выполняется отверстие для прохода 2П кольцевого сверла, а между указанным днищем и наследуемым материалом устанавливается эластичный герметиза-тор, например, из резины. Указанную герметизаци.о емкости 5 можно обеспечить также путем заливки стыка ме>кду данной емкостью и исследумым материалом каким-либо вяжущим твердеющим раствором (например, цементом, смолой, клеем) или путем заделки ЗО 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 при40 вода кольцевого сверла может 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 инженерноизыскательских работ). При достаточ50 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 снабжено набором кольцевых сверл различного диаметра и длины и набором сменных дисков 7, о-.пичaюшихcя диаметром, а так>не количестгом и геометрией рабочих сопел 6, Пробоотборник работает следующим образом.

Кольцевое сверло с диском 7 с помощью конусного переходника 10 соединяется со шпинделем 11 сверлильного станка, 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, эмульсию) с таким расчетом, чтобы диск ? был полностью затоплен жидкостью. Рукоятью 13 устанавливают требуемое число оборотов сверла, включают привод 4 и рукоятью

14 подачи перемещдют 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 скорость1о 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 соплаии 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 19

1276948 отверстия и наружной поверхностью конуса 2 сверла. При этом циркулирующая жидкость охлаждает режущую часть 1 сверла и очищает ее от продуктов разрушения, образующихся в процессе высверливания цилиндрического образца

2Р из исследуемого материала 19. Выполнение сопла 6 в виде плавно расширяющегося диффузора, а также наличие в диске 7 выреза 9 и очерчивание профилей сопла 6 и выреза 9 кривыми, представляющими собой спирали Архимеда, обеспечивает наиболее оптимальный гидродинамический режим течения промывочной жидкости как на входе в соп- 15 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 и возрастает эффективность охлаждения 25 и промывки сверла, что способствует повышению производительности устройства (скорости высверливания образ— цов) при изготовлении цилиндрических образцов и позволяет сохранять режу- gp щие свойства сверла.

Эффективность работы устройства для создания циркуляции охлаждающей жидкости через режущую часть 1 сверла, определяющая эффективность охлаж35 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 объем45 ный расход охлаждающей жидкости,циркулирующей через режущую часть 1 сверла, определяется количеством сопел 6, а. также суммарной площадью и окружной скоростью их входных отверстий. В со50 ответствии 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 черезмерном 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), благодаСоставитель Л. Горяйнова

Редактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова Корректор М.Ыароши

Заказ 6658/34

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

7 1276 ря чему расширяется область применения устройства.

Формулаизобретения

1. Пробоотборник для изготовления цилиндрических образцов, включающий кольцевое сверло с режущей частью и полым корпусом, привод вращения сверла и устройство для создания цир- 1О куляции охлаждающей жидкости через режущую часть сверла, о т л и ч aiю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, расширения области применения и снижения расхода охлаж- f5 дающей жидкости, устройство для соI здания циркуляции охлаждающей жидкости выполнено в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости, в которой установлено кольцевое сверло,снаб-20

948 8 женное по меньшей мере одним соплом, установленным тангенциально в верхней части корпуса сверла, при этом вход сопла обращен в сторону вращения сверла и расположен ниже уровня охлаждающей жидкости в емкости, а выход соецинен с внутренней полостью корпуса сверла.

2, Пробоотборник по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что он снабжен выполненным с осевым каналом диском, в теле которого выполнено сопло.

3. Пробоотборник по пп. 1 и 2 о тл и ч а ю шийся тем, что сопла выполнено в виде диффузора, а на периферии диска перед входом в сопло выполнен профильный вырез, причем профиль диффузора и выреза в диске очерчен кривыми, представляющими собой спирали Архимеда.