Устройство для термобарического тестирования горных пород

 

Изобретение относится к прикладной экспериментальной геофизике и может быть использовано при изучении физических характеристик горных пород в условиях сложного напряженного состояния и высоких температур для петрофизического моделирования реальных сред, изучения естественных геофизических полей и процессов подготовки землетрясений. С целью расширения исследовательских возможностей при одновременном изучении динамических и статических упругих свойств горных пород в условиях однородного и дифференцированного давления устройство снабжено съемными регулировочными кольцами 18 и уплотнительным кольцом 10 обратного профиля. При этом верхний поршень выполнен в виде цилиндрической втулки 16 и цилиндрического штока 17, а рабочая поверхность нижнего поршня 5 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления имеет цилиндрический выступ 4 диаметром, равным диаметру штока верхнего поршня. Дифференцированное давление создается благодаря регулируемому с помощью съемных регулировочных колец зазору между верхним торцом цилиндрического штока 17 и наковальней 13. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3ЖЗПМ0

Щт »,,::"> 1,-.,", . 1-„:.I,yg (,:,Г,,;

7,У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4281557/31-25 (22) 10 ° 07.87 (46) 15.08.89. Бюл. Р 30 (71) Институт геологии им. акад.

И.M.Ãóáêèíà (72) LI.À.Áàëàêèøèåâ и А.Б.Гасанов (53) 550.83(088.8) (56) Воларович И.П. и др. Упругие свойства минералов при высоких давлениях. M. Наука, 1975, с. 7 12.

Левыкин А,И,и Вавакин В.В. Аппаратура и методика измерения скоростей упругих волн в горных породах и минералах при высоких давлениях и температурах. — В сб.: Физические свойства горных пород и минералов при высоких давлениях и температурах.

М.: Наука, 1978, с. 18-24.

„„SU„„1500958 A 1 (бд 4 G 01 V 1/00//Е 21 С 39/00 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРИОБАРИЧЕСКОГО TICTHPOBAIII1 1 ГОР НЬЖ ПОРОД (57) Изобретение относится к прикладной экспериментальной геофизике и может быть использовано при изучении физических характеристик горных по.род в условиях сложного напряженного состояния и высоких тем||ератур для петрофизического моделирования реальных сред, изучения естественных геофизических полей и процессов подготовки землетрясений. С целью расширения исследовательских возможностей при одновременном изучении динамических и статических упругих

cBoAcTB I I>Hb| IIoPoJg B УсловиЯх од нородного и дифференцированного давления устройство снабжено съемными

3 1500958

4 регулировочными кольцами 18 и уплот- выступ 4 диаметром т о, равным диаметру нительным кольцом 10 обратного про- штока верхи р его поршня. "и еренцифиля, При этом верхний поршень вы- рованное давление создается благодаполнен в ви е илии д ц дрической втулки 5 ря регулируемому с помощью съемных

16 и цилиндрического шток 17 тока 17, а ра- регулировочных колец зазору между бочая поверхность нижнего поршня 5 боч линдрического штока верхним торцо Ьи полой цилиндрической камеры 3 высо- 17 и наковальней 13. 1. ил. кого давления имеет цилиндрический

Изобретение относится к прикладной экспериментальной геофизике и может быть использовано при изучении физических характеристик горных пород в условиях сложного напряженного состоя-213 ния и высоких температур для петрофизического моделирования реальных сред, изучения естественных геофизических полей и процессов подготовки зем етрясений. 25

Цель изобретения — расширение исследовательских возможностей при одновременном изучении динамических и статических упругих свойств горных пород в условиях однородного и диф- 30 ференцированного давлений.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

В устройстве образец 1 исследуемой горной породы размещен в канале 2 35 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления на цилиндрическом выступе 4 нижнего порыня 5. В продольном осевом отверстии 6 в образце горной породы размещена термопара 7. 40

С торцов пластической оболочки 8 установлены уплотнительные кольца 9 и уилотнительное кольцо 10 обратного профиля. Камера 3 высокого давления снабжена высокотемпературным электри- 45 ческим нагревателем 11 и термоизоляционной оболочкой 12. В верхней 13 и нижней 14 наковальнях размещены излучатель 15 и приемник ультразвуковых колебаний. Верхний порыень выполнен в виде цилиндрической втулки 16 и цилиндрического штока 17. При этом зазор между верхней наковальней 13 и цилиндрическим штоком 17 регулируется с помоцью сьемных регулировочных колец 18.

Для удобства центровки и предотвращения смецения образец 1 испытуемои ГО1>нои породы с диаметpoM> рав» ным диаметру штока 17 верхнего порыня, приклеивают эпоксидным клеем к цилиндрическому выступу 4 нижнего поршня 5. К противоположному торцу образца 1 испытуемой горной породы эпоксидным клеем приклеивают шток 17 верхнего поршня. Затем производят упаковку образца породы в пластичную оболочку 8 (свинец, индий) . При этом оболочка 8 должна покрывать цилиндрический выступ 4 и часть ытока 17 верхнего поршня, а ее толщина должна соответствовать каналу 2 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления. Подготовленный таким образом образец 1 испытуемой горкой породы в сборе с нижним порынем 5 и ытоком

17 верхнего порыня устанавливают в канал 2 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления.

После этого на шток 17 устанавливают дополнительное уплотнительное кольцо 10 обратного профиля, уплотнительное кольцо 9, съемные регулировочные кольца 18 и цилиндрическую втулку 16 верхнего поршня. Поцготовленную полую цилиндрическую камеру 3 высокого давления устанавливают между верхней 13 и нижней 14 наковальнями.

Устройство работает следуюцим образом.

Усилие плит пресса передается через верхнюю 13 и нижнюю 14 наковальни, нижний поршень 5 и цилиндрическую втулку 16 верхнего порыня на пластичную оболочку 8, которое создает вокруг исследуемого образца 1 начальное боковое давление, величина которого зависит от величины зазора между верхней наковальней 13 и цилиндрическим штоком 17, подбираемого нри помощи съемных регулировочных колец 18.

Подбирая определенные значения дифференциального давления и температуры, соответствующие предполагаемым термобарическим обстановкам моделируемых глубин земной коры, достигают наибольшего приближения условий лабораторного эксперимента к естественным, т.е. ожидаемым на глубокозалегающих уровнях литосферы.

Составитель Н.Захарченко

Техред Л.Олийнык Корректор H.Борисова

Редактор A.Ðåâèí

Заказ 4861/40 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1О!

5 15

Начальное боковое давление возрастает до тех пор, пока цилиндрический шток 17 не совместится своим верхним торцом с верхней наковальней 13.

С этого момента на исследуемый образец 1 одновременно действуют боковое давление, величина которого может быть рассчитана по усилию пресса и площади поперечного сечения цилиндрической втулки 16 верхнего поршня, и осевое давление, величина которого рассчитывается по усилию пресса и площади поперечного сечения штока 17 верхнего поршня. Разность осевого и бокового давлений составляет дифференциальное давление. Одновременно с дифференциальным давлением включением высокотемпературного нагревателя 11, создающего в канале 2 камеры 3 тепловое поле, производят нагрев образца 1.

00958 6 формулаизобретения

Устройство для термобарического тестирования горных пород, содержащее

5 верхнюю и нижнюю наковальни с излучателем и приемником ультразвуковых колебаний, полую цилиндрическую камеру высокого давления с высокотемпературным электрическим нагревателем, термопарой и пластической оболочкой, верхний и нижний поршни с уплотнительными кольцами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области исследования устройства при одновременном изучении динамических и статических упругих свойств горных пород в условиях однородного и дифференцированного давлений, в устройство дополнительно введены съемные регулировочные кольца и унлотнительное кольцо обратного профи,ля, при этом верхний поршень выполнен

I в виде цилиндриче ско и втулки, внутри которой с регулируемым посредством

25 съемных регулировочных колец зазором установлен цилиндрический шток, уплотнительное кольцо обратного профиля размещено между пластической оболочкой и съемными кольцами, а рабочая

30 поверхность нижнего порыня имеет цилиндрический выступ с диаметром, равным диаметру штока верхнего поршня.