Устройство для сохранения естественного состояния образцов горных пород

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Республик

««875033 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.11.75 (21) 2188228/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) М. Кл.а

E 21 С 39/00

Гооударствеилый комитет

Опубликовано 23.10.81. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 28.10.81 (53) УДК 622.35 . (088.8) по делам изобретвний и открытий

7 (72) Автор изобретения

Е. Г. Соболев

Донецкий филиал Научно-исследовательско>-горнорудного института Министерства черной металлургии ""--(71) Заявитель (54) УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ

ЕСТЕСТВЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к определению физико-механических параметров горных пород, используемых как для научных исследований, так и для решения задач горного дела, а более конкретно, к области сохранения естественного термодинамического состояния образцов горных пород, предназначенных для испытания в голевых и лабораторных условиях, имеющих в естественных условиях как положительную, так и отрицательную температуру и широ-. кий диапазон поровой влажности.

Известно устройство для сохранения стабильного состояния волокнистых материалов, состоящее из каркаса камеры кондиционирования, кюветы с раствором для поддержания необходимой влажности воздуха в камере. Каркас камеры покрывается герметизирующей пленкой. Внутри камеры поддерживается необходимая влажность воздуха. При изменении температуры и давления окружающей среды термовлажнаетиое состояние образцов волокнистых материалов внутри камеры изменяется в широ- 20 ком диапазоне 11).

Известно устройство для сохранения естественного состояния образцов горных по2 род, включающее теплоизоляционный корпус с кожухом, герметичную емкость для размещения образцов, баллон с индифферентным газом, соединенный через регулятор давления с герметичной емкостью и систему терморегулирования с терморегулятором и термосопротивлением.

Устройства применимы для сохранения естественной влажности от величины гигроскопической до значений влажности полного влагонасыщения образцов горных пород при естественной положительной температуре (2 .

Однако эти устройства отличаются невозможностью сохранения ествественного состояния образцов (проб) горных пород с отрицательной температурой и, следовательно, с поровой влагой внутри образца в виде льда. Устройства неэффективно применять при температуре окружающего воздуха выше естественной температуры образцов, находящихся в емкости.

Цель изобретения — расширение области применения устройства путем увеличения полезного объема герметичной емкости и уменьшения габаритных размеров его.

875031

Указанная цель достигается тем, что тер.морегулятор выполнен в виде полупроводниковой термоэлектрической батареи, снабженной переключателем напряжения тока . для изменения режима ее работы и радиато-, ром, при этом батарея размещена под герметичной емкостью и плотно примыкает к ней, а кожух теплоизоляционного корпуса выполнен гофрированным.

Кроме того, радиатор термоэлектрической батареи выполнен в виде цилиндрического сосуда с полостями для размещения в них источника питания и баллона для индифферентного газа внутри его, На чертеже изображена схема устройства.

Устройство работает .следующим образом.

Оно доставляется к месту изготовЛения образцов или отбора проб (шахта, карьер и т.д.). Производится подготовка .устройства. Снимается верхняя часть 3 теплоизоляцио нного корпуса и крышка герметичной емкости 2. Измеряется образцовыми приборами температура массива, температура и влажность воздуха, примыкающего к мас. сиву, Производится подготовка системы вла50

Универсальное устройство для сохране. ния ествественного состояния образцов горных пород состоит из внешнего теплоизоляционного корпуса 1 с гофрированным кожухом, внутри которого размещена герго метичная емкость 2 со съемной крышкои и теплоизоляцней. Верхняя часть 3 теплоизоляционного корпуса выполнена съемной, в ней располагается терморегулятор: усилитель 4 с исполнительным реле., переключатель 5 напряжения тока термоэлектрической 25 батареи (режима работы «холод — тепло»), мост сопротивлений 6, индикатор температуры 7. Внутри герметичной емкости размещены термосопротивления (датчик температуры) — влажное 8, сухое 9, соединенные разъемом. с мостом сопротивлений, кюве- ЗО та !0 с раствором и пористым веществом, В герметичной емкости расположены полоч. ки !1 с отверстиями, на которых размеще ны образцы (пробы) 12. Герметичная емкость имеет непосредственный контакт с по- лупроводииковой термоэлектрической батареей 13, соединенной с усилителем 4 и переключателем 5 разъемом, радиатор 14, который выполнен в виде цилиндрического сосуда.. На радиатор 14 устанавливается гофрированный кожух теплоизоляционного кор- 4о пуса 1. Внутри радиатэра, в боковых стенках которого проделаны отверстия 15 для естественной конвекции воздуха, размещены источник питания 16, соединенный разъемом с элементами, терморегулятора, баллон 17 с индифферентным газом и регулятором,". 45 давления 18, соединенные с емкостью тру. бо проводом. горегулирования в зависимости от естест венной температуры горных пород.

В случае положительной температуры образцов горных пород в кювету 10 заливают раствор необходимой концентрации, укладывают пористое вещество. Переключателем 5 устанавливается направление тока, обеспечивающего подогрев герметичной емкости полупроводниковой термоэлектрической батареи 13. После этого производят настройку системы терморегулирования, устанавливая необходимую температуру срабатывания моста сопротивлений 6 по пока.заниям влажного 8 и сухого 9 термосопротивлений. На полочках 11 устанавливаются образцы (пробы) 12, находящиеся в естественном состоянии.

В случае отрицательной температуры образцов горных пород переключателем 5 устанавливается режим работы термобатареи на охлаждение емкости. После этого производится настройка системы терморе- гулирования по сухому термосопротивлению 9, закладываются образцы . (пробы).

Залив раствора в кювету 10 необязателен.

Далее производится сборка устройства.

Герметизируется емкость 2, соединяются соответствующие разъемы термосопротивлений, питания элементов автоматики и термобатареи. Термосопротивлениями 8 и 9 производится проверка работы терморегулятора по индикатору 7 (при положительной температуре) или по термосопротивлейию 9 (при отрицательной температуре) . После этого в герметичную емкость 2 для поддержания атмосферы высокой влажности парогазовой смеси (при положительной температуре) и для создания атмосферы повы.шенного давления газа в емкости подается из баллона 17 через регулятор давления 18 индифферентный газ по трубопроводу. При отрицательной температуре обраЗцов необходимость в создании атмосферы высокой влажности отпадает. В емкости поддерживается заданная отрицательная температура и повышенное давление индифферентного газа. Устройство в собранном виде транспортируют в лабораторию, где хранят до испытания образцов (проб).

Предлагаемое изобретение найдет широкое применение в геологоразведочных, горно -добывающих предприятиях и НИИ горного профиля, занимающихся определением физико-механических параметров горных пород.

Особенно эффективно его применение при исследовании параметров горных пород, отбираемым из шахт в южных районах и в районах вечной мерзлоты. Как известно, в шахтных условиях параметры парогазовой смеси всегда отличны от лабораторных (особенно влажность и давление). Поэтому при подъеме пробы пород на поверхность за счет резкого изменения параметров происходит потеря естественного состояния проб, из

875031

S которых затем изготавливаются образцы правильной формы с применением водопро8glLHoH воды, отличной от шахтной.

Формула изобретения

Составитель Л. Березина

Редактор H. Лазаренко Текред А, Бойкас Корректор Н. Швыдкая

Заказ 9288/5T Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал Г1ПП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Устройство для сохранения естественного состояния образцов, горных пород, включающее теплоизоляционный корпус с кожухом, герметичную емкость для разме,щения образцов, баллон с индифферентным газом, соединенный через регулятор давления с герметичной емкостью и систему терморегулирования с терморегулятором и термосопротивлениями, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем увеличения полезного объема герметичной емкости, терморегулятор выполнен в виде полупроводниковой термоэлектрической батареи, снабженной переключателем напряжения тока для изменения режима ае работы и радиатором, при этом батарея размещена под герметичной емкостью, и плотно примыкает к ней, а кожух теплоизоля-. ционного корпуса выпблнен гофрированз ным, 2. Устройство по п. 1, отли чаю шееся тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров, радиатор термоэлектрической батареи выполнен в виде цилиндрического сосуда с полостями для размещения в них источника питания и баллона для индифферентного газа внутри его.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

151. Герасимов Я. И. Курс физической химии, М., «Химия», 1969, с. 143 — !44.

2. Авторское свидетельство СССР № 439605, кл. Е 21 С 39/00, 1974 (про. тип).