Устройство для нагружения образцов горных пород

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n)953208 (61) Дополнительное к авт. саид-ву

1И)М.Кл з (22) Заявлено 210181 (21) 3238303/22-03 с присоединением заявки №

Е 21 С 39/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230882. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 230882 (53) УДК 622.235 (088. 8) (72) Авторы изобретения

М.П. Мохначев, Н.A. Хабаров и Д.И. Жуковин . АТЕМТН(l,л ! (хйрч ю(л ьа нотки

Ордена Октябрьской Революции и ордена Тру то.

Знамени институт горного дела им. A.A. Скочинского

М И ОЮЗА A / (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ HAI ÐÓÆÅНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ

ПОРОД

Изобретение относится к области определения прочностных и деформационных свойств твердых материалов, в т.ч. и образцов горных пород при их динамическом нагружении.

Известны устройства.для нагружения твердых материалов, включающие кбрпус. камеры с рабочей жидкостью, электроды, подключенные к накопительной конденсаторной батарее, взрывающийся проводник и образец нагружаемого материала (1).

Недостатком таких устройств является малый КПД.

Наиболее близким но технической сущности к изобретению является устройство для нагружения твер,дых материалов, которое может использоваться для нагружения образцов горных пород, включающее корпус взрывной камеры с рабочей жидкостью и выходным отверстием, два электрода, подключенные через разрядник к накопительной конденсаторной батарее, один из которых расположен на задней стенке корпуса взрывной камеры, взрывающийся электропроводник, соединенный с электродами, датчики регистрирующей аппаратуры и нагружаемый образец (2).

Недостатком из ве ст ного устройства является низкий КПД, а также невозможность образования плоской и сильной ударной волны в условиях стесненного пространства камеры.

Цель изобретения — повышение

КПД устройства за счет увеличения доли энергии электрического разря 0 да, приходящейся на образование ударной волны и повышение точности измерения за счет генерирования плоской ударной волны сжатия в малом объеме взрывной камеры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для нагружения твердых материалов, включающем корпус взрывной камеры с рабочей жидкостью и выходным отверстием, два электрода, подключенные через разрядник к накопительной конденсаторной батарее, один из которых расположен на задней стенке корпуса взрывной камеры, взрывающийся электропроводник, соединенный с электродами,датчики регистрирующей аппаратуры и нагружаемый образец, электроды установлены коаксиально, при этом один из них выполнен в вйде корпуса взрывной камеры, а другой электрод

ЗО установлен продольно в ней.

953208

Кроме того, взрывающийся электропроводник установлен на расстоянии от задней стенки взрывной камеры, определяемым из соотношения

2 5 где V †скорость ударной волны в рабочей жидкости, м/с; — продолжительность начального импульса давления, с.

Помимо того, устройство снабжено IO

Фильтром, установленным между выход ным отверстием взрывной камеры и нагружаемым образцом, при этом фильтр имеет акустическую жесткость, большую акустической жесткости рабочей жидкости, но меньшую акустической жесткости материала нагружаемсго образца.

На чертеже показано устройство для нагружения твердых материалов, разрез.

Устройство для нагружения твердых материалов включает камеру 1 высокого давления, заполненную рабочей жидкостью, внутри которой расположен образец 2 твердого материала, например горной пОроды или угля.

Перед нагружаемым образцом находится выходное отверстие взрывной камеры 3, имеющей форму тела вращения, по оси которой расположен конический электрод 4 . Взрывающийся электропроводник 5 установлен на расстоянии В от задней стенки С взрывной камеры,и предварительно З5 подключен к коаксиальным электродам, одним из которых является электропроводящая внутренняя поверхность А взрывной камеры, а другим электрод 4, установленный про- 40 дольно во взрывной камере, Электроды подключены к накопительной конденсаторной батарее 6 высокого напряжения через разрядник 7, Для регистрации деформаций образ- 45 ца, длительности импульсон давления и скорости их прохождения на образце

2 и динамометрическом волноводе 8 установлены датчики 9, подключенные к регистрирующей аппаратуре 10.

Впереди торцовой поверхности 3 нагружаемого образца, находящейся перед ныходным отверстием взрывной камеры, установлен фильтр 11, .контактирующий с поверхностью В,изготовленный из одной или нескольких пластин материалов, имеющих акустическую жесткость, большую акустической жесткости рабочей жидКости, но меньшую акустической жесткрсти материала образца. 60

Экранирующий элемент 12 .охватывает боковую поверхность образца 2, Устройство для,нагружения твердых материалов работает следующим образом. 65

При срабатывании разрядника 7 накопительная конденсаторная батарея

6 высокого напряжения через электроды 3 и 4 разряжается на электропроводник 5, который, взрываясь, испаряется и образует плазму. В плазме возникает радиальный, по отношению к коаксиальным электродам ток, который взаимодействует с концентрическим магнитным полем электрода 4.

Возникающая пондемоторная сила неза.— висимо от направления тока всегда направлена к выходу из взрывной камеры и подобно поршню действует на плазму разряда, вызывая сильную плоскую ударную волну, параллельную поверхности В нагружаемого образца.

Отражения ударной волны от различных деталей взрывной камеры и камеры высокого давления, доходя до фильтра 11, либо преломляются по направлению к оси образца, так как акустическая жесткость фильтра больше акустической жесткости рабочей жидкости, либо вообще отражаются от наружной поверхности фильтра, если угол падения отраженной ударной волны мал. Отражение взрывной волны от задней стенки С взрывной . камеры доходит до торцовой поверхности образца Э позже основного фронта ударной волны, так как (7— и не влияет на результаты измерений.

Это резко уменьшает помехи в регистрирующей аппаратуре 10, вызванные отражениями ударной волны.

Применение предлагаемого устройства позволяет упростить исследования прочностных и деформационных свойств горных пород и углей, а также сократить расход электроэнергии или уменьшить емкость накопительной конденсаторной батареи высокого напряжения.

Формула изобретения

1. Устройство для нагружения образцов горных пород, включающий корпус взрывной камеры с рабочей жидкостью и выходным отверстием,два электрода, подключенные через разрядник к накопительной конденсаторной батарее, один из которых расположен на задней стенке корпуса взрывной камеры, взрывающийся электропроводник, соединенный с электродами, датчики регистрирующей аппаратуры и нагружаемый образец, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД за счет увеличения доли энергии электрического разряда, приходящейся на образование ударной волны и повышения точности измере- ний, электроды установлены коаксиально, при этом один из них выполнен в ниде корпуса взрывной камеры, а

953208

Составитель Л. Березкина

Редактор Л. Филиппова Техред З.Палий Корректор М. Коста

Заказ 6229/55

Тираж 623 Подпи си ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r . Ужгород, ул. Проектная, 4 другой электрод установлен продольно в ней.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения влияния отраженной ударной волны на результаты измерений,взрываюшийся электропроводник установлен на расстоянии от задней стенки взрывной камеры, определяемым из соотношения

V-t 10

7 — 1

2 где V — скорость ударной волны в рабочей жидкости, м/с; — продолжительность начального импульса давления, с. l5

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тличающее ся тем, чтооно снабжено фильтром, установленным между выходным отверстием взрывной камеры и нагружаемым образцом, при этом фильтр имеет акустическую жесткость, большую акустической жесткости рабочей жидкости, но меньшую акустической жесткости материала нагружаемого образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 147162, кл. В 21 26/06, 1962.

2. Патент США Р 3640110,кл.72-56, опублик, 1972 (прототип).