SU1762220A2 - Устройство дл определени упругих характеристик материалов - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к акустическим измерени м в горных породах и может быть использовано дл  изучени  анизотропии упругих свойств горных пород при высоких давлени х и  вл етс  дополнительным кавт.св, № 1682912. Цель: повышение надежности работы устройства путем разгрузки капсулы от действи  на нее пружины во врем  поворота капсулы. Сущность изобретени : поворотом рычага 22 кулачок 20, закрепленный на валике 21, взаимодейству  с выступом 19 втулки 18, поднимает саму втулку, котора  своим фланцем 17 сжимает пружину 16, разгружа  тем самым капсулу 15 от воздействи  на нее пружины. После этого поворотом ручек 23 капсулы с ультразвуковыми преобразовател ми поперечных волн посредством черв ков 13 и черв чных колес 14 поворачиваютс  относительно исследуемого образца 10 на задаваемый угол, величину которого контролируют по шкалам 24. Рычаги 22 устанавливаютс  в начальное положение и капсулы 15 посредством пружин 16 прижимаютс  к наковальн м 4. Положительный эффект: предложенное устройство позвол ет повысить надежность работы устройства путем разгрузки капсулы от действи  на нее пружины во врем  поворота капсулы. Кроме того, при использовании за вл емого устройства по вл етс  возможность измерени  анизотропии скоростей поперечных волн от давлени , ступенчато повыша  давление от атмосферного до 30 кбар и провод  полный цикл исследований на каждой ступени давлени . 2 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к акустическим измерени м в горных породах и может быть использовано дл  изучени  анизотропии упругих свойств горных пород при высоких давлени х и  вл етс  дополнительным к авт. св. № 1682912.

Известно устройство дл  определени  упругих характеристик материалов, содержащее камеру высокого квазигидростатического давлени  дл  размещени  в ней образца материала, два оппозитно и соосно размещенных в камере поршн , два взаимодействующие с ними наковальни, два взаимодействующих с наковальн ми кольца-держател , внутри каждого из которых соосно друг к другу установлены два ультразвуковых преобразовател  продольных и поперечных волн, которое снабжено установленными внутри колец-держателей двум  узлами поворота ультразвуковых преобразователей , каждый из которых выполнен в виде черв чной пары и двум  указател ми угла поворота преобразователей , кинематически св занными с черв каvi

Os

ho ho го О

hO

ми черв чных пар и установленными на кольцах-держател х, а ультразвуковые преобразователи установлены на черв чных ко- лесах с возможностью совместного вращени  с последними и соосно им, Кроме того устройство может быть снабжено двум  упорными крышками, установленными на наружных поверхност х колец-держателей и двум  капсулами, установленными внутри черв чных колес и возможностью совместного вращени  с последними и подпружиненными в осевом направлении относительно упорных крышек, ультразвуковые преобразователи размещены внутри капсул, а капсулы оперты на наковальни.

Недостатком известного технического решени  (прототипа)  вл етс  невысока  надежность в работе, обусловленна  следующими причинами. Дл  надежного прохождени  ультразвуковых волн через образец исследуемого материала, должен быть обеспечен надежный контакт ультразвукового преобразовател  с наковальней. В то же врем , дл  обеспечени  поворота ультразвуковых преобразователей вместе с черв чным колесом необходимо минимальное усиление прижати  ультразвуковых преобразователей в наковальне. Это противоречие особенно усиливаетс  в том случае, когда ультразвуковые преобразователи наход тс  внутри капсул. Дл  обеспечени  на- дежного прохождени  ультразвуковых волн через контакт дно капсулы-наковальни их поверхности должны быть прижаты друг к другу со значительной силой. В то же врем , дл  обеспечени  поворота черв чного колеса вместе с капсулой необходимо чтобы это прижатие было минимальным (в идеальном случае - его вообще не было)т.к. сила трени  пр мо пропорциональна усилию прижати  друг к другу трущихс  поверхностей. Следовательно, чтобы ультразвуковые колебани  надежно проходили через контакт двух поверхностей, эти поверхности (поверхности капсулы и наковальни ) должны быть прижаты друг к другу, а чтобы капсула надежно поворачивалась относительно наковальни этой поверхности не должны быть прижаты друг к другу.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы устройства путем разгрузки капсулы от действи  на нее пружины во врем  поворота капсулы,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве дл  определени  упругих характеристик материалов дополнительно введены два валика, расположенные в упорной крышке и перпендикул рные ее оси, два кулачка, каждый из которых расположен в упорной крышке и закреплен на

валике, две втулки, кажда  из которых установлена на оси упорной крышки внутри пружины и выполнена с выступом на одном ее конце, кинематически св занным с кулачком , и фланцем на другом конце, кинематически св занным с пружиной, руко тки, установленные на валиках кулачков и расположенных на внешней поверхности упорной крышки, и указатели поворота руко ток.

0 Сущность за вл емого устройства заключаетс  в том, что при повороте капсулы она загружаетс  от воздействи  на нее пружины , тем самым сводитс  к минимуму сила трени  между капсулой и наковальней.

5Предложенное устройство дл  определени  упругих характеристик материалов содержит камеру 1 высокого давлени  (см. фиг. 1), обойму 2 камеры высокого давлени , два оппозитно размещенных в камере пор0 шн  3, две взаимодействующих с ними наковальни 4 и два, взаимодействующих с наковальн ми, кольца-держател  5 с полост ми 6, закрытыми упорными крышками 7. Внутри камеры 1 высокого давлени  между

5 уплотнительными стальными кольцами 8 в свинцовой оболочке 9 расположен испытуемый образец 10 горной породы.

Устройство содержит кроме того выводы 11 и 12 от ультразвуковых преобразова0 телей. Внутри полости 6 расположена черв чна  пара, состо ща  из черв ка 13 и черв чного колеса 14, по оси которого расположена капсула 15, в которой наход тс  ультразвуковые преобразователи попереч5 ных и продольных волн (не показаны). При помощи пружины 16 капсула прижата к наковальне , Между пружиной и капсулой размещен фланец 17 втулки 18, а на другом конце втулки 18 имеетс  выступ 19, взаимо0 действующий с кулачком 20, жестко закрепленном на валике 21. На другом конце валика расположенном на внешней поверхности в торце крышки закреплен рычаг 22 (см. фиг. 2), От черв ков наружу устройства

5 выведены ручки 23, которые совместно со шкалами 24 служат указател ми поворота черв чного колеса, Упорные крышки зафиксированы относительно колец-держателей посредством винтов 25. Устройство содер0 жит кроме того индикаторы 26 часового типа измерени  смещени  поршней в процессе испытаний.

Предложенное устройства дл  определени  упругих характеристик материалов

5 работает следующим образом.

Дл  проведени  исследований из горной породы вытачиваетс  образец правильной цилиндрической формы диаметром от 13 до 17 мм и высотой 20 мм, Полученный образец 10 укладывают в свинцовую оболочку 9 и помещают в камеру 1 высокого квазигидростатического давлени , размещенную в обойме 1, ориентиру  образец торцами относительно поршней 3. После чего через стальные уплотнительные кольца 8 к свинцовой оболочке 9 подвод тс  поршни 3.

Одновременно, поворотам рычага 22, кулачок 20, закрепленный на валике 21, взаимодейству  с выступом 19 втулки 18, поднимает саму втулку, котора  своим фланцем 17 сжимает пружину 16, разгружа  тем самым капсулу 15 от воздействи  на нее пружины . После этого вращением ручек 23, т.е. вращением черв ков 13 черв чные колеса 14 устанавливаютс  так, чтобы плоскости пол ризации ультразвуковых преобразователей , размещенных в капсулах 15 и св занных с черв чными колесами 14 через капсулы, совпали. При этом по шкалам 24 беретс  отсчет, который в дальнейшем беретс  за нулевую точку отсчета поворота преобразователей. После этого рычаги 22 устанавливаютс  в начальное положение. Кулачок 20 опускает втулку 18, благодар  чему капсула 15 прижимаетс  пружиной 16 к наковальне 4.

В процессе исследований, источник давлени  (на фиг. не показан) воздействует через упорные крышки 7 на стальные кольца-держатели 5, от них - на наковальни 4, поршни 3 и через стальные уплотнительные кольца 8 на заключенный в свинцовую оболочку 9 исследуемый образец 10 горной породы .

Величина перемещени  поршней 3 контролируетс  по показани м индикаторов 26 часового типа.

Включением генератора возбуждаетс  один из двух ультразвуковых преобразователей , размещенных в капсулах 15, созданные им поперечные волны проход т через образец 10 горной породы и принимаютс  вторым ультразвуковым преобразователем поперечных волн, преобразуютс  им в электрические сигналы, которые через усилитель подаютс  на осциллограф.

Поворотом рычагов 22, капсулы 15 освобождаютс  от воздействи  на них пружин 16. Затем поворотом ручек 23 капсулы с ультразвуковыми преобразовател ми поперечных волн посредством черв ков 13 и черв чных колес 14 поворачиваютс  относительно исследуемого образца 10 на задаваемый угол, величину которого контролируют по шкалам 24.

Рычаги 22 устанавливаютс  в начальное

положение и капсулы 15 посредством пружин 16 прижимаютс  к наковальн м 4.

После этого вновь проводитс  очередное исследование прохождени  поперечных волн через образец 10.

Такие циклы исследовани  не снима  высокого квазигидростатического давлени  провод тс  многократно, пока преобразователи поперечных волн не совершат полный оборот на 360° относительно образца, получа  тем самым круговую развертку прохождени  поперечных волн через образец 10 горной породы при данном давлении. По сравнению с прототипом (см. за вка

№ 4685692/28 от 17.04.89 г) предложенное устройство позвол ет повысить надежность работы устройства путем разгрузки капсулы от действи  на нее пружины во врем  поворота капсулы.

Кроме того, при использовании за вл емого устройства по вл етс  возможность измерени  анизотропии скоростей поперечных волн от давлени  ступенчато повыша  давление от атмосферного до 30 кбар и

провод  полный цикл исследований на каждой ступени давлени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  определени  упругих характеристик материалов по авт. св. № 1682912,

   отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства путем разгрузки капсулы от действи  на нее пружины воврем  поворота капсулы, оно снабжено двум  валиками, расположенными вупорной крышке и перпендикул рными ее оси, двум  кулачками, каждый из которых расположен в упорной крышке и закреплен на валике, двум  втулками, кажда  из которых установлена по оси упорной крышки

   внутри пружины и выполнена с выступом на одном ее конце, кинематически св занным с кулачком, и фланцем на другом конце, кинематически св занным с пружиной, руко тками , установленными на валиках

   кулачков и расположенных на внешней поверхности упорной крышки, и указател ми поворота руко ток.

   Л t9 /f /7

   / / / /

   12