Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do badania wlasnosci Teologicznych materialów, zwlaszcza wegla i skal w warunkach „in situ".Dotychczas badania wlasnosci reologicznych wegla i skal prowadzi sie z zastosowaniem aparatury labora¬ toryjnej, na próbkach wycietych z badanego materialu. Uzyskiwane wyniki nie odzwierciedlaja w pelni warun¬ ków istniejacych w górotworze, ze wzgledu na to, ze struktura wegla i skal w masywie jest odmienna niz w po¬ branej próbce.Znane sa równiez urzadzenia do badania odksztalcen calizny weglowej, umozliwiajace przeprowadzanie prób pelzania „in situ". Zasadniczym elementem tych urzadzen jest silownik hydrauliczny, który wywiera nacisk na scianki wrebu wykonanego w caliznie weglowej. Urzadzenia te pozwalaja jednak tylko na okreslenie predkosci pelzania próbki weglowej przy naprezeniach scinajacych, bez mozliwosci okreslenia predkosci pelzania przy naprezeniach sciskajacych, istotnych w aspekcie wyznaczania wytezenia oraz nosnosci pokladu wegla.Ponadto znane jest urzadzenie w postaci zasilajacej pompy dolaczonej poprzez objetosciomierz z rejestrato¬ rem odksztalcenia do cisnieniowej glowicy, na przyklad wedlug opisu wzoru uzytkowego nr W.,61 588. Cisnie¬ niowa glowica po wprowadzeniu do otworu wiertniczego wywoluje deformacje otaczajacego otwór materialu, umozliwiajac badania odksztalcalnosci calizny weglowej przy naprezeniach sciskajacych. W tak skonstruowanym urzadzeniu nie mozna jednak zapewnic stalego obciazenia scianki otworu wiertniczego, z wymagana w badaniach reologicznych predkoscia i dokladnoscia.Powyzsze wady i niedogodnosci znanych urzadzen do badania parametrów reologicznych wegla i skal eliminuje urzadzenie wedlug wynalazku. Istota wynalazku polega na zastosowaniu co najmniej jednego dzwignio- wo-hydraulicznego ukladu sterujacego w postaci czlonu skladajacego sie z podstawy i dzwigni obejmujacych cylinder z tlokiem, którego przestrzen podtlokowa jest wlaczona pomiedzy zasilajaca pompe i objetosciomierz z rejestratorem odksztalcenia, dolaczony do cisnieniowej glowicy wywolujacej deformacje materialu wokól otworu wiertniczego. Dzwignia jest polaczona z podstawa za pomoca nastawczego elementu do obnizania lub podwyzszania nacisku cisnieniowej glowicy na scianke wiertniczego otworu. Nastawczy element moze stanowic121 938 regulacyjna sruba zaopatrzona w miernik sily, badz tez nastawczym elementem moze byc cylinder z tlokiem dwustronnego dzialania, którego przestrzen podtlokowa i nadtlokowa sa polaczone z manometrami i rozdziela¬ czem cisnienia podzespolu sterujacego. Podzespól sterujacy sklada sie z tego rozdzielacza cisnienia oraz polaczo¬ nych z nim posobnie pompy, elektrycznego silnika i sterujacego wzmacniacza, dolaczonego do objetosciomierza i rejestrujaco-sterujacego manometru wlaczonego pomiedzy objetosciomierz i cisnieniowa glowice.Zastosowanie urzadzenia wedlug wynalazku umozliwia utrzymywanie stalego obciazenia scianki wiertni¬ czego otworu w próbie pelzania oraz stalego odksztalcenia w próbie relaksacji, pozwalajac na wyznaczenie pelnych krzywych pelzania i relaksacji wegla i skal w dowolnie dlugim przedziale czasowym. Urzadzenie jest przeznaczone do okreslania w warunkach „in situ" stanu pokladu wegla lub warstwy skalnej w aspekcie oceny nosnosci, oslabienia czasowego oraz zagrozenia tapaniami.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladowym wykonaniu na rysunku, przedstawiajacym sche¬ mat urzadzenia do badania wlasnosci Teologicznych materialów.Urzadzenie do badania wlasnosci reologicznych materialów, zwlaszcza wegla i skal w warunkach „in situ" ma zasilajaca pompe 1 polaczona poprzez szybkozlaczne zlacze 2, zwrotny zawór 3, zawór bezpieczenstwa 4 i obiejpsaiomierz 5 z cisnieniowa glowica 6 do wywolania deformacji materialu wokól wiertniczego otworu 7.Zgodnie z wynalazkiem urzadzenie jest zaopatrzone w co najmniej jeden dzwigniowo-hydrauliczny uklad steruja¬ cy A lub B w postaci czlonu 8 skladajacego sie z podstawy 9 i dzwigni 10, obejmujacych cylinder 11 z tlokiem 12, którego przestrzen podtlokowa 13 jest wlaczona pomiedzy zasilajaca pompe 1 i objetosciomierz 5. Dzwignia 10 jest polaczona z podstawa 9 za pomoca nastawczego elementu 14 do obnizania lub podwyzszania nacisku cisnieniowej glowicy 6 na scianke wiertniczego otworu 7. Objetosciomierz 5 wraz z rejestratorem 15 odksztalce¬ nia sluzy do okreslania odksztalcen scianki wiertniczego otworu 7 przez pomiar ilosci cieczy wprowadzanej do cisnieniowej glowicy 6. Zmiane zakresu obciazenia scianki wiertniczego otworu 7 uzyskuje sie poprzez zmiane dlugosci dzwigni 10, zmiane punktu podparcia dzwigni 10 przez tlok 12 cylindra 11 lub zastosowanie kilku równolegle^polaczonych ukladów sterujacych A lub B.Dzwigniowo-hydrauliczny uklad sterujacy A, sluzacy do recznego sterowania urzadzeniem wedlug wyna¬ lazku, w przypadku gdy warunki nie pozwalaja na stosowanie urzadzen elektrycznych, ma nastawczy element 14 w postaci regulacyjnej sruby 16 zaopatrzonej w miernik 17 sily. Natomiast dzwigniowo-hydrauliczny uklad sterujacy B, sluzacy do automatycznego sterowania urzadzeniem, ma nastawczy element 14 w postaci cylindra 18 z tlokiem 19 dwustronnego dzialania, którego przestrzen podtlokowa 20 i nadtlokowa 21 sa polaczone z manometrami 22 i rozdzielaczem 23 cisnienia wchodzacym w sklad podzespolu sterujacego B\ Podzespól sterujacy B' sklada sie z tego rozdzielacza 23 oraz polaczonych z nim posobnie pompy 24, elektrycznego silnika 25 i sterujacego wzmacniacza 26. Sterujacy wzmacniacz 26 jest dolaczony elektrycznie do objetosciomierza 5 i rejestrujaco-sterujacego manometru 27, wlaczonego pomiedzy objetosciomierz 5 i cisnieniowa glowice 6.Badanie pelzania za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku prowadzi sie w nastepujacy sposób. Po wyko¬ naniu otworu wiertniczego 7 na przyklad w pokladzie wegla i wprowadzeniu do niego cisnieniowej glowicy 6, wytwarza sie pompa 1 cisnienie poczatkowe, które musi byc utrzymywane przez okres trwania próby. Po wykonaniu tych czynnosci pompa 1 zostaje odlaczona z ukladu hydraulicznego. W przypadku zastosowania ukladu sterujacego A, regulacyjna srube 16 ustawia sie tak, aby dzwignia 10 wraz z tlokiem 12 byly utrzymywa¬ ne w stanie równowagi. Cisnienie poczatkowe powoduje powstanie odksztalcenia poczatkowego pelzania scianki wiertniczego otworu, które odpowiada zerowemu polozeniu wskaznika objetosciomierza 5 oraz zerowemu polo¬ zeniu miernika 17 sily. Z uplywem czasu obciazona scianka wiertniczego otworu 7 zaczyna sie odksztalcac w procesie pelzania. Powoduje to powiekszanie objetosci ukladu hydraulicznego oraz spadek cisnienia. Przesu¬ nieciu ulega wskaznik objetosciomierza 5 proporcjonalnie do wielkosci odksztalcenia scianki wiertniczego otwo¬ ru 7. Przesunieciu ulega równiez wskaznik miernika 17 sily proporcjonalnie do spadku cisnienia. Aby zgodnie z zalozeniem próby pelzania utrzymac stale obciazenie scianki otworu wiertniczego, nalezy zwiekszyc obciaze- nje tloka 12 przy uzyciu regulacyjnej sruby 16, tak aby cisnienie w ukladzie hydraulicznym podwyzszone zostalo do wielkosci poczatkowej.W kolejnych przedzialach czasowych zaleznych od wlasnosci reologicznych badanego pokladu wegla, cykl ten jest powtarzany przy równoczesnym odnotowywaniu przyrostów odksztalcenia scianki wiertniczego otworu 7 wedlug wskazan objetosciomierza 5, w funkcji czasu. W przypadku zastosowania ukladu sterujacego B, po odlaczeniu pompy 1 ustawia sie stan równowagi dzwigni 10 i tloka 12 za posrednictwerh elektrycznego silnika 25, pompy 24, automatycznego rozdzielacza 23 cisnienia sterujacego oraz cylindra 18 z tlokiem 19 dwustronne¬ go dzialania. Styki elektryczne rejestrujaco-sterujacego manometru 27 ustawia sie w pozycji rozwartej, odpowie¬ dnio do wielkosci cisnienia poczatkowego. Obciazona scianka wiertniczego otworu 7 zaczynajac sie odksztalcac w procesie pelzania, powoduje zwiekszanie sie objetosci ukladu hydraulicznego cisnieniowej glowicy 6 oraz121938 3 spadek cisnienia. Powoduje to zwarcie styków rejestrujaco-sterujacego manometru 27 i przekazanie przez steruja¬ cy wzmacniacz 26 impulsu wlaczajacego elektryczny silnik 25 poruszajacy pompe 24, która poprzez automatycz¬ ny rozdzielacz 23 cisnienia sterowania, tlok 19 dwustronnego dzialania oraz uklad dzwigni 10 i tloka 1.2 podwyzsza cisnienie w ukladzie hydraulicznym glowicy 6 do wielkosci poczatkowej. Osiagniecie cisnienia po¬ czatkowego próby pelzania powoduje rozwarcie styków rejestrujaco-sterujacego manometru 27 i wylaczenie silnika 25.W kolejnych przedzialach czasowych cykl ten jest powtarzany samoczynnie, przy równoczesnej rejestracji przyrostów odksztalcenia scianki otworu wiertniczego, w funkcji czasu, na rejestratorze 15 odksztalcenia.Próbe relaksacji przeprowadza sie urzadzeniem wedlug wynalazku w podobny sposób jak próbe pelzania, do momentu ustalenia cisnienia poczatkowego relaksacji oraz powstania odksztalcenia poczatkowego i odksztal¬ cenia pelzania. Aby zgodnie z zalozeniami próby relaksacji utrzymac stale odksztalcenie scianki otworu wiert¬ niczego postepuje sie nastepujaco, w zaleznosci od zastosowanego ukladu sterujacego.W przypadku zastosowania ukladu sterujacego A, regulacyjna sruba 16 obniza sie obciazenie tloka 12. tak aby odksztalcenie scianki wiertniczego otworu 7 mierzone na objetosciomierzu 5 i rejestrowane rejestratorem 15 odksztalcen powrócilo do wartosci poczatkowej. W kolejnych przedzialach czasowych, zaleznych od wlasnosci Teologicznych badanego pokladu wegla, cykl ten jest powtarzany przy równoczesnym odnotowywaniu spadków obciazenia scianki wiertniczego otworu 7 na mierniku 17 sily. W przypadku zastosowania ukladu sterujacego B, ,po odlaczeniu pompy 1 ustawia sie stan równowagi dzwigni 10, tloka 12 za pomoca elektrycznego silnika 25, pompy 24, automatycznego rozdzielacza 23 cisnienia sterowania oraz cylindra 18 z tlokiem 19 dwustronnego dzialania. Styki elektryczne objetoscibmierza 5 ustawia sie w pozycji rozwartej, odpowiednio do wymaganej dokladnosci stabilizacji odksztalcenia scianki wiertniczego otworu 7. Obciazona scianka zaczynajac sie odksztal¬ cac powoduje zwiekszenie objetosci ukladu hydraulicznego cisnieniowej glowicy 6, mierzone objetosciomierzem 5, którego styki zwierajac sie przekazuja przez sterujacy wzmacniacz 26 impuls elektryczny wlaczajacy silnik 25 poruszajacy pompe 24, która poprzez automatyczny rozdzielacz 23 cisnienia sterowania, tlok 19 dwustronnego dzialania oraz uklad dzwigni 10 i tloka 12 obniza cisnienie w ukladzie hydraulicznym glowicy 6, tak aby odksztalcenie scianki wiertniczego otworu 7 powrócilo do wielkosci poczatkowej. W momencie osiagniecia odksztalcenia poczatkowego rozwieraja sie styki objetosciomierza 5 i wylacza silnik 25. W kolejnych przedzia¬ lach czasowych, cykl ten jest powtarzany samoczynnie przy jednoczesnej rejestracji spadków obciazenia scianki wiertniczego otworu 7, w funkcji czasu, na rejestrujacym manometrze 22.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do badania wlasnosci Teologicznych materialów, zwlaszcza wegla i skal w warunkach „in situ", z wykorzystaniem cisnieniowej glowicy do wywolywania deformacji materialu wokól otworu wiertnicze¬ go, polaczonej z zasilajaca pompa poprzez objetosciomierz z rejestratorem odksztalcenia, znamienne tym, ze ma co najmniej jeden dzwigniowo-hydrauliczny uklad sterujacy (A lub B) w postaci czlonu (8) skladajacego sie z podstawy (9) i dzwigni (10) obejmujacych cylinder (11) z tlokiem (12), którego przestrzen podtlokowa (13) jest wlaczona pomiedzy zasilajaca pompe (1) i objetosciomierz (5), przy czym dzwignia (10) jest polaczona z podstawa (9) za pomoca nastawczego elementu (14) do obnizania lub podwyzszania nacisku cisnieniowej glowicy (6) na scianke wiertniczego otworu (7). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ma dzwigniowo-hydrauliczny uklad sterujacy (A) z nastawczym elementem (14) w postaci regulacyjnej sruby (.16) zaopatrzonej w miernik (17) sily. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ma dzwigniowo-hydrauliczny uklad sterujacy (B) z nastawczym elementem (14) w postaci cylindra (18) z tlokiem (19) dwustronnego dzialania, którego przestrzen podtlokowa (20) i nadtlokowa (21) sa polaczone z manometrami (22) i rozdzielaczem (23) cisnienia podzespolu sterujacego (B'), skladajacego sie z tego rozdzielacza (23) oraz polaczonych z nim posobnie pompy (24), elektrycznego silnika (25) i sterujacego wzmacniacza (26), dolaczonego do objetosciomierza (5) i rejestruja¬ co-sterujacego manometru (27) wlaczonego pomiedzy objetosciomierz (5) i cisnieniowa glowice (6).121938 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz.Cena 100 zl PL