CS245996B1

CS245996B1 - Equipment for detecting abrasive properties of rocks

Info

Publication number: CS245996B1
Application number: CS852408A
Authority: CS
Inventors: Jan Vyslouzil
Original assignee: Jan Vyslouzil
Priority date: 1985-04-02
Filing date: 1985-04-02
Publication date: 1986-10-16
Also published as: CS240885A1

Abstract

Zařízení pro zjištování abrazivních vlastností hornin sestává z nástrojového sklíčidla /1/ se zkušebními nástroji /3/, upevněného na svislém hnacím hřídeli /2/ a z podstavné svěry /19/ pro hornino vý vzorek /22/. Účelem je dosáhnout konstantního přítlaku na zkušební ná stroje /3/ výrobně i obslužně jednoduchý mi prostředky, bez použití dynamometru a s ,;ním spojeného servomechanismu. Účelu se dosahuje tím, že svislý hnací hřídel /2/ je suvně uložen v kluzném vodícím ložisku /4/ a opatřen axiálním ložiskem /5/, na které dosedá stěžeji /6/ přítlač ná páka /7/, vzepřená opěrným ložiskem /8/ upevněným na jejím kratším ramenu /9/ o vrchní lyžinu /10/ a zatížená závažím /12/ uspořádaným na jejím delším ramenu /11/. Zařízení je využitelné v oboru výzkumu zemního vrtání a výroby zeměvrtných nástrojů.The device for determining the abrasive properties of rocks consists of a tool chuck /1/ with test tools /3/, mounted on a vertical drive shaft /2/ and a base clamp /19/ for the rock sample /22/. The purpose is to achieve a constant pressure on the test tools /3/ by means that are simple in production and operation, without the use of a dynamometer and the servomechanism connected thereto. The purpose is achieved by the vertical drive shaft /2/ being slidably mounted in a sliding guide bearing /4/ and provided with an axial bearing /5/, on which the thrust lever /7/ rests, supported by a support bearing /8/ mounted on its shorter arm /9/ by the upper slide /10/ and loaded with a weight /12/ arranged on its longer arm /11/. The device can be used in the field of earth drilling research and the production of earth drilling tools.

Description

Vynález se týká zařízeni pro zjištování abrazivnich vlastností hornin, sestávajícího z nástrojového sklíčidla se zkušebními nástroji, upevněného na svislém hnacím hřídeli a z podstavné svěry pro horninový vzorek, uspořádané pod nástrojovým skličidlem,, Účelem vynálezu je dosáhnout konstantního přítlaku na zkušební nástroje výrobně i obslužně jednoduchými prostředky/ bez použití dynamometru a s nim spojeného servomechanismu_o The invention relates to a device for determining the abrasive properties of rocks, comprising a tool chuck with test tools mounted on a vertical drive shaft and a base clamp for a rock sample arranged beneath the tool chuck. / without the use of a dynamometer and associated servo mechanism _o

Abrazivní vlastnosti hornin se zjištují experimentálně,, Zkušební nástroje, bučí ocelové roubíky excentricky upnuté v nástrojovém skli čidle/nebo ocelový válec, popřípadě silnostěnná ocelová trubka centricky upnutá v nástrojovém sklíčidle, se vtlačují při konstantní rychlosti otáček sklíčidla konstantním přítlakem do vzorku horniny,, Po zvoleném počtu otáček nástrojového sklíčidla, po uplynutí ζ\ζ pleného časového intervalu, se vyjmou zkušební nástroje z nástrojového sklíčidla a zjistí se jejich hmotnostní úbytek, podle kterého se určí stupeň abrazivnosti horniny oThe abrasive properties of rocks are determined experimentally. The test tools, either steel bolts eccentrically clamped in the tool glass of the sensor / or the steel cylinder, or thick-walled steel tube clamped centrically in the tool chuck, are pressed into the rock sample at a constant chuck speed. selected number of revolutions of the chuck, after the ζ \ ζ filled time interval has elapsed, the test tools are removed from the chuck and their mass loss is determined, which determines the degree of abrasiveness of the rock by

V praxi se namnoze používají pro zjiftbváni abrazivnich vlastností hornin upravené sloupové nebo stojanové vrtačky,, U těchto zařízení však vznikají nekontrolované ztráty sil v převodových soukolích vřeteníku, přenášejících jak rotační, tak posuvný pohyána objímku vrtacího vřetena, v jehož sklíčidle jsou upnuty zkušební nástroje,, Nekontrolovatelné ztráty sil neumožňuji měřit přítlak na zkušební nástroje v jeho zdroji,,In practice, modified drill or stand drills are often used to increase the abrasive properties of rocks. However, these devices produce uncontrolled loss of forces in the spindle gear gears, transmitting both rotational and sliding movements of the drill spindle sleeve, in which the test tools are clamped. Uncontrollable power losses do not allow measuring the pressure on the test tools in its source,

Jsou známá zařízení pro zkoušení opotřeb itelnosti vrtných dlát, která lze použit i reverzibilně pro zjištování abrazivních vlastností hornin [SU 289 183, SU 295 855]_a U těchto zařízeni je přítlak na zkoušený nebo zkušební nástroj vyvozován přímočarými hydraulickými motory, a to buč) zdola tahem za příčník uložený na axiálním Ložisku hnací hřide le,nebo shora na stojící hřídel, přitom rotační pohyb vykonává horninový vzorek,,There are known devices for testing the wear of drilling chisels, which can also be used reversibly to determine the abrasive properties of rocks [SU 289 183, SU 295 855], _and in these devices the downforce on the test or test tool is applied by linear hydraulic motors either by pulling on the crossbeam mounted on the axial bearing of the drive shaft le, or from above on a standing shaft, while the rotational movement is performed by the rock sample,

Nevýhodou známých zařízení Jsou nekontrolovatelné ztráty přítlačné síly, vznikající třením pístů o válce přímočarýchThe disadvantage of known devices is the uncontrolled loss of contact force due to the friction of the pistons on the linear cylinders

245 996 hydraulických motorůo Měří-li se přítlačná sila ve zdrojích přítlaků, tj_o v přímočarých hydraulických motorech, jsou zis# kané výsledky zjišťováni abrazivnosti hornin zatíženy chybou, která vzhledem k nekontrolovatelnému koeficientu třeni není korigovate Iná □245996 hydraulic motors When measuring the pressing force of pressure sources, i.e. _of the linear hydraulic motors are ZIS # Cana detection results abrasiveness of rock affected by an error which, due to an uncontrolled coefficient of friction is not korigovate Another □

Jsou také známá zařízeni pro zkoušeni opotřebiteLnosti vrtných dlát, použitelná i pro zjišťování abrazivních vlastnosti hornin, u nichž je přítlak na .zkoušený nebo zkušební nástroj snímán na nástroji nebo pod vzorkem horniny ÍSU 376 5501,There are also known devices for testing the wear of drill bits, which can also be used to determine the abrasive properties of rocks in which the pressure on the test or test tool is sensed on the tool or below the rock sample.

Gornyj žurnál, 1977, č_o 2, s_o 96 an_DJ_B Gornyj Journal, 1977, No. _2, p ₉₆ n _D _B J

Druhý typ známých zařízeni odstraňuje nevýhody prve uvedených, avšak vyžaduje relativně složitý servomechanismus_o Snímač přítlaku, dynamometr, je zpětnovazebně spojen s regulátorem výkonu hydraulického nebo pneumatického přímočarého motoru, který zajišťuje rovnoměrný a konstantní přítlak na zkušební nástroj automatickým korigováním výchylek od zvolené hodnoty□The second type of known devices eliminates the disadvantages of the former, but requires a relatively complex servomechanism _o Pressure sensor, dynamometer, is feedback coupled to a power regulator of a hydraulic or pneumatic rectilinear motor that ensures uniform and constant pressure on the test tool by automatically correcting deviations from the selected value.

Servomechán ismus je výrobně složitý, nákladný a náročný na údržbu_Q Při zjišťováni abrazivnosti hornin, kdy vzorky horniny se mění mnohem častěji než při zjišťováni opotřebite lnosti vrtných dlát, je i náročný na obsluhu pro časté nastavování výchozích hodnoto Prodlužují se ztrátové manipulační časy_o Servomechán ism is manufacturing complicated, expensive and difficult to maintain in determining _Q abrasiveness of rock when the rock sample varies more frequently than in the identification of the parts of the drill chisel opotřebite is also challenging to operate for frequent adjustments defaults extended handling time _of loss

Uvedené nevýhody odtraňuje zařízení pro zjišťováni abrazivnich vlastností hornin s nástrojovým sklíčidlem na svislém hnacím hřídeli podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že svislý hnací hřídel je suvně uložen v kluzném vodicím ložisku a opatřen axiálním ložiskem, na které dosedá stěžeji, přítlačná páka, vzepřená opěrným ložiskem upevněným na jejím kratším ramenu o vrchní li íinu a zatížená závažím uspořádaným na jejím delším ramenu_o The above-mentioned disadvantages are reduced by the device for detecting the abrasive properties of the tool chuck rocks on the vertical drive shaft according to the invention, which is characterized in that the vertical drive shaft is slidably mounted in a sliding guide bearing and provided with an axial bearing a thrust bearing mounted on its shorter arm against the upper liner and loaded with a weight arranged on its longer arm _o

Výměnu zkušebních nástrojů upnutých v nástrojovém sklíčidle usnadňuje zvedací vačka se zvedací pákou, uspořádaná pod nosným kotoučem upevněným na svislém hnacím hřideli_o Replacement of the test tool clamped in the tool chuck facilitates lifting cam lifting lever is arranged below the carrier disc mounted on _a vertical shaft

Výhodou zařízení podle vynálezu je zajištění konstantního přítlaku na zkušební nástroj po celou dobu zkoušky a v každém úseku dráhy zkušebního nástroje_u Přítlak je přitom vyvozován výrobně jednoduchými prostředky, nenáročnými na obsluhu a udrž245 996 bu_o Poněvadž svislý hnací hřídel není v axiálním pohybu zatížen třením, lze přítlak na zkušební nástroje odečítat přímo ve zdroji přítlaku, tj_o na přitlačněpáce bez nepřesností způsobovaných ztrátami třením_Q V určení hodnoty přítlaku se dosahuje jednoduchým zařízením podle vynálezu stejné přesnosti jako u dosavadních zařízeni s dynamometry zapojenými do složitého autoregulačniho elektricko-hydraulického obvodu.An advantage of the invention is to provide a constant pressure on the test tool throughout the test and each section of the path of the test tool _in contact pressure is thereby exerted manufacture with simple means undemanding servicing and udrž245 996 either _by Since the vertical drive shaft is not moving axially loaded friction The pressure of the test tools can be read directly in the source of the pressure, i.e. _on the pressure levers without inaccuracies caused by friction losses _Q In determining the pressure value, the simple device according to the invention achieves the same accuracy as the previous dynamometer devices connected to a complex self-regulating electro-hydraulic circuit.

Přiklad zařízení pro zjištováni abrazivnich vlastností hornin, podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkrese, kde na obr„ 1 je celé zařízeni ve schematickém nárysu a na -0br_o 2 přítlačná páka v částečném pohledu A z obr_Q 1_O Examples of devices for detecting the abrasion properties of rocks, the invention is illustrated in the accompanying drawing, where Figure '1 is an apparatus in a schematic front view and -0br pressing lever ₂ in a sectional view A of figure 1 _Q _O

Součásti zařízeni pro zjištováni abrazivních vlastnosti hornin podle vynálezu je nástrojové sklíčidle 1, ve kterém je upnutý zkušební nástroj 3, a· které je upevněno na svislém hnacím hřídeli 2 uloženém v kluzném vodicím ložídku 4_O Svislý hnací hřídel 2 je opatřen axiálním ložiskem 5, na které dosedá stěžeji 6 přítlačná páka 7 vzepřená opěrným· ložiskem (^upevněným na jejím kratším ramenu 9 o vrchní ližinu 10_o Delší rameno 11 přítlačné páky 7 je opatřeno závažím 12, které je bu3 vyměníteInéfnebo posuvné_Q Na svislém hnacím hřídeli 2 je upevněno ozubené kolo 13 a nosný kotouč- 14_o Ozubené kolo 13 je ve stálém záběru s prodlouženým pastorkem 15 pohonné jednotky 16. Nosný kotouč 14 dosedá v klidové poloze na zvedací vačku 17, ovládanou zvedací pák'ou 18_o Pod nástrojovým sklíčidlem 1 je uspořádána podstaivná svěra 19 se svěrací vačkou 20, ovládanou svěrací pákou 21_ο V podstavné svěře 19 je upnutý horninový vzorek 22_O The device for detecting the abrasive properties of rocks according to the invention comprises a tool chuck 1 in which the test tool 3 is clamped and which is mounted on a vertical drive shaft 2 mounted in a sliding guide bearing 40. _The vertical drive shaft 2 is provided with an axial bearing 5. which abuts the hinge 6 of the pressing lever 7 mutually braced supporting · bearing (^ fitted at its shorter leg 9 on the top of the skid 10 _{on the} longer leg 11 of the pressing lever 7 is provided with a weight 12 that is BU3 vyměníteInéfnebo sliding _Q the vertical shaft 2 is fixed gearwheel 13 and support plate 14 _o The gear 13 is in continuous engagement with the extended pinion 15 of the drive unit 16. The support plate 14 abuts in a rest position on the lifting cam 17, operated by the lifting lever 18 _o Underneath the tool chuck 1 is arranged a downward clamp 19 with clamping cam 20, controlled by clamping lever 21 _ο V the clamp pedestal 19 is clamped rock sample 22 _O

Před zahájením zkoušky se stlačí zvedací páka 18 a zvedací vačka 17 vzepřením o nosný kotouč 14 nazvedne svislý hn^cí hřídel 2 s nástrojovým sklíčidlem 1 _o Do nástrojového sklíčidla . ** * se upnou zkušební nástroje 3 a do podstavné svěry 19 pomocí svěrací páky 21 se svěrací vačkou 20 horninový vzorek 22_O Posunem závaží 12 na delším ramenu 11 přítlačné páky_7 .se nastaví zvolená hodnota přítlaku, zvedací páka 18 se vrátí do výchozí polohy a uvede se v činnost pohonná jednotka 1,6. Svislý hnací hřídel 2 rotuje a zkušební nástroje 3 se obrušují o = 4Before starting the test, the lifting lever 18 is depressed and the lifting cam 17 by lifting against the support disk 14 lifts the vertical drive shaft 2 with the tool chuck 1 _o into the tool chuck. ** * the test tools 3 are clamped into the base clamp 19 by means of the clamping lever 21 with the clamping cam 20 the rock sample 22 _O By adjusting the weight 12 on the longer arm 11 of the clamping lever 7, the selected clamping value is set; actuate the powerplant 1.6. The vertical drive shaft 2 rotates and the test tools 3 are ground by = 4

245 996 horninový vzorek 22° Konstantní přítlak na zkušební nástroje 2 vykonává přítlačná páka 7, jejíž stěžej 6 dosedá na axiální ložisko 5_O Úměrně k abrazi zkušebních nástrojů 3 a horninového vzorku 22 se svislý hnací hřídel 2 za stálé rotace posouvá ve směru podélné osy_D Tření v kluzném vodicím ložisku 4 a tření mezi prodlouženým pastorkem 15 a ozubeným kolem 13 je ve směru posunu svislého hnacího hřídele 2 zcela zanedbatelnéo Delší rameno 11 přítlačné páky 7 mírně klesá a opěrné ložisko 8 se odvaluje po vrchní ližině 10° Po vykonání testovací dráhy zkušebních nástrojů 3 po povrchu horninového vzorku 22, stanovené metodikou testu, se pohonná jednotka 16 zastaví, svislý hnací hřídel 2 zvedací pákou 18 se nazvedne a zkušební nástroje 3 se vyjmou z nástrojového s k l i č i d la lt Podle jejich hmotnostního úbytku se určí abrazivní vlastnosti horninového vzorku 22°245996 rock sample 22 ° Constant pressure test tool 2 carries out the pressing lever 7, the hinge 6 abuts on the thrust bearing 5 _O Proportional abrasion test tools 3 a rock sample 22, the vertical drive shaft 2 for continuous rotation moves in the longitudinal direction _D The friction in the sliding bearing 4 and the friction between the extended pinion 15 and the gear 13 is completely negligible in the direction of movement of the vertical drive shaft 2 The longer arm 11 of the pressure lever 7 slightly decreases and the support bearing 8 rolls over the upper rail 10 °. of the tools 3 on the surface of the rock sample 22, determined by the test methodology, the drive unit 16 is stopped, the vertical drive shaft 2 is lifted by the lifting lever 18 and the test tools 3 are removed from the tool glass. 22 °

Zařízeni podle vynálezu lze v podstatných detailech modifikovatu Stěžej 6 přítlačné páky 7 může být provedena ve tvaru hrotů nebo místo hrotů může být použito valivých ložisek° Prodloužený pastorek 15 a ozubené kolo 13 mohou být výměnné pro volbu rychlosti otáček svislého hnacího hřídele 2°The device according to the invention can be modified in considerable detail.

Zařízení podle vynálezu je využitelné v oboru výzkumu zemního vrtáni a výroby zeměvrtných nástrojů°The device according to the invention is applicable in the field of earth drilling research and production of boring tools

Claims

1. A device for determining the abrasive properties of rocks consisting of a tool chuck with test tools mounted on a vertical drive shaft and a rock specimen support clamp arranged below the tool chuck, characterized in that the vertical drive shaft 12 is slidably mounted in a sliding guide bearing. 4f and provided with an thrust bearing I5J on which the thrust lever 17 bears more heavily 16j, supported by a thrust bearing J8 | mounted on its shorter arm 19 J on top of Ivžina 110} and loaded with a weight 1121 arranged on its longer arm} 11 | □

2 _A device according to claim 1, characterized in that on the vertical shaft 2 | a support disk 14) is mounted, below which a lifting cam 17 is arranged with lifting lever} _O