197094. lajstromszámú szabadalom • Triaxiális cella, főként kőzetpróbatestek terhelésvizsgálatához
1 197094 2 A találmány tárgya triaxiális céllá, főként kőzetpróbatestek terhelésvizsgálatához, amely előnyösen báromtengelyű terhelésvizsgálatra alkalmas. Kőzetmecbanikában ismeretes, hogy próbatestek terhelésvizsgálatánál szükség van háromtengelyű terhelésállapot előállítására, mely célra az ón. triaxiális cellák szolgálnak. Az ismert megoldásoknál az általában hengeralakú kőzetpróbatestek háromtengelyű terhelését oly módon biztosítják, hogy hidraulikailag zárt cellában helyezik el a próbatestet és a cella belső terében folyadéknyomás segítségével hozzák létre a kőzetpróbatest palástjára ható két, egyenlő nagyságú főfeszültséget, a próbatest hossztengelyével megegyező irányú főfeszültséget pedig a zárt cellába benyúló és a próbatest felső véglapját terhelő dugattyú segítségével biztosítják. Ilyen ismert triaxiális eellát ismertet a P. B. ATTEWEL—I. W. FARMER: Principles of Engineering (London, 1975,) c. könyv a 220- oldalán, valamint a MTS. Systems Corporation (Minneapolis, USA, 1981.) gyártmányismertető prospektusa is Mindegyik ismert megoldás esetén a dugattyú és a cella belső fala között tömítés van beépítve. A működés során a tömítés nekifeszü! a cella falának és így egy ismeretlen nagyságú súrlódóerő keletkezik a dugattyú és a cellafal között. A tömítés okozta súrlódás a következő kedvezőtlen körülményeket vonja magával: ~ A dugattyú által közvetített tengelyirányú külső terhelés a súrlódás következtében ismeretlen mértékű eltérést okoz a próbatest tengelyirányú igénybevételében, mivel a tengelyirányú terhelés mérése a cellán kívül történik. — A tömítés a dugattyú ellentétes irányú mozgásfázisai kőzett biszterézist okoz, amely megnehezíti a dugattyúval kapcsolatos precíz vezérlést, vagyis a definiált kísérleti körülmények biztosítását. A találmány célja olyan triaxiális mérőcella kialakítása, amely az: ismert berendezések fentiekben ismertetett, a mérési eredményeket pontosan meg nem határozható mértékben megváltoztató, kedvezőtlen körülményeket kiküszöbölve alkalmas pontos kőzet - mechanikai terhelésvizsgálatok elvégzésére. Felismertük, hogy a fenti célkitűzést a cellahenger belső fala és a dugattyú között tömítés nélküli kapcsolattal is biztosi!ani lehet abban az esetben, ha a celiaheogerben lévő nagynyomású olaj szivárgását — a dugattyú és a henger közötti, pontos illesztés ellenére is meglévő szivárgását —amely a mozgó alkatrészek közötti súrlódási ellenállást gyakorlatilag nullára csökkenti, biztosítjuk és egyben gondoskodunk a szivárgó olaj összegyűjtéséről és elvezetéséről. Erre a célra kísérleteink szerint a hidraulikus henger belső falában, célszerűen a hengerpalást felső végénél, a paláston körbefutó olajgyűjtő horony igen alkalmas. Az olajgyűjtő hornyot az olaj újra felhasználhatósága érdekében célszerű a tápszivattyú olajtartályával hidraulikusan összekapcsolni. A találmány tárgya triaxiális cella, főként kőzetpróbatestek terhelésvizsgálatához, amely a próbatest befogadására alkalmas hidraulikus hengert, a hengerbe illeszkedő dugattyút tartalmaz. A hengerbe hidraulikus tápvezeték és hidraulikus ürftővezeték csatlakozik, amelyek olajtartállyal vannak összekötve. A triaxiális cella úgy van kialakítva, hogy a hidraulikus henger belső falában, célszerűen a hengerpalástnak a dugattyúval érintkező, a hidraulikus tápvezeték bevezető nyílásával ellentétes végén, a paláston körbefutó olajgyűjtő horony van kiképezve. Az olajgyűjtő horony az olajtartállyal hidraulikusan össze van kapcsolva. A találmány célszerű megoldása esetén a henger alaplapon van elhelyezve, amely alaplap a hidraulikus tápvezetéket és a hidraulikus ürftővezetékeí tar talrnazza. A henger az alaplapon O-gyűrűvel van tömítve. A találmány további előnyös megoldásánál a henger mozgaíhatóan van kiképezve, ahol a henger az alaplapon elhelyezett hidraulikus segédmunkahengereken van elhelyezve. A találmány szerinti triaxiális cella lehetséges példaként! megoldását a mellékelt ábra segítségével ismertetjük részletesen, ahol az 1. ábra a triaxiális cellát ábrázolja metszeti képen. Az 1. ábrán látható 1 dugattyú pontos — legalább századmilliméteres — tűréssel 2 henger furatába illeszkedik. A pontos megmunkálás érdekében a 2 hengert célszerű például gömbgrafitos acélöntvényből készíteni, az 1 dugattyút pedig Cr-Mo-acélból. A kívánt pontosságú illesztést lehetséges például az 1 dugattyúnak a már hónolt 2 hengerbe történő beköszörülése által biztosítani. A 2 hengerben lévő zárt 3 cella szolgál 9 kőzetpróbatest befogadására. A 2 hengerbe hidraulikus 11 tápvezeték és hidraulikus 10 ürftővezeték csatlakozik, amelyek az ábrán nem ábrázolt olajtartállyal vannak összekötve. A hidraulikus 2 henger belső falában, célszerűen a hengerpalástnak az 1 dugattyúval érintkező, a hidraulikus 11 tápvezeték bevezető nyílásával ellentétes végén, a paláston korbefutó 5 olajgyűjtő horony van kiképezve. Az 5 olajgyufő horony a nem ábrázolt olajtartállyal hidraulikusan — előnyösen például cső segítségével — össze van kapcsolva. Célszerűen a 2 henger 6 alaplapon van elhelyezve, amely 6 alaplap a hidraulikus 11 tápvezetéket és a hidraulikus 10 ürít övezeté két is tartalmazza. A 2 henger a 6 alaplapon 8 O-gyűrűvel van tömítve. A találmány előnyös megoldása esetén a 2 henger a 6 alaplapon mozgathatóan van kiképezve, a 2 ben ger a 6 alaplapon hidraulikus 7 segédmunkahengereken van elhelyezve. Megoldásunknál az 1 dugattyú a 2 henger furatában nincs tömítve, így még pontos illesztés esetén is a 2 henger és s benne elmozduló 1 dugattyú falai között 4 rés van kiképezve. Az ábra szerint az 1 dugattyúban 12 légtelenítő vezeték van kialakítva. A találmány szerinti megoldás az alábbiak szerint működik részletesen. A 2 hengerben lévő 3 cella szolgál a 9 kőzetpróbatest befogadására. A 2 henger a 6 alaplapon 8 O-gyűrűvel van tömítve, amely kiképzés lehetővé teszi, hogy a 2 henger a 7 segédmunkahengerek segítségével a 6 alaplapról felemelhető, fgy a 3 cella hozzáférhető. A 9 kőzetprőbatesíet a 6 alaplapra, vagy az azon célszerűen kiképzett tartóba helyezzük és a 7 segédmunkahengerek segítségével a 2 hengert a 6 alaplapra, engedjük. Célszerűen a 6 alaplap hornyában elhelyezett 8 O-gyűrű megfelelő tömítést biztosít. Az 1 dugattyút a 9 kőzetpróbatestre engedjük. Az 1 dugattyú közvetlenül is érintkezhet a 9 kő-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 G5 2
