SU973835A1 - Устройство дл измерени давлени в грунте - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Д.ЛВЛЕНИЯ В ГРУНТЕ

1

Изобретение относитс  к горной про .мышленности и предназначено дл  измерени  давлений в заданном направлении по времени в грунте с использованием приборных скважин, н апример, при производстве взрывов.

Известны устройства дл  измерени  давлений в грунте с использованием приборных скважин, которые включают жесткое в виде диска с полостью основание, закрытое резиновой ме.мбраной. На основании установлен датчик давлени . Полость основани  между датчиком и мембраной заполнена жидкостью . С основанием жестко соединен цилиндр1ический корпус, который снабжен механизмом дл . ориентированного закреплени  устройства в скважине. Этот механизм имеет выдвижной упор и взаимодействующие с ним спусковое устройство. Устройство опускают в скважину, при достижении дна скважины срабатывает спусковое приспособление , упор выдвигаетс  из корпуса, а устройство фиксируетс  в определенном положении 1 .

Недостатком этих устройств  вл етс  с,1ожность конструкции механизма закреплени  в скважине, который содержит семь

фигурных деталей, св занных функционально между собой. Кроме того, при опускании устройства в скважину, в результате случайного задевани  опорного штока за стенку скважины или за кабели, проход щие в скважине, возможно срабатывание спускового механиз.ма и выдвижение упора до опускани  устройства на заданную глубину.

Известно также устройство дл  измерени  давлени  в грунте, включающее корпус , приемный элемент с датчиком давле10 ни , размещенным в его основании, заполненным жидкостью и закрытым мембраной из эластичного материала, резьбовой палец дл  мо.нтировани  приемного элемента и пружинные скобы 2.

Недостатком устройства  вл етс  низ15 ка  чувствительность прибора, поэтому в приборную скважину на заданных горизонтах устанавливают по три датчика с направлени м чувствительных элементов под углом 90° друг к другз по ос м X, У, Z.

20

Целесообразность такой установки приборов регламентируетс  соответствующей методикой проведени  экспериментальных измерений. При такой установке приборы располагаютс  фактически на разных горизонтах и сохранить их точное взаимное расположение приемных частей затруднительно , так как приходитс  ориентировать каждый прибор по отдельности. Все это вносит определенные погрешности в измерени . При этом процесс установки устройств приходитс  повтор ть три раза дл  измерени  на одном горизонте-и создавать дл  каждого прибора самосто тельную опорную забивку , что требует дополнительных затрат времени и материальных средств.

Кроме того, изготовление трех самосто тельных приборов дл  измерени  по трем направлени м удорожает их стоимость, так как в этом случае необходимо иметь три пары пружинных скоб и три переходника.

Цель изобретени  - повышение точности измерений путем обеспечени  возможности проведени  измерений по тре.м направлени м .

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дополнительно снабжено двум  приемными элементами, резьбовыми пальцами и резьбовыми втулками, при этом оси резьбовых пальцев с размещенными на них приемными элементами и пружинные скобы ориентированы под углом 90° по отношению друг к другу, а резьбовые втулки установлены на резьбовых пальцах со стороны , противоположной приемным элементам, с возможностью взаимодействи  с пружинными скобами.

На фиг. 1 представлено устройство, обш ,ий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 показаны устройства, установленные в скважине; на фиг. 4 - то же, вид сверху.

Устройство содержит корпус 1, снабженный трем  приемными элементами, оси которых расположены под углом 90° и совпадают с ос ми координат X, У, Z. Каждый приемный элемент включает основание 2, резиновую мембрану 3, датчик 4 давлени , жидкость 5. Плотность жидкости подбираетс  близкой к плотности окружающего массива. С основанием жестко соединен цилиндр 6. Полость цилиндра, в которой находитс  датчик, заполнена герметиком, что предохран ет датчик от воздействи  влаги. Основание выполнено в виде диска с-полостью . Мембрана по периметру прижимаетс  к основанию кольцом 7. В качестве датчика может быть использован, например, индуктивный датчик ДДИ-20.

Корпус 1 имеет резьбовые пальцы 8, расположенные на всех его боковых поверхност х по ос м X, У, Z. К этим выступам креп тс  приемные части устройства и резьбовые втулки 9, к которым в направлени х X и Z прикреплены пружин Шие скобы 10, а в направлении У - переходник 11 дл  подсоединени  устройства к несущему элементу 12. Дл  стопорени  втулок 9 предусмотрены гайки 13.

Скобы 10 имеют форму эллипса и выполнены из пружин щей стальной проволоки. Скругленные верхние и нижние кра  скоб предохран ют их от врезани  в грунт стенки необсаженной скважины при опускании или извлечении устройства. Скобы выполнены такими, что обеспечивают усилие прижати  приемных частей устройства к скважине в направлении X и Z не менее веса устройства в целом, что обеспечивает надежную фиксацию устройства в заданном положении даже без опоры на забой. Необходимое усилие прижати  основани  к стенке обеспечиваетс  за счет того, что размерыустройства со скобами в горизонтальной плоскости больше размеров сечени  скважины, а также за счет

диаметра и пружин щих свойств материала скоб.

Усилие прижати  обеспечиваетс  за счет прогиба f скоб (фиг. 3), величину которого определ ют из известного выражени 

f - ЛЩ-,

где L - рассто ние от точки защемлени  скобы до места соприкосновени  ее со стенкой скважины; Р - требуемое усилие прижати ; d - диаметр материала скоб; Е модуль упругости .материала. При этом диаметр материала скоб беретс  не менее 4-5 мм, чтобы они не врезались в грунт стенок скважины.

Таким образом при упругой деформации 0 одной из скоб па величину f обеспечиваетс  условие фиксации устройства в скважине, а так как используетс  две скобы, то это усилие больше, а закрепление устройства более надежно.

В предлагаемом устройстве благодар  5 резьбовому сочленению втулок 9 с пальцами 8 можно осуществл ть регулировку размеров устройства в горизонтальной плоскости, что позвол ет обеспечить необходимое усилие прижати  устройства к скважине, а также устанавливать устройства в скважины разных диаметров.

Перед измерени ми устройство при помощи переходника 11 соедин ют с несущим элементом 12, снабженным электромагнитным отцепом, и опускают в скважину. 5 При опускании скобы сжимаютс  и скольз т по стенке скважины. При прекращении опускани  и отсоединени  несущего элемента устройство удерживаетс  на заданном горизонте за счет упругих свойств скоб. При экспериментальных измерени х в каждой скважине устанавливают таким образом по нескольку устройств (обычно 5-8 шт) на различных горизонтах. После этого в скважину заливают грунтоцементный раствор, который со всех сторон плотно прилегает к j устройству и к стенкам скважины.

Claims (2)

1. При взрыве давление от стенки скважи1-;ы через мембрану ,3 и жидкость 5 передаетс  на чувствительный элемент датчика 4 давлени . Сигнал от каждого датчика по кабелю передаетс  на соответствующую регистрирующую аппаратуру, установленную в приборном сооружении. Затраты на изготовление комплекта из трех устройств (дл  измерений по трем направлени м X, У, Z) снижаютс  на 10% за счет исключени  двух пар Скоб и переходников . Сокращаетс  врем  на установку устройств в скважине вместо трех технологических операций на установку трех устройств требуетс  всего одна. Повыщаетс  точность измерений за счет того, что предлагаемое устройство обеспечивает измерени  п,о трем направлени м в одной точке, тогда как использование трех устройств это обеспечить не могут. В предлагаемом устройстве сохран етс  строгое взаимное положение приемных элементов. В предлагаемо. устройстве измер емые давлени  по трем направлени .м в одной точке составл ют 1400 кПа, а диаметр скважин, в которых возможна надежна  фиксаци , - 180-250 мм. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  давлени  в грунте, включающее корпус, приемный элемент с датчиком давлени , размещенным в его основании, заполненным жидкостью и закрытым мембраной из э,1астичного материала , резьбовой палец дл  монтировани  приемного элемента и пружинные скобы, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  точности измерений путем обеспечени  возможности проведени  измерений по трем направлени .м, устройство дополнительно снабжено двум  приемными элементами, резьбовыми пальцами и резьбовыми втулками , при этом оси резьбовых пальцев с размещенными на них приемными элементами и пружинные скобы ориентированы под углом 90° по отношению друг к другу, а резьбовые втулки установлены на резьбовых пальцах со стороны, противоположной приемным элементам, с возможностью взаимодействи  с пружинными скобами. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 590453, кл. Е 21 С 39/00, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по завке ,№ 2822728/03, кл. Е 21 С 39/00, 1979 (прототип). :i«r - - о V --f- AS I I п мЛ М 7.2 ФигЛ