Устройство для измерения давления в грунте

Устройство для измерения давления в грунте

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11)

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.08.80 (21) 2977920/22-03 с присоединением заявки ¹-123) Приоритет— (51) М. Кл.з

E 21 С 39/00

Государственный комитет

СССР (53) УДК 622.235 (088.8) Опт бликовано 15.11.82. Ьюллетень № 42 оо делам изобретеиий и открытий

Дата опубликования описания 25.11.82 (72) Авторы изобретения

1О. В. Суворов и B В. Гуров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

В ГРУНТЕ

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для измерения давлений в заданном направлении по времени в грунте с использованием приборных скважин, например, при производстве взрывов.

Известны устройства для измерения давлений в грунте с использованием приборных скважин, которые включают жесткое в виде диска с полостью основание, закрытое резиновой мембраной. На основании установлен датчик давления. Полость основания между датчиком и мембраной заполнена жидкостью. С основанием жестко соединен цилиндрический корпус, который снабжен механизмом для. ориентированного закрепления 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 выдвигается из корпуса, а устройство фиксируется в определенном положении (1) .

Недостатком этих устройств является сложность конструкции механизма закрепления в скважине, который содержит семь

2 фигурных деталей, связанных функционально между собой. Кроме того, при опускании устройства в скважину, в результате случайного задевания опорного штока за стенку скважины или за кабели. проходящие в скважине, возможно срабатывание спускового механизма и выдвижение упора до опускания устройства на заданную глубину.

Известно также устройство для измерения давления в грунте, включающее кор10 пус, приемный элемент с датчиком давления, размещенным в его основании. заполненным жидкостью и закрытым мембраной из эластичного материала, резьбовой палец для монтирования приемного элемента и пружинные скобы (2).

1s Недостатком устройства является низкая чувствительность прибора, поэтому в приборную скважину на заданных горизонтах устанавливают по три датчика с направлением чувствительных элементов под

20 углом 90 друг к друг : по осям Х, У, Z.

Целесообразность такой установки приборов регламентируется соответствующей методикой проведения экспериментальных измерений. При такой установке приборы располагаются фактически на разных го973835 ризонтах и сохранить их точное взаимное расположение приемных частей затруднительно, так как приходится ориентировать каждый прибор по отдельности. Все это вносит определенные погрешности в измерения. При этом процесс установки устройств приходится повторять три раза для измерения на одном горизонте и создавать для каждого прибора самостоятельную опорную забивку, что требует дополнительных затрат времени и материальных средств.

Кроме того, изготовление трех самостоятельных приборов для измерения по трем направлениям удорожает их стоимость, так как в этом случае необходимо иметь три пары пружинных скоб и три переходника.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем обеспечения возможности проведения измерений по трем направлениям.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено двумя 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 взаимодействия с пружинными скобами.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — вид Л на фиг. 1; на фиг. 3 показаны устройства, установленные в скважине; на фиг. 4 — то же, вид сверху.

Устройство содержит корпус 1, снабженный тремя приемными элементами, оси которых расположены под углом 90 и совпадают с осями координат Х, У, Z. Каждый приемный элемент включает основание 2, резиновую мембрану 3, датчик 4 давления, жидкость 5. Плотность жидкости подбирается близкой к плотности окружающего массива. С основанием жестко соединен цилиндр 6. Полость цилиндра, в которой находится датчик, заполнена герметиком, что предохраняет датчик от воздействия влаги.

Основание выполнено в виде диска с полостью. Мембрана по периметру прижимается к основанию кольцом 7. В качестве датчика может быть использован, например, индуктивный датчик ДДИ вЂ” 20.

Корпус 1 имеет резьбовые пальцы 8, расположенные на всех его боковых поверхностях по осям Х, У, Z. К этим выступам крепятся приемные части устройства и резьбовые втулки 9, к которым в направлениях

Х и Z прикреплены пружинящие скобы 10, а в направлении У вЂ” переходник 11 для подсоединения устройства к несущему элементу 12. Для стопорения втулок 9 предусмотрены гайки 13.

Скобы 10 имеют форму эллипса и выполнены из пружинящей стальной проволоки.

Скругленные верхние и нижние края скоб предохраняют их от врезания в грунт стенки необсаженной скважины при опускании или

5 извлечении устроиства. Скобы выполнены такими, что обеспечивают усилие прижатия приемных частей устройства к скважине в направлении Х и Z не менее веса устройства в целом, что обеспечивает надежную фиксацию устройства в заданном положении даже без опоры на забой. Необходимое усилие прижатия основания к стенке обеспечивается за счег того, что размеры устройства со скобами в горизонтальной плоскости больше размеров сечения скважины. а также за счет диаметра и пружинящих свойств материала скоб.

Усилие нрижатия обеспечивается за счет прогиба f скоб (фиг. 3), величину которого определяют из известного выражения где L — расстояние от точки защемления скобы до места соприкосновения ее со стенкой скважины; — требуемое усилие прижатия;

1 — диаметр материала скоб;

Е - модуль упругости материала.

Г1ри этом диаметр материала скоб берется не менее 4 — 5 мм, чтобы они не врезались в грунт стенок скважины.

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

В предлагаемом устройстве благодаря

35 резьбовому сочленению втулок 9 с пальцами

8 можно осуществлять регулировку размеров устройства в горизонтальной плоскости, что позволяет обеспечить необходимое усилие прижатия устройства к скважине, а также

4О устанавливать устройства в скважины разных диаметров.

Перед измерениями устройство при помощи переходника 11 соединяют с несущим элементом 2, снабженным электромагнитным отцепом, и опускают в скважину.

При опускании скобы сжимаются и скользят по стенке скважины. При прекращении опускания и отсоединения несущего элемента устройство удерживается на заданном горизонте за счет упругих свойств скоб. При экспериментальных измерениях 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 устройству и к стенкам скважины.

При взрыве давление от стенки скважины через мембрану .3 и жидкость 5 передается на чувствительный элемент датчика 4 давления. Сигнал от каждого датчика 11() каоелю

973835 передается на соответствующую регистрирующую аппаратуру, установленную в приборном сооружении.

Затраты на изготовление комплекта из трех устройств (для измерений по трем направлениям Х, У, Z) снижаются на 10% за счет исключения двух пар скоб и переходников. Сокращается время на установку устройств в скважине вместо трех технологических операций на установку трех устройств требуется всего одна.

Повышается точность измерений за счет того, что предлагаемое устройство обеспечивает измерения Ilî трем направлениям в одной точке, тогда как использование трех устройств это обеспечить не могут. В предлагаемом устройстве сохраняется строгое взаимное положение приемных элементов.

В предлагаемом устройстве измеряемые давления по трем направлениям в одной точке составляют 1400 кПа, а диаметр скважин, в которых возможна надежная фиксация, — 180 — 250 мм.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления в грунте, включающее корпус, приемный элемент с датчиком давления, размещенным в его основании, заполненным жидкостью и закрытым мембраной из э„застичного материала, резьбовой палец для монтирования приемного элемента и пружинные скобы, 5 отли<<ающееся тем, что, с целью увеличения точности измерений путем обеспечения возможности проведения измерений по трем направлениям, устройство дополнительно снабжено двумя приемными элементами, резьбовыми пальцами и резьбовыми втул1О ками, при этом оси резьбовых пальцев с размещенными íà ННх приемными элементами и пружинные скобы ориентированы под углом

90 по отношению друг к другу, а резьбовые втулки установлены на резьбовых паль1S цах со стороны, противоположной приемным элементам, с возможностью взаимодействия с пружинными скобами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР

2О М, 590453, кл. E 21 С 39/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2822728/03, кл. E 21 С 39/00, 1979 (прототип). с.остниитсль, l. Г>с1и лкина

Реликт(1р 1!. Швылкая Тскрел И. Г!срсс Корректор Л. Ференц

Закал 8 )1!40 1 ираки 623 Полписнос

ВГ!ИИГ!И Госуларственного комитета СССР иаобоеT HHH H 07 крытиЙ ! 13035, Мос ква, Ж --35, Ра шская наб., д. 4/5

Ф:. лиал ПГ!П «Патен-». г. У,кгорол, ул. Г!росктная, 4