Шахтный стоечный измерительный преобразователь

 

ШАХТНЫЙ СТОЕЧНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, состоящий из основания , выполненного в виде стакана , установленной в нем с возможностью вертикального перемещения опорной плиты, пружины и чувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей , он снабжен прикрепленными к плите акселерометром и термодатчиком , причем использована коническая телескопическая с витками прямоугольного сечения пружина, которая установлена большим основанием кверху, а чувствительный элемент выполнен в виде реостата, обмотка которого прикреплена к центру опорной плиты, а ползунок - к стакану.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1044786 A

3(5р Е 21 С 39/00

L т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3410339/22-03 (22) 16.03.82 (46) 30.09.83. Бюл. Н 36 (72) В.M. Сбоев и Г.Е. Яковицкая (71) Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (53) 622.23 05(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 330664, кл. Е 21 D 15/46, 1969

2. Ямщиков В.С, Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. M., "Недра", 1981, с. 189- 191 (прототип) . (54)(57) ШАХТНЫЙ СТОЕЧНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, состоящий из основания, выполненного в виде стакана, установленной в нем с возможностью вертикального перемещения опорной плиты, пружины и чувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, он снабжен прикрепленными к плите акселерометром и термодатчиком, причем использована коническая телескопическая с витками прямоугольного сечения пружина, которая установлена большим основанием кверху, а чувствительный элемент выполнен в виде реостата, обмотка которого прикреплена к центру опорной плиты, а ползунок - к стакану.

1044786

Изобретение относится к средствам измерения и может быть использовано в горном деле при одновременных со" средоточенных измерениях основных механических параметров при воздействии шахтной крепи на стойки выра" ботки: перемещения, давления, ускоре ния и температуры близлежащего пространства, что необходимо при анализе динамического состояния массива гор- 10 ных пород и прогнозировании его изменения.

Известно устройство для измерения смещения горных пород в скважинах, включающее основание и крышку, выпол- g5 ненные в виде телескопических труб, закрытых с торцов наконечниками с прикрепленными к ним переходными муфтами для соединения с реперами, и реостатный датчик с элементами со- gg противления, в виде проводов с ползуном 1 ).

Данное устройство позволяет измерять линейные перемещения в массиве горных пород, однако оно неприменимо 5 для измерения значительных лйнейных перемещений, Кроме того, для оценки динамического состояния массива необходимо производить комплексный сосредоточенный одновременный и долговременный контроль различных механических параметров шахтно" крепи: давления крепи на стойки, ускорения в .точке контакта крепи со стойкой и изменения температуры близлежащего пространства, что данное устройство не позволяет измерять.

-Известен шахтный стоечный измерительный преобразователь, состоящий из основания, выполненного в виде стакана, установленной в нем с воз- 40 можностью вертикального перемещения опорной плиты, пружины и чувствительного элемента. В этом преобразователе нагрузка через стакан передается на мембрану, которая, прогибаясь, воздействует через регулировочный винт на рычаг. Перемещение рычага фиксируется индикаторным измерителем, который вставляется в отверстие штуцера на время замера, или сайописцем (2 .

В настоящее время в условиях подземного горного предприятия для оценки поведения горного массива необходимо одновременно контролировать ста-5 тические и динамические параметры массива горных пород для прогноза различного рода динамических проявлений, таких, как. горные ударь, ки и т.д. Последствия таких проявлений могут приносить значительный материальный ущерб, выражающийся, -как правило, в несколько сот тысяч рублей. Поэтому разработаны различные измерительные системы и комплексы, предназначенные для одновременного комплексного многопараметрического .и сосредоточенного измерения, сбора и обработки различного рода информации о состоянии массива. 8 частности,. как элемент такого .комплекса предполагается создание системы контроля эа изменением горного давления, перемещения, ускорения в точке кон такта крепи со стойкой, а также температуры окружающей среды. Данный преобразователь не пригоден для комплексных измерений одновременно нескольких параметров е одной точке.

Однако при необходимости осуществления одновременного контроля в настоящее время используются для измерения каждого параметра различные первичные перобразователи. Например, для измерения перемещения крепи и давления на нее могут использоваться соответственно описанные устройства.

Это весьма неудобно при эксплуатации, так как каждый первичный преобразователь необходимо монтировать для измерений и демонтировать после их проведения, что усложняет процесс подготовки к измерениям. Для получения информации из .одной точки необхбдимо в ней установить несколько (по количеству контролируемых параметров) первичных преобразователей, что исключает сосредоточенный контроль и вносит пространственную погрешность в результаты измерений.

Кроме-того, использование для передачи информации о. каждом параметре кабельного хозяйства значительной протяженности также неудобно. Кроме того, это неэкономично, так как кабели в период эксплуатации необходимо неоднократно заменять, что существенно увеличивает стоимость в общем недорогого и простого устройства.

Наряду с этим применение нескольких первичных преобразователей, каждый из которых .предназначен для измерения конкретного. параметра, неэкономично и ввиду затрат на материал, изготовление и монтаж.

3 о44

Цель изобретения - повышение точ-. ности и расширения функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что шахтный стоечный измерительный преобразователь, состоящий из осно=-ания, выполненного в виде стакана, установленной s нвм с возможностью вертикального перемещения опорной плиты, пружины и чувствительного эле- 0 мента, снабжен прикрепленными к плите акселерометром и термодатчиком, причем использована коническая телескопическая с витками прямоугольного сечения пружина, которая установлена большим основанием кверху, а чувствительный элемент выполнен в виде реостата, обмотка которого прикреплена к центру опорной плиты, а ползунок - к стакану. zo

Неподвижное основание в виде стакана, установленная на нем подвижная опорная плита и расположенная между ними перемещающаяся под действием горного давления коническая те- д5, лескопическая пружина, выполняющие функцию несущих опорных элементов, изготовлены массивными из заготовок значительной толщины, что позволяет выдерживать давление на стойку шахт- 30 ной крепи до 5 тонн. Кроме того, выполнение чувствительного элемента в

Виде жестко соединенных между собой конической телескопической пружины с витками прямоугольного сечения и размещенного внутри нее реостата позволяет при совместном их перемещении наряду с линейно-пропорциональной деформационно-нагруэочной характеристикой деформации пружины от давления получить линейно-пропорцио40 нальную характеристику изменения сопротивления с давлением. При соответствующей предварительной тарировке в лабораторных условиях чувствительныи элемент при одном и том же

45 ходе пружины возможно использовать не только для измерения давления на стойку крепи, но и для перемещения ее, что расширяет функциональные воэ- ° можности преобразователя. Кроме того, характеристика изменения сопротивления с перемещением также линейно-пропорциональна. Все это облегчает интерпретацию результатов измерений и позволяет в шахтных условиях оценивать величины изменяющихся на) рузок и перемещений на стойку шахтной кре-s ,пи, Жесткое соединение между собой

786 4 пружины и реостата таким образом, что нижняя установочная поверхность пружины меньшим своим диаметром помещена в основании и верхняя установочная поверхность ее большим своим диаметром укреплена на внутренней стороне опорной плиты, позволяет расположить внутри пружины акселерометр, закрепить его на внутренней стороне опорной плиты и установить íà корпусе акселерометра реостат. Такая конструкция позволяет измерять ускоре" ние в точке контакта крепи со стойкой, свести к минимуму чувствитель:ность акселерометра к горному давле-! . нию и позволяет измерять температуру близлежащих горных пород.

Шахтный стоечный измерительный

) преобразователь может одновременно измерять четыре параметра при одном ходе пружины: давление крепи на стойку, перемещение и ускорение в точке контакта стойки с крепыш., а также температуру близлежащих пород, что расширяет его функциональные возможности. Это создает определенные удобства при эксплуатации, так как для подготовки к комплексным измерениям проводится монтаж лишь одкого устройства. Кроме того, получена воэможность проводить иэ одной точки одновременный сосредоточенный контроль нескольких (четырех) параметров, размещая первичные преобра" зователи в одном корпусе, что, во" первых, повышает точность измерений

5 и, во- вторых, наряду с удобствами эксплуатации, экономично, так как исключают ся дополнитель ные затраты, на материалы, изготовление и монтаж

Для передачи измерительной информации к регистратору можно использовать лишь один кабель, что также наряду с удобствами эксплуатации и экономично, так как снижает стоимость устройства.

На чертеже изображено сечение шахтного стоечного измерительного преобразователя.

Шахтный стоечный измерительный преобразователь включает основание

1, выполненное в виде Стакана с укрепленными на нем зажимной гайкой 2 и опорной плитой 3 и установленной между ними конической телескопической пружиной 4 с витками прямоугольной формы, выполненных иэ заготовок

) значительной толщины.

1044786

15

30

40 устройст ва.

Нижняя опорная поверхность пружи- ны меньшего диаметра неподвижно установлена и прижата в отверстие основания, а большее верхнее основание пружины укреплено в углублениях опорной плиты 3.

На внутренней стороне опорной плиты установлен при помощи винта 5 акселерометр 6, на .корпусе которого размещена обмотка реостата 7 цилиндрической формы с ползунком 8, закрепленным.на изолированной подложке 9.

Для защиты реостата от воздействия пыли и влаги шахтного воздуха он помещен в резиновую гофрированную оболочку 1О, поджатую с одной стороны к опорной плите при помощи шайбы 11, а другой конец оболочки поджат пружиной к отверстиям в основании.

В опорной плите вблизи непосредственного контакта ее с массивом установлен в термоизоляционной оболочке 12 безынерционный термодатчик 13, а выводы от акселерометра реостата и термодатчика через кабели 14 соединены с кабельным разъемом 15. Измерительный шахтный преобразователь укрепляется на стойке шахтной крепи при помощи резьбового соединения 16.

Преобразователь- работает следующим образом.

Устройство устанавливается в стойку шахтной крепи таким образом, чтобы основание 1 при помощи резьбового соединения 16 имело со стойкой жесткий контакт, а опорная плита 3 упиралась в шахтную крепь.

Под действием давления опорная плита 3. перемещается и давит на коническую телескопическую пружину 4, витки которой поступательно перемещаются относительно друг друга. При этом перемещается и укрепленная на корпусе акселерометра 6 обмотка реостата 7, а с ползуна 8 по кабелю 14 через кабельный разъем 15 на измерительное оборудование поступает инфор мация.об изменении сопротивления.

Сравнивая зарегистрированные значения с тарировочными данными, полученными предварительно в лабораторных условиях, регистрируем соответствующие конкретной величине сопротивления значения давления и перемещения крепи ° Кроме того, одновременно.с акселерометра 6 и термодатчика l3 поступает измерительная информация об ускорении и температуре в точке контакта стойки с крепыш.

Использование измерительного шахтного преобразователя по сравнению с базовым объектом обеспечивает следующие преимущества: расширяет функ- ° циональные возможности устройства путем применения в качестве измерительного элемента жестко соединенных конической телескопической пружины с укрепленным на корпусе акселерометра реостатом, что позволяет за один ход пружины наряду с давлением измерять смещение и ускорение в точ- . ке контакта крепи со стойкой; повышает точность и достоверность измерительной информации посредством сосредоточенного контроля основных параметров, что исключает иэ реэультатов измерений пространственную погрешность, создает удобства эксплуатации благодаря использованию всего одной операции монтажа устройства при подготовке его к измерениям и демонтажа после измерений, а также благодаря конструктивному размещению всех первичных преобразователей в одном корпусе; повышает экономичность устройства, так как исключает затраты на .дополнительные материалы, изготовление и монтаж.

Кроме того, за счет использования лишь одного кабеля для передачи измерительной информации стоимость устройства значительно снижается; отсутствие дополнительных приспособлений " специальных динамических муфт для крепления преобразователя к шахтной стойке - упрощает конструкцию

1и44786

Составитель P. Гладун

Редактор Н. Кешеля Техреду K.Кастелевич Корректор.д

Заказ 7489/28 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)0Я Москва ЖЯ Раушская наб. д.4Д»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4