Деформометр

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3745434/22-03 (22) 23.05.84 (46) 07.02.86. Бюл. № 5 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) В. Е. Петров, Г. Е. Яковицкая, В. К. Федоренко и В. Д. Борышников (53) 622.289 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 891922, кл, Е 21 С 39/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 973836, кл. Е 21 С 39/00, 1981. (54) (57) 1. ДЕФОРМОМЕТР, включающий корпус с осевым и радиальными отверстиями, жестко соединенный с толстостенной эластичной оболочкой, и тензорезисторы с проводами, отличающийся тем, что, с целью

12,У 1 4 7 В

„„SU„„1209860 повышения точности измерения и надежности работы, он снабжен двумя тонкостенными оболочками, размещенными коаксиально толстостенной эластичной оболочке, а тензорезисторы установлены между тонкостенными оболочками и расположены Носледовательно один за другим, образуя коаксиальные эластичным оболочкам и прилегающие друг к другу ряды колец, при этом тензорезисторы в каждом кольце смещены относительно тензорезисторов в прилегающих кольцах.

2. Деформометр по п. 1, отличающийся тем, что тензорезисторы в каждом кольце смещены относительно тензорезисторов в прилегающих кольцах на величину, равную половине базы тензорезистора.

1209860

Изобретение относится к горному делу и предназначено для измерения величин и направлений напряжений в массиве горных пород.

Цель изобретения — повышение точности измерения и надежности работы деформометра.

На фиг. 1 изображен деформометр; на фиг. 2 — разрез Л вЂ” А на фиг. 1; на фиг. 3 —— ряд тензорезисторов.

Деформометр состоит из корпуса, включающего жесткий стержень 1, на котором при помоши пробки с конусом 2 и стакана

3 герметично зажата по торцам толстостенная эластичная оболочка 4, образующая между своей внутренней поверхностью и наружной поверхностью корпуса герметичную полость 5, куда через радиальное отверстие

6 в корпусе подается под давлением рабочая жидкость. На толстостенной оболочке установлены внутренняя 7 и наружная 8 тонкостенные оболочки, между которыми установлены тензорезисторы 9, расположенные последовательно один за другим в виде прилегающих друг к другу рядов 10, образуюших по окружности деформометра кольца 11.

Коаксиально толстостенной эластичной оболочке 4 размещены тонкостенные внутренняя 7 и наружная 8 оболочки, между которыми установлены тензорезисторы 9.

Для того, чтобы одна из оболочек, находящихся в напряженном состоянии (давление изнутри от источника давления и снаружи от стенки скважины), не утеряла своих эластичных свойств, а другие, выполненные из этого же материала, приобрели иные свойства (жесткость) необходимо, чтобы толщина их имела соотношение не менее 20:1, что позволяет тонкостенным оболочкам выстилать изнутри стенки скважины, идеально повторяя ее конфигурацию и образовать двум тонкостенным оболочкам вместе с размешенными между ними тензорезисторами единый измерительный монолит, что повышает точность измерений.

Тензорезисторы 9 расположены последовательно один за другим (фиг. 2, 3), образуя коаксиальные эластичным оболочкам прилегающие один к другому ряды 10 колец 11, при этом тензорезисторы 9 в каждом кольце 11 смещены относительно тензорезисторов 9 в прилегающих кольцах на величину неинформативной части тензорезистора, например на половину базы тензорезистора.

Расположение двух колец тензорезисторов подряд со сдвигом между ними в половину базы позволяет осуществить измерение деформаций на участках контура скважины, приходящихся на неинформативную часть, что повышает точность измерения при деформации. Если при измерениях применить не два, а три или более

":0

Е5

?О

55 колец тензорезисторов, каждое из которых будет сдвинуто относительно предыдущего на I/2 своей базы, то точность измерений еше более повысится за счет того, что с одного и того же участка скважины получается два показания (например, в первом и третьем кольце), т.е. за счет избыточности информации.

Так как показания тензорезисторов на двух соседних базах не должны сушественно отличаться одно от другого, то легко выяснить в каком случае тензорезистор дает неверное показание (неупругое деформирование тензорезистора вследствие показания на микротрешину), либо получить информацию участка скважины в случае обрыва тензорезистора из первого кольца, что повышает точность измерений. Полуееееный от тензорезисторов 9 полезный сигнал через кабель 12 подаееся оа измерительное устройство (не показано).

Деформометр работает следующим образом.

В массиве горных пород выбуривается скважина, в которую вставляется деформометр. От источника давления lio трубопроводу (не показан) под толстостенную эластичную оболочку 4 через герметичную полость 5 подается жидкость или воздух, распирая деформометр в скважине. Внешняя поверхность толстостенной эластичной оболочки увеличивается и она приходиг в соприкосновение с внутренней тонкостенной оболочкой 7, которая расположена, но не закреплена на толстостенной оболочке. В ееервый момент при соприкосновении оболочек 4 и 7 за счет зазора между одной (тонкостенной) относительно другой (толстостенной), что, в свою очередь, препятствует передаче деформации собственно толстостенной оболочки к тонкостенной и, следовательно, HB тензорезисторы. Кроме того, это также препятствует выведению тензорезисторов за пределы линейного участка измерений, что повышает точность измерений. При контакте со стенкой скважины положение тонкостенных оболочек (наружной и внутренней) фиксируется, и они начинают работа"ü на сжатие. При дальнейшем повышении давления изнутри происходит увеличение сжатия оболочек, при этом тонкостенные оболочки утрачивают свои свойства эластичности и приобретают иные, т.е. они становятся жесткими, твердыми, идеальею повторяя контур скважины, чтo повышает точность измерений, а с каждого тензорезистора 9 в каждом кольце 11 по измерительному прибору (не показан) через кабель 12 снимаются начальные отсчеты. Затем на расстоянии равном 70 — 100 мм, параллельно пробуривается возмушаюшая скважина, под действием которой изменяются в той или иной степени показания каждого тензорезистора каждого кольца, что также регистрируется измерительным прибором.

1209860

Составитель H. Якимович

Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. Патрушева

Заказ 4! 5/4!

Благодаря этому существенно повышается точность измерений по направлениям в плоскости измерения за счет избыточности получаемой информации. Замыкание рядов тензорезисторов в несколько колец, расположенных по окружности деформометра, позволяет проводить одновременный пространственный контроль деформаций стенок скважины. Это, в свою очередь, как увеличивает точность измерений, так и обеспечивает удобство эксплуатации, ускоряя процесс измерений за счет того, что при разовой установке деформометра в измери5 тельнои скважине получают результаты измерений сразу в нескольких измерительных плоскостях.