Устройство для измерения деформаций горных пород

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5g) 4 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

k y т-, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ / (21) 4099406/22-03 (22) 26 ° 05.86 (46) 23.03.88. Бюл. У 11 (71)Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) А.А.Репко, В.Н.Рева, В.M.Øèê, В.Ф.Рожков и А.И.Савельев (53) 622.289(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1040150, кл. E 21 С 39/00, 1982 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при оценке напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Цель изоб„„SU„„1382955 A I ретения — расширение функциональных возможностей. Для этого устр-во имеет стойки 11 и 12, закрепленные на противоположных концах установочного стержня 2 и повернутые одна относительно другой на 90 . Полэуны 5,6 выполнены в.виде размещенных на, стержне 2 втулок с двумя крестообразными пазами каждая. Элементы передачи деформаций выполнены в виде четырех пар рычагов 14, 15, соединенных посредством подшипников 16. К концам стоек 11 и 12 шарнирно прикреплены свободные концы пар рычагов

14 и 15 и к параллельным этим стойкам II и 12 лазам противолежащих вту- Я лок. Движение ползунов 5, 6 соответ1382955 ственно пар подшипников 16 в противоположных направлениях вдоль оси скважины при деформациях последней позволяет измерять деформации в скваИзобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для измерения деформаций горных пород и градиента этих деформаций в скважинах, и может быть использовано при оценке напряженно-деформированного состояния массива горных пород.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 показано устройство для измерения деформаций горных пород; на фиг.2 — ползун; на фиг.3 — вид

А на фиг.2; на фиг.4 — схема преобразования линейных перемещений; на фиг.5 — схема, иллюстрирующая принцип измерения радиальных деформаций и градиента деформаций.

Устройство содержит корпус 1, полый установочный стержень 2, закрепленный в корпусе 1 между перегородками 3 при помощи гаек 4, ползуны 5 и 6, размещенные на стержне 1 и выполненные в виде втулок с крестообразными пазами, упругие элементы 7 с гайками 8 регулировки, установленные на стержне 2 между ползунами 5 и 6 и перегородками 3, штоки 9, размещенные внутри стержня 2 и связанные посредством штифтов 10 с ползунами 5 и 6, стойки 11 и 12, закрепленные на стержне 2 параллельно соответствующим пазам ползунов 5 и 6 и повернутые относительно друг друга на

90, преобразователи 13 линейных перемещений, взаимодействующие с концами штоков 9, и элементы передачи деформаций, выполненные в виде четырех пар рычагов 14, 15 (две пары рычагов, Расположенные в плоскости чертежа, не показаны). Одни концы рычагов

14 и 15 соединены посредством подшипников 16 качения, предназначенных для контакта со стенками скважины, .а вторые шарнирно прикреплены к концам стоек 11 или 12 и ползунам 6 или

5 соответственно. жине в двух взаимно перпендикулярных направлениях На основании этих данных опРеделяют градиенты поперечных деформаций вдоль оси скважины. 5 ил.

Один из пазов ползунов 5 и 6 образован щечками 17 с отверстиями 18 для закрепления концов рычагов 14 или 15, во втором пазу размещаются

5 стойки 11 и 12. Концы коротких 14 и длинных 15 рычагов двух пар, расположенных в одной плоскости, присоединены соответственно к стойке 11 и щечкам 17 ползуна 6, а концы рычагов

f0 аналогичных двух пар, расположенных в перпендикулярной плоскости, прикреплены соответственно к стойке 12 и щечкам 17 ползуна 5.

Каждый преобразователь 13 линей15 ных перемещений (фиг.4) представляет собой индуктивный датчик с частотным выходом сигнала, состоящий из катушки 19 индуктивности с сердечником 20 и пружиной 21, держателя 22 и

20 корпуса 23. Катушка с навесными электронными элементами (не показана) залита компаундом 24.

Устройство работает следующим об25 разом

В скважине устройство устанавливается при помощи специального досыльника.

Во время движения устройства в

30 скважине подшипники 16 рычагов 14 и !5 автоматически прижимаются к стенкам за счет усилия упругих элементов 7. При достижении заданной глубины в скважине устройство фиксируется в определенном положении. Де35 формации скважины воспринимаются через подшипники 16 двумя парами рычагов. Короткие рычаги 14, укрепленные на стойке 11, поворачиваясь относительно этой стойки, передают движе40 ние длинным рычагам 15, а последние толкают ползун 6.

В свою очередь, ползун 6 через штифт !О сообщает движение штоку 9, а шток воздействует на сердечник 20

45 преобразователя 13 линейных перемещений. Одновременно аналогичное дви1382955 жение совершает другая пара рычагов (не показана), перемещая ползун 5 по установочному стержню 2.

При этом движение штока 9 переда5 ется другому преобразователю 13 линейных перемещений, установленному с другой стороны стержня 2. При этом подшипники 16 совершают сложное движение, поясняемое фиг.5, где приведены схемы двух пар рычагов, перемещающихся соответственно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных оси устройства. Движения подшипников 16 каждой пары отмечены стрелками, указывающими перемещения подшипников 16 от исходного положения I u II до положения III.

При сжатии скважины в указанных плоскостях подшипники 16 при движении вдоль скважины устанавливаются в одной горизонтальной плоскости, перпендикулярной оси скважины, например положение III, а затем удаляются от этого положения. 25

Вследствие этого определение градиента поперечных деформаций вдоль оси скважины выполняется на основании данных измерения поперечных деформаций и графика тарировки устройства, устанавливающего зависимость положения каждой пары подшипников 16 вдоль оси устройства от расположения их в поперечном направлении. В конечном итоге, деформации стенок скважины передаются на сердечник 20 индук35 тивного датчика, перемещения которого вызывают изменение частоты выходного сигнала, фиксируемого частотомером (не показан) .

Движение ползунов 5 и 6 и соответственно пар подшипников 16 в противо.положных направлениях вдоль оси скважины при деформациях последней позволяет измерять деформации в скважине д5 в двух взаимно перпендикулярных направлениях и на основании этих данных определять градиенты поперечных деформаций вдоль оси скважины. Благодаря указанному увеличению информативности достигается расширение функциональных возможностей устройства.

Использование в качестве преобразователя линейных перемещений индуктивного датчика с частотным выходом сигнала позволяет производить измерения относительных деформаций с высокой точностью порядка 10 и передавать сигнал на расстояние до 2000 м.

Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций горных пород, содержащее корпус, закрепленный в нем полый установочный стержень, штоки, установленные внутри стержня с возможностью осевого перемещения, преобразователи линейных перемещений, соединенные с торцами штоков, упругие элементы, размещенные в корпусе, ползуны, связанные со штоками, и элементы передачи деформаций, связанные с ползунами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, оно снабжено стойками, закрепленными на противоположных концах установочного стержня и повернутыми одна относительно другой о на 90, ползуны выполнены в виде размещенных иа установочном стержне втулок с двумя крестообразными пазами каждая, а элементы передачи деформаций выполнены в виде четырех пар шарнирно соединенных рычагов, при этом стойки размещены в соответствующих пазах противолежащих втулок, а свободные концы пар рычагов шарнирно прикреплены к концам стоек и параллельным этим стойкам пазам противолежащих втулок.

1382955

1382955

Х1 1!И

Щ Д

Составитель В.Тальвойш

Техред И. Верес Корректор И.Муска

Редактор И.Николайчук

Заказ 1271/28

Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4