Устройство для ввода пермутационных кассет в стенки скважины

 

Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий в строительстве и может использоваться для измерения деформаций, напряжений, температуры и других свойств грунта стенок скважины. Цель изобретения - повышение надежности и расширение области применения. Устройство для ввода пермутационных кассет (ПК) 7 в стенки скважины снабжено гидросистемой порционного расхода (ГПР). Привод толкателя 5 каждого механизма 3 внедрения содержит блок 8 вдавливания с жестко закрепленным в нем гидроцилиндром одностороннего действия (ГОД) 9, причем все ГОД соединены последовательно и сообщены с ГПР. Штоковая полость 11 блока 8 вдавливания оснащена эластичной оболочкой 13, образующей полость для размещения ПК 7. ГПР содержит насосную станцию, однолинейный двухпозиционный распределитель (ОДР) с гидроуправлением, связанный с мерным цилиндром (МЦ), сблокированным с мультипликатором и имеющим датчик конечного положения поршня и двухлинейные трехпозиционные распределители (ДТР) с электрогидравлическим управлением. Насосная станция подключена к ДТР. Напорная полость МЦ соединена с ДТР и штоковой полостью мультипликатора, а мерная полость МЦ сообщена через обратный клапан с одним из ДТР. Полость высокого давления мультипликатора сообщена через гидрозамок с питающей линией, соединяющей напорную полость МЦ с ДТР, а через обратный клапан - с питающей линией, соединяющей штоковую полость мультипликатора с ДТР, соединенным с напорной полостью мультипликатора. ГПР снабжена струйным усилителем, связанным линиями обратной связи с ОДР и ДТР и с насосной станцией, а электромагниты упомянутых распределителей сблокированы между собой и с датчиком конечного положения поршня МЦ, мерная полость которого имеет объем, равный по объему поршневой полости ГОД 9. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 41 А1 (51)5 E 02 D 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОВСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4267314/23-33 (22) 23.06.87 (46) 07.03.90. Бюл. Ф 9 (71) Научно-исследовательский институт строительных конструкций (72) Г.А.Гришко, A.È.Èóáñ и 10.В.Лушкарев (53) 624.372(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1339196, кл. E 02 D 1/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1057617, кл . Е 02 D 1/00, 1982.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЧ ВВОДА ПЕРИУТАЦИ0HHbK КАССЕТ В СТЕНКИ СКВАЖИНЫ (57) .Изобретение относится к области инженерно — геологических изысканий в строительстве и может использоваться для измерения деформаций, напряжений, температуры и других свойств грунта стенок скважины. Цель изобретения повышение надежности и расширение области применения ° Устройство для ввода пермутационных кассет (ПК) 7 в

f6

f7

fS

19

22

23

2Ф

1/

7

26 фд2

1548341 стенки скважины снабжено гидросисте, мой порционного расхода (ГПР), При, вод толкателя 5 каждого механизма 3 внедрения содержит блок 8 вданлива5 ния с жестко: закрепленнь»м в нем гидроцилиндром одностороннего действия (ГОД) 9, причем все ГОД соединены последовательно и сообщены с ГПР.

Штоковая полость 11 блока 8 вдавлива- 10 ния оснащена эластичной оболочкой 13, образующей полость для размещения ПК

7..ГПР содержит насосную станцию, однолинейнь»»» двухпозиционный распределитель (ОДР) с гидроуправлением, 15 связанный с мерным цилиндром (ГЩ), сблокированным с мультипликатором и . имеющим датчик конечного положения

1 поршня и двухлинейные трехпозиционные распределители (ДТР) с электро- 20 гидравлическим управлением. Насосная станция подключена к ДТР. Напорная

Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий в строительстве и может быть использоваi. но для измерения деформаций и напряжений в основании фундаментов, а так— же измерения температуры, влажности, 1 карстопроявлений и других свойств грунта стенок скважины.

Цель изобретения — повышение на35 дежности и расширение области примекения.

На фиг. 1 изображено устройство в скважине, общий вид; на фиг. 2 — узел

I на фиг . 1; на фиг . 3 — гидр осхема устр ойства.

Устройство содержит корпус 1, состоящий из цилиндрических блоков 2, каждый иэ которых включает механизм 3 внедрения в виде направляющих 4, толкателя 5 с приводом и упора 6, выполненного на торце измерительного элемента в виде пермутацибнной кассеты 7.

Привод толкателя 5 содержит блок 8 вдавливания с жестко за.крепленным на нем гидроцилиндром 9 одностороннего действия, шток 10 которого взаимосвязан с упором 6 пермутационной кассеты

7 посредством толкателя 5, размещенного в полости упора 6 для совместного перемещения с пермутационной кассетой 7 в сторону стенки скважины. полость МЦ соединена с ДТР и штоковой полостью мультипликатора, а мерная полость МЦ сообщена через обратный клапан с од»»»»м из ДТР. Полость высокого давления мульти»»ликатора сообщена через гидрозамок с питающей линией, соединяющей» напорную полость NII с ДТР, а через обратный клапан — с питающей линией, соединяющей штоковую полость мультипликатора с ДТР, соединенным с напорной полостью мультипликатора.

ГПР снабжена струйным усилителем, связанным линиями обратной связи с

ОДР и ДТР и с насосной станцией, а электромагниты упомянутых распределителей сблокированы между собой и с датчиком конечного положения поршня

МЦ, мерная полость которого имеет объем, равный по объему поршневой полости ГОД 9, 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Пермутационные кассеты 7 установлены в штоковых полостях 11 блоков 8 вдавливания для ввода пермутационных кассет 7 в различные плоскости стенки скважины.

В каждой штоковой полости 11 блока

8 вдавливания размещены направляющие

4, жестко закрепленные в блоке 2, на которых установлен поршень 12 гидроцилиндра 9 одностороннего действия.

Поршень 12 установлен с возможностью перемещения вдоль направляющих 4 при срабатывании штока 10.

Для предотвращения попадания грунта стенки сквахсины в штоковую полость 11 блока 8 вдавливания внутри нее установлена эластичная оболочка

13, которая своей торцовой частью крепится к штоку 10, а выходной частью — к упорной шайбе 14, упирающейся в торцовую шайбу 15 посредством тарельчатых пружин 16, а торцовая шайба 15 прикреплена винтами 17 к телу блока 2.

Проходные втулки 18 корпуса 1 с дросселирующими шайбами 19, установленными для постепенного сброса давления рабочей жидкости в гидросистеме и размещенными между блоками 2,. одновременно служат для центровки и герметизации стыка блоков 2 при сборке корпуса 1 устройства. Б теле

5 154834 блока 8 вдавливания установлен обратный клапан 20, предназначенный для управления давлением рабочей жидкости в гидролинии 21, в которой размещен гидрозамок 22, выполненный с вы5 стулом 23 и установленный перед отверстием 24 торцового винта 25, используемого для заглушения гидролинии 21. Цилиндрические блоки 2 соеди-10 няются друг с другом посредством стяжных винтов 26.

В верхней части корпуса 1 .устройcTBG смонтирован отражатель 27, предназначенный для зациты механизма внедрения при транспортировке устройства в скважине.

Поршневая полость 28 выполнена в блоке 8 вдавливания и размещена за поршнем 12 в гидроцилиндре 9 односто- 20 роннего действия, а питающая гидролиния 29 размещена в верхней части корпуса 1 и проходит сверху вниз через все блоки 2 устройства к поршневой полости 28 блока 8 вдавливания. Нто- 25 ковая полость 11 блока 8 вдавливания соединена с гидролинией 21 посредством канала 30, при этом гидролиния

21 связана с гидролинией 31, выполненной для перетока рабочей жидкости 3р посредством каналов 32, а поршневая полость 28 взаимодействует с гидролинией 31 посредством канала 33.

Для выхода пермутационной кассеты

7 из блока 2 в торцовой шайбе 15 выполнен паз 34.

К питающей гидролинии 29 в верхней части корпуса 1 подключена разрывная муфта 35 с напорным шлангом 36, установленным для взаимодействия штоков 40

10 гидроцилиндров 9 одностороннего действия. с гидросистемой 37 порцион.ного расхода, передающей давление посредством рабочей жидкости через напорный шланг 36 в питающую гидролинию 45

29, а от нее — в поршневую полость

28 блока 8 вдавливания. Затем посредством поршня 12 давление рабочей жидкости передается на шток 10 гидроцилиндра 9 одностороннего действия. 50

Гидросистема 37 порционного расхода содержит однолинейный двухпозиционный распределитель 38 с. гидроуправлением, соединенньп1 линией связи с мерным цилиндром 39, сблокированным с мультипликатором 40 и содержащим датчик 41 конечного положения поршня, причем полость 42 мерного цилиндра

39 размещена между перегородкой 43 и

1 6 поршнем 44. Полость 42 связана посред— стг>ом питающих линий, соединяющих двухпинейные трехпозиционные распределители 45 с электрогидравлическим управлением со штоковой полостью 46 мультипликатора 40, размещенной между перегородкой 43 и поршнем

47.

Мерная полость 48 мерного цилиндра 39 взаимосвязана через обратный клапан 49 с двухлинейным трехпозиционным распределителем 45 с электрогидравлическим управлением и выполнена равной по объему поршневой полости 28 гидроцилиндра 9 одностороннего действия при максимально выдвинутом штоке 10.

Полость 50 высокого давления мультипликатора 40 размещена между штоком 51 и цилиндрическими направляющими 52. Эта полость связана с гидрозамком 53, подключенным к питаюцей линии, соединяющей напорную полость

42 мерного цилиндра 39 с двухлинейным трехпозиционным распределителем

45 с электрогидравлическим управлением. Кроме того, полость 50 высокого давления мультипликатора 40 через обратный клапан 54 взаимосвязана с питающей линией, соединяющей поршневую полость 46 мультипликатора 40 с двухлинейным трехпозиционным распределителем 45 с электрогидравлическим управлением, которьпй, в свою очередь, соединен с напорной полостью 55 мультипликатора 40, размещенной между поршнем 47 и торцовой стенкой мультипликатора 40.

Насосная станция 56 посредством трубопровода 57 напорной магистрали, соединенного с делителем 58 потока, и трубопровода сливной магистрали 59 связана с двухлинейными трехпозиционными распределителями 45 с электрогидравлическим управлением.

Однолинейный двухпозиционньп распределитель 38 с. гидроуправлением посредством линии 60 обратной связи соединен со струйным усилителем 61, выполненным в виде жидкостного триода, которьпй взаимосгязан линиями 62 обратной связи с узлами 63 гидравлического управления двухлинейных трехпозициопных распределителей 45 с электрогидравлическим управлением и насосной станцией 56, а электромагниты 64 распределителей 45 сблокиро1548341 ваны между собой и с датчиком 41 конечного положения поршня мерного цилиндра 39.

Устройство работает следующим об5 разом.

Перед началом работы в блок 8 вдавливания устройства устGFIGBJIHBGMY пермутационные кассеты 7. Каждый толкатель 5 механизма 3 внедрения разме-,10 щается в полости упора 6, устроенного а торце пермутационной кассеты 7, Этим фиксируется ее положение в блоке

8 вдавливания, после чего к питающей гидролинии 29 корпуса 1 посредст- 15 вом разрывной муфты 35 подключается

HBIIopHbBI шланг 36 гидросистемы 37 Порционного расхода.

Корпус .1 с напорным шлангом 36 и пермутационными кассетами 7 опускается в скважину на глубину установки самой нижней пермутационной кассеты

7. Затем включается гидросистема 37 порционного расхода, в которой снача- 2g ла заполняется рабочей жидкостью мерная полость 48 мерного цилиндра 39, соответственно заполняется и полость

50 высокого давления, и штоковая по,лость 46. Цикл заполнения указанных

1 полостей производится в автоматическом режиме от сигналов автоматики уп,равления. При включении гидросистемы

37 порционного расхода срабатывают электромагниты 64 обоих двухлинейных

35 трехпозиционнык распределителей 45 с электрогидравлическим управлением и рабочая жидкость из насосной станции

56 по трубопроводу 57 напорной магистрали через делитель 58 потока и двухлинейные трехпозиционные распределители 45 с электрогидравлическим управлением подается в мерную полость 48 мерного цилиндра 39, в полость 50 высокого давления и штоковую полость 45

46 мультипликатора 40.

P а бочая жидкость из напор ных п олостей 42 и 55 соответственно мерного цилиндра 39 и мультипликатора 40 вытесняется поршнями 44 и 47 и сливает50 ся через двухлинейные трехпозиционные распределители 45 с электрогидравлическим управлением в сливпую магистраль 59 насосной станции 56. По завершении цикла заполнения рабочей жиц55 костью мерной полости 48 мерного цилиндра 39 и соответствующих полостей 50 и 46 мультипликатора 40 датчик 41 конечного положения поршня выдает информацию в систему автоматики о наличии необходимой дозы рабочей жидкости в указанных полостях. Только после этого гидросистема 37 порционного расхода готова к свершению рабочего цикла.

Рабочий цикл гидросистемы 37 порционного расхода осуществляется сле— дующим. образом. Рабочая жидкость от насосной станции 56 по трубопроводу

57 напорной магистрали через делитель 58 потока попадает в левый двухлинейный трехпозиционный распределитель 38 с электрогидравлическим уп— равлением.

Посредством питающей линии рабочая жидкость поступает в напорную полость

42 мерного цилиндра 39. В свою очередь однолинейный двухпозиционный распределитель 38 с гидроуправлением, связанный исполнительным органом с напорной полостью 42 мерного цилиндра 39, открывается. Через напорный шланг 36, связанный посредством разрывной муфты 35 с питающей гидролинией 29 корпуса 1, рабочая жидкость поступает в последнюю, из которой попадает в поршневую полость 28 самого нижнего блока 8 вдавливания.

Затем давление рабочей жидкости передается на поршень 12 гидроцилиндра 9 одностороннего действия, шток

10 которого взаимодействует своим толкателем 5 с упором 6 пермутационной кассеты 7 и совместно с толкателем 5 и пермутационной кассетой 7 перемещаются и вдавливаются в стенку скважины.

Обратный клапан 49 гидросистемы

37 порционного расхода препятствует попаданию рабочей жидкости в сливную магистраль 59 насосной станции 56.

Если шток 10 гидроцилиндра 9 одностороннего действия при перемещении с пермутационной кассетой 7 и вдавливании ее в стенку скважины не испыты-. вает увеличения сопротивления грунта стенки. скважины, то поршень 44 мерного цилиндра 39 гидросистемы 37 порционного расхода доходит до крайнего (левого) положения. После этого срабатывает датчик 41 конечного положенияI поршня, фиксирующий информацию о выдаче гидросистемой 37 порционного расхода рабочей жидкости, достаточной для перемещения штока 10 гидроцилиндра 9 одностороннего дейРабочая жидкость из штоковой полости 46 выдавливается поршнем 47 мультипликатора 40 и поступает в сливную магистраль 59 через правый двухлинейный трехпозиционньп распределитель 45 с электрогидравлическим управлением. Одновременно при подаче давления в напорную полость 55 мульти. пликатора 40 открывается гидрозамок

53. Этим осуществляется подача повышенного давления из полости 50 высокого давления мультипликатора 40 в напорную полость 42 мерного цилиндра

39. B. мерном цилиндре 39 созданное

15483 ствия с пермутационной кассетой 7 на величину максимального, хода штока 10.

Это соответствует полному вводу пермутационной кассеты 7 в стенку скважины. 5

Таким образом, завершается рабочий цикл гидросистемы 37 порционного расхода ° Если при выталкивании штока 10 гидроцилиндра 9 одностороннего действия требуется увеличение усилия из-за 10 повышенной плотности грунта в стенке скважины, то давление рабочей жидкости, передаваемое на поршень 47, необходимо увеличить. В этом случае производится автоматическое включение 15 мультипликатора 40. Тогда начинает расти давление в мерной полости 48 до максимума, что приводит к срабатыванию струйного усилителя 61, соединенного линией 60 обратной связи с однолинейным двухпозиционным распределителем 38 с гидроуправлением.

Струйный усилитель 61 воздействует посредством линии 62 обратной связи на узлы 63 гидравлического управления двухлинейных трехпозиционных распределителей 45 с электрогидравлическим управлением, переводя их в положение срабатывания мультипликатора 40. В этом положении левьп двухлинейньпс 30 трехпозиционньп распределитель 45 с эл ектр or p авлич еским управлением блокирует поступление рабочей жидкости в напорную полость 42 мерного цилиндра 39, а весь расход рабочей жидкости через правьп двухлинейный трехпоэиционньп распределитель 45 с электрогидравлическим управлением подается в напорную полость 55 мультипликатора 40. Это заставляет перемещать- 40 ся поршень 47 мультипликатора 40 влево, создавая повьппенное давление по.средством штока 51 в полости 50 высокого давления мультипликатора 40 °

41 10 посредством поршня 44 повышенное давление рабочей жидкости в мерной полости 48 передается через однолинейHbBI двухпозиционньп распределитель

38 с гидроуправлением, напорньп шланг 36 и питающую гидролинию 29 в поршневую полость 28 блока 8 вдавливания. Из полости 28 рабочая жидкость поступает на поршень 12 гидроцилиндра

9 одностороннего действия, что увеличивает усилие вдавливания пермутационной кассеты 7 в сверхплотные слои грунта стенки скважины.

Обратный клапан 54 не позволяет рабочей жидкости с повышенным давлением из полости 50 высокого давления поступить в сливную магистраль 59 и срабатывает только при заряде мультипликатора 40. После того, как мерная полость 48 мерного цилиндра 39 опорожнится от действия поршня 44, срабатывает датчик 41 конечного положения поршня. Тогда мерный цилиндр 39 и мультипликатор 40 заполняются рабочей жидкостью . Таким образом, рабочий цикл высокого давления завершается.

Затем происходит вдавливание очередной пермутационной кассеты 7 в стенку скважины:; иэ следующего блока

8 вдавливания, и рабочий цикл гидросистемы 37 порционного расхода повторяется.

Пермутационная кассета 7 фиксируется посредством толкателя 5 штока

10 и пазом 34, выполненным в торцовой шайбе 15 для предотвращения возможного ее проворота.

В блоке 8 вдавливания по мере заполнения его поршневой полости 28 рабочей жидкостью поршень 12 со штоком 10 движется в сторону торцовой шайбы 15.

В гидроцилиндре 9 одностороннего действия блока 8 вдавливания рабочий цикл протекает до тех пор, пока поршень 12 не упрется в упругую шайбу

14, которая сжимает тарельчатые пружины 16. Поршень 12 своей боковой поверхностью отжимает шарик обратного клапана 20, и последний открывается.

Через открытьй обратньп» клапан 20 рабочая жидкость проходит по гидроканалу ?1 и, воздействуя на гидрозамок 22, заставляет последний своим цилиндрическим выступом 23 войти в отверстие 24 торцового винта 25. После этого канал 30 открывается, что

1548341

12 сразу же приводит к сбросу рабочего давления в поршневой полости 28 бло-. ка 8 вдавливания. В результате этого тарельчатые пружины 16 отжимают пор5 шень 12 на величину расстыковки толкателя штока 10 с упором 6 пермутационНой кассеты 7 (толкатель 5 выходит из полости упора 6), и пермутационная кассета 7 остается вдавленной в стен- 10 ку скважины.

Дросселирующая шайба 19 создает постепенное падение давления рабочей жидкости в гидролинии 21 при открывании обратного клапана 20.

Таким образом, по завершении рабочего цикла в блоке вдавливания подготовлен очередной рабочий цикл вдавлиaaíèÿ пермутационной кассеты 7 в следящем блоке 2, т е после подачи по- 20 сЛедующей порции рабочей жидкости последняя по каналу 30, гидролинии

21, и каналам 32 проходит через дросселирующую шайбу 19, размещенную в ( проходной втулке 18 и далее по гидро- 25 леонии 31 к каналу 33, заполняя после н 1го полость 28 следующего блока 8 вдавливания.

Затем устройство поднимают и ocymeсбавляют очередной рабочий цикл по . вдавливанию остальных пермутационных кассет 7 в стенки скважины.

По завершении работ устройство извлекают из скважины и устанавливают н стенд зарядки (не показан). На 35 э ом стенде поршни 12 в блоках 8 в 1авливании возвращаются в исходное положение в порядке, обратном рабочемУ срабатыванию (сверху вниз), а гид— ролинии 21 запираются гидрозамками 40

22 (переводятся справа налево).

Устройство просто по конструкции и обеспечивает воэможность задавливания пермутационных кассет в различные породы грунта на большой глу бине с любым шагом установки, что повышает надежность его работы и расширяет область применения.

Формул а изобретения

1. Устройство для ввода пермутационных кассет в стенки скважины, включающее корпус с механизмами внед))ения кассет каждый из которых выЭ

35 нолнен в виде направляющих, жестко за- крепленных на корпусе, и толкателя с приводом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, устройство снабжено гидросистемой порционного расхода, привод толкателя выполнен с жестко закрепленным в нем гидроцилиндром одностороннего действия, шток которого взаимодействует с толкателем, а полость снабжена эластичной оболочкой, прикрепленной одним торцом к штоку, другим — к направляющим, образуя полость для размещения кассеты, при этом все гидроцилиндры соединены между собой последовательно и .сообщены с гидросистемой порционного расхода.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что гидросистема порционного расхода содержит насосную станцию, однолинейный двухпозиционный распределитель, связанный с мерным цилиндром, сблокированным с мультипликатором и содержащим датчик конечного положения поршня и двухлинейные трехпозиционные распределители с электрогидравлическим управлением, к которым посредством делителя потока и трубопроводов сливной и напорной магистралей подключена насосная станция, причем напорная полость мерного цилиндра соединена посредством питающих линий с двухлинейными трехпозиционными распределителями и штоковой полостью мультипликатора, а мерная полость мерного цилиндра сообщена через обратный клапан с одним из двухлинейных трехпозиционных распределителей, при этом полость высокого давления мультипликатора сообщена через гидрозамок с питающей линией, соединяющей напорную полость мерного цилиндра с двухлинейным трекпозиционным распределителем, а через обратньп1 клапан с питающей линией, соединяющей штоковую полость мультипликатора с двухлинейным трехпозиционным распределителем, соединенным с напорной полостью мультипликатора.

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что гидросистема порционного расхода снабжена струйным усилителем, связанным линиями обратной связи с однолинейным двухпозиционным и двухлинейным трехпозиционным распределителями и с насосной станцией, а электромагниты упомянутых распределителей сблокированы между собой и с. датчиком конечного положения горшня мерного цилиндра, 13 1548341 14

4. Устройство по п. 2, о т л и— ной по объему поршневой полости гидч а ю щ е е с я тем, что мерная по - рои ливдра одностороннего дейлость мерного цилиндра выполнена ран- ствня.

154834 1

Составитель Г.Мартынова редактор H.Òyïèöà Техред Л,Олийнык Корректор Т.Палий

Заказ 120 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

II tt