Устройство для измерения уровня воды в скважине

 

Назначение: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых открытым способом. Сущность изобретения: устройство содержит поплавок 19 и противовес 20, прикрепленный к кабелю 5, перекинутому через медный ролик 14. Поплавок 19 имеет осевое отверстие, через которое пропущен кабель 5. На нижней поверхности поплавка 19 закреплен постоянный кольцевой магнит 22, который притягивает поплавок 19 к железной обечайке 23, закрепленной на противовесе 20. На верхней поверхности противовеса 20 укреплен трехконтактный геркон 24. который соединен с выходом формирователя импульсов 17, на входы которого счетные им Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 Е 21 В 47/04

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 (21) 4903934/03 (22) 22.01.91 (46) 15.12.92. Бюл. ¹ 46 (71) Кузнецкий филиал Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) В.П.Маслов (73) Кузнецкий филиал Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по добыче полезных ископаемых открытым способом (56) Патент ФРГ №3125591, кл. C01 F 23/24, 1983.

Шустов В.М. Техника измерений при полевых гйдрогеологических испытаниях.

М.; Недра, 1978. с.37.

Шустов В.М. Техника измерений при полевых гидрогеологических испытаниях, M.: Недра, с.45 — 47.

SU 1782277 АЗ

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УРОВНЯ ВОДЫ В СКВАЖИНЕ (57) Назначение: изобретение относится к горной промышленнбсти и может быть использовано при добыче полезных ископаемых открытым способом. Сущность изобретения: устройство содержит поплавок 19 и противовес 20, прикрепленный к кабелю 5, перекинутому через меднйй ро лик 14. Поплавок 19 имеет осевое отверстие, 1через которое пропущен кабель 5, На ниж. ней поверхности поплавка 19 закреплен постояйный кольцевой магнит 22, который притягивает поплавок 19 к железной обечайке 23, закрепленной на противовесе 20.

На верхней поверхности противовеса 20 укреплен трехконтактный геркон 24, который З соединен с выходом формирователя импульсов 17, на входы которого счетные им1782277 пульсы поступают от датчика импульсов

16. В ыход формирователя импульсов 17 соединен с входом счетчика воздушного

26 и водяного 27 столба скважины соответственно. При опускании поплавка 19 с противовесом в скважину при каждом обороте счетного ролика 14 на выходе формирователя импульсов 17 формируется сигнал прямоугольной формы, который поступает на вход счетчика 26 воздушного столба, а затем фиксируется индикатором 28. Как только поплавок 19 достигнет уровня воды, он всплывет, преодолев силу сцепления магнита 22 с обечайкой 23, а противовес 20 продолжает опускаться, Выход формирователя импульсов переключится на вход счетчика 27 водяного столба, состояние, которого фиксируется индикатором 29. 4 ил, 1 .

Изобретенйе относится к горной npo- вовесом, закрепленным на гибкой связи, пемышленности и может быть использовано рекинутой через блок, счетчик и индикаторпри добыче полезных ископаемых откры- ное устройство. тым способом. Недостатком этого устройства является

Известно устройство для измерения уров- 5 то, что оно не позволяет измерить величины ня.жидкости всосудах,снабженное "цепью" воздушного и водяного столбов, находяиз температурнозависимых элементов (дио- щихся в скважине. Имеет сложное и нена- ды, транзисторы), источника тока, регистри-, дежное в работе цифропечатающее рующего прибора (миллиамперметра), устройство, сложный в изготовлении и наизмеряющего уровень жидкости за счет па- 10 ладке лентопротяжный механизм. деййя сопротйвления на звеньях измери- . Целью изобретения является расширетельной цепи на границе двух фаз ние функциональных возможностей за счет (воздух- жидкость).. " увеличения числа измеряемых параметров, Недостатком устройства является низ-. повышения надежности работы устройства кая точность измерения из-за естественного 15 эа счет введения электронного счетного разброса параметров температурйозависи- блока. мых"элементов; невозможность выполнить Поставленная цель достигается тем, что надежную температурнозависимую цепь в устройстве для определения уровня воды большой длины (например 30 — 40 м) для за- в скважине, содержащее отсчетный мехамера вглубокихскважинах., 20 низм включающий поплавок со сквозным

Известен ленточный уровнемер, состо- осевым отверстием и кольцевым постоянящий из основания с ручкой, к которому ным магнитом в нижней его части, противокрепится-корпус катушки, посаженной на вес, выполненный из немагнитного металла ось, измерительной ленты, один конец кото- . и снабженного железной обечайкой по веррой жестко связан с катушкой, другой с 25 хней образующей. закрепленный на гибком электродом в виде полого герметически эа- трехжильном, перекинутом чврез счетный крытого цилиндра, в котором размещены ролик, кабеле, один конец которого соеди гальванические элементы, а в осйовании ней с токосъемными кольцами, находящиприбора — индикатор (микроамперметр). " мися на барабане, а другой с укрепленным

Недостатки этого устройства: затрудни- 30 в верхней части противовеса и залитым комтельно фиксировать момент касания элект- паундной мастикой, трехконтактным герко.. рода с водой, а также выход электрода из: ном. воды по стрелочному прибору; отсчет глу- Датчик счетных импульсов, включаюбины залегания уровня воды производится щий счетный ролик, с укрепленным íà нем считыванием с измерительной ленты (в виду 35 постоянным магнитом, трехконтактный загрязнения ленты возможны просчеты); не- геркон, "подвижный" контакт которого завозможность измерения полной глубины землен, а другие соединены со входом форскважины. мирователя импульсов, представляющего

Общим недостатком обоих устройств собой RS-триггер, выполненный на микроявляется значительное неудобство и ниэ- 40 схеме К 176ЛА-7, с выхода которого прямокаяточностьизмерения вусловиях больших угольные импульсы через скользящие низких температур (обмерзание, корабле- щетки, контактные кольца и один провод ние, излом ленты); ..трехжильного кабеля соединен с "подвижНаиболее близким к заявляемому явля- ным" контактом, находящегося на противоется устройство для определения уровня во- 45 весе, трехконтактного геркона, два других ды в скважине, содержащее отсчетный контактакоторогосоединенысоответственмеханизм включающий поплавок с проти- но с входами двухразрядных счетных реги1782277

15

25

ЗО

1000

Dp= мм, .7г а

40 импульсов 17

55 стров, выполненных на микросхемах К

176ИЕЧ, выходы которых соединены с цифровыми индикаторами, выполненными на лампах ИВ-6.

Формирователь импульсов, счетные регистры, индикаторы, герконы являются электронной частью устройства, питание которой осуществляется от источника посто- янного тока напряжением 9 В. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что датчиком уровня воды в скважине является поплавок со сквозным осевым отверстием и кольцевым постоянным магнитом в ни@ней

его части, благодаря чему поплавок свободно перемещается по гибкому трехжильному кабелю, и противовес из немагнитного металла, снабженный железной обечайкой по его верхней образующей, трехконтактным герконом залитым компаундом и посредством трехжильного кабеля, соединенного через токосъемное устройство с выходом формирователя счетных импульсов и с входами счетных регистров, выходы которых соединены с входами двухразрядных индикаторов воздушного и водяного столба скважины.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 — предлагаемое устройство, общий вид; на фиг,З вЂ” то же, вид сбоку и схема измерения воды в скважине; на фиг,4 — узлы датчика счетных импульсов, формирователя импульсов датчика уровня воды, схема связей электронного блока, Устройство для измерения уровня воды в скважине содержит основание 1, стойку 2, ось 3, на которой вращается барабан 4 с трехжильным гибким кабелем 5, соединен ным с контактными кольцами 6, рукояткой намотки 7, Барабан удерживается на оси 3 пружинной шайбой 8, натяжной гайкой 9, фиксируется тормозом 10. На основании ук реплена консоль 11, в верхней части которой укреплен терхконтактный геркон 12, а на оси 13 вращается мерный ролик 14 с 45 постоянным магнитом 15, Мерный ролик, постоянный магнит и геркон являются датчиком счетных импульсов 16, выход которого соединен со входом формирователя

На конце кабеля 5, перекинутого через ролик 14 и сматывающегося барабана 4, укреплен датчик 18 уровня воды в скважине, состоящий иэ поплавка 19 и противовеса 20.

B поплавке 19 имеется сквозное осевое отверстие 21, через которое свободно проходит кабель 5, На нижней поверхности поплавка укреплен постоянный кольцевой магнит 22. На верхней части противовеса, выполненного иэ немагнитного металла, эакреплена железная обечайка 23, обеспечивающая соединение поплавка с-йротиeoBeсом за счет сйлы магий Мого сцейления. В теле противовеса уСтановлен йзамит компаундной мастикой трехконтактнь1й геркон 24, контакты которого посредством кабеля 5 контактных колец 6 и щеток 25, когда поплавок сцеплен сtipo èááéåáîé;соедийены по линии b b b с выходом формирователя импульсов 17; по линии а а а со входом счетного регйстра 26 воздушного столба скважины; по линии с с с со вхо. дом счетного регистра 27 водяного столба скважины. Выходы счетных регистров соединены с входами соответствующих йм цифровых индикаторов 28 и 29;

Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливается у устья скважины. Поплавок t9, совмещенный с противовесом 20 вследствие притяжений кольцевбго матнйта 22 и обечайки 23 устанавливают rio цен гру скважийы на уроЖГе земной поверхйбсти. Барабан 4 удерЖЙвв-" ется тормозом 1 О, включается гтитание" туМблером 30, на индика горах 28 и 29 устанавливаются нули кнопкой сброса 31.

Устройство готово к работе.

При опускании в скважину датчика уровня воды 18 вращается мерный ролик 14 и при каждом его обороте эа счет замыкания контактов е и f геркона 12 магнитом 15 на выходе формирователя импульсов 17 появится один счетный импульс, соответствующий опусканию поплавка 19 с противовесом

20 на один метр при условии, что диаметр ролика 14 определен из выражения. где а — 1, 2; 4, 8 — числа йормальнщго двойчного кода..

Если а принимает зйачения 2, 4, 8 (по конструктивным "соображениям), то после формирователя вводится соответствующее количество делителей импульсов. С выхода формирователя счетные импульсы через токосъем (6, 25) поступают на "подвиЖный" контакт b, который нормально замкнут е контактом с, но под воздействием магнйта

22 он замкнут с контактом а и Счетйые им- пульсы через контакт а поступают на счетный регистр 26 воздушного столба, Как только поплавок 19 достигает уровня воды, он всплывает преодолев своей подъемной силой сцепление магнита с обечайкой. В момент рассоединения контакты

b и с замкнутся и счетные импульсы уже через контакт с будут поступать на счетный регистр 27 водяного столба. Индикатор 28

1782277

7 зафиксирует величину воздушного столба, а по достижении дна противовесом 20 индикатор 29 — и водяного столба скважины. При подъеме противовеса 20, если не нажать кнопку сброса 31 измерение произойдет в 5 обратном порядке и искомые значения будут средние из двух измерений, В устройстве предусмотрены люк 32 для размещения датчика уровня, люк 33 для элементов питания, ручка 34 для перейоски. 10

В корпусе основания размещена монтажная плата электронного блока.

Использование предлагаемого йзобретения позволит расширить функциональ-. ные возможности устройства: измерять 15 величину водяного и воздушного столба в скважине. -.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня воды в скважине, содержащее основание, датчик уровня в виде поплавка и противовеса, свя- занных гибким кабелем, перекинутым через блок ; соединенный со счетчиком, связан- 25 ным с индикатором столба водь|, о т"л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения числа измеряемых параметров, оно снабжено датчиком счетных импульсов, формирователем импульсов, последовательно соединенными счетчиком и индикатором воздушного столба, закрепленным на нижней поверхности поплавка постоянным кольцевым магнитом, закрепленной на верхней части противовеса металлической обечайкой и трехкойтактным герконом, который установлен в теле противовеса и залит компаундной мастикой, а датчик счетных импульсов выполнен в виде закрепленного на мерном ролике постоянного магнита и трехконтактного. геркона, который закреплен неподвижйо на основании на уровне постоянного магнита и подключен к входу формирователя импульсов, выход которого связан с одним из контактов трехконтактного геркона, установленного втеле противовеса, два других контакта которого связаны с входами счетчиков воздушного и водяного столба, причем в нижней части поплавка выполнено сквозное осевое отверстие, через которое пропущен кабель.

1782277

Ф

Составитель

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор О.Кравцова

Редактор

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

Заказ 4289 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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