Устройство для измерения деформаций на стенках скважин
Владельцы патента RU 2301332:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (RU)
Изобретение относится к геомеханике и может быть использовано при определении напряжений и деформаций в горных породах. Устройство содержит корпус, центрирующий шток, на котором расположены гайка и натяжная гайка, и свободно насажена цилиндрическая пружина, ограниченная с торцов посредством шайб, крышку, уплотняющие манжеты, прижимные сегменты, имеющие конусную поверхность, выполненные с возможностью выдвижения к стенкам скважины, резиновые прокладки и тензорезисторы, расположенные на прижимных сегментах, и контактный механизм. Крышка выполнена в виде конусного колпака и жестко закреплена на центрирующем штоке с возможностью равномерного без усилий снятия с прижимных сегментов за счет движения центрирующего штока при скручивании натяжной гайки и выдвижения прижимных сегментов к стенкам скважины. Контактный механизм установлен на центрирующем штоке и конусном колпаке и состоит из двух полихлорвиниловых прокладок с зажатой между ними посредством прижимной гайки пружиной, внутри пружины пропущен провод, который закреплен на контактном стержне, основанием которого служит пластмассовая крышка на конце пружины, другой провод припаян к цилиндрическому штоку. При сжатии пружины контактный стержень с цилиндрическим штоком замыкаются, на измерительном приборе загорается лампочка, указывая на то, что уплотняющие манжеты плотно прилегают к стенкам разрезной скважины. Изобретение повышает надежность работы устройства. 2 ил.
Изобретение относится к геомеханике и предназначено для измерения деформаций стенок скважин с последующим вычислением по ним действующих в массиве пород главных напряжений.
Известно устройство измерения деформаций стенок скважин, содержащее корпус, уплотняющие манжеты для герметизации, распорный узел, прижимные сегменты и резиновые прокладки с тензорезисторами (Барковский В.М. Совершенствование техники измерений методом разгрузки. Сборник научных трудов "Геомеханические системы диагностики и контроля состояния и свойств массива горных пород". Новосибирск, ИГД СО АН СССР, 1978, с.91-93).
Недостаток устройства заключается в его сложности, а также ненадежности прижатия тензорезисторов к стенкам скважины.
Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения деформаций на стенках скважин, включающее корпус, центрирующий шток, на котором расположена натяжная гайка и свободно насажена цилиндрическая пружина, ограниченная с торцов посредством шайб, крышку, жестко закрепленную на центрирующем штоке, уплотняющие манжеты, прижимные сегменты, имеющие конусную поверхность, выполненные с возможностью выдвижения к стенкам скважины, резиновые прокладки (пластины) и тензорезисторы, расположенные на прижимных сегментах (А.С. СССР №883434, кл. Е21С 39/00, опубл. 1981).
Недостатком устройства является то, что при проникновении влаги из-за некачественной герметизации уплотняющими манжетами возможно замыкание тензорезисторов.
Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства с помощью дистанционного контроля и увеличение номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения деформаций на стенках скважин, включающее корпус, центрирующий шток, на котором расположена натяжная гайка и свободно насажена цилиндрическая пружина, ограниченная с торцов посредством шайб, крышку, жестко закрепленную на центрирующем штоке, уплотняющие манжеты, прижимные сегменты, имеющие конусную поверхность, выполненные с возможностью выдвижения к стенкам скважины, резиновые прокладки и тензорезисторы, расположенные на прижимных сегментах, снабжено гайкой, установленной на центрирующем штоке, крышка выполнена в виде конусного колпака, который на центрирующем штоке закреплен с возможностью равномерного без усилий снятия с прижимных сегментов за счет движения центрирующего штока при скручивании натяжной гайки и выдвижения прижимных сегментов к стенкам скважины, контактный механизм установлен на центрирующем штоке и конусном колпаке, состоит из двух полихлорвиниловых прокладок, между ними зажимается пружина прижимной гайкой, внутри пружины пропускают провод со знаком (плюс), который крепится на контактном стержне, а основанием служит пластмассовая крышка на конце пружины, другой провод со знаком (минус) припаивается к цилиндрическому штоку, тем самым образуется электрическая цепь, и при сжатии пружины контактный стержень с цилиндрическим штоком замыкаются, на измерительном приборе загорается лампочка, указывая на то, что уплотняющие манжеты плотно прилегают к стенкам разрезной скважины.
Такая конструкция устройства позволяет достичь указанного технического результата.
На фиг.1 представлен продольный разрез устройства.
На фиг.2 - разрез А-А устройства.
Устройство для измерения деформаций на стенках скважин включает в себя корпус 1, внутри которого находится центрирующий шток 2, крышку 3 и прижимные сегменты 4, имеющие конусную поверхность. На прижимных сегментах 4 расположены резиновые прокладки 5 и тензорезисторы 6. На центрирующем штоке расположены гайка 7, цилиндрическая пружина 8, ограниченная с торцов посредством шайб 9 и натяжная гайка 10. Крышка 3 выполнена в виде конусного колпака, жестко закрепленного на центрирующем штоке 2, и имеет возможность равномерного без усилий снятия с прижимных сегментов во время движения центрирующего штока.
Прижимные сегменты 4 имеют конусную поверхность и выполнены с возможностью выдвижения к стенкам скважины. Это может быть обеспечено, например, выполнением прижимных сегментов в виде пружинящих цанговых лепестков, предварительно собранных крышкой (конусным колпаком) 3. Уплотняющие манжеты 11 и 12 служат для гидроизоляции той части скважины, в которой проводятся измерения. Для соединения тензорезисторов 6 с кабелем 13 служат электрические контакты. В кабеле 13 находится провод 14 со знаком (минус), который припаивается к цилиндрическому штоку 2, а провод 15 со знаком (плюс) проходит через проделанное отверстие в конусном колпаке 3 и выходит наружу, на центрирующем штоке 2 и конусном колпаке 3 установлен контактный механизм, состоящий из двух полихлорвиниловых прокладок 16, пружины 18, прижимной гайки 17, внутри пружины 18 проходит провод 15, который крепится на контактном стержне 19, а основанием служит пластмассовая крышка 20 на конце пружины 18.
Устройство для измерения деформаций на стенках скважин (деформометр) закрепляют на досылочной штанге и ориентируют расположение тензорезисторов относительно нулевой риски, затем досылают деформометр по скважине до устья измерительной скважины и вставляют в нее. Пружина 18 при досылке устройства сжимается, так как пластмассовая крышка 20, на которой крепится контактный стержень 19, упирается в породу забоя скважины, тем самым происходит сжатие пружины 18, а контактный стержень замыкается с цилиндрическим штоком 2, на измерительном приборе загорается лампочка, указывая на то, что уплотняющие манжеты 11 и 12 плотно прилегают к стенкам разрезной скважины, исключая доступ воды в процессе эксперимента.
Затем на конец досылочной штанги закрепляют ориентирующее устройство и ориентируют деформометр относительно осей скважины. После этого вращением досылочной штанги против часовой стрелки натяжная гайка 1 начинает скручиваться с центрирующего штока 2. Под нагрузкой цилиндрической пружины 8, ограниченной с торцов посредством шайб 9, центрирующий шток 2 начинает равномерно двигаться вперед. Поскольку крышка 3, выполненная в виде конусного колпака, жестко закреплена на центрирующем штоке 2, то при равномерном движении центрирующего штока 2 вперед она снимается с прижимных сегментов 4 равномерно без усилия, что и приводит к выдвижению прижимных сегментов 4, с наклеенными на них резиновыми прокладками 5 и тензорезисторами 6 к стенкам скважины, в которой производятся измерения.
Прижимные сегменты 4, как уже упоминалось выше, могут быть выполнены в виде пружинящих цанговых лепестков, предварительно собранных крышкой в виде конусного колпака 3. Снятие конусного колпака 3 освобождает лепестки цанги, и они возвращаются в первоначальное положение. При этом для осуществления возможности измерения диаметр лепестков, с наклеенными на них резиновыми прокладками и тензорезисторами в собранном состоянии, должен быть меньше диаметра скважины, а в свободном состоянии - больше.
Вращение натяжной гайки 10 продолжается до тех пор, пока она не скрутится с центрирующего штока 2, и в таком состоянии усилие прижатия тензорезисторов будет соответствовать заданному номинальному значению.
Использование изобретения позволит осуществить регулирование прижатия тензорезисторов к стенкам скважины, при этом улучшится качество проведения трудоемких шахтных экспериментов с помощью дистанционного контроля.
Устройство для измерения деформаций на стенках скважин, включающее корпус, центрирующий шток, на котором расположена натяжная гайка и свободно насажена цилиндрическая пружина, ограниченная с торцов посредством шайб, крышку, жестко закрепленную на центрирующем штоке, уплотняющие манжеты, прижимные сегменты, имеющие конусную поверхность, выполненные с возможностью выдвижения к стенкам скважины, резиновые прокладки и тензорезисторы, расположенные на прижимных сегментах, отличающееся тем, что снабжено гайкой, установленной на центрирующем штоке, крышка выполнена в виде конусного колпака, который на центрирующем штоке закреплен с возможностью равномерного без усилий снятия с прижимных сегментов за счет движения центрирующего штока при скручивании натяжной гайки и выдвижения прижимных сегментов к стенкам скважины, контактный механизм установлен на центрирующем штоке и конусном колпаке и состоит из двух полихлорвиниловых прокладок, между ними зажимается пружина прижимной гайкой, внутри пружины пропущен провод со знаком (плюс), который крепится на контактном стержне, а основанием служит пластмассовая крышка на конце пружины, другой провод со знаком (минус) припаивается к цилиндрическому штоку, тем самым образуется электрическая цепь, и при сжатии пружины контактный стержень с цилиндрическим штоком замыкаются, на измерительном приборе загорается лампочка, указывая на то, что уплотняющие манжеты плотно прилегают к стенкам разрезной скважины.
