Фотоупругий датчик напряжений

 

Союз Советских

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик! 1

Зависи Ioe от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 01.Vi.1970 (№ 1446100r22-3) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Оп1 бликовано 09.Х.1972. Бюллетень ¹ 30

М. Кл. б 0-d 11 16

Комитет оо делает изобретений и открытий ори Совете М,NHcTpGB

СССР

УДК 622.831.3(088.8)

1 !

Дата опубликования описания 31.Х.1972

Автор изобретения

Г. И. Кул

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР

Заявитель

ФОТОУПРУГИЙ ДАТЧИК НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к приборам для измерения напряжений в массиве горных пород.

Известны фотоуп руги е датчики, содержащие в качестве чувствительного элемента толстостенный цилиндр из оптически активного материала. Однако для обеспечения нормальной работы такие датчики приклеивают к стенкам скважины, в которой они устанавливаются. Контакт слоя клея с датчиком и со стенками скважины, пробуренной в породе или угле, имеет очень низкую прочность на растяжение, поэтому датчики не реагируют на уменьшение сжимающих напряжений в массиве ил и на появление растягивающих напряжений.

Описываемый датчик отличается тем, что оН выполнен с зажимными патронами, один яз которых снабжен нагнетательной трубкой с обратным клапаном. Это позволяет повысить надежность крепления датчика в скважине.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик в разрезе; rra фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1; на ф иг. 3 — разрезы по Б — Б,  — B и à — Г на фиг. 1.

Датчик состоит из чувствительного элемента 1, выполненного в виде толстостенного цилиндра из оптическими активного материала и двух зажимных патронов. Один зажимной патрон состоит из гайки 2 pr втулки,3, в зазоре между которыми зажимается один конец стяжек 4. Другой зажимной патрон состоит из гайки 5 и втулки 6, в зазоре между которыми зажимается другой конец стяжек 4.

Во внутренней полости гайки 2 имеется прилив с осевым отверстием, в котором помещены возвратная пружина 7, ша ровой клапан 8 и ввинчена нагнетательная трубка 9

10 На внешней поверхности гайки 2 имеется кольцевая выточка, в которой крепится уплотнительный манжет 10.

Гайка 5 содержит кольцевую проточку, в которой помещено распорное кольцо 11. На заднем конце гайки 5 надет уплотнительный манжет 12. Уплотнительные манжеты 10 и 12 крепятся к гайкам 2 и 5 с помощью колец 18 и 14 и винтов 15. Между чувствительным элементом 1 и втулками 8 и 6 расположены

20 уплотнительные кольца 16 и 17. Задняя поверхность чувствительного элемента 1 покрыта зеркальным слоем 18. Стяжки 4 изготовлены из тонкой стальной проволоки или в виде узких тонких пластинок, ширина которых значительно меньше расстояния между соседи ими стяжками.

Датчик работает следующим образом.

Трубка 9 с помощью переходного шланга соединяется с насосом или другим устройством, предназначенным для нагнетания жид354266

/7 6 < 5 11 15

Рыг 1

Вис.4 кости под давлением. Датчик устанавливают в скважине, пробуренной в породе или угле из горной выработки, при этом распорное кольцо 11 плотно прижимает уплотнительный манжет 12 к стенкам скважины. Шланг, íà 5 детый на трубку 9, наполняется жидким клеем в количестве, несколько большем, чем для заполнения зазора между датчиком и стенками скважины. После этого включается в работу насос. Под давлением, развиваемым 10 насосом, жидкий клей вытесняется из соединительного шланга поступающей из насоса жидкостью, давит на шаровой клапан 8, сжимает возвратную пружину 7 и проходит в кольцевой зазор под уплотнительный ман- 1Á жет 10. Манжет 10 отжимается к стенкам скважины, и жидкий клей проходят по продольным пазам, имеющимся вдоль внешней поверхности гайки 2, к чувствительному элементу и далее к заднему зажимному патро- 20 ну, заполняя зазор между датчиком и стенками скважины.

Пр и дальнейшем росте давления уплотнительные манжеты 10 и 12 подкрепляются распорнымн лепестками, образованными за счет продольных надрезов на кольцах 18 и И.

С ростом давления жидкого клея в зазоре между датчиком и стенками скважины в чувствительном элементе l возникает оптимическая картина в виде кольцевых изохром, наблюдаемая в поляризованном свете, По достижении нужного числа колец в оптической картине работа насоса прекращается и возвратная пружина отжимает шаровой клапан в исходное положение. Соединительный шланг отсоединяется от трубки 9. Во избежание утечек клея через радиальные отверстия во втулке 6 последние после сборки датчика заливаются клеем.

Клей в герметичной камере между датчиком и стенками скважины через заранее известный промежуток времени затвердевает, при этом благодаря избыточному давлению оптическая картина в чувствительном элементе сохраняется. После того, как в результате развития горных работ участок массива, где установлен датчик, начнет разгружаться от горного давления, оптическая картина в чувствительном элементе начнет изменяться.

По характеру этого изменения определяют величину, направление и знак обеих глазных напряжений измеряемого дополнительного поля напряжений в плоскости, перпендикулярной к оси датчика.

Таким образом, создание предварительного распора при установке датчика позволяет свести замер растягивающих напряжен ий к замеру уменьшения предварительно созданных сжимающих напряжений.

Предлагаемый датчик может использоваться:и для замера прироста сжимающих напряжений.

П р едм ет изобретения

Фотоупругий датчик напряжений, содержащий в качестве чувствительного элемента цилиндр из оптическими активного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности крепления датчика в скважине, он выполнен с зажимными патронами, один из которых снабжен нагнетательной трубкой с обратным клапаном.

354266

В-8

Составитель М. Трусова

Техред Л. Евдонов

Корректор 3. Тарасова

Редактор Т. Фадеева

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 485/1853 Изд. № 1402 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д, 4/5