Устройство для определения расстоянияот гидромонитора до забоя
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Опубликовано 30.01.81.Бюллетень М 4 Дата опубликования описания 10.02.81 (5! )М. Кл. E 21 С 45/00 Гоеударствеииь!й комитет СССР по делам изооретеиий и открытий (53) Уд К 622. 14: : 528. 516(088.8) С. И. Билибин, Ю. В. Бялый, А. Е. Овчинников, В. Н.,Орлов и М. И. Плюснин (72) Авторы изобретения Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе Министерства высшего и среднего специального . образования РСФСР (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ОТ ГИДРОМОНИТОРА QO ЗАБОЯ Изобретение относится к горному делу и может быть использовано, например, для оптимизации гидроотбойки горных пород и контроля размера добьйных полостей. Известно устройство для определения расстояния от гидромонитора до забоя, содержащее генератор переменного напряжения, подключенный к генераторной торовдальной катушке, усилитель, подключен10 ный к измерительной тороидальной катушке, и регистратор, причем обе тороидальные катушки установлены с обеспечением прохождения через их внутренние отверстия струи жидкости на участке от сочлеИ нения ствола с корпусом гидромонитора до места взаимодействия струи с забоем (1). Недостатком этого устройства является то, что на точность определении расстояния от гидро монитора до забоя существ венно влияет структур а гидро мониторной струи, поскольку сила тока и струе, измеряемая указанны м устройством, зависит как от 2 расстояния гидромонитооа до забоя (длины струи) так и от соотношения между сечениями сплошной и капельной частей струи и распределения капель в капельной части струи. Кроме того, расстояние от гидромонитора до задоя неполно харак теризует процесс гидроотбойки, посколь- ку струи одинаковой длины могут в зависимости от их структуры обеспечивать различное удельное давление на забой и, соответственно, различаться по разрушающей способности. Цель изобретения — повышение точности определения расстояния от гидромонитора до забоя при обеспечении определенйя структуры струи гидромонитора. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено переключателем частоты возбуждающего напряжения, амплитудно-фазовым измерительным преобразователем и синхронизирующим командным блоком, а генератор переменного напряжения выполнен многочастотным я подключен через переключатель частоты 3 80 .зоэбуждающего,напряжения к обмотке генераторной тороидальной катушки, кото рая соединена со входами амплитуднофазового измерителя и измерительного преобразователя к двум другим входам которого подключены соответственно через амплитудно-фазовый измеритель усилитель и выходы соединенных друг с другом переключателя частоты возбуждающего напряжения и синхронизирующего командного блока, а выходы измеритель ногопреобраэователя подключены к регистратору. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит многочастотный генератор 1, переключатель 2 частоты возбуждающего напряжения, генераторную тороидальную катушку 3, измерительную тороидвльную катушку 4, усилитель 8, амплитудно-фазовый: измеритель 6, измерительный преобразователь 7, реги стратор 8, синхронизирующий командный :блок 9, причем обе тороидальные катуш ки установлены с обеспечением прохождения через их внутренние отверстия струи жидкости на участке от сочленения ствола с корпусом гидромонитора до места взаимодействия струи с забоем, выходы генератора подключены ко входам переключателя частоты воздуждающего напряжения, синхроиизирующий вход которого нагружен на обмотку тороидальной генераторной катушки. Обмотка измерительной тороицальной катушки подключена ко входу усилителя, выход которого подключен к одному иэ входов амплитудно-фазового измерителя, другой вход которого сое динан с выходом переключателя "частоты возбуждающего напряжения, а выход подключен ко входу измерительного преобра. зователя. Другой вход измерительного преобразователя соединен с вьргодом .переключателя частоты возбуждающего на-, пряжения, его синхрониэирующий вход подключен х выходу синхронизирующего командного блока, а выходы измерительного преобразователя нагружены на реги« стратор ° На чертеже изображены также гидромонитор 10 со стволом 11, сплошная часть 12 струи гидромонитора и ее капельная часть 13, горные породы 14 и osHbN контур 15 замыкания электри. ческого тока. Устройство работает следующим образом. Переменное напряжение с одного из выходов генератора 1 через переключа0373 4. тель 2 частоты возбуждающего напряжения .поступает на обмотку генераторной тороидальной катушки 3. Во внутреннем отверстии этой катушки возбуждается электрическое поле, направление которого совпадает с осью струи 12 и 13. В случае замыкания электрического контура 15 связи, состоящего из струй 12 и 13, горных пород 14 гидро о монитора 10 и ствола 11, в этом контуре течет электрический ток, сила которого при заданной напряженности возбуждающего поля определяется электропроводностью контура 15 на данной частоте. 1ф Если электропроводность заземлений. струи и корпуса гидромонитора постоянна и известна (в практике это обычно соблюдается, причем электропроводность заземлений много больше электропроводности струи), то сила протекающего в струе тока определяется электропроводностью собственно струи. В общем случае через струю протекают как токи gpoводимости, обусловленные электропровод:. постыл сплошной части струи 12, так и токи смещения, протекающие через электрические емкости между каплями и струйками капельной части струи 13. Токи проводимости синфазны с возбуждающим напряжением, т.е. носят чисто активный характер, в то время как токи смещения сдвинуты но фазе относительно возбуждающего поля (имеют как активную, так и реактивную составляющие), причем указанный фазовый сдвиг зависит как от частоты возбуждающего поля, так и от строения капельной части струи. Протекающий в струе ток возбуждает в обмотке измерительной тороидальной > катушки 4 переменную электродвижущую силу, которая усиливается усилителем 5 и поступает на вход амплитудно-фазо. вого измерителя 6, на другой вход которого подается опорный сигнал с выхода переключателя 2 частоты возбуждающего напряжения.. А мплитудно-фазовый измеритель выделяет в измеряемом токе активную и реактивную составляющие и передает на измерительный преобразоваО тель 7 либо эти составляющие сигнала, либо амплитуду сигнала и его фазу. Амплитудно-фаэовые, измерения позволяют с высокой: точностью разделить протекающий в струе ток на составляющие, обусловленные токами через .сплошную 12 и капельную 13 части струи. Сиихрониэируюший командный блок 9 обеспечивает синхронное переключение частоты возбуждающего напряжения и 5 8ООЗ каналов измерительного преобразователя таким образом, чтобы в каждом цикле измерения проводились на всех используемых частотах. - Измерительный преобразователь 7 обеспечивает aopwposaaae cu- g лы тока на всех частотах напряженностью возбуждакяцего поля, измеряемой за счет связи его дополнительного входа с вй-; ходом переключателя частоты возбужда» ющего напряжения 2, и, в соответствии с управляющими импульсами от выхода синхрониэирующего командного блока 9 передает на регистратор 8 сигналы,пронорпиональные електропроводностам сплошной и капельной частей струи на всех используемых частотах. Эти сигналы измеряются (регистрируются) регистратором 8, далее цикл измерений повторяется. Соответствие регистрируемых электропроводностей той или иной длине и структуре струи выявляется путем эталонировки устройства. Для этого задают .: струи различной длины и структуры, опре« деляют их структуру известным методом р (например, установкой в сечении струи групп тензодатчиков, фотографированием и т.п.) и измеряют електропроводности сплошной и капельной частей атих струй при помощи предложенного устройства. щ Результаты измерений изображают в виде палеток, для которых например, абсциссой и ординатой авляютса алектропроводности сттошиой и капелькой .частей струи, -а шифром палеточных кривых - длина ы структура струи. Для натурных определений длины и структуры реальных струй используют полученные: пелетки. Использование устройства повышает 4е точность определения расстояния от гидромонитора .до забоя и .обеспечивает возможность измерения структуры струи, а также ocym snaer дистанционный .контроль процесса гидроотбойки,,ц что увеличивает безопасность процесса проведения работ и дает возможность управлять гидроотбойкой в недоступных 73 6 для сепаратора местах (например, при скважинной гидродобыче). Кроме того, использование устройства повышает эффективность гидрораэрушениа горных пород и снижает расход технической воды эа счет оптимального регулирования характеристик струи в процессе гидроотбойки. формула изобретения Устройство для определения расстояния от;гидромонитора до забоя, содержащее генератор переменного напряжения, подключенный к тороидальной катущке, усилитель, подключенный к измерительной тороидальной катушке, и реги-. стратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чу с целью повышения точности определения расстояния от; гидромонитора, до забоя при обеспечении определения структуры струи гидромонитора, оно снабжено переключателем частоты возбуждения напряженна, амплитудно-фазовым измерительным преобразователем и синхрониэирующим командным блоком, а. генератор переменного нащряжения выполнен многочастотным и подключен через переключатель частоты возбуждающего напряжения к обмотке генераторной тороидальной катушки, «оторая соединена со входами амплитудно-фазового . измерителя и измерительного преобразователя, к двум другим входам которого подключены соответственно через амплитудно-фазовый измеритель усилитель и выходы соединенных друг с другом переключателяя частоты возбуждающего напряжения и синхроиизирующего «омаициого блока, а выходы измерительного преобразователя подключены к регистраторуэ Источники инфсрмации, принятые во внимание при,экспертизе 1. Авторское свицет нн ство СССР по заявке М 2З18291/OS„ кл. E 21 С 45/00, 1976. 80037 3 Составитель Р. Гладун Редактор П. Макаревич Техред С. Мигунова Корректор Г. Решетник Заказ 10346/34 Тираж 638 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
