Патент ссср 825946

 

О П И С А Н И Е (и) 825946

ИЗОВРЕТЕ К ИЯ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 05.04.78 (21) 2605019/22-03 (5()Я. (л. з

Е 21 С 39/00 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

ФЬеударстаеннмй кнмнтат

СССР ю делам наабратаний н нтнрмтнй (53) УДК622.38 (088. 8) Опубликовано 30.04.81. Бюллетень J416

Дата опубликования описания 30.04.81 (72) Авторы изобретения

М. И. Шпоркин и Г. А. Собопев (54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

В ГОРНОМ МАССИВЕ

Изобретение относится к технике измерения напряжений в Земпе и может бьгть испопьзовано цпя измерения напряжений в Земпе при прогнозе эемпетрясеннй, а также для измерения напряженийв подземных горных выработках и бортах карьеров при разработке профипактических мер борьбы с горными ударами, стрепянием и выбросами горных пороц.

Известно устройство цпя измерения !

О напряжений, в котором в качестве чувствитепьного эпемента испопьзуется цатчик компенсационной нагрузки. Такой цатчик выпопнен в форме ципинцра из стапи. Поц цействием цавпения, поцаваИ емого внутрь датчика,ципинцр, состояший иэ цвух поповин, раздвигается цо соприкосновения с измеряемым обьектом.

При цостижении рабочего aasnews aa чик переходит в рабочий режим 1) .

Известен также датчик дпя измерения напряжений в горном массиве, вкпючаюший мембраны, соединенные межцу собой по нерабочим участкам и образуюшие гер2 метичную попость, рабочий центр которых нахоцится в зоне контакта с контропируемым массивом 2 .

Нецостатками укаэаннтях цатчиков явпяется низкая точность измерения и нецостаточно широкий циапазон цавпений, в которых они могут работать.

Цепь изобретения — расширение циапазона измерений путем увепичения прочности конструкции при оцновременном уменьшении конструктивного гистереэиса.

Указанная цепь цостигается тем, что мембраны цатчика установпены с возможностью образования межцу нерабочими участками и рабочим центром паруоной части, которая прецставпяет оцно цепов с нерабочим участком и соединена с рабочим центром со стороны герметичной попости, причем парусная часть имеет цпину бопыае 1/2 цпины нерабочего участка цпя обеспечения нацежности соединения.

На чертеже прецставпен прецпагаемый датчик, обший виц.

525946

Датчик имеет мембраны 1 с нерабочей частью 2 и рабочий центр 3, межцу которыми образована парусная часть 4.

Парусная часть прецставляет одно целое с. нерабочей частью 2 и соединена с ра5 бочим центром 3 по зоне 5. В верхней части цатчика имеется отверстие (не показано) цпя соецинения его с регистратором, служашее также цля заполнения цатчика жидкостью. 1О

Датчик работает слецуюшим образом.

После установки в щель, образованную в горном массиве, в датчике созцают цавление, обеспечиваюшее прижатие мембран 1 к стенкам шели. Поскольку зона 15 соединения 5 нерабочей части 2 с рабочим центром 3 осушествпена на парусной части, прижимаемой к рабочему центру 3, а соответственно и к измеряемому объкту, внутреннее давление прижимает мембраны 1 к пороце, ппошаць которой определяется размерами мембран.

Соединение частей цатчика по нерабочей зоне позволяет увеличивать прочность датчика за счет прижатия мембран 1 к горной пороце внутренним цавлением цатчика. Такое выполнение цатчика позволяет созцавать зону соединения 5 небольших размеров, что уменьшает конструкционный гистерезис без уменьшения прочности датчика.

Большие размеры рабочего центра 3 позволяют увеличить эффективную ппощаць цатчика, что равнозначно увеличению эоны соприкосновения чувствительного элемента с измеряемым объектом — горной породой. Увеличение зоны соприкосновения цатчик-пороца позволяет увеличить чувствительность датчика. Оцнако приближение рабочего центра 3 к нерабочим участкам 2 ведет к увеличению жесткости систеь ы. В тех случаях, когца усилия, вызываюшие напряжения, велики, жесткостью системы как измерительной характеристикой можно было бы пренебречь, но при измерении напряжений в большом диапазоне происходит деформация нерабочих участков 2, а соединение рабочего центра 3 с парусной частью 4, являюшейся продолжением нерабочих уча.стков 2, вецет к разрушению зоны соецинения рабочий центр 3-парусная часть

4. Для исключения разрушения зоны соединения 5 и, соответственно, увеличения прочности конструкции необходимо некоторое отцаление рабочего центра 3 от нерабочего участке 2. В этом случае промежуточная зоне (парусная часть 4), находяшаяся межцу нерабочими участками 2 и рабочим центром 3, является пе- рехоцной зоной. Малые размеры рабочего центра 3 увеличивают прочность конструкции, но уменьшают чувствительность. Оцнако в опрецепенном циапазоне соотношений циаметра цатчика к цпине парусной части

4 (не менее 10: 1 и не более 10: 7) чувствительность цатчика и прочность и меют хороши е хара кт ерис тик и.

В случае, когда топшина соизмерима с циаметром цатчика, внутреннее цавление в цатчике отрывает и рабочие участки 2 с парусной частью 4 от рабочего центра 3. Рабочий центр 3 испьгтывает цавпение жицкости или возцуха, нахоцяшихся a nonocxm датчика. Ho yKaaaa/ ное цавпение прижимает рабочий центр

3 к измеряемому объекту и не позволяет ему отрываться. Нерабочие участки

2 не имеют противоцействия с наружной стороны.

При соотношении циаметра цатчика к его толшине не менее 20:1 обеспечивается цостаточная прочность конструкции в рабочем циапазоне измерений, необхоцимом цпя решения поставленной зацачи. При расширении циапазона измерений зона соецинения парусной части 4 с рабочим центром 3 испытывает определенные цеформации. При уменьшении напряжений зона соединения цвижется в сторону полости цатчика, а при увеличении — от полости. При работе цатчика в расширенном циапазоне необходимо стремиться к увеличению зоны соецинения и, соответственно, прочности конструкции. Оцнако большая зона соецинения ведет к увеличению конструкционного гистерезнса, обусловленного контактным трением. Величина гистерезиса при высокоточных измерениях становится соизмеримой с измеряемой величиной (проблема прогноза земпетрясений— чувствительность — миллибары). При зоне контакта не менее трех миллиметров устраняется воэможность разрушения.

Зона соецинения, опрецепяемая указанной величиной, цает цопустимую величину конструкционного гистерезиса.

Формула изобретения

Датчик для измерения напряжений в горном массиве, вкпючаюший мембраны, соединенные межцу собой по нерабочим

Составитепь Л. Березкина

Техрец И.Аствлощ Корректор. О. Билак

Рецвктор И Михеева

Заказ 2366/32 Тираж 627 Поцпнсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по цепам изобретений н открытий

113035, Москва; Ж35, Рвушская наб., ц. 4/5

Фипивп ППП Патент, r. Ужгороц, уп. Проектная, 4 участкам н образующие герметичную попость, рабочий центр которых нвхоцнтся в зоне контакта с контропнруемым масснвом, о т и н ч а ю ш н и с я тем, что, с цепью расширения циапазона из- . мерений путем увеличения прочности с конструкции при оцновременном уменьшеннн конструкционного гнстерезнса, мембраны датчика установлены с воэможностью образования между нерабочими участками н рабочим центром парусной части, которая представляет оцно целое с нерабочим участком н соецннена с рабочим центром со сторойы герметичной попостн, причем парусная чвстьнмеет цпину бопьше 1/2 цпнпы нерабочего уча.стка цпя обеспечения нацежностн соецнн ения.

Источники ннформацнн, принятые во внимание прн зкспертнэе

1. Обшне методопогнческие попоження комппексного нсспецоввння проблем гор1о ной геомехвннкн. Труцы ВНИМИ, т. Sl.

Л., 1970.

2. Авторское свнцетепьство СССР по заявке ¹ 2456897/25, 1977.