УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕНОК ШПУРА Российский патент 1996 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к области геологических исследований и может найти применение в гидротехническом строительстве при проведении инженерно-изыскательских работ, преимущественно в районах вечной мерзлоты.

Известен глубинный термометр, включающий корпус, термобаллон, чувствительный элемент, выполненный в виде сильфонов и снабженный направляющей трубкой со вставленным в нее компенсационным стержнем, соединенным с пером записывающего устройства, которое также включает диаграмму и часовой механизм (а.с. 12042, Е 21 В 47/06).

Известен также глубинный термометр, включающий корпус, термобаллон, измерительный поршень с записывающим пером, диаграммный бланк и часовой привод, в котором измерительный поршень установлен в цилиндрической камере, сообщенной каналами о золотником, соединенным со штоком измерительного поршня, см. а.с. N 296885, Е 21 В 47/06.

Общим недостатком указанных устройств является их конструктивная сложность и низкая надежность в условиях полевых работ.

Известно также устройство для измерения температуры стенки шпура, по а. с. N 1229392, Е 21 В 47/06, которое содержит корпус, несущий шарнирно закрепленные держатели, выполненные в виде коромысла, на одном плече которого закреплены пружина и гибкая связь, а на другом терморезисторы с выступающими чувствительными элементами.

Пружина поворачивает коромысло на некоторый угол против часовой стрелки, пока терморезистор, описав дугу, не достигнет стенки шпура. Гибкая связь поворачивает коромысло на этот же угол, но по часовой стрелке, в результате чего плечо коромысла с терморезисторами опускается от стенки шпура вниз и прижимается к корпусу устройства. Такое состояние используется при опускании устройства в шпур и выема его на поверхность.

Прототип имеет ряд недостатков, заключающихся в следующем.

1. Малая надежность работы, особенно в мягких грунтах.

2. Низкое качество измерения из-за недостаточной и непостоянной силы контакта чувствительного элемента терморезистора со стенкой шпура, обусловленное тем, что имеет место боковое действие пружины на сравнительно большом плече.

3. Замер температуры предусматривается на одной стороне стенки шпура. Для замера температуры стенок в других направлениях необходима перестановка устройства в повторный замер.Тем самым исключается фактор одновременности замера стенок шпура в разных направлениях.

4. Сложность конструкции термоизоляции шпура.

5. Ограниченность применения устройства для измерения температур только для стенок шпура твердых пород.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а также повышение достоверности измерений.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен продольный разрез устройства в сборе.

Устройство содержит корпус, состоящий из верхнего патрубка 1 и нижних патрубков 2, соединенных с помощью резьбовых муфт 3. На наружной поверхности корпуса расположены контейнеры 4, выполненные заодно с резьбовыми муфтами. Шпур 5 закрыт диском 6, на который опирается фланец 7, принадлежащий патрубку 1. Патрубок 1 снабжен буртом 8, на который опирается крышка 9, содержащая уплотняющую втулку 10.

Внутренняя полость шпура закрыта теплоизоляционными материалами, приклеенными к деталям, закрывающим устье шпура и надежно изолирована от теплообмена с внешней средой.

Каждый контейнер 4 содержит капсулу 12 с терморезистором 13 и его электропроводами 14, выходящими наружу к измерительным приборам (не показаны) через уплотнительную втулку 10. Капсула 12 подпружинена с помощью пружины 15, опирающейся в торцевую стенку 16 контейнера 4. Наружный торец контейнера закрыт крышкой 17, выполненный с отверстием 18 для перемещения наружу капсулы 12 с терморезистором 13. К внутреннему торцу капсулы прикреплена гибкая возвратная тяга в виде тросика 19, выведенного наверх через направляющий ролик 20 и через уплотняющую втулку 10. Кроме того, к торцу капсулы прикреплен упругий хвостовик 21, свободный конец которой размещен в осевом канале контейнера 4 в радиальном отверстии корпуса. Хвостовик 21 снабжен отклоняющим скосом 22, взаимодействующим с контрскосом 23 кромок радиального отверстия в корпусе.

К хвостовику 21 прикреплена спусковая тяга в виде тросика 24, выведенного наверх через направляющий ролик 25 и через уплотнительную втулку 20.

Устройство работает следующим образом. Перед спуском устройства в шпур пружины 15 всех капсул 12 одновременно "взводятся" с помощью тросиков 19 и удерживаются в этом положении с помощью захватного элемента хвостовика 21, прижатого к торцевым стенкам 16 контейнеров 4. При этом капсулы 12 с терморезисторами 13 утоплены в контейнерах 4.

Такое положение необходимо для беспрепятственного опускания устройства в шпур и выемки его на поверхность.

Для приведения устройства в рабочее положение достаточно потянуть за тросики 24, при этом захватные элементы хвостовиков 21 выйдут из взаимодействия со стенками 16, пружина 15 расширят ся и дошлют терморезисторы 23 к стенке шпура 15. После окончания измерений при "взводе" пружин 15 свободные концы хвостовиков 21 своими отклоняющими скосами 22 будут взаимодействовать с контр- скосами 23 кромок отверстий, и выйдя из отверстий снова захватными элементами прижмутся к наружной поверхности торцевых стенок 16 контейнеров 4.

Таким образом, управление устройством сводится к сжатию пружин 15 с помощью тросиков 19 и их спуска о помощью тросиков 24.

Эти операции могут выполняться одновременно несколькими одноименно обозначенными тросиками или последовательно. В последнем случае разрыв по времени (несколько секунд) практически не отразится на результатах измерений. Высокая точность и достоверность измерений обеспечиваются хорошим контактом терморезисторов 13 со стенкой шпура, а также термоизоляцией полости шпура от внешней среды.

По сравнению с известными аналогами и прототипом заявленное устройство имеет следующие преимущества:
1. Высокая надежность работы благодаря большому усилию контакта чувствительного элемента терморезистора со стенкой шпура. Это усилие обеспечивается радиально действующей цилиндрической пружиной и может составить несколько килограмм.

2. Возможность агрегатирования устройства установкой нескольких блоков с терморезисторами по глубине. Это достигается набором запасных патрубков требуемой длины.

3. Простота сборки, разборки и агрегатирования, благодаря соединениям патрубков посредством резьбовых соединительных муфт, несущих контейнеры с терморезистором. В конструкции отсутствуют болтовые или заклепочные соединения, винты, шпильки, шайбы и пр. Монтажный инструмент не требуется.

4. Одновременность начала замера температуры стенки шпура в различных направлениях и на различной глубине.

5. Возможность длительных замеров и записи динамики изменения температуры исследуемой стенки шпура, благодаря устойчивому положению устройства, обеспеченному усилием пружин, направленных в разные стороны, как распоры.

Использование: в области геологических исследований. Обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства и повышение достоверности измерений. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, состоящий из верхнего патрубка и нижних патрубков. Они соединены с помощью резьбовых муфт. На наружной поверхности корпуса расположены контейнеры. Они выполнены заодно с резьбовыми муфтами. Подбором длины патрубков устанавливается требуемое раccтояние между контейнерами по высоте. Каждый контейнер содержит капсулу с терморезистором и его электропроводами. Капсула подпружинена с помощью пружины, опирающейся в торцевую стенку контейнера. К внутреннему торцу капсулы прикреплена гибкая возвратная тяга в виде тросика. Он выведен наверх через направляющий ролик и через уплотняющую втулку. Кроме того, к торцу капсулы прикреплен упругий хвостовик. Его свободный конец размещен в отверстии и снабжен отклоняющим скосом. Он взаимодействует с контрскосом кромок отверстия. Для управления хвост виком к свободному концу последней прикреплены спусковая тяга в виде тросика. Он выведен поверх через направляющий ролик и через уплотнительную втулку. 1 ил.

Устройство для измерения температуры стенок шпура, содержащее корпус, держатели с терморезисторами и гибкими возвратными тягами, помещенными в корпусе, отличающееся тем, что оно снабжено контейнерами с осевыми каналами, помещенными на наружной поверхности корпуса, который напротив осевых каналов контейнера выполнен с радиальными отверстиями, имеющими контрскосы на кромках, а держатели выполнены в виде капсул, размещенных в контейнерах с возможностью радиального перемещения относительно корпуса и подпружиненных относительно него, при этом каждая капсула снабжена упругим хвостовиком, размещенным в осевом канале контейнера и радиальном отверстии корпуса и выполненным с захватным элементом, взаимодействующим с наружной поверхностью торцевой стенки контейнера, с гибкой спусковой тягой для приведения устройства в рабочее положение, и имеющим отклоняющий скос, взаимодействующий с контрскосом кромок радиальных отверстий корпуса.