Шахтный стоечный измерительный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

.

4;;

оо

О5 Изобретение относится к средствам измерения и может быть использовано в горном fliene при одновременных сосредоточенных измерениях, основных механических параметров при воздействии шахтной крепи на стойки выработки: перемещения/ дааления, ускоре ния и температуры близлежащего прост ранства, что необходимо при анализе динамического состояния массива горных пород и прогнозировании его изменения. Известно устройство для измерения смещения горных пород в скважинах, включающее основание и крышку, выпол ненные в виде телескопических труб, закрытых с торцов наконечниками с прикрепленными к ним переходными муфтами для соединения с реперами, и реостатный датчик с элементами сопротивления, в виде проводов с ползуном TI 3Данное устройство позволяет измерять линейные перемещения в массиве горных пород, однако оно неприменимо для измерения значительных линейных перемещений. Кроме- того, для оценки динамического состояния массива необходимо производить комплексный сосредоточенный одновременный и долговременный контроль различных механических параметров шахтной крепи: дав ления крепи на стойки, ускорения в точке контакта крепи со стойкой и изменения температуры близлежащего пространства, что данное устройствоне позволяет измерять. Известен шахтный стоечный измерительный преобразователь, состоящий из основания, выполненного в виде стакана, установленной в нем с возможностью вертикального перемещения .опорной плиты, пружины и чувствитель ного элемента. В этом преобразователе нагрузка через стакан передается на мембрану, которая, прогибаясь, воздействует через регулировочный винт на рычаг. Перемещение рычага фиксируется индикаторным измерителем, который вставляется в отверстие штуцера на время замера, или сайописцем С2 . В настоящее время в условиях подземного горного предприятия для оцен ки поведения горного массива необходимо одновременно контролировать ста тические и динамические параметры массива горных пород для прогноза различного рода динамических прояв862лений, таких, как горные удары,, .: ки и т.д. Последствия таких проявлений могут приносить значительный натермальный ущерб, выражающийсяр как правило, в несколько-сот тысяч рублей Поэтому разработаны различные измерительные системы и комплексы, предназначенные для одновременного комплексно1«о многопараметрического и сосредоточенного измерения, сбора и обработки различного рода информации о состоянии массива. В частности,, как элемент такого комплекса предполагается создание системы контроля за изменением горного давления, перемещения, ускорения в точке контакта крепи со стойкой, а также температуры окружающей среды. Данный преобразователь не пригоден для комплексных измерений одновременно нескольких параметров в одной точке. Однако при необходимости осуществления одновременного контроля в настоящее время используются для измерения каждого параметра различные первичные перобразователи. Например, .для измерения перемещения крепи и давления на нее могут использоваться соответственно описанные устройства. Это весьма неудобно при эксплуатации, так как каждый первичный преобразователь необходимо монтировать для измерений и демонтировать nocjre их проведения, что усложняет процесс подготовки к измерениям. Для получения информации из -одной точки необхбдимо в ней установить несколько (по количеству контролируемых параметров) первичных преобразователей, что исключает сосредоточенный контроль и вносит пространственную погрешность в результаты измерений. Кроме-того, использование для передачи информации о.каждом параметре кабельного хозяйства значительной протяженности также неудобно. Кроме того, это неэкономично, так как кабели в период эксплуатации необхо-. димо неоднократно заменять, что существенно увеличивает стоимость в общем недорогогои простого устройства. Наряду с этим применение нескольких первичных преобразователей, каждый из KOTopbix .предназначен для измерения конкретного параметра, неэкономично и ввиду затрат на материал, изготовление и монтаж.

Цель изобретения - повышение точ--. ости и расширения функциональных

озможностей.

Поставленная цель достигается тем, что шахтный стоечный измерительный преобразователь, состоящий из осноав ния, выполненного в виде стакана, установленной в нем с возможностью вертикального перемещения опорной плиты, пружины и чувствительного элемента, снабжен прикрепленными к плите акселерометром и термодатчиком, причем использована коническая телескопическая с витками прямоугольного сечения пружина, которая установлена большим основанием кверху, а чувствительный элемент выполнен в виде реостата, обмотка которого прикреплена к центру опорной плиты, а ползунок - к стакану.

Неподвижное основание в виде стакана, установленная на нем подвижная опорная плита и расположенная между ними перемещающаяся под действием горного давления коническая телескопическая пружина, выполняющие

функцию несущих опорных элементов, изготовлены массивными из заготовок значительной толщины, что позволяет выдерживать давление на стойку шахтной крепи до 5 тонн. Кроме того, выполнение чувствительного элемента в иде жестко соединенных между собой конической телескопической пружины с витками прямоугольного сечения и размещенного внутри нее реостата позволяет при совместном их перемещении наряду с линейно-пропорциональной деформационно-нагрузочной характеристикой деформации пружины от авления получить линейно-пропорциональную характеристику изменения сопротивления с давлением. При соответствующей предварительной тарировке в лабораторных условиях чувствиельный элемент при одном и оде пружины возможно использовать не только для измерения давления на стойку крепи, но и для перемещения ее, что расширяет функциональные возможности преобразователя. Кроме того, характеристика изменения сопротивления с перемещением также линейно-пропорциональна. Все это облегчает инерпретацию результатов измерений и позволяет в шахтных условиях оценивать величины изменяющихся нагрузок и перемещений на стойку шахтной кре- i

пи. Жесткое соединение между собой

Пружины и реостата таким образом, что йижняя установочная поверхность пружины меньшим своим диаметром помещена в основании и верхняя установочная поверхность ее большим своим диаметром укреплена на внутренней стороне опорной плиты, позволяет расположить внутри пружины акселерометр, закрепить его на внутренней стороне опорной плиты и установить на корпусе акселерометра реостат. Такая конструкция позволяет измерять ускорение в точке контакта крепи со стойкой, свести к минимуму чувствительность акселерометра к горному давле нию и позволяет измерять температуру близлежащих горных пород.

. Шахтный стоечный измерительный

преобразователь может одновременно 0 измерять четыре параметре при одном ходе пружины: давление крепи на стойку, перемещение и ускорение в точке контакта стойки с крепью, а также температуру близлежащих пород, что расширяет его функциональные возможности. Это создает определенные удобства при эксплуатации, так как для подготовки к комплексным йзмерениям проводится монтаж лишь од.кого устройства. Кроме того, получена возможность проводить из одной точки одновременный сосредоточенный контроль нескольких (четырех) параметров, размещая первичные преобра зователи в одном корпусе, что, вопервых, повышает точность измерений, и, во-вторых, наряду с удобствами эксплуатации, экономично, так как исключаются дополнительные затраты на материалы, изготовление и монтаж. Для передачи измерительной инфррма.ции к регистратору можно использовать лишь один кабель, что также наряду с удобствами эксплуатации и экономично, так как снижает стоимость устройства.

На чертеже изображено сечение шахтного стоечного измерительного преобразователя.

0 Шахтный стоечный измерительный преобразователь включает основание 1, выполненное в виде стакана с укрепленными на нем зажимной гайкой 2 и опорной плитой 3 и установленной

5 между ними конической телескопической пружиной А с витками прямоугольной формы, выполненных из заготовок , значительной толщины. Нижняя опорная поаерхность пружины меньшего диаметра неподвижно уста новлена и прижата в отверстие основания, а большее верхнее основание пружины укреплено в углублениях опор ной плиты 3. На внутренней стороне опорной плиты установлен при помощи винта 5 акселерометр 6, на .корпусе которого размещена обмотка реостата 7 цилиндрической формы с ползунком 8, закреп ленным, на изолированной подложке 9. Для защиты реостата от воздействия пыли и влаги шйхтного воздуха он помещен в резиновую гофрированную оболочку IО, поджатую с одной стороны к опорной плите при помощи шайбы 11, а другой конец оболочки поджат пружи ной к отверстиям в основании, В опорной плите вблизи непосредст венного контакта ее с массивом установлен в термоизоляционной оболочке 12 безынерционный термодатчик 13 а выводы от акселерометра реостата термодатчика через кабели 14 сОеди нены с кабельным разъемом 15. Измерительный шахтны11 преобразователь укрепляется на стойке шахтной крепи при помощи резьбового соединения 16. Преобразователь работает следующи образом. Устройство устанавливается в стой ку шахтной крепи таким образом, чтобы основание 1 при помощи резьбового соединения 16 имело со стойкой жесткий контакт, а опорная плита 3 упиралась в шахтную крепь. Под действием давления опорная плита 3. перемещается и давит на кони ческую телескопическую пружину k, витки которой поступательно перемещаются относительно друг друга. При этом перемещается и укрепленная на .корпусе акселерометра 6 обмотка реос тата 7, а с ползуна 8 по кабелю Т через кабельный разъем 15 на измерительное оборудование поступает инфор мация об изменении сопротивления. Сравнивая зарегистрированные значения с тарировочными данными, полученными предварительно в лабораторных условиях, регистрируем соответствующие конкретной реличине сопротивления значения давления и перемещения крепи. Кроме того, одновременно с акселерометра 6 и термодатчика 13 поступает измерительная информация об ускорении и температуре в точке контакта стойки с крепью, Использование измерительного шахтного преобразователя по сравнению с базовым объектом обеспечивает следующие преимущества: расширяет функ-циональные возможности устройства путем применения в качестве измерительного элемента жестко соединенных конической телескопической пружины с укрепленным на корпусе акселерометра реостатом, что позволяет за один ход пружины наряду с давлением измерять смещение и ускорение в точ- ке контакта крепи со стойкой; повышает точность и достоверность измерительной информации посредством сосредоточенного контроля основных параметров, что исключает из результатов измерений пространственную . погрешность; создает удобства экс плуатации благодаря использованию всего одной операции монтажа устройства при подготовке его к измерениям и демонтажа после измерений, а также благодаря конструктивному размещению всех первичных преобразователей в одном корпусе; повышает экономичность устройства, так как- исключает затраты на .дополнительные материалы, изготовление и монтаж. Кроме того, за счет использования лишь одного кабеля для передачи измерительной информации стоимость устройства значительно снижается; отсутствие дополнительных приспособлений - специальных динамических муфт для крепления преобразователя к ахтной стойке - упрощает конструкцию стройства.

ШАХТНЫЙ СТОЕЧНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, состоящий из основания, выполненного в виде стакана, установленной в нем с возможностью вертикального перемещения опорной плиты, пружины и чувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, он снабжен прикрепленными к плите акселерометром и термодатчиком, причем использована коническая телескопическая с витками прямоугольного сечения пружина, которая установлена большим основанием кверху, а чувствительный элемент выполнен в виде реостата, обмотка которого прикреплена к центру опорной плиты, а ползунок - к стакану.