Устройство для измерения напряжений горных пород Советский патент 1988 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному .делу и предназначено для измерения ;напряжений горных пород в вьфабот- ках.

I Целью изобретения.является повыше- Iние надежности работы устройства. ; На фиг. 1 изображено устройство в аксонометрической проекции, общий вид; на фиг. 2 - схема размещения и Q подпайки-тензорезисторов к контактам штепсельного разъема; на фиг. 3 - i вид устройства, наклонного на забой I скважины.

I Устройство состоит из жесткого 5 I конуса 1 (см. фиг. 1), снабженного I герметизирующей заглушкой 2. Основ- I ной узел устройства содержит эластич- I ную прокладку 3 и. штепсельный разъем i 4 с крьшжой 5, которые скреплены меж- 20 I ду собой с помощью эластичной соеди- нительной муфты 6. Этот узел оперт на ввернутую в корпус шайбу 7. Между ним и корпусом помещена втулка 8, из- готовленная из Диэлектрика с малой 25 адгезионной способностью к клею (на пример,, из фторопласта, полиэтилена и др.) и предотвращающая возможность склеивания прокладки с корпусом и с эластичным кольцом 9., укрепленным на 30 нем для предотвращения влияния корпуса на разгрузку керна при бурении.

Эластичная прокладка, втулка и соединительная муфта выполнены в Виде идентичных самотормозящихся усе- ченных конусов с углом заоткоски 9 . Такая конусность способствует качественной установке указанных элементов в жестком корпусе при малых усилиях. В то же время она обеспечивает Q их надежное закрепление и распределение поперечных деформаций во всех сечениях, пропорционально соотношению диаметров.

При опирации штепсельского разъе- ма на шайбу и поджатни устройства к зашлифованной поверхности в эластичной прокладке 3 возникают сжимающие деформации, они сохраняются при любом усилии поджатия устройства.

На широком основании эластичной прокладки 3 укреплена розетка из че- тьфех рабочих тензорезисторов () а на узком основании - компенсационный тензорезистор Ry. Исключение взаимовлияния основаций и следователь- но, рабочих и компенсационного тензорезисторов обеспечивается выбором высоты эластичной прокладки не менее

среднего ее диаметра. Максимальная высота прокладки определяется длиной проводников тока тензорезисторов.

Каждьй из проводников рабочих (K.jy), компенсационного (Ку) и контрольного (RVI) тензорезисторов подпаивается к выводам 10 штепсельного разъема 4, образовывая полумосты (фиг. 2). Один из проводников соединен с общим контактом разъема.

В данном устройстве эластичная прокладка, эластичное кольцо и соединительная муфта выполнены из резины, а конусная втулка из фторопласта. Угол образующих эластичной прокладки и конусной втулки выбран 7 . Высота и средний диаметр подкладки 20 мм. На балансе основания прокладки наклеиваются под углом 0,45, 90 и 135° (Oi относительно выбранного направления) тензорезисторы ПКБ - 20x100, а на меньшее основание - тензорезистор ПКБ-10х100.

При подготовке к работе устройство разбирают. Для этого снимают крьш1- ку 5, нажатием на разъем выдавливают эластичную прокладку 3 из конусной втулки 8 и отделяют эластичную про- кладку от основания разъема 4 с контактами, распаянными для образования рабочих и контрольного полумостов. После разборки на торцы эластичной прокладки наклеивают рабочий и ком- пенсационньш тензорезисторы, а на основание -.контрольный тензорезистор, соединяют основание и разъем с эластичной прокладкой с помощью соединительной втулки и подпаивают выводы тензорезисторов к контактам.

Собранные детали помещают в кор-. пус с конусной втулкой, подсоединяют кабель к разъему и к тензометричес- кой станции, например ИСД-3, и поджимают устройство с фиксированным усилием к запшифованному торцу керна, выбуренному в условиях, подобных ор- ределению напряжений, соблюдая этим подобие зашлифованных поверхностей. Эластичная прокладка при поджатии сжимается в поперечном направлении силами, пропорциональными усилию под- жатия. В процессе действия поперечных сил как рабочим, так и компенсационному тензорезисторам задается определенный уровень сжатия.

При поджатом к торцу устройстве определяют исходные разбалансы рабочих полумостов. После определения исходных разбалансов освобождают разъем и надевают крышку на корпус,герметизируя таким образом токосъемные .детали и обеспечивая полную подготовку к работе. Все эти работы выполняют в лабораторных условиях.

После определения начального разбаланса мостов устройство работает следующим образом. Оно наклеивается на зашлифованный, просушенньй и обез- жиренньй забой скважины (фиг. 3).Для этого вблизи от места, измерений на наружное (большее) основание эластичной прокладки 3 с укрепленными на нем рабочими тензорезисторами и на эластичное кольцо 9 наносится тонкий слой клея, например Циакрин-ЭО с наполнителем Аэросил, направляют торец с нанесенным клеем к забою скважины и поджимают его к центральной части забоя скважины с помощью имеющегося в наличии досылочно-цент- рирующего приспособления с таким же усилием, как и при измерении исходного разбаланса. При поджатии происходит сжатие эластичного кольца 9, перемещение эластичной подкладки 3 относительно конусной втулки 8 отно-, сительно жесткого корпуса 1. Перемещения эластичной прокладки и конусной втулки вызьюает поперечное сжатие эластичной прокладки 3 во всех ее сечениях, а следовательно, продольное . сжатие рабочих и компенсационного тензорезисторов, Rt-jy, Ry укрепленных на основаниях (торцах) этой прокладки.

Для сохранения заданной величины

0

(вытягиванием) прокладки 3 в конусной втулке 8. Такое перемещение не вызывает изменений на большем основании подкладки, но несколько снижает ее распор у меньшего основания. В ре- при сохраняющемся сжатии рабочих тензорезисторов величина продольного сжатия компенсационного тензор езистора .уменьшается.

Дальнейшее выбуривание керна кольцевой коронкой приводит к развитию деформаций восстановления его торца. При этом восстанавливающийся торец

5 керна работает как одно целое с боль- .шим основанием эластичной прокладки и рабочими тензорезисторами и обуславливает изменение сопротивления последних. Изменение сопротивления проявляется при длине керна (lie), меньшей его диаметра (бц), В случае d и изотропного материала, развитие деформаций восстановления торца выбуриваемого керна, а следователь5 но, изменение сопротивлений рабочих тензорезисторов прекращается, причем величины этих деформаций и сопротивлений тензорезисторов приобретают такие же значения, как и при отрьше

Q (отколе) керна от массива.

Формула изобретения

0

35

Устройство для измерения напряжений горных пород, включающее корпус с установленными в нем розеткой с рабочими тензорезисторами, размещенной под ней эластичной прокладкой, компенсационным тензорезистором, кон

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства. Оно содержит корпус 1 с установленными в нем розеткой с рабочими тензорезис- торами, размещенной под ней эластичной прокладкой 3, компенсационным я,. j-a тензорезистором, контактами штепсельного разъема 4. На последнем размещен контрольный тензорезистор. Прокладка 3 выполнена в ввде усечённого конуса, имеет высоту не менее ее среднего диаметра и размещена во втулке 8, установленной в корпусе.На меньшем основании прокладки 3 укреплены компенсационный тензорезистор и , штепсельный разъем 4. На основание прокладки 3 наносят тонкий слой клея, направляют его торец с клеем к забою скважины и поджимают его к центральной, части забоя. При зтом происходит перемещение прокладки 3 относительно втулки 8 и корпуса 1. Это перемещение вызывает поперечное сжатие прокладки 3, а следовательно, продольг ное сжатие рабочих и компенсационное го тензорезисторов. Для сохранения заданной величины сжатия в процессе полимеризации клея досылочно-центри- рующее приспособление раскрепляют на устье скважины. 3 ил. г (Л ю СП сх JO

сжатия в процессе полимеризации клея . тактами штепсельного разъема, о т

досьшочно-центрирующеё приспособление раскрепляют в устье скважины.

По окончании полимеризации клея досьшочно-центрирующеё устройство извлекают из скважины. При этом наступает новое равновесное состояние между прокладкой 3 и кольцом 9. Последнее стремится восстановиться при прокладке 3 уменьшенной высоты или, наоборот, пригружается в случае ее увеличенной высоты. Восстановление формы кольца сопровождается новым, но значительно меньшим перемещением

45

50

личающееся тем, 4To,i це повьшзения надежности работы устрой ва, оно снабжено контрольным тензо резистором, размещенным на штепсел ном разъеме, и втулкой, эластичная прокладка выполнена в виде усеченн го конуса и имеет высоту не менее среднего диаметра, причём прокладк размещена во втулке, установленной в корпусе, при этом на меньшем осн вании эластичной подкладки укрепле компенсационньш тензорезистор и шт сельный разъем.

личающееся тем, 4To,i целью повьшзения надежности работы устройства, оно снабжено контрольным тензорезистором, размещенным на штепсельном разъеме, и втулкой, эластичная прокладка выполнена в виде усеченного конуса и имеет высоту не менее ее среднего диаметра, причём прокладка размещена во втулке, установленной . в корпусе, при этом на меньшем основании эластичной подкладки укреплены компенсационньш тензорезистор и штеггг. сельный разъем.

Фиг. 3