Колонковый зонд Советский патент 1991 года по МПК G01N1/02 

Изобретение относится к технике контроля и исследования свойств твердофазных дисперсных и слабосвязанных средств и может быть использовано при проведении каротажа в доменных печах.

Цель изобретения - расширение информативных возможностей известных устройств и повышение представительности пробы за счет определения степени уплотнения керна.

На фиг„1 показан зонд продольный разрез; на фиг.2 - график каротажа

Колонковый зонд содержит цилиндрический корпус 1, который вводится в контролируемый материал через отверстие в стенке доменной печи. При этом задний конец 2 зонда зафиксирован в устройстве удерживания и направления известной конструкции. Передний конец 3 зонда выполнен открытым и образует входное торцовое отверстие плоскость проходного сечения 4 которого наклонена к оси зонда под углом, например, 45°, что облегчает процесс каротажа благодаря наличию острой кромки. Внутренняя полость 5 зонда имеет постоянный диаметр (например, 250 мм) по всей длине, используемой для каротажа, за исключением короткого входного участка 6, на котором проходное сечение сужеел

ы

но из-за наличия огнеупорного покрытия (толщиной, например, 5 мм).

За входным участком в корпусе раз размещен цилиндрический поршень 7, установленный с возможностью скольжения в корпусе 1 зонда о Поршень снабжен уплотнительными элементами 8 (например, кольцеобразными уплотнениями), которые установлены с уси- лием трения, меньшим усилия, необходимого для уплотнения керна.

На наружном, переднем, торце поршня 7 установлен центральный шток, снабженный опорной пластиной 9, ус- тановленной на конце штока перпендикулярно оси 10 зонда. На внутреннем торце поршня 7 установлен узел 11 зацепления конца троса 12, другой конец которого намотан на барабан 13. Последний установлен с постоянным упругим возвратом в направлении наматывания таким образом, что трос 12 всегда натянут, однако усилие натяжения недостаточно для извлечения заторможенного поршня 7. Барабан 13 кинематически связан с потенциометром 14, показания которого непосредственно зависят от намотки троса 12„ Устройство работает следующим

образом, i

Поршень, 7 устанавливают в крайнее

переднее положение, соответствующее максимальному натяжению троса, в котором опорная пластина 9 выступает за пределы корпуса, пересекая эллиптическое сечение 4 входного отверстия по его малой оси, после чего зонд вводят в полость доменной печи через отверстие сопла. Опорная пласти- на 9 вступает в контакт с исследуемым материалом, который заполняет корпус 1 зонда через входное отверстие. Поршень 7 под воздействием керна перемещается в направлении заднего кон ца 2 зонда, при этом, поскольку поршень установлен в корпусе 1 с малым трением, уплотнение керна незначительно. Перемещение поршня приводит к вращению барабана 13, которое вы- зывает поворот потенциометра 14. Таким образом, по показаниям потенциометра можно непосредственно судить о величине обратного хода поршня в зонде и, следовательно, о продвижении головки керна внутри зонда, т.е. о действительной длине керна. Если бы керн не уплотнялся, его длина точно соответствовала бы переме

5 0 5

5 0 45о

0

55

щению зонда внутри доменной печи, которое измеряется обычными средствами, предусмотренными на установке для введения.

На графике фиг.2 абсцисса X определяет подачу зонда, а ордината Y - фактическую длину керна, измеренную предлагаемым зондом. Исходная точка соответствует положению головки сопла введения, а вертикальная ось, показанная прерывистой линией, показывает ось доменной печи. При работе доменной печи в головке сопла образуется полость, называемая турбулентной полостью, которая простирается на расстояние примерно в 1 м или несколько больше от головки. При зондировании вследствие остановки доменной печи эта полость заполняется твердыми материалами, поступающими от узла загрузки доменной печи. Наполнение, осуществляемое соплом перед каротажем, позволяет дополнить заполнение. Именно это заполнение служит обоснованием того, что кривые на фиг.2 начинаются от исходной точки графика, соответствующей положению головки сопла.

Прямая A (Y X) соответствует теоретической кривой, полученной при отсутствии уплотнения. Кривые, получаемые на практике, расположены ниже кривой А в соответствии с уплотнени- ем керна, которое уменьшает Y отно- сительно X.у

Кривые В и С соответствуют двум различным испытаниям, проведенным в доменной печи, остановленной примерно за 6 ч пер.ед проведением испыта- нийе Первое испытание проводилось со скоростью перемещения зонда

0,2 м/с, а второе - 0,14 м/с. i

Изобретение позволяет следить за мгновенным показателем уплотнения характеризующимся наклоном полученных кривых в каждой точке. Из анализа кривых В и С видно, что мгновенный показатель уплотнения является практически неизменным на первой части хода зонда (за исключением местного отклонения для кривой С), а затем резко падает до другой, меньшей также близкой к постоянной величине на второй части хода (начиная примерно от 3,50 м хода). Зная значения уплотнения в каждый момент, можно сделать точные выводы при последующем анализе керна.

3165

Барабан 13 может закрепляться как относительно зонда, так и относительно доменной печи. В этом случае устройство позволяет производить измерения разности между глубиной проникновения зонда и длиной керна, т„е. фактическое уплотнение.

Предложенный зонд может быть применен как при каротаже доменных пе- чей, так и при других видах каротажа, в частности, каротажа грунтов.

Формула изобретения

1. Колонковый зонд, содержащий цилиндрический корпус с входным торцовым отверстием в передней части, отличающийся тем, что, с целью расширения информативных возможностей и повышения представитель- ности пробы за счет определения степени уплотнения керна, зонд снабжен датчиком положения головки керна относительно корпуса, выполненным в виде поршня, установленного в корпу

Q

5

0

5

76

се с возможностью скольжения при взаимодействии с керном и с усилием бокового трения, меньшим усилия, необходимого для уплотнения керна, и устройством для измерения перемещения поршня относительно корпуса

2„ Зонд поп.1, отличающийся тем, что устройство для измерения перемещения поршня выполнено в виде троса, одни конец которого соединен с поршнем, а другой намотан на барабан с возвратным натяжением.

3„ Зонд по п.2, отличаю- щ и и с.я тем, что он снабжен потенциометром, связанным с барабаном.

4. Зонд поп.1, отличаю - щ и и с я тем, что входное торцовое отверстие выполнено скошенным.

5 о Зонд по п„1, отличающийся тем, что он выполнен с входным участком, сопряженным с входным отверстием и выполненным с диаметром, меньшим внутреннего диаметра корпуса.

Изобретение относится к технике контроля и исследования свойств твердофазных дисперсных и слабосвязанных сред и может быть использовано при проведении каротажа в доменных печах. Целью изобретения является расширение информативных возможностей известных устройств и повышение представительности пробы за счет определения степени уплотнения керна. Устройство содержит цилиндрический корпус с входным торцовым эллиптическим отверстием в передней части и датчик положения головки керна внутри зонда. Последний включает поршень, установленный в корпусе с возможностью скольжения при взаимодействии с керном, и средства для измерения перемещения поршня, содержащие трос, один конец которого закреплен на поршне, а другой намотан на барабан с возвратным натяжением, Вращение барабана, пропорциональное перемещению поршня, измеряется потенциометром о 4 з.н. ф-лы, 2 ил 0 с $ (Л

3 11 5 П

3 8

10

фиг.1

1 г 3 4 f 6 Х(т) Фиг.2