Устройство для измерения уровня воды в скважине Советский патент 1992 года по МПК E21B47/04 

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых открытым способом.

Известно устройство для измерения уровня жидкости в сосудах, снабженное цепью из температурнозависимых элементов (диоды, транзисторы), источника тока, регистрирующего прибора (миллиамперметра), измеряющего уровень жидкости за счет падений сопротивления на звеньях измерительной цепи на границе двух фаз (воздух-жидкость)

Недостатком устройства является низкая точность измерения из-за естественного разброса параметров температурнозависимых элементов; невозможность выполнить надежную температурнозависимую цепь большой длины (например 30 - 40 м) для замера в глубоких скважинах

Известен ленточный уровнё мер, состоящий из основания с ручкой, к которому кр е пится корпус катушки, посаженной на ось, измерительной ленты, один конец которой жестко связан с катушкой, другой с электродом в виде полого герметически закрытого цилиндра, в котором размещены гальванические элементы, а в основании прибора - индикатор (микроамперметр).

Недостатки этого устройства: затруднительно фиксировать момент касания электрода с водой, а также выход электрода из воды по стрелочному прибору; отсчет глубины залегания уровня воды производится считыванием с измерительной ленты (в виду загрязнения ленты возможны просчеты); невозможность измерения полной глубины скважины.

Общим недостатком обоих устройств является значительное неудобство и низкая точность измерения в условиях больших низких температур (обмерзание, коробление, излом ленты).

Наиболее близким к заявляемому является устройство для определения уровня воды в скважине, содержащее отсчетный механизм, включающий поплавок с противовесом, закрепленным на гибкой связи,перекинутой через блок, счетчик и индикаторное устройство.

Недостатком этого устройства является

то, что оно не позволяет измерить величины воздушного и водяного столбов, находящихся в скважине. Имеет сложное и нена- дежное в работе цифропечатающее устройство, сложный в изготовлении и наладке лентопротяжный механизм.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа измеряемых, параметров, повышения надежности работы устройства

за счет введения электронного счетного блока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения уровня воды в скважине, содержащее отсчетный механизм включающий поплавок со сквозным осевым отверстием и кольцевым постоянным магнитом в нижней его части, противовес, выполненный из немагнитного металла и снабженного железной обечайкой по верхней образующей, закрепленный на гибком трехжильном, перекинутом через счетный ролик, кабеле, один конец которого соединен с токосъемными кольцами, находящимися на барабане, а другой с укрепленным

в верхней части противовеса и залитым ком- паундной мастикой,трехконтактным герко- ном.

Датчик счетных импульсов, включающий счетный ролик, с укрепленным на нем

постоянным магнитом, трехконтактный геркон, подвижный контакт которого заземлен, а другие соединены со входом формирователя импульсов, представляющего собой RS-триггер, выполненный на микросхеме К 176ЛА-7, с выхода которого прямоугольные импульсы через скользящие щетки, контактные кольца и один провод трехжильного кабеля соединен с подвижным контактом, находящегося на противовесе, трехконтактного геркона, два других контакта которого соединены соответственно с входами двухразрядных счетных регистров выполненных на микросхемах К 176ИЕЧ, выходы которых соединены с цифровыми индикаторами, выполненными на лампах ИВ-6.

Формирователь импульсов, счетные регистры, индикаторы, герконы являются электронной частью устройства, питание которой осуществляется от источника постоянного тока напряжением 9 В. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что датчиком уровня воды в скважине является поплавок со сквозным осевым отверстием и кольцевым постоянным магнитом в нижней его части, благодаря чему поплавок свободно перемещается по гибкому трехжильному кабелю, и противовес из немагнитного металла, снабженный железной обечайкой по его верхней образующей, трехконтактным герконом залитым компаундом и посредством трехжильного кабеля, соединенного через токосьемное устройство с выходом формирователя счетных импульсов и с входами счетных регистров, выходы которых соединены с входами двухразрядных индикаторов воздушного и водяного столба скважины.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг 2 - предлагаемое устройство, общий вид; на фиг 3 - то же, вид сбоку и схема измерения воды в скважине; на фиг.4 -узлы датчика счетных импульсов, формирователя импульсов датчика уровня воды, схема связей электронного блока.

Устройство для измерения уровня воды в скважине содержит основание 1, стойку 2, ось 3, на которой вращается барабан 4 с трехжильным гибким кабелем 5, соединенным с контактными кольцами 6, рукояткой намотки 7. Барабан удерживается на оси 3 пружинной шайбой 8, натяжной гайкой 9, фиксируется тормозом 10 На основании укреплена консоль 11, в верхней части которой укреплен терхконтактный геркон 12, а на оси 13 вращается мерный ролик 14 с постоянным магнитом 15 Мерный ролик, постоянный магнит и геркон являются датчиком счетных импульсов 16, выход которого соединен со входом формирователя импульсов 17.

На конце кабеля 5, перекинутого через ролик 14 и сматывающегося барабана 4, укреплен датчик 18 уровня воды в скважине, состоящий из поплавка 19 и противовеса 20. В поплавке 19 имеется сквозное осевое отверстие 21, через которое свободно проходит кабель 5. На нижней поверхности поплавка укреплен постоянный кольцевой магнит 22. На верхней части противовеса, выполненного из немагнитного металла, закреплена железная обечайка 23, обеспечивающая соединение поплавка с противовесом за счет силы ма гштнъго ецепл ения. В теле противовеса установлен и заттигг

компаундной мастикой трёхконтаКТмый геркон 24, контакты которого посредством кабеля 5 контактных колец б и щеток 25, когда поплавок сцеплен с противовесом, соединены по линии b b b с выходом формирователя импульсов 17; по линии а а а со входом счетного регистра 26 воздушного столба скважины; по линии с с с со входом счетного регистра 27 водяного столба скважины. Выходы счетных регистров соединены с входами соответствующих им цифровых индикаторов 28 и 29.

Устройство работает следующим образом Устройство устанавливается у устья скважины. Поплавок 19, совмещенный с

противовесом 20 вследствие притяжения кольцевого магнита 22 и обечайки 23 устанавливают по центру бйважиш на урЫҐГеГ земной поверхности. Барабан 4 удержййа 1 ется тормозом 10, включается питание туйГблером 30, на индикаторах 28 rt устанавливаются нули кнопкой сброса 31. Устройство готово к работе.

При опускании в скважину датчика уровня воды 18 вращается мерный ролик 14

и при каждом его обороте за счет замыкания контактов е и f геркона 12 магнитом 15 на выходе формирователя импульсов 17 появится один счетный импульс, соответствующий опусканию поплавка 19с противовесом

20 на один метр при условии, что диаметр ролика 14 определен из выражения:

Р. 1000

DP 1Fa мм40

где а - 1, 2, 4, 8 - числа нормально/о дв окч- ного кода.

Если а принимает значения 2, 4, 8 (по конструктивным соображениям), то после

5 формирователя вводится соответствующее количество делителей импульсов. С выхода формирователя счетные импульсы через токосъем (6, 25) поступают на подвижный контакт Ь, который нормально замкнут с

0 контактом с, но под воздействием магнита 22 он замкнут с контактом а и счетные импульсы через контакт а поступают на счетный регистр 26 воздушного столба,

Как только поплавок 19 достигает уров5 ня воды, он всплывает преодолев своей подъемной силой сцепление магнита с обечайкой. В момент рассоединения контакты b и с замкнутся и счетные импульсы уже через контакт с будут поступать на счетный регистр 27 водяного столба. Индикатор 28

зафиксирует величину воздушного столба, а по достижении дна противовесом 20 индикатор 29 - и водяного столба скважины. При подъеме противовеса 20, если не нажать кнопку сброса 31 измерение произойдет в обратном порядке й искомые значения будут средние из двух измерений. ;; ;

В устройстве п редусмотрены л юк 32 для размещения датчика уровня, люк 33 для элементов питания, ручка 34 для переноски. В корпусе основания размещена монтажная плата электронного блока. .

Использование предлагаем6го изобре- тения позволит расширить функциональные возможности устройства: измерять величину водяного и воздушного столба в скважине.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня воды в скважине, содержащее основание, датчик уровня is виде поплавка и противовеса, связанных гибким кабелем, перекинутым через блок; соединенный со счетчиком, связанным с индикатором столба водь), б тсл и a tout e e с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения числа измеряемых параметров, оно снабжено датчиком счетных импульсов,

формирователем импульсов, последовательно соединенными счетчиком и индикатором воздушного столба, закрепленным на нижней поверхности поплавка постоянным кольцевым магнитом, закрепленной на верхней части противовеса металлической обечайкой и трехконтактным герконом, который установлен в Теле противовеса и залит компаундной мастикой, а датчик счетных импульсов выполнен в виде закрепленно г о на мерном ролике постоянного магнита и трехконтактного геркона, который закреплен неподвижно на основании на уровне постоянного магнита и подключен к входу формирователя импульсов, выход которого связан с одним из контактов трехконтактного геркона, установленного в теле противовеса, дйа других контакта которого связаны с входами счетчиков воздушного и водяного столба, причем в нижней

части поплавка выполнено сквозное осевое отверстие, через которое пропущен кабель.

Назначение: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых открытым способом. Сущность изобретения: устройство содержит поплавок 19 и противовес 20, прикрепленный к кабелю 5, перекинутому через медный ро- лик 14. Поплавок 19 имеет осевое отверстие, через которое пропущен кабель 5. На нижней поверхности поплавка 19 закреплен постоянный кольцевой магнит 22, который притягивает поплавок 19 к железной обечайке 23, закрепленной на противовесе 20. На верхней поверхности противовеса 20 укреплен трехконтактный геркон 24. который соединен с выходом формирователя импульсов 17, на входы которого счетные им Ј

Фиг./

ас

Редактор

Составитель Техред М.Моргентал

Фагд

Корректор О.Кравцова