Устройство для определения расстоянияОТ гидРОМОНиТОРА дО зАбОя Советский патент 1981 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано, например, для оптимизации гидроотбойки горных пород и контроля размера добычГных полостей. Известно устройство для определения расстояния от гидромонитора до забоя, содержащее генератор переменного напря жения, подключенный к генераторной торо дальной катушке, усилитель, подключенный к измерительной тороидальной катушке, и регистратор, причем обе тороидальные катушки установлены с обеспечением прохождения через их внутренние отверстия струи жидкости на участке от сочле нения ствола с корпусом гидромонитора до места взаимодействия струи с забоем Недостатком этого устройства является то, что на точность определешш расстояния от гидромонитора до забоя существенно влияет структура гидромониторной струи, поскольку сила тока в струе, измеряемая указанным устройством, зависит как от расстояния гидромонитора до забоя (длины струи) так и от соотношения между се- чениями сплсшвой в капельной частей струи и распрэделения капель в капельной части струн. Кроме того, расстояние от гидромонитора до задоя неполно характеризует процесс гндроопгбойкн, поскольку струн одннакоБой могут в зависимости от нх структуры обеспечивать различное удельное давление на забой и, соответственно, различаться по разрушающей способшжтн. Цель изобретешш - повышение точности рхфеделения расстояния от гндроMOHUTopu до забоя пря обеспеченна определения структуры струн гидромонитора. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено переключателем частоты возбуждающего напряжения, амплитудно-фазовым измерительным преобразователем н синхронизирующим комаядным блоком, а генератор переменного напряжения выполнен многочастогным и подключен через переключатель частоты

лоабуждающего.напряжения к обмотке генераторной тороидальной катушки, которая соединена со входами амплитуднофазового измерителя и измерительного преобразователя к двум другим входам которого подключены соответственно через амплитудно-фазовый измеритель усилитель и выходы соединенных Друг с другом переключателя частоты возбуждающего напряжения и синхронизирующего командного блока, а выходыЦзмеритепы кого преобразователя подключены к регистратору.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит многочастотный генератор 1, переключатель 2 частоты возбуждающего напряжения, генераторную тороидальную KaTjiuKy 3, измерительную тороидальную катушку 4, усиширель S,амплитудно-фазовый : измеритель 6, измерительный преобразователь 7, регистратор 8, синхронизирующий командный блок 9, причем обе тороидальные катушки установлены с обеспечением прохождения через их внутренние отверстия струи жидкости на участке от сочленения ствола с KqpnycoM гидромонитора до места взаимодействия струи с забоем, выходы генератора подключены ко входам переключателя частоты воздуждающего напряжения, синзсрониэирующий вход которого нагружен на обмотку тороидальной генераторной катущки. Обмотка измерительной тороидальной катушки подключена ко входу усилителя, выход которого подключен к одному из входов амшштуДно-фазового измерителя, другой вход которого соединен с выходом переключателя Частоты возбуждающего н прянсения, а выход подключен ко входу измерительного преобразователя. Другой вход измерительного преобразователя соединен с вьрсодом переключателя частоты возбуждающего напряжения, его синхронизирующий вход подключен к выходу синхронизирующего командного блока, а выходы измерительного Щ)еобразователя нагружены на регистратор.

На чертеже изображены также гидромонитор 10 со стволом 11, сплошная часть 12 струи гидромонитора и ее капельная часть 13 горные породы 14 и условный контур 15 замыкшшя электри. ческого тока.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение с одного из выходов генератора 1 через переключатель 2 частоты возбуждающего напряжения .поступает на обмотку генераторной тороидальной катушки 3. Во внутреннем отверстии этой катушки возбуждается электрическое поле, направление которого совпадает с осью струи 12 и 13. В случае замыкания электрического контура 15 связи, состоящего из струй 12 и 13, горных пород 14 гидромонитора 1О и ствола 11, в этом контуре течет электрический ток, сила которого при заданной напряженности возбуждающего поля определяется электропроводностью контура 15 на данной частоте.

Если электропроводность заземлений, струи и корпуса гидромонитора постоянна и известна (в практике это обычно соблюдается, причем электропроводность заземлений много больше электропрово0 дности струи), то сила протекающего в струе тока определяется электропроводнрстью собственно струи. В общем случае через струю протекают как токи проводимости, обусловленные электропровод.:

5 ноотью сплошной части струи 12, так и токи смещений протекающие через электрические емкости между каплями и струйками капельной части струи 13. Токи провоянмоста синфазны с возбуждающим

Q надр5икением, т.е. носят чисто активный характер, в то время как токи смещения сдвинуты по фазе относительно возбуждающего поля (имеют как активную, так и реактивную составляющие), причем указанный разовый сдвиг зависит как от частоты возбуждающего поля, так и от строения капельной части струи.

Протекающий в /струе ток возбуждает в обмотке измерительной тороидальной

Q катушки 4 переменную электродвижущую силу, которая усиливается усилителем 5 и поступает на вход амплитудно-фазового измерителя 6, на другой вход которого подается опорный сигнал с выхода .- переключателя 2 частоты возбуждающего напряжения.. Амплитудно-фазовый измеритель вьщеляет в измеряемом токе активную и реактивную составляющие и передает на измерительный преобразователь 7 либо эти составляющие сигнала, либо амплитуду сигнала и его фазу. Амплитудно-фазовые, измерения позволяют с высокой точностью разделить протекающий в струе ток на составляющие, обусловленные токами через сплошную 12 и капельную 13 части струи.

Синхронизирующий командный блок 9 обеспечнв т синхронное переключение частоты возбуждающего напряжения и каналов измерительного преобразователя таким образом, чтобы в каждом цикле , измерения проводились на всех использу емых частотах. Измерительные преобразователь 7 обеспечивает нормированне с лы тока на всех частотах напряженность возбуждающего поля, измеряемой за сче связи его дополнительного входа с выходом переключателя частоты во уждв- юшего напряжения 2, и, в соотве ТЁЕН с управляющими импульсами от выхода синхронизирующего 1 омандного блока 9 передает на регистратор 8 сигналы, пропорциональные электропроводностям сплошной и капельной частей струи на всех используемых частотах. Эти сигналы измеряются (регистрируются) регистратором 8, далее цикл измерений повторяется. Соответствие регистрируемых электропроводностей той или иной длине и структуре струи выявляется путем этал нировки устройства. Для этого задают струн различной длины и структуры, опр деляют их структуру известным методом (нацример, установкой в сечешш струи ipynn тензодатчиков, фотографированием и т.п.) и измеряют электропроводности сплошной и капельной частей этих струй при помощи предложенного устройства. Результаты измерений изо ажают в внде палеток, для которых например, абсциссой и ординатой являются электро проводностн сплошной и капельной .час тей струи, а шифром палеточных кривых - длина и структура струи. Для наттрныхопределений длины и структуры реальных струй используюог полученные : пепетки. Использование устройства повышает точность определения расстояния от гндромовитс а ло забоя я .обеспечивает возможность измерения структуры струи, а также осуществляет дистандион выв ..контроль пр жесса гшфоотбойкн, что увеличивает безопасность пр я1есса проведения работ в дает возможность управлять гидроотбойкой в ведоступвьос 73 ДЛЯ сепаратора местах (например, при скважинной гидродобыче). Кроме того, использование устройства повышает эффективность гидроразрушения горных пород и снижает расход технической воды за счет оптимального регулирования характеристик струи в процессе гидроотбойки. Формула изобретения Устройство для определения расстояния от .гидромонитора до забоя, содер- . жащее генератор переменного напряжения, подключенный к тс юидальной катушЕке, усилитель, подключенный к измери тельной тороидальной катушке, и регистратор, отличаю щеес я тем, чта и целью повьпиения точности определения расстояния от ;гидромонитора до забоя при обеспечении «шределения ; структуры струн гидромонитора, оно снабжено переключателем частоты возбуждения напряжения, амплитудно-фазовым измерительным 1феобразователем и синхронизирукяцнм хомавдным блоком, а. генератор переменного нащ яжения вьшопнен многочастотным и подключен через переключатель частоты возбуждаккцего напряжения к обмотке генераторной тороидальной катушки, которая соединена со входами амплитудно-фазового измерителя в нзмер{ггвльвого преобразователя, к двум другвм входам подключены соответствевво через амплвтудно-фазовый измервтель усилитель и выходы соедвневных друг с другом переключателя частоты возбуждающего напряжения в С|1юфоивз1фуюшего комшвдвого блока, а выходы взмервтельного преобразователя подключены к регистратору. Источники ваформшши, принятые во внимание 1фн спертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке J 2318291/03,. кл. Б 21 С 45/ОО, 1976.