Скважинный источник колебаний Советский патент 1981 года по МПК G01V1/145 

Описание патента на изобретение SU890324A1

I

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в рудных и угольных шахтах для вибрационного воздействия на горные породы с целью перераспределения напряжений в целиках или уменьшения их прочности. %

Известны протяженные устройства цилиндрической формы, закрепляемые в пробуренных скважинах - скважинные деформометры. Они закрепляются с помощью опор и распорных элементовфиксаторов, распирающих скважинные деформометры и опоры Г13 .

Такое крепление служит для фиксации деформометров и не предназначено для передачи значителы ых вибрационных усилий.

Известен также скважинный источник колебаний, применяемый в сейсмических исследованиях. Он включает распорные элементы в виде продольных стержней, вводимых в скважину и сжимаемых по концам

двумя системами пружин. Стержни формой поперечного сечения повторяют конфигурацию скважины. Кроме того, имеется закрепленный между стержнями баллон для сжатого воздуха. Устройство вводят в скважину, баллон заполняют сжатьп-j воздухом, его поперечные размеры увеличиваются, он распирает стержни и прижимает их к стенкам скважины. При выпуске воздуха

Ш из баллона системы пружин стягивают стержни и возвращают их в исходное. положение, позволякицее извлечь устройство из скважины. Вибровозбудитель расположен на поверхности земли

15 и передает колебания стержням с помощью дополнительного приспособления 2.

Недостатками устройства являются громоздкость, не позволяющая исполь20зовать его в стесненных условиях подземных горных выработок, а также сложность конструкции, большой вес. Распорный элемент, будучи упругим. поглощает значительную долю колебательной энергии. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для генерирования колебаний, включающее анкер, который с помощью трубы соединяется с распорными элементами - гидроцилиндрами. Они прижимают к стенкам скважины специальные колодки, соединяющие грунт с анкером ГЗ}, Однако известное устройство сложно, громоздко, дорого, а его введение в горизонтальные скважины затруд ,нено большого веса и особенностей конструкции. Для размещения устройства в горизонтальной скважине требуются специальные приспособления, не предусмотренные в нем. Цель изобретения - повьшение производительности и упрощение конструк ции скваисинного источника колебаний состоящего из вибровозбудителя и рас порньк элементов. Цель достигается тем, что каждый распорный элемент выполнен из клинье подвижно связанных с корпусом вибровозбудителя скважинного источника ко лебаний. Внутренние клинья примыкают к корпусу вибровозбудителя, установлены с возможностью осевых подвижек, а внешние клинья, имекнцие возможность радиальных подвижек, размещены между внутренними клиньями и стенкой скважины. Внешние клинья отличаются друг от друга размером в радиальном направлении. Этот размер увеличивается от распорного элемента у устья скважины к распорному элемен ту у дна. Внутренние клинья выполнен с продольными тягами. Тяги, обращенные к устью скважины, имеют резьбу, входят в отверстия опор, установленных на корпусе вибровозбудителя, и подтягиваются гайками относительно опор. Остальные тяги связаны друг с другом пружинами, работающими на рас тяжение, причем жесткость пружин уменьшается от устья скважины к дну За счет такой конструкции источника колебаний после его установки в сква жине, подтягивая гайками те тяги, которые входят в отверстие опор, мож но затянуть клинья распорных элементов и зафиксировать источник колебаний в скважине. Па фиг. изображен источник коле баний, введенньй в скважину и подготовленньй к расклиниванию ,половина пр одольного вида; на фиг. 2 - попе4. 4 речный разрез А-А на фиг. 1 (расклиненный источник колебаний). Вибровозбудитель 1 скважинного источника колебаний несет жестко связанные с ним направляющие 2 и упругие связи 3. В направляющих 2 установлены с возможностью осевого перемещения внутренние клинья 4, а связи 3, выполненные в виде полос пружинной стали, соединяют корпус вибровозбудителя I с внешними клиньями 5 и обеспечивают их радиальную подвижность. Внутренние клинья 4, как и внешние клинья 5, одного распорного элемента кщеют одинаковые размеры. Внешние клинья 5 разных распорных элементов имеют различные размеры в радиальном направлении. У внешних клиньев 5, ближайших к устью скважины, толш1ина в радиальном направлении минимальна, у внешних клиньев 5 следую- щего распорного элемента она больше и так далее до распорного элемента у дна cквaжиныJ к которого толщина внешних клиньев 5 максимальна. Поэтому в исходном положении зазор между наружной цилиндрической поверхностью внешних клиньев 5 и скважиной возрастает в обратном порядке, т.е. от дна скважины к устью. Внутренние клинья 4 распорных элементов, ближайших к дну скважины, имеют одну тягу 6, остальные внутренние клинья - по две тяги 6. Тяги 6, обращенные к устью скважины, имеют резьбу, входят в неподвижные опоры 7 и несут гайки 8 и 9. Остальные тяги 6 связаны между собой пружинами 10. Пружины отличаются друг от друга жесткостью. Жесткость пружины, ближайшей к устью скважины, максимальна, жесткости следующих пружин последовательно уменьшаются, жесткость пружины, ближайшей к дну скважины, минимальна. На фиг. 1 и 2 изображены три распорных элемента по длине вибровозбудителя 1 с тремя парами клиньев по окружности в каждом распорном элементе. Оба количества могут быть иными. Корпус вибровозбудителя может быть некруглым. Скважинный источник колебаний работает следукяцим образом. Он вводится в пробуренную скважину. Дпя облегчения этой операции может быть использована желобчатая полоса, подложенная снизу, воспроизводящая форму скважины и вводимая

в нее вместе с вибровозбудителем. Вращением гаек 8 подтягивают в сторону устья скважины тяги 6 и внутренние клинья 4 J ближайшие к устью скважины. В ту же сторону начинают двигаться остальные внутренние клинья 4 со своими тягами и пружинами. Внешние клинья 5 раздвигаются и пока они не придут в соприкосновение со стенками скважины, усилие вращения гаек 8 минимально, так как преодолеваются только силы трения внутренних клиньев 4. Зазор между внешними клиньями 5 и наиболее удаленного от устья скважины распорного элемента минимален, поэтому они первыми приходят в соприкосновение со стенками скважины. Клинья этого распорного элемента затягиваются. Усилие вращения гаек 8 возрастает, так как к силам трения незатянутых клиньев.добавляется сила пружин, ближайших к затянутым клиньям (на фиг. 1 правой пружины 10). Далее затягиваются клинья следующего распорного элемента (на фиг. 1 среднего), так как теперь его зазор между наружной поверхностью внешних клиньев 5 и стенкой скважины минимален. После этого усилие затяжки гаек 8 снова возрастает, так как к силам трения оставшихся незатянутыми клиньев добавляется сила пружины большей жесткости (на фиг.1 левой пружины 10) .Наконец,затягиваются клинья распорного элемента,ближайшего к устью скважины. Гайка 8 стопорится, скважинный источник колебаний готов к работе. Включается двигатель вибровозбудителя, появляются колебания, передающиеся через распорные элементы горной породе. Вследствие вибраций клиновые соединения стремятся ослабнуть .

Рассмотрим возникающие при этом усилия, причем начнем с распорного элемента у дна скважины.

Поскольку внешний клин 5 не имеет возможности осевого перемещения, клиновое соединение может ослабнуть только за счет перемещения внутреннего клина 4 вправо. Однако этому препятствует усилие растянутой пружины 10, которая с другой стороны подтягивается внутренним клином 4 смежного распорного элемента. Но его клиновое соединение также не может ослабнуть, так как в свою очередь подтягивается слева с большим усилием более жесткой пру.яиной. Крайняя,

ближайшая к устью скважины, наиболее жесткая и растянутая с наибольшим усилием пружина, сцеплена с крайним внутренним клином 4, лишенным возможности осевых перемещений в процессе работы вибровозбудителя, так как его тяга зафиксирована на опоре 7 гайкой 8.

Таким образом, каладый внутренний

o клин 4 находится в осевом направлении под воздействием двух сил, создаваемых пружинами: справа действует меньшая сила, стремящаяся ослабить клиновое соединение, а слева - большая

5 сила, стремящаяся затянуть его. За счет этого клинья постоянно затянуты, несмотря на воздействие вибраций.

Для разборки клиновых соединений после окончания работы отвинчиваются гайки 8 и затягиваются гайки 9. Тяга 6 с резьбой и внутренним клином 4, ближайшим к устью, отжимаются в скважину, последовательно через тяги и пружины воздействуя на клинья дру-

S гих распорных элементов и ослабляя их соединения. Распорные элементы приходят в исходное положение, источник колебаний можно извлечь из скважины.

О При выборе размеров скважииного источника следует руководствоваться вибрационными усилиями, технологическими возможностями бурового и вибрационного, оборудования, контактной

J прочностью пород.

Выбирая те или иные углы наклона клиньев и жесткости пружин можно менять функции, выполняемые ими. Если угол мал, как показано на фиг, I, то

клиновые соединения самозатягиваются и усилие пружин необходимо лишь для предотвращения ослабления клиновых соединений от вибрации. Если уголбольше, то самозатягивание не возникает и пружины должны быть такими, чтобы их усилия было достаточно для обеспечения рабочего положения клиньев и для восприятия некоторой составляющей вибрационного усилия. В этом Случае, в отличие от предыдущего, ютиновые соединения обладают податливостью.

Скважинный источник колебаний дает возможность вибрационного воздействия на горные породы для перераспределения напряжений в целиках и устранения опасных динамических проявлений горного давления. Это позволяет существенно сократить расходы на взрывчатые вещества, повысить безопасност и производительность труда горнорабочих, использовать оптимальную технологию горных работ. Формула изобретения Скважинный источник колебаний, включающий вибровозбудитель и связанные с ним распорные элементы для монтажа в скважине с возможностью радиальных и осевых перемещений относительно последней, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и упрощения конструкции, казкдый распорньш элемент выполнен в виде внутреннего, примыкающего к вибровозбудителю, и внешнего клиньев, внутренний клин ус тановлен с возможностью осевых пере- мещений и выполнен с тягами, а внешНИИ установлен с возможностью радиальных перемещений и соединен с вибровозбудителем упругими связями, тяги каждого распорного элемента связаны друг с другом пруткинами, жесткость которых уменьшается от конца вибровозбудителя, обращенного к устью сквакданы, к концу, обращенному ко дну скважины, а/ тяги фиксированы гайками с возможностью регулирования в опорах, выполненньк на обращенном к устью скважины конце вибровозбудителя, при этом поперечный размер внешних клиньев увеличивается от конца вибровозбудителя, обращенного к устью скважины,к противоположному концу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Техника контроля напряжений и деформаций в горных породах. Л., Наука, 1978, с. 133-138. 2.Патент С11А-1р 3346066, 181-106, опублик. 1967. кл 3.Патент США 3282371, 181-106, опублик. 1966 (прототип), кл

Похожие патенты SU890324A1

название год авторы номер документа
Скважинный источник колебаний 1980
  • Креймер Владимир Исакович
  • Курленя Михаил Владимирович
  • Мурзин Геннадий Степанович
SU890323A1
Скважинный источник колебаний 1981
  • Креймер Владимир Исакович
  • Курленя Михаил Владимирович
  • Еременко Юрий Иванович
SU1038897A1
Устройство для установки в скважине вибровозбудителя 1980
  • Креймер Владимир Исакович
  • Курленя Михаил Владимирович
  • Мурзин Геннадий Степанович
SU1063999A1
Скважинный источник колебаний 1980
  • Креймер Владимир Исакович
  • Курленя Михаил Владимирович
SU890322A1
СКВАЖИННЫЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР 1996
  • Кулаков В.Ф.
  • Зуев А.А.
RU2107930C1
ДЕФОРМОМЕТР 2008
  • Лодус Евгений Васильевич
RU2377406C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПО ОСИ СКВАЖИНЫ 2008
  • Опарин Виктор Николаевич
  • Кулагин Рим Асманович
  • Востриков Владимир Иванович
  • Кулагин Олег Римович
RU2364721C1
Устройство для определения деформаций горных пород 1982
  • Афанасьев Юрий Сергеевич
  • Калинников Владимир Петрович
  • Мазья Марк Давыдович
  • Палий Виктор Дементьевич
  • Пискарев Владимир Константинович
  • Протопопов Игорь Иванович
  • Скольнов Владимир Константинович
  • Смелянский Евгений Стефанович
  • Эпштейн Михаил Самуилович
SU1040150A1
Скважинный источник вибрационных колебаний 1989
  • Кулаков Вадим Федорович
  • Игнатьев Александр Васильевич
  • Кантемиров Виктор Иванович
  • Попов Виктор Борисович
SU1728817A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНЦОВ ВИТКОВ ЛОБОВОЙ ЧАСТИ СТАТОРНОЙ ОБМОТКИ В ДИНАМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЕ 1990
  • Даниель Хедигер[Ch]
  • Ханс-Вернер Станковски[De]
RU2012120C1

Иллюстрации к изобретению SU 890 324 A1

Реферат патента 1981 года Скважинный источник колебаний

Формула изобретения SU 890 324 A1

SU 890 324 A1

Авторы

Креймер Владимир Исакович

Курленя Михаил Владимирович

Даты

1981-12-15Публикация

1980-04-24Подача