Устройство для измерения уровня воды в скважине

(71) Кузнецкий филиал Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по добыче полезных ископаемых открытым способом(73) Кузнецкий филиал Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по добыче полезных ископаемых открытым способом(56) Патент ф РГ йт 3125591, кл. С 01 Г 23/24, 1983,Шустов В.М. Техника измерений при полевых гйдрогеологических испытаниях. М.; Недра, 1978. с.37.Шустов В,М. Техника измерений при полевых гидрогеологических испытаниях, М.: Недра, с.45 - 47. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ В СКВАЖИНЕ(57) Назначение: изобретениеотносится к горной промышленнбсти 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 меднйй ро-лик 14. Поплавок 19 имеет осевое отверстие, 1 через которое пропущен кабель 5, На ниж. ней поверхности поплавка 19 закреплен постояйный 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 З соединен с выходом формирователя импульсов 17, на входы которого счетные им1782277 пульсы поступают от датчика импульсов 16. Выход формирователя импульсов 17 соединен с входом счетчика воздушного 26 и водяного 27 столба скважины соответственно. При опускании поплавка 19 с противовесом в скважину при каждом. обороте счетного ролика 14 на выходе формирователя импульсов 17 формируется сигнал прямоугольной формы, который поступает навход счетчика 26 воздушного столба, а затем фиксируется индикатором 28. Как только поплавок 19 достигнет уровня воды, он всплывет, преодолев силу сцепления магнита 22 с обечайкой 23, а противовес 20 продолжает опускаться, Выход формирователя импульсов переключится на вход счетчика 27 водяного столба, состояние, которого фиксируется индикатором 29. 4 ил,Изобретенйе относится к горной про-вовесом, закрепленным на гибкой связи, пемышленности и может быть использовано рекинутой через блок, счетчик и индикаторпри добыче полезных ископаемых откры- ное устройство,тым способом; Недостатком этого устройства являетсяИзвестноустройство для измеренияуров то, что оно не позволяет измерить величиныня.жидкости всосудах,снабженное "цепью" воздушного и водяного столбов, находяиз температурнозависимых элементов (дио- щихся в скважине. Имеет сложное и нена- ды,транзисторы), источникатока, регистри-, дежное в работе цифропечатающеерующего прибора (миллиамперметра), .устройство, сложный в изготовлении и наизмеряющего уровень жидкости за счет па ладке лентопротяжный механизм.деййя сопротйвления на звеньях измери- . Целью изобретения является расширетельной цепи на границе двух фаз ние функциональных возможностей за счет(воздух-жидкость) " увеличения числа измеряемых параметров,Недостатком устройства является низ-. повышения надежности работы устройствакаяточность измерения из-за естественного 15 эа счет введения электронного счетногоразброса параметров температурйозависи- блока.мых"элементов; невозможность выполнить Поставленная цель достигается тем, чтонадежную температурнозависимую цепь в устройстве для определения уровня водыбольшой длины (например 30 - 40 м) для за- в скважине, содержащее отсчетный мехамеравглубокихскважинах., 20 низм включающий поплавок со сквознымИзвестен ленточный уровнемер; состо- осевым отверстием й кольцевым постоянящий из основания с ручкой, к которому ным магнитом в нижней его части, противокрепится-корпус катушки, посаженной на вес, выполненный из немагнитного металлаось, измерительной ленты, один конец кото- . и снабженного железной обечайкой по веррой жестко связан с катушкой, другой с 25 хней образующей, закрепленный на гибкомэлектродом в виде полого герметически эа- трехжильном, перекинутом через счетныйкрытого цилиндра, в котором размещены ролик, кабеле, один конец которого соеди гальванические элементы, а в осйовании ней с токосъемными кольцами, находящиприбора - индикатор (микроамперметр). " мися на барабане, а другой с укрепленнымНедостатки этого устройства: затрудни в верхней части противовеса и залитым комтельно фиксировать момент касания элект- паундной мастикой, трехконтактным герко рода с водой, а также выход электрода из: ном.воды по стрелочному прибору; отсчет глу-Датчик счетных импульсов; включаюбины залегания уровня воды производится щий счетный ролик, с укрепленным на немсчитыванием с измерительной ленты (в виду 35 постоянным магнитом, трехконтактныйзагрязнения ленты возможны просчеты); не- геркон, "подвижный" контакт которого завозможность измерения полной глубины землен, а другие соединены со входом форскважины, мирОвателя импульсов, представляющегоОбщим недостатком обоих устройств собой ВЯ-триггер, выполненный на микроявляется значительное неудобство и ниэ схеме К 176 ЛА, с выхода которого прямокаяточностьизмерения вусловиях большихугольные импульсы через скользящиенизких температур (обмерзание, корабле- щетки, контактные кольца и один проводние, излом ленты); трехжильного кабеля соединен с "подвижНаиболее близким к заявляемому явля- ным" контактом, находящегося на противоется устройство для определения уровня во весе, трехконтактного геркона, два другихды в скважине, содержащее отсчетный контактакоторогосоединенысоответственмеханизм включающий поплавок с проти- но с входами двухразрядных счетных реги40 импульсов 17 55 стров, выполненных на микросхемах К 176 ИЕЧ, выходы которых соединены с цифровыми индикаторами, выполненными на лампах ИВ.Формирователь импульсов, счетные регистры, индикаторы, герконы являются электронной частью устройства, питание которой осуществляется от источника посто- янного 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 железнойобечайкой по его верхней образующей, трехконтактным герконом залитым компаундом и пбсредством трехжильного кабеля, соединенного через токосьемное устройство с выходом формирователисчетных импульсови с входами счетных регистров, выходы которых соединены с входами двухразрядных индикаторов воздушного и водяногостолбаскважины.На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 - предлагаемое устройство, общий вид; на фиг,З - то же, вид сбоку и схема измерения воды в скважине;на фиг,4 - узлы датчика счетных импульсов,формирователя импульсов датчика уровняводы, 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 ук- реплена консоль 11, в верхней частикоторой укреплен терхконтактный геркон 12, а на оси 13 вращается мерный ролик 14 с 45 постоянным магнитом 15, Мерный ролик, постоянный магнит и геркон являются датчиком счетных импульсов 16, выход которого соединен со входом формирователя На конце кабеля 5, перекинутого через ролик 14 и сматывающегося барабана 4,укреплен датчик 18 уровня воды в скважине,состоящий иэ 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 иэ немагнитного металла, эакреплена железная обечайка 23, обеспечивающая соединение поплавка с йротивовесом за счет"сйлы маеййого сцейления.В теле противовесауСтановлен йзамит компаундной мастикой трехконтактнйй геркон 24, контакты которого посредством кабеля 5 контактных колец 6 и щеток 25, когда поПлавок сцеплен сг 1 рогибовесОм;совдийе- ны по линии Ь Ь Ьи с выходом формирователя импульсов 17; по линии а а а со входом счетного регйстра 26 воздушного столба скважины; по линии с с с со вхо. дом 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, совмещенныйс противовесом 20 вследствие притяжений кольцевбго матнйта 22 и обечайки 23 устанавливают по ценгру скважийы на уроВГ 6 земной поверхйости. Барабан 4 удержйвв-" ется тормозом 10, включается гтитание" тум- блером 30, на индикагорах 28 И 2 Ъ 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 эа счет замыкания контактов е и 1 геркона 12 магнитом 15 на выходе формирователя импульсов 17 появится один счетный импульс, соответствующий опусканию поплавка 19 с противовесом 20 на один метр при условии, что диаметр ролика 14 определен из выражения: где а - 1, 2; 4, 8 - числа йормальнщго двойчного кодаЕсли а принимает зйачения 2, 4, 8 (по конструктивным"соображениям), то после формирователя вводится соответствующе 6 количество делителей имйульсов. С выхода формирователя счетные импульсы через токосъем (6, 25) поступают на "подвижный" контакт Ь, который нормально замкнутс контактом с, но под воздействием магнйта 22 он замкнут с контактом а и Счетйыеим- пульсы через контакт а поступают на счетный регистр 26 воздушного столба,Как только поплавок 19 достигает уровня воды, он всплывает преодолев своей подъемной силой сцепление магнита с обечайкой. В момент рассоединения контакты Ь и с замкнутся и счетные импульсы уже через контакт с будут поступать на счетный регистр 27 водяного столба, Индикатор 281782277 7зафиксирует величину воздушного столба, апо достижении дна противовесом 20 индикатор 29 - иводяного столба скважины. Приподъеме противовеса 20, если не нажатькнопку сброса 31 измерение произойдет в 5обратном порядкеи искомые значения будут средние из двух измерений,В устройстве предусмотрены люк 32 дляразмещения датчика уровня, люк 33 дляэлементов питания, ручка 34 для перейоски, 10В корпусе основания размещена монтажная плата электронного блока.Использованиепредлагаемого йзобретения позволит расширить функциональ-.ные возможности устройства: измерять 15величину водяного и воздушного столба вскважине,Формула изобретения20Устройство для измерения уровня водыв скважине, содержащее основание, датчикуровня в виде поплавка и противовеса, свя-занных гибким кабелем, перекинутым черезблок; соединенный со счетчиком, связанным с индикатором столба водь, о т"л и ч а ю 8щ е е 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 трехкойтактным герконом, который установлен в теле противовеса и залит компаундной мастикой, а датчик счетных импульсов выполнен в виде закрепленного на мерном ролике постоянного магнита и трехконтактного. геркона, который закреплен неподвижйо 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, два других контакта которого связаны с входами счетчиков воздушного и водяного столба, причем в нижней части поплавка выполнено сквозное осевое отверстие, через которое пропущен кабель,1782277 Корректор О.Кравцова оставител ехред М.М ргентал актор зеодстееннс.издателаский комбинат "Патент", г. ужгсрод. ул. Галери аз 4289 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 415