Устройство для измерения давления в грунте

ОП ИСАНИЕ Союз Советских Социалистических Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) Заявлено 28.09.79 (21) 2822728/22-0 21 СЗ присоединением заявки Мо -23) Приоритет -Гасударственный комете СССР(53) УДК 622.23. .05 (088,8) Опубликовано 23.01.82, Бюллетень по делам изобретений а опубликования описания 28.01.8 и открыт) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕН В ГРУНТЕредлагаемиг. 2верху на уине; на фи рой Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения давлений в заданном направлении по времени в грунте с использованием приборных скважин, например, при производстве взрывов.Известны устройства для измерения давлений в грунте с использованием приборных скважин, в которых давление на чувствительный элемент передается через жидкость 11. Однако эти устройства позволяют измерять давления на разных глубинах скважин без направления чувствительности, что не дает точного представления о характере распределения давлений в грунте.Известно также устройство для измерения давления в грунте, включающее корпус, основание с мембраной, датчик давления и механизм для ориентированного закрепления в скважине 12.Недостатком известного устройства является сложность конструкции механизма для ориентированного закрепления его в скважине, который сожержит семь фигурных деталей, связанных функционально между собой, что повышает себестоимость устройства в целом. Кроме того, при опускании устройства в скважину в результате случайного задевания опорного штока за кабели, проходящие в скважине, или стенки скважины возможно срабатывание спускового механизма и выдвижение упора до опускания устройства на заданную глубину.Цель изобретения - упрощение конструкции и снижение стоимости устройства.Эта цель достигается тем, что механизмдля ориентированного закрепления устройства выполнен в виде двух пружинящих скоб, жестко соединенных с основанием, установленных под углом 120 относительно друг друга и горизонтальной оси, проходящей через центр основания, при этом нижние края скоб и основания расположены в одной плоскости.Причем скобы имеют форму незамкнутого эллипса.На фиг. 1 представлено п ое устройство, общий вид; на ф вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сстство, установленное в скваж г,4 - то же, вид сбоку.И Устройство содержит основание 1, резиновую мембрану 2, датчик 3 давления, жидкость 4. Плотность жидкости подбирается близкой к плотности окружающего массива.жения6 .Рыдфегде 1. - расстояние от точки защемленияскобы до места соприкосновения ее со стенкой скважины;Р -требуемое усилие прижатия;й -диаметр материала скоб;Е модуль, упругости материала.При этом диаметр материала скоб берется не менее 4 - 5 мм, чтобы не врезались в грунт стенок скважины. 55 С основанием жестко соединен цилиндрический корпус 5. Полость корпуса, в которой находится датчик, заполнена герметиком, что предохраняет датчик от воздействия влаги. 5Основание выполнено в виде диска с полостью, закрытой мембраной. Мембрана по периметру прижимается к основанию кольцом 6.В качестве датчика может быть использован. например индуктивный датчик ДДИ, 1 О выпускаемой промышленностью.К корпусу 5 со стороны, противоположной основанию, прикреплен кронштейн 7 жестко установленными (например, при помощи сварки) на нем двумя пружинящими скобами 8 и переходником 9.Скобы 8 имеют форму эллипса, выполнены из пружинящей стальной проволоки и расположены относительно друг друга и горизонтальной оси, проходящей через центр основания, под углом 120; что обес печивает наиболее устойчивое положение устройства после установки.Скругленные верхние и нижние края скоб предохраняют их от врезания в грунт стенки скважины при опускании или извлечении устройства.Нижние концы скоб лежат в одной (горизонтальной) плоскости с нижним краем основания, что обеспечивает прилегание мембраны всей поверхностью к грунту.30Скобы, подсоединенные к основанию, обеспечивают усилие прижатия к скважине не менее веса устройства в целом, что гарантирует надежную фиксацию устройства с заданным направлением чувствительного элемента и позволяет устанавливать устройство в скважине и без опоры на основание, Необходимое усилие прижатия основания к стенке обеспечивается за счет того, что размеры устройства со скобами вдоль горизонтальной оси больше линейных раз меров сечения скважины, а также за счет диаметра и пружинящих свойств материала скоб.Учитывая, что при предлагаемой конструкции прибора скобу можно рассматривать как балку, защемленную одним кон цом, к которой приложена сосредоточенная нагрузка, усилие прижатия обеспечивают за счет прогиба 1 скоб (фиг. 4), величину которого определяют из известного выра 50 То есть при упругой деформации одной из скоб на величину 1 будет обеспечиваться условие фиксации устройства в скважине, а так как используются две скобы, то это усилие будет больше, а закрепление устройства в скважине более надежным.Размеры приемной части устройства (основания с датчиком) для скважин различных диаметров постоянны, а размеры скоб в радиальном направлении скважины различны в зависимости от диаметра скважины.При этом указанные размеры будут на величину 1 больше, чем необходимо для соприкосновения обеих скоб и основания со стенками скважины.Переходник 9 служит для соединения устройства с электромагнитным отцепом О, связанным со штангой, при помощи которой опускают устройство в скважину.Перед измерениями устройство при помощи переходника 9 соединяют с отцепом 10 и опустют в скважину. При опускании скобы сжимаются и скользят по стенке скважины. При прекращении опускания (т. е. вертикального приложения усилия к устройству через штангу) и отсоединения отцепа устройство будет удерживаться на заданном горизонте за счет упругих сил скоб. Такая установка может применяться при измерениях давления в статике (например, бытового давления).При измерениях давлений в грунте при производстве взрывов, когда существуют большие линейные и угловые перемещения, устройство опускают до опирания нижних концов скоб 8 и основания 1 на забивку. При опускании следят за сохранением ориентации направления чувствительным элементом. После опускания отцеп отделяется от устройства и извлекается из скважины. В скважину заливают грунтоцементный раствор, который со всех сторон плотно прилегает к устройству и к стенам скважины, после чего засыпают грунт, вынутый из скважины при бурении, и послойно его уплотняют,При взрыве давление от стенки скважины через мембрану 2 и жидкость 4 передается на чувствительный элемент датчика 3 давления. Сигнал от датчика по кабелю передается на соответствующую регистрирующую аппаратуру, установленную в приборном сооружении.На фиг. 3 показано предлагаемое устройство, установленное в скважине с направлением чувствительного элемента в сторону взрыва.Устройство было разработано и испытано в полевых условиях при производстве взрывов.При изготовлении устройства трудозатраты снизились на 25/ за счет упрощения его конструкции, а также упростилась эксплуатация за счет исключения возможностивыдвижения упора и внезапной фиксации в момент опускания устройства.Кроме того, измерения с помощью этого устройства дают более точные результаты, что обеспечивается более точным согласованием объемных весов прибора, установленного в скважине в грунтоцементном растворе, и среды за счет снижения или исключения инерционных сил, вызываемых разностью объемных весов среды и прибора, что приводит к дополнительным давлениям на прибор и вносит погрешность в измерения. Этот эффект в данном приборе обеспечен за счет того, что исключены металлические элементы, входящие в состав механизма фиксации и спускового механизма, у которых удельный вес значительно выше грунта. В настоящем приборе, по сути, основание полностью окружено грунтом и заполнено жидкостью, удельный вес которой подобран равным окружающему грунту.Формула изобретения2 О1. Устройство для измерения давления в грунте, включающее корпус, основание с мембраной, датчик давления и механизм для ориентированного закрепления в .скважине, отличающееся тем, что, с целые упрощения конструкции и снижения стоимости устройство, механизм для ориентированного закрепления выполнен в виде жестко соединенных с основанием двух пружинящих скоб, установленных под углом 120 относительно друг друга и горизонтальной оси, проходящей через центр основания, при этом нижние края скоб и основания расположены в одной плоскости.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что скобы-имеют форму незамкнутого эллпг, са.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР572570, кл. Е 21 С 39/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР590453, кл. Е 21 С 39/00, 1976 (прототип).. Бойкас3 енко РедакЗаказ та СССРытийаб., д.Проект г. В. Лазар134/49ВНИИп113035,лиал ПП Состави Техред А Тираж 62рственного обретений - 35, Ра ПИ Госудаделам иМосква, ЖП Патент ко мите и откр шская н род, ул. ова Корректор Г. Огар Подписное