Устройство для ввода пермутационных кассет в стенки скважины

(51)5 Е 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯА ВТОВСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ канин взоватьсяпряжепийгрунтатения ер но - г еологическ и рение о ля7 2 б фиг 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский инсттут строительных конструкций(56) Авторское свидетельство СССРВ 1339196, кл. Е 02 Р 1/00, 1985.Авторское свидетельство СССРУ 1057617, кл . Е 02 0 1/00, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЧ ВВОДА ПЕРМУТАЦИОННЬь( КАССЕТ В СТЕНКИ СКВАЖИНЫ 7) Изобретение относится к области строительстве и может испол для измерения деформаций, н температуры и других свойст стенок скважины. Цель изобр повышение надежности и расши ласти примененияУстройств да пермутационных кассет (П1548341 стенки скважины снабжено гидросисте, мой порционного расхода (ГПР), При, вод толкателя 5 каждого механизма 3 внедрения содержит блок 8 вданлива 5 ния с жестко закрепленным в нем гид. роцилиндром одностороннего действия (ГОД) 9, причем все ГОД соединены последовательно и сообщены с ГПР. Штоковая полость 11 блока 8 вдавлива ния оснащена эластичной оболочкой 13, образующей полость для размещения ПК 7 ГПР содержит насосную станцию, однолинейнь двухпозиционный распределитель (ОДР) с гидроуправлением, 15связанный с мерным цилиндром (МЦ),сблокированным с мультипликатором и имеющим датчик конечного положения поршня и двухлинейные трехпозиционные распределители (ДТР) с электро гидравлическим управлением, Насосная станция подключена к ДТР. Напорная Изобретение относится к областиинженерно-геологических изысканий встроительстве и может быть использова, но для измерения деформаций и напряжений в основании фундаментов, а так -же измерения температуры, влажности,карстопроявлений и других свойствгрунта стенок скважины,Цель изобретения - повышение на 35дежности и расширение области примекения,На фиг, 1 изображено устройство вскважине, общий вид; на Фиг. 2 - узел1 на фиг, 1; на фиг. 3 - гидросхемаустр ойства.Устройство содержит корпус 1, состоящий из цилиндрических блоков 2,каждый иэ которых включает механизм3 внедрения в виде направляющих 4,толкателя 5 с приводом и упора 6, выполненного на торце измерительногоэлемента в виде пермутационной кассеты 7.50Привод толкателя 5 содержит блок 8вдавливания с жестко закрепленным нанем гидроцилиндром 9 одностороннегодействия, шток 10 которого взаимосвязан с упором 6 пермутационной кассеты557 посредством толкателя 5, размещенного в полости упора 6 для совместного перемещения с пермутационной кассетой 7 в сторону стенки скважины. полость МЦ соединена с ДТР и штоковойполостью мультипликатора, а мерная полость МЦ сообщена через обратныйклапан с одпм из ДТР. Полость высокого давления мультиликатора сообщена через гидрозамок с питающей линией,соединяющей напорную полость МЦ с ДТР,а через обратный клапан - с питающейлинией, соединяющей штоковую полостьмультипликатора с ДТР, соединеннымс напорной полостью мультипликатора.ГПР снабжена струйным усилителем,связанным линиями обратной связи сОДР и ДТР и с насосной станцией, аэлектромагниты упомянутых распределителей сблокированы между собой и сдатчиком конечного положения поршняМЦ, мерная полость которого имеетобъем, равный по объему поршневой полости ГОД 9, 3 з.п, ф-лы, 3 ил. Пермутационные кассеты 7 установлены в штоковых полостях 11 блоков 8 вдавливания для ввода пермутационных кассет 7 в различные плоскости стенки скважины,В каждой штоковой полости 11 блока 8 вдавливания размещены направляющие 4, жестко закрепленные в блоке 2, на которых установлен поршень 12 гидро- цилиндра 9 одностороннего действия. Поршень 12 установлен с возможностью перемещения вдоль направляющих 4 при срабатывании штока 10.Для предотвращения попадания грунта стенки скважины в штоковую полость 11 блока 8 вдавливания внутри нее установлена эластичная оболочка 13, которая своей торцовой частью крепится к штоку 10, а выходной частью - к упорной шайбе 14, упирающейся в торцовую шайбу 15 посредством тарельчатых пружин 16, а торцовая шайба 15 прикреплена винтами 17 к телу блока 2.Проходные втулки 18 корпуса 1 с дросселирующими шабами 19, установленными для постепенного сброса давления рабочей жидкости в гидросистеме и размещенными между блоками 2,. одновременно служат для центровки и герметизации стыка блоков 2 при сборке корпуса 1 устройства. Б теле5 154834 блока 8 вдавливания установлен обратный клапан 20, предназначенный для управления давлением рабочей жидкости в гидролинии 21, в которой размещен гидрозамок 22, выполненный с вы 5 стулом 23 и установленный перед отверстием 24 торцового винта 25, используемого для заглушения гидролинии 21. Цилиндрические блоки 2 соеди няются друг с другом посредством стяжных винтов 26.В верхней части корпуса 1 .устройства смонтирован отражатель 27, предназначенный для зациты механизма внедрения при транспортировке устройства в скважине.Поршневая полость 28 выполнена в блоке 8 вдавливания и размещена за поршнем 12 в гидроцилиндре 9 односто роннего действия, а питающая гидролиния 29 размещена в верхней части корпуса 1 и проходит сверху вниз через все блоки 2 устройства к поршневой полости 28 блока 8 вдавливания, Нто ковая полость 11 блока 8 вдавливания соединена с гидролинией 21 посредством канала 30, при этом гидролиния 21 связана с гидролинией 31, выполненной для перетока рабочей жидкости 30 посредством каналов 32, а поршневая полость 28 взаимодействует с гидролинией 31 посредством канала 33.Для выхода пермутационной кассеты 7 из блока 2 в торцовой шайбе 15 выполнен паз 34.К питающей гидролинии 29 в верхней части корпуса 1 подключена разрывная муфта 35 с напорным шлангом 36, установленным для взаимодействия штоков 40 1 О гидроцилиндров 9 одностороннего действия. с гидросистемой 37 порцион.ного расхода, передающей давление посредством рабочей жидкости через напорный шланг 36 в питающую гидролинию 45 29, а от нее - в поршневую полость 28 блока 8 вдавливания. Затем посредством поршня 12 давление рабочей жидкости передается на шток 10 гидроцилиндра 9 одностороннего действия. 50Гидросистема 37 порционного расхода содержит однолинейный двухпозиционный распределитель 38 с гидроуправлением, соединенньп 1 линией связи с мерным цилиндром 39, сблокированным с мультипликатором 40 и содержащим датчик 41 конечного положения поршня, причем полость 42 мерного цилиндра 39 размещена между перегородкой 43 и 1 6поршнем 44, Полость 42 связана посред -стгом питающих линий, соединяющихдвухпинейные трехпозиционные распределители 45 с электрогидравлическим управлением со штоковой полостью 46 мультипликатора 40, р а змещенной между перегородкой 43 и поршнем47,Мерная полость 48 мерного цилиндра 39 взаимосвязана через обратныйклапан 49 с двухлинейным трехпозиционным распределителем 45 с электрогидравлическим управлением и выполнена равной по объему поршневой полости"28 гидроцилиндра 9 одностороннего действия при максимально выдвинутом штоке 10,Полость 50 высокого давления мультипликатора 40 размещена между штоком 51 и цилиндрическими направляющими 52. Эта полость связана с гидрозамком 53, подключенным к питаюцейлинии, соединяющей напорную полость42 мерного цилиндра 39 с двухлинейным трехпозиционным распределителем45 с электрогидравлическим управлением, Кроме того, полость 50 высокогодавления мультипликатора 40 черезобратный клапан 54 взаимосвязана спитающей линией, соединяющей поршневуюполость 46 мультипликатора 40 с двухлинейным трехпозиционным распределителем 45 с электрогидравлическим управлением, которьпй, в свою очередь,соединен с напорной полостью 55 мультипликатора 40, размещенной междупоршнем 47 и торцовой стенкой мультипликатора 40,Насосная станция 56 посредствомтрубопровода 57 напорной магистрали,соединенного с делителем 58 потока, итрубопровода сливной магистрали 59связана с двухлинейными трехпозиционными распределителями 45 с электрогидравлическим управлением. Однолинейный двухпозиционньп распределитель 38 с гидроуправлением посредством линии 60 обратной связи соединен со струйным усилителем 61, выполненным в виде жидкостного триода, которьпй взаимосвязан линиями 62 обратной связи с узлами 63 гидравлического управления двухлинейных трехпозициопных распределителей 45 с электрогидравлическим управлением и насосной станцией 56, а электромагниты 64 распределителей 45 сблокиро 1548341ваны между собой и с датчиком 41 конечного положения поршня мерного цилиндра 39,Устройство работает следующим об 5разом.Перед началом работы в блок 8вдавливания устройства устанавливаютпермутационные кассеты 7, Каждый толкатель 5 механизма 3 внедрения разме-,10щается в полости упора 6, устроенногоа торце пермутационной кассеты 7,Этим фиксируется ее положение в блоке8 вдавливания, после чего к питающей гидролинии 29 корпуса 1 посредством разрывной муфты 35 подключаетсянапорный шланг 36 гидросистемы 37Порционного расхода,Корпус .1 с напорным шлангом 36 и пермутационными кассетами 7 опускается в скважину на глубину установки самой нижней пермутационной кассеты 7. Затем включается гидросистема 37 порционного расхода, в которой снача ла заполняется рабочей жидкостью мерная полость 48 мерного цилиндра 39, соответственно заполняется и полость 50 высокого давления, и штоковая по,лость 46. Цикл заполнения указанных полостей производится в автоматическом режиме от сигналов автоматики уп,равления. При включении гидросистемы 37 порционного расхода срабатывают электромагниты 64 обоих двухлинейных35 трехпозиционных распределителей 45 с электрогидравлическим управлением и рабочая жидкость из насосной станции 56 по трубопроводу 57 напорной магистрали через делитель 58 потока и двух- линейные трехпозиционные распределители 45 с электрогидравлическим управлением подается в мерную полость 48 мерного цилиндра 39, в полость 50 высокого давления и штоковую полость 45 46 мультипликатора 40.Рабочая жидкость из напорных полостей 42 и 55 соответственно мерного цилиндра 39 и мультипликатора 40 вытесняется поршнями 44 и 47 и сливает 50 ся через двухлинейные трехпозиционные распределитепи 45 с электрогидравлическим управлением в сливпую магистраль 59 насосной станции 56. По завершении цикла заполнения рабочей жип 55 костью мерной полости 48 мерного цилиндра 39 и соответствующих полостей 50 и 46 мультипликатора 40 датчик 41 конечного положения поршня выдает информацию в систему автоматикио наличии необходимой дозы рабочейжидкости в указанных полостях. Толькопосле этого гидросистема 37 порционного расхода готова к свершению рабо.чего цикла. Рабочий цикл гидросистемы 37 порционного расхода осуществляется следующим. образом, Рабочая жидкость от насосной станции 56 по трубопроводу 57 напорной магистрали через делитель 58 потока попадает в левый двух- линейный трехпозиционный распределитель 38 с электрогидравлическим управлением.Посредством питающей линии рабочая жидкость поступает в напорную полость 42 мерного цилиндра 39, В свою очередь однолинейный двухпозиционный распределитель 38 с гидроуправлением, связанный исполнительным органом с напорной полостью 42 мерного цилиндра 39, открывается. Через напорный шланг 36, связанный посредством разрывной муфты 35 с питающей гидролинией 29 корпуса 1, рабочая жидкость поступает в последнюю, из которой попадает в поршневую полость 28 самого нижнего блока 8 вдавливания.Затем давление рабочей жидкости передается на поршень 12 гидроцилиндра 9 одностороннего действия, шток 10 которого взаимодействует своим толкателем 5 с упором 6 пермутационной кассеты 7 и совместно с толкателем 5 и пермутационной кассетой 7 перемещаются и вдавливаются в стенку скважины.Обратный клапан 49 гидросистемы 37 порционного расхода препятствует попаданию рабочей жидкости в сливную магистраль 59 насосной станции 56, Если шток 10 гидроцилиндра 9 одностороннего действия при перемещении с пермутационной кассетой 7 и вдавливании ее в стенку скважины не испыты-. вает увеличения сопротивления грунта стенки скважины, то поршень 44 мерного цилиндра 39 гидросистемы 37 порционного расхода доходит до крайнего (левого) положения. После этого срабатывает датчик 41 конечного положения поршня, фиксирующий информацию о выдаче гидросистемой 37 порционного расхода рабочей жидкости, достаточной для перемещения штока 10 гидроцилиндра 9 одностороннего дей15483ствия с пермутационной кассетой 7 на величину максимального, хода штока 10. Это соответствует полному вводу пермутационной кассеты 7 в стенку скважины. 5Таким образом, завершается рабочий цикл гидросистемы 37 порционного расходаЕсли при выталкивании штока 10 гидроцилиндра 9 одностороннего действия требуется увеличение усилия из-за 10 повышенной плотности грунта в стенке скважины, то давление рабочей жидкости, передаваемое на поршень 47, необходимо увеличить. В этом случае производится автоматическое включение 15 мультипликатора 40. Тогда начинает расти давление в мерной полости 48 до максимума, что приводит к срабатыванию струйного усилителя 61, соединенного линией 60 обратной связи с 20 однолинейным двухпозиционным распределителем 38 с гидроуправлением.Струйный усилитель 61 воздействует посредством линии 62 обратной связи на узлы 63 гидравлического управления 25 двухлинейных трехпозиционных распределителей 45 с электрогидравлическим управлением, переводяих в полвжеиие срабатывания мультипликатора 40. В этом положении левьп двухлинейньпс 30 трехпозиционный распределитель 45 с электрогидравлическим управлением блокирует поступление рабочей жидкости в напорную полость 42 мерного цилиндра 39, а весь расход рабочей жидкости через правьп двухлинейный трехпоэиционный распределитель 45 с электрогидравлическим управлением подается в напорную полость 55 мультипликатора 40. Это заставляет перемещать ся поршень 47 мультипликатора 40 влево, создавая повьппенное давление посредством штока 51 в полости 50 высокого давления мультипликатора 404Рабочая жидкость из штоковой полости 46 выдавливается поршнем 47 мультипликатора 40 и поступает в сливную магистраль 59 через правый двух- линейный трехпозиционньп распределитель 4.5 с электрогидравлическим управлением. Одновременно при подаче давления в напорную полость 55 мульти пликатора 40 открывается гидрозамок 53, Этим осуществляется подача повышенного давления из полости 50 высокого давления мультипликатора 40 в напорную полость 42 мерного цилиндра1 39, В .мерном цилиндре 39 созданное 41 10посредством поршня 44 повышенное давление рабочей жидкости в мерной полости 48 передается через однолинейньд двухпозиционный распределитель 38 с гидроуправлением, напорный шланг 36 и питающую гидролинию 29 в поршневую полость 28 блока 8 вдавливания, Из полости 28 рабочая жидкость поступает на поршень 12 гидроцилиндра 9 одностороннего действия, что увеличивает усилие вдавливания пермутационной кассеты 7 в сверхплотные слои грунта стенки скважины.Обратный клапан 54 не позволяет рабочей жидкости с повышенным давлением из полости 50 высокого давления поступить в сливную магистраль 59 и срабатывает только при заряде мультипликатора 40. После того, как мерная полость 48 мерного цилиндра 39 опорожнится от действия поршня 44, срабатывает датчик 41 конечного положения поршня, Тогда мерный цилиндр 39 и мультипликатор 40 заполняются рабочей жидкостью. Таким образом, рабочий цикл высокого давления завершается,Затем происходит вдавливание очередной пермутационной кассеты 7 в стенку скважины:иэ следующего блока 8 вдавливания, ирабочий цикл гидро- системы 37 порционного расхода повторяется.Пермутационная кассета 7 фиксируется посредством толкателя 5 штока 10 и пазом 34, выполненным в торцовой шайбе 15 для предотвращения возможного ее проворота. В блоке 8 вдавливания по мер езаполнения его поршневой полости 28 рабочей жидкостью поршень 12 со штоком 10 движется в сторону торцовой шайбы 15,В гидроцилиндре 9 одностороннего действия блока 8 вдавливания рабочий цикл протекает до тех пор, пока поршень 12 не упрется в упругую шайбу 14, которая сжимает тарельчатые пружины 16. Поршень 12 своей боковой поверхностью отжимает шарик обратного клапана 20, и последний открывается. Через открытый обратньп клапан 20 рабочая жидкость проходит по гидро- каналу 21 и, воздействуя на гидрозамок 22, заставляет последний своим цилиндрическим выступом 23 войти в отверстие 24 торцового винта 25. После этого канал 30 открывается, чтоФормул а из о бр ет ения 1, Устройство для ввода пермутационных кассет в стенки скважины, включающее корпус с механизмами внед)ения кассет каждый из которых выЭ.)5 нолнен в виде направляющих, жестко за- крепленных на корпусе, и толкателя с приводом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежносср,Взу же приводит к сбросу рабочего давления в поршневой полости 28 бло-. ка 8 вдавливания. В результате этого тарельчатые пружины 16 отжимают пор 5 шень 12 на величину расстыковки толкателя штока 10 с упором 6 пермутационйой кассеты 7 (толкатель 5 выходит из полости упора 6), и пермутационная кассета 7 остается вдавленной в стен ку скважины.Дросселирующая шайба 19 создает постепенное падение давления рабочей жидкости в гидролинии 21 при открывании обратного клапана 20.15Таким образом, по завершении рабочего цикла в блоке вдавливания подготовлен очередной рабочий цикл вдавливания пермутационной кассеты 7 в следфощем бпоке 2, т.е. после подачи посЛедующей порции рабочей жидкости последняя по каналу 30, гидролинии 21, и каналам 32 проходит через дроссдлирующую шайбу 19, размещенную в проходной втулке 18 и далее по гидро леонии 31 к каналу 33, заполняя после нФго полость 28 следующего блока 8 вдавливания.Затем устройство поднимают и осуществляют очередной рабочий цикл по , вдавливанию остальных пермутационных кассет 7 в стенки скважины.По завершении работ устройство извлекают из скважины и устанавливают н стенд зарядки (не показан), На эом стенде поршни 12 в блоках 8 вдавливании возвращаются в исходное положение в порядке, обратном рабочему срабатыванию (сверху вниз), а гид - ролинии 21 запираются гидрозамками22 (переводятся справа налево).Устройство просто по конструкциии обеспечивает воэможность задавливания пермутационных кассет в различные породы грунта на большой глу бине с любым шагом установки, чтоповышает надежность его работы и расширяет область применения. ти и расширения области применения,устройство снабжено гидросистемойпорционного расхода, привод толкателя выполнен с жестко закрепленным внем гидроцилиндром одностороннего действия, шток которого взаимодействуетс толкателем, а полость снабжена эластичной оболочкой, прикрепленной одним торцом к штоку, другим - к направляющим, образуя полость для размещения кассеты, при этом все гидроцилиндры соединены между собой последовательно и,сообщены с гидросистемойпорционного расхода,12. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что гидросистема порционного расхода содержит насосную станцию, однолинейный двухпозиционный распределитель, связанный смерным цилиндром, сблокированным смультипликатором и содержащим датчикконечного положения поршня и двухлинейные трехпозиционные распределителис электрогидравлическим управлением,к которым посредством делителя потокаи трубопроводов сливной и напорной магистралей подключена насосная станция,причем напорная полость мерного цилиндра соединена посредством питающихлиний с двухлинейными трехпозиционными распределителями и штоковой полостью мультипликатора, а мерная полостьмерного цилиндра сообщена через обратный клапан с одним из двухлинейныхтрехпозиционных распределителей, приэтом полость высокого давления мультипликатора сообщена через гидрозамок с питающей линией, соединяющей напорную полость мерного цилиндра сдвухлинейным трекпозиционным распределителем, а через обратный клапанс питающей линией, соединяющей штоковую полость мультипликатора с двухлинейным трехпозиционным распределителем, соединенным с напорной полостью мультипликатора.3. Устройство по и. 2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что гидросистемапорционного расхода снабжена струйнымусилителем, связанным линиями обратной связи с однолинейным двухпозиционным и двухлинейным трехпозиционнымраспределителями и с насосной станцией, а электромагниты упомянутыхраспределителейсблокированы между собой и с датчиком конечного положениягоршня мерного цилиндра,13 1548341 144. Устройство по п. 2, о т л и - ной по объему поршневой полости гидч а ю щ е е с я тем, что мерная по - роцьлидра одностороннего дейлость мерного цилиндра выполнена рав- ствця154834 1 Составитель Г.Мартыноактор Н,Тупица Техред Л,Олийнык Корректор Т.Палий роизводственно-издательский комбинат Патентн агарина,жгород каз 120 Тираж 541 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5