Pierwszenstwo Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 30.09.1975 74 975 KI. 5a,49/00 MKP E21b 49/00 Twórca wynalazku: Jan Boguslaw Gwiazda Uprawniony z patentu tymczasowego: Glówny Instytut Górnictwa, Kato¬ wice (Polska) Pneumatyczna sonda otworowa Przedmiotem wynalazku jest pneumatyczna son¬ da otworowa przeznaczona do badania szczelino¬ watosci skal, zwlaszcza w górnictwie.Przeprowadzane w coraz szerszym zakresie ba¬ dania szczelinowatosci skal maja na celu miedzy innymi okreslanie strefy zruszenia skal w wyro¬ biskach górniczych, a zwlaszcza w stropach i spa¬ gach. Badanie takie ma nastepujacy przebieg. Naj¬ pierw wierci sie w badanej skale otwór do usta¬ lonej glebokosci, nastepnie wprowadza do tego otworu sonde uszczelniajac ja dokladnie. Po pod¬ laczeniu do sondy zbiornika ze sprezonym powiet¬ rzem uruchamia sie przeplyw tego powietrza do koncowej czesci otworu badawczego, które stad rozchodzi sie przez szczeliny w skale. W zaleznos¬ ci od stopnia zruszenia skaly nastepuje szybszy lub wolniejszy spadek cisnienia powietrza w zbior¬ niku. Pomiar tego spadku w okreslonym czasie za pomoca 'polaczonego ze zbiornikiem rejestra¬ tora cisnienia, pozwala na okreslenie stopnia zru¬ szenia skal. Poprzez dalsze stopniowe poglebianie otworu badawczego i powtarzanie powyzszych po¬ miarów na coraz wiekszych glebokosciach, uzy¬ skuje sie stosunkowo dokladne okreslenie badanej strefy zruszenia.Dotychczas dla przeprowadzenia opisanych po¬ miarów w otworach, stosuje sie rurowe sondy uszczelnione na koncu umieszczonym w glebi ot¬ woru, pierscieniami uszczelniajacymi typu „V" lub „U". Uszczelnienia te nie spelniaja jednak nalezy- 20 25 30 cle swego zadania, gdyz wywieraja zbyt slaby do¬ cisk do nierównej czesto powierzchni wywierco¬ nego w skale otworu badawczego, a tym samym uniemozliwiaja uzyskanie dokladniejszych wyni¬ ków pomiarowych. Ponadto konstrukcja tej sondy umozliwia przeprowadzanie badan tylko w konco¬ wej czesci otworu, co stanowi dalsza jej niedogod¬ nosc. Ta niedogodnosc wynika zwlaszcza z tego, ze dla zbadania w masywie skalnym szczelinowa¬ tosci na róznych glebokosciach, sonda wymaga wie*- lokrotnego powtórzenia wszystkich czynnosci przy¬ gotowawczych, niezbednych po .kazdym dalszym wierceniu poglebiajacym dany otwór badawczy.Niemozliwe jest bowiem powtórzenie opisanego cyklu badan w tym samym otworze po raz drugi.Celem wynalazku jest unikniecie dotychczaso¬ wych wad i niedogodnosci przez opracowanie pneumatycznej sondy otworowej, która przy za¬ chowaniu stosunkowo prostej konstrukcji zapew¬ ni dobre uszczelnienie czesci otworu badawczego przewidzianej do pomiaru i pozwoli na uzyskanie wyników badan z duza dokladnoscia. Ponadto u- mozliwi wykonanie otworu badawczego od razu na cala przewidziana glebokosc za pomoca jednej operacji wiercenia i nastepnie pozwoli na pomiary na dowolnie obranych, róznych glebokosciach tego otworu.Cel ten, zgodnie z wynalazkiem zostal osiagnie¬ ty za pomoca pneumatycznej sondy, która stano¬ wi wydluzony element rurowy z przelotowym ot- 74 97574 975 worem zamknietym na jednym koncu zaslepka zaopatrzona w odsadzenie kolnierzowe. Odsadze¬ nie to tworzy sztywne oparcie dla poosiowo docis¬ kanych dwóch zespolów pierscieni uszczelniaja¬ cych, pomiedzy którymi jest umieszczony cylindry¬ czny rozdzielacz powietrza, wyposazony w promie¬ niowo usytuowane otwory przelotowe wykonane równiez w czesci elementu rurowego, mieszczacej sie pomiedzy czolowymi sciankami rozdzielacza.Drugi koniec elementu rurowego stanowi konców¬ ka umozliwiajaca polaczenie sondy ze zbiornikiem sprezonego powietrza, zaopatrzona w gwint za¬ pewniajacy rozlaczne osadzenie na rurowym ele¬ mencie prowadniczej tulei unieruchomionej prze- ciwnakretka. * Na tej tulei jest osadzony przesuw¬ nie za pomoca polaczenia gwintowego element do¬ ciskowy, który poprzez pokrecanie uzyskuje poosio¬ wy posuw wzgledem tulei prowadniczej. Ten po¬ suw umozliwia poprzez dystansowa tuleje umiesz¬ czona przesuwnie na rurowym elemencie, wywarcie silnego nacisku poosiowego na obydwa zespoly uszczelniajacych pierscieni tak, aby poprzeczne ich rozprezenie zapewnilo zamkniecie i dobre uszczel¬ nienie cylindrycznej, przestrzeni czesci otworu ba¬ dawczego, do której doprowadza sie sprezone po¬ wietrze ze zbiornika.Zastosowanie sondy wedlug wynalazku zapewni dobre uszczelnienie przestrzeni badawczej otworu, a tym samym pozwoli na uzyskanie wyników ba¬ dan szczelinowatosci skal z duza dokladnoscia.Ponadto umozliwi przeprowadzenie pomiarów na róznych glebokosciach otworu badawczego i jego wykonanie za pomoca jednej operacji wiercenia.Zapewni to znaczne skrócenie czasu niezbednego na przeprowadzenie pelnego cyklu pomiarów w jednym otworze badawczym, a w razie potrzeby pozwoli na powtórzenie pomiarów w tym samym otworze badawczym.Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykla¬ dowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sonde w przekroju podluznym, a fig. 2 — odmienne rozwiazanie uszczelnienia sondy w otworze badawczym, równiez w przekroju podluz¬ nym.Jak uwidoczniono na rysunku, sonda sklada sie z rury 1 zamknietej na jednym koncu zaslepka 2 zaopatrzona w kolnierzowe odsadzenie 3, z cy¬ lindrycznego rozdzielacza 4 sprezonego powietrza, osadzonego przesuwnie na rurze 1 i z uszczelnia¬ jacych pierscieni 5 nasunietych na rure 1 z obu stron rozdzielacza 4. Pomiedzy pierscieniami 5 sa umieszczone metalowe przekladki 6. Drugi koniec rury 1 tworzy koncówka 7 przeznaczona do po¬ laczenia sondy ze zbiornikiem zawierajacym nie¬ zbedne dla pomiarów sprezone powietrze. Konców¬ ka ta ma zewnetrzny gwint umozliwiajacy osadze¬ nie na rurze 1 prowadniczej tulei 8 i jej unieru¬ chomienie przeciwnakretka 9. Na tulei 8 jest osa¬ dzony przesuwnie za pomoca gwintowego polacze¬ nia 10 dociskowy element 11, wywierajacy nacisk na uszczelniajace pierscienie 5 poprzez dystansowa tuleje 12 osadzona przesuwnie na cylindrycznej po¬ wierzchni rurowego elementu 1.Czynnosci przygotowawcze i pomiary przepro¬ wadza sie w nastepujacy sposób. Do uprzednio wywierconego w 'badanej skale otworu wprowa¬ dza sie sonde na wyznaczona glebokosc tak, aby rozdzielacz 4 znajdowal sie w obrebie sprawdzanej czesci 13 otworu badawczego. Nastepnie unierucha- 5 mia sie rekojesc 14 tulei 8 i obraca rekojescia 15 dociskowego elementu 11, powodujac jego posuw w kierunku otworu badawczego. Ten posuw poprzez dystansowa tuleje 12 wywoluje wzrastajacy nacisk poosiowy na wykonane z gumy uszczelniajace io pierscienie 5, które majac po drugiej stronie roz¬ dzielacza 4 stale oparcie o kolnierzowe odsadze¬ nie 3 zaslepki 2 ulegaja coraz wiekszemu specznie¬ niu. Zewnetrzna wypuklosc pierscieni 5 jest do¬ ciskana do scianek 16 otworu badawczego, a wew- 15 netrzna ich wypuklosc do zewnetrznej powierzch¬ ni cylindrycznej rury 1, przy czym powstaje cy¬ lindryczna przestrzen 13 stanowiaca zamknieta i dobrze uszczelniona czesc otworu badawczego.Nastepnie uruchamia sie przeplyw sprezonego po- 20 wietrza ze zbiornika do kanalu 17 w rurze 1, skad powietrze to przez otwory 18 rozmieszczone pro¬ mieniowo i otwory 19 w rozdzielaczu 4 przedosta¬ je sie do przestrzeni 13 otworu badawczego. W za¬ leznosci od rodzaju i ilosci szczelin w skale, na- 25 stepuje szybsze lub wolniejsze rozchodzenie sie po¬ wietrza do tych szczelin, powodujace spadek cis¬ nienia w zbiorniku. Wartosc tego spadku odnie¬ siona do przyjetych przedzialów czasowych poz¬ wala na ustalenie wielkosci szczelinowatosci ba- 30 danych skal, umozliwiajac tym samym dokladne okreslenie badanej strefy zruszenia. Dla przepro¬ wadzenia w tym samym otworze dalszych badan na innych glebokosciach nalezy poprzez przeciw¬ nie skierowany obrót rekojescia 15 zluzowac na- 35 cisk z gumowych pierscieni 5 i przesunac sonde w wyznaczone nowe polozenie, w którym ustala sie ja i uszczelnia jak podano wyzej.Odmienne rozwiazanie uszczelnienia sondy, uwi¬ docznione na fig. 2, stanowia komplety uszczel- 40 niajace, skladajace sie kazdorazowo z dwóch pro¬ filowych pierscieni 20 zaopatrzonych na wewnetrz¬ nej, cylindrycznej plaszczyznie w ukosne sfazowa- nie 21, i z pierscienia 22 o przekroju kolowym, umieszczonego we wnece utworzonej przez sfazo- 45 wania 21 nalozonych na siebie pierscieni 20. Przez wywolanie w wyzej podany sposób poosiowego nacisku na poszczególne komplety uszczelniajace nasftepuje dzieki ukosnym sfazowaniom 21, docis¬ kanie pierscienia 22 do rury 1, a zgniatane profi- 50 lowe pierscienie 20 zewnetrzna wypukloscia do¬ ciskaja do scianek 16 otworu badawczego, zapew¬ niajac dobre uszczelnienie badanej czesci otworu. 55 PL PL