RU200219U1

RU200219U1 - LIQUID SPEED METER

Info

Publication number: RU200219U1
Application number: RU2020114472U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Ольховский; Юрий Александрович Кувыкин; Андрей Александрович Горбачев; Михаил Александрович Килькин
Priority date: 2020-04-13
Filing date: 2020-04-13
Publication date: 2020-10-13

Abstract

Полезная модель относится к области геофизических исследований и может быть использована для измерений скорости движения грунта, объектов и элементов их конструкций в ближней зоне крупномасштабных взрывов зарядов химических взрывчатых веществ. Сущность полезной модели заключается в том, что жидкостной измеритель скорости содержит рабочий канал с демпфирующей жидкостью, в котором размещены электрический нагреватель демпфирующей жидкости и датчик измерения температуры демпфирующей жидкости. Технический результат – возможность контроля работоспособности жидкостного измерителя скорости на месте установки в процессе эксплуатации без его демонтажа из измерительной скважины и оперативное внесение температурных поправок в показания измерителя скорости в зависимости от температуры грунта в месте его установки. 1 ил.The utility model relates to the field of geophysical research and can be used to measure the speed of movement of soil, objects and their structural elements in the near zone of large-scale explosions of charges of chemical explosives. The essence of the invention lies in the fact that the liquid velocity meter contains a working channel with a damping liquid, in which an electric heater of the damping liquid and a sensor for measuring the temperature of the damping liquid are located. The technical result is the ability to control the performance of the liquid velocity meter at the installation site during operation without dismantling it from the measuring well and promptly making temperature corrections to the readings of the velocity meter depending on the soil temperature at the place of its installation. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области геофизических исследований и может быть использована для измерений скорости движения грунта, объектов и элементов их конструкций в ближней зоне крупномасштабных взрывов зарядов химических взрывчатых веществ.The utility model relates to the field of geophysical research and can be used to measure the speed of movement of soil, objects and their structural elements in the near zone of large-scale explosions of charges of chemical explosives.

Из области взрывотехники известно устройство для измерений кинематических параметров движения грунта в ближней зоне взрыва [1], состоящее из корпуса, индуктивной двухсекционной катушки, обмотки и цилиндрической сейсмомассы, размещающейся во внутреннем (рабочем) канале катушки с демпфирующей жидкостью, которая также заполняет объем между корпусом устройства и катушкой и соединяется с рабочим каналом катушки.From the field of explosives, a device for measuring the kinematic parameters of soil movement in the near zone of the explosion [1] is known, consisting of a body, an inductive two-section coil, a winding and a cylindrical seismic mass located in the internal (working) channel of the coil with a damping liquid, which also fills the volume between the body device and coil and connects to the working channel of the coil.

Технической проблемой является исключение образования парогазовых пузырьков в рабочем канале устройства при многократных колебаниях температуры окружающей среды. Появление пузырьков в рабочем канале искажает характер движения сейсмомассы, в соответствии с которым она должна перемещаться пропорционально скорости движения корпуса, и, как следствие, существенно снижает надежность и точность получаемых результатов измерений.A technical problem is the elimination of the formation of vapor-gas bubbles in the working channel of the device with multiple fluctuations in the ambient temperature. The appearance of bubbles in the working channel distorts the nature of the movement of the seismic mass, according to which it must move in proportion to the speed of the body movement, and, as a consequence, significantly reduces the reliability and accuracy of the obtained measurement results.

Известно также устройство измерений параметров движения грунта в зоне взрывов [2], состоящее из корпуса, индуктивной двухсекционной катушки с обмотками, цилиндрической сейсмомассы, размещенной в рабочем канале катушки с демпфирующей жидкостью, и дополнительного объема, соединенного с каналом катушки и заполненного той же жидкостью. Дополнительный объем изолирован от заполненной воздухом полости между корпусом и катушкой эластичной воздухонепроницаемой оболочкой.It is also known a device for measuring parameters of soil movement in the explosion zone [2], consisting of a body, an inductive two-section coil with windings, a cylindrical seismic mass placed in the working channel of the coil with a damping liquid, and an additional volume connected to the coil channel and filled with the same liquid. The additional volume is isolated from the air-filled cavity between the body and the coil by an elastic airtight envelope.

К недостаткам данного устройства относится появление парогазовых пузырьков в рабочем канале при колебаниях температуры окружающей среды в случае неполного завинчивания винта в пробку, закрывающую рабочий канал, вследствие воздействия вибрации и возможных ударов при транспортировке и монтаже устройства в измерительной скважине.The disadvantages of this device include the appearance of vapor-gas bubbles in the working channel during fluctuations in the ambient temperature in the case of incomplete screwing of the screw into the plug that closes the working channel due to vibration and possible shocks during transportation and installation of the device in the measuring well.

Наиболее близким к данной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство «Жидкостной измеритель скорости» [3], предназначенное для измерений параметров вертикальной составляющей линейной ударной скорости перемещения грунтовых сред в условиях воздействия сейсмовзрывных волн, состоящее из корпуса, индуктивной двухсекционной катушки с обмотками, цилиндрической сейсмомассы, размещенной в рабочем канале катушки с демпфирующей жидкостью. Дополнительный объем с той же жидкостью соединен с каналом катушки и изолирован от полости между корпусом и катушкой эластичной воздухонепроницаемой оболочкой. Соединение дополнительного объема и рабочего канала катушки выполнено капилляром, образованным резьбовыми поверхностями пробки, закрывающей рабочий канал, и ввинченного в нее винта. На головке винта с двух противоположных сторон выполнены лыски глубиной до внутреннего диаметра резьбы, обеспечивающие доступ жидкости к капилляру и ее перетекание из рабочего канала в дополнительный объем и наоборот при изменении температуры окружающей среды. Основание пробки выполнено с конусообразной выемкой для беспрепятственного выхода воздуха и исключения возможного присутствия на нем микрообъемов воздуха, являющихся центрами зарождения парогазовых пузырьков, при заполнении дополнительного объема жидкостью, а также после окончания данного процесса.The closest to this model in terms of technical essence and the achieved result is the device "Liquid velocity meter" [3], designed to measure the parameters of the vertical component of the linear shock velocity of movement of soil media under the influence of seismic explosive waves, consisting of a body, an inductive two-section coil with windings, cylindrical seismic mass located in the working channel of the coil with damping fluid. An additional volume with the same liquid is connected to the channel of the coil and is isolated from the cavity between the body and the coil by an elastic airtight shell. The connection of the additional volume and the working channel of the coil is made by a capillary formed by the threaded surfaces of the plug, which closes the working channel, and a screw screwed into it. On the screw head, on two opposite sides, flats are made with a depth of up to the inner diameter of the thread, which provide access to the capillary for liquid and its overflow from the working channel into the additional volume and vice versa when the ambient temperature changes. The base of the plug is made with a cone-shaped recess for the unhindered exit of air and exclusion of the possible presence of microvolumes of air on it, which are the centers of nucleation of vapor-gas bubbles, when filling an additional volume with liquid, as well as after the end of this process.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности бездемонтажного контроля его работоспособности и точностных характеристик после воздействия взрывных волн различной интенсивности при проведении серии испытаний с целью оценки возможности его повторного использования из-за практической невозможности демонтажа устройства из измерительной скважины, а также ввиду отсутствия возможности оперативного внесения поправок в показания измерителя скорости в зависимости от температуры грунта в месте его установки для повышения точности измерений.The disadvantage of this device is the lack of the possibility of non-dismantling control of its operability and accuracy characteristics after exposure to blast waves of various intensities during a series of tests in order to assess the possibility of its reuse due to the practical impossibility of dismantling the device from the measuring well, and also due to the lack of the possibility of promptly making amendments readings of the speed meter depending on the temperature of the soil in the place of its installation to improve the accuracy of measurements.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение возможности контроля работоспособности жидкостного измерителя скорости на месте установки в процессе эксплуатации без его демонтажа из измерительной скважины и оперативное внесение температурных поправок в показания измерителя скорости в зависимости от температуры грунта в месте его установки.The task to be solved by the utility model is to ensure the possibility of monitoring the operability of the liquid velocity meter at the installation site during operation without dismantling it from the measuring well and promptly making temperature corrections to the readings of the velocity meter depending on the soil temperature at the place of its installation.

Данная задача решается за счет того, что в конструкцию жидкостного измерителя скорости введено два дополнительных элемента: электрический нагреватель для нагрева демпфирующей жидкости в рабочей полости измерителя до температуры не выше +50°С и датчик температуры демпфирующей жидкости, применение которых позволяет проводить контроль работоспособности измерителя в месте его установки.This problem is solved due to the fact that two additional elements are introduced into the design of the liquid velocity meter: an electric heater for heating the damping liquid in the working cavity of the meter to a temperature not higher than + 50 ° С and a damping liquid temperature sensor, the use of which allows monitoring the performance of the meter in the place of its installation.

Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг. 1, где изображен общий вид жидкостного измерителя скорости (с элементами встроенного контроля).The essence of the utility model is illustrated by the drawing in FIG. 1, which shows a general view of a liquid velocity meter (with built-in control elements).

Жидкостной измеритель скорости имеет корпус 1, в котором размещается индуктивная двухсекционная катушка 2 с обмотками 3. В рабочем канале катушки 4, заполненном демпфирующей жидкостью 5, располагается цилиндрическая сейсмомасса 6 из ферромагнитного материала, подвешенная на цилиндрической пружине 7 симметрично относительно середин обмоток. Рабочий канал катушки закрывается пробкой 8 с завинченным в нее винтом 9. На пробке закреплена эластичная воздухонепроницаемая оболочка 11 с дополнительным объемом той же жидкости 12, которая сообщается через капилляр 13 с рабочим каналом катушки. Корпус измерителя закрывается нижней 14 и верхней 15 крышками. В рабочем канале катушки 4, заполненном демпфирующей жидкостью, для целей проверки работоспособности жидкостного измерителя скорости не месте его установки размещены электрический нагреватель для нагрева демпфирующей жидкости 17 и датчик температуры демпфирующей жидкости 18. Корпус измерителя закрывается нижней 14 и верхней 15 крышками. Через сальник из верхней крышки выведен измерительный и питающий кабель 16.The liquid velocity meter has a housing 1, which houses an inductive two-section coil 2 with windings 3. In the working channel of the coil 4, filled with damping liquid 5, there is a cylindrical seismic mass 6 of ferromagnetic material suspended on a coil spring 7 symmetrically relative to the middle of the windings. The working channel of the coil is closed by a plug 8 with a screw 9 screwed into it. An elastic airtight shell 11 with an additional volume of the same liquid 12 is fixed on the plug, which communicates through the capillary 13 with the working channel of the coil. The body of the meter is closed with lower 14 and upper 15 covers. In the working channel of the coil 4, filled with a damping liquid, for the purpose of checking the performance of the liquid velocity meter in the place of its installation, an electric heater for heating the damping liquid 17 and a temperature sensor of the damping liquid 18 are placed. The body of the meter is closed by the lower 14 and upper 15 covers. The measuring and supply cable 16 is led out through the gland from the top cover.

Предлагаемое техническое решение, обеспеченное совокупностью указанных выше признаков, позволяет осуществлять оперативный контроль работоспособности жидкостного измерителя скорости в условиях эксплуатации без его демонтажа из измерительной скважины на основе использования информации о перемещениях цилиндрической сейсмомассы под действием ускорения свободного падения вследствие значительного уменьшения вязкости демпфирующей жидкости при повышении ее температуры в рабочем канале жидкостного измерителя скорости до определенного значения, а также вводить необходимые температурные поправки в показания измерителя с учетом температуры окружающей среды (грунта), измеренной датчиком температуры жидкостного измерителя скорости.The proposed technical solution, provided by a combination of the above features, allows for real-time monitoring of the performance of the liquid velocity meter in operation without dismantling it from the measuring well based on the use of information on the movements of the cylindrical seismic mass under the action of gravity acceleration due to a significant decrease in the viscosity of the damping fluid with an increase in its temperature in the working channel of the liquid velocity meter to a certain value, and also introduce the necessary temperature corrections into the meter readings taking into account the ambient (ground) temperature measured by the temperature sensor of the liquid velocity meter.

Жидкостной измеритель скорости (с элементами встроенного контроля) работает следующим образом. Жидкостные измерители скорости устанавливаются в грунте с использованием измерительных скважин глубиной до нескольких метров. Сцепление с грунтом (стенками скважин) осуществляется с помощью грунтоцементного раствора. При взрывном воздействии грунт и объекты приходят в движение, а вместе с ними и измерители, при этом происходит перемещение сейсмомассы (чувствительного элемента) относительно корпуса и обмоток, вызывая изменение их индуктивностей, причем это перемещение, ввиду движения сейсмомассы в демпфирующей жидкости, пропорционально скорости движения грунта или объекта. Изменение индуктивностей обмоток аппаратурным путем преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения измерителя (грунта), который записывается регистрирующим устройством.Liquid speed meter (with built-in control elements) works as follows. Liquid velocity meters are installed in the ground using measuring boreholes up to several meters deep. Adhesion to the ground (borehole walls) is carried out using a soil-cement mortar. Under the explosive impact, the soil and objects move, and along with them the meters, while the seismic mass (sensitive element) moves relative to the body and windings, causing a change in their inductances, and this movement, due to the movement of the seismic mass in the damping fluid, is proportional to the speed of movement soil or object. The change in the inductances of the windings is hardware-converted into an electrical signal proportional to the speed of movement of the meter (ground), which is recorded by a recording device.

Контроль работоспособности жидкостного измерителя скорости проводится, как правило, после проведения взрывных испытаний с применением аппаратуры его измерительного канала без его демонтажа из измерительной скважины по следующему алгоритму:The performance control of a liquid velocity meter is carried out, as a rule, after explosive tests using the equipment of its measuring channel without dismantling it from the measuring well according to the following algorithm:

- фиксируются показания жидкостного измерителя скорости в ненагруженном состоянии (уход нуля) по монитору его измерительного канала, а также показания встроенного датчика температуры демпфирующей жидкости, соответствующие температуре окружающего грунта;- the readings of the liquid velocity meter in the unloaded state (zero drift) are recorded on the monitor of its measuring channel, as well as the readings of the built-in damping liquid temperature sensor corresponding to the temperature of the surrounding soil;

- включается электрический нагреватель, входящий в состав жидкостного измерителя скорости грунта, и проводится нагрев демпфирующей жидкости в корпусе измерителя от температуры окружающего грунта до температуры не более +50°С.- the electric heater, which is part of the liquid soil velocity meter, is switched on, and the damping liquid in the meter body is heated from the ambient soil temperature to a temperature of no more than + 50 ° С.

При этом под действием ускорения свободного падения происходит перемещение сейсмомассы измерителя вследствие значительного уменьшения вязкости демпфирующей жидкости при повышении ее температуры от температуры грунта, измеренного датчиком температуры, до +50°С. Перемещения сейсмомассы под действием ускорения свободного падения контролируются по монитору измерительного канала жидкостного измерителя скорости грунта, а изменение температуры демпфирующей жидкости - по показаниям датчика температуры измерителя скорости;In this case, under the action of free fall acceleration, the seismic mass of the meter moves due to a significant decrease in the viscosity of the damping fluid when its temperature rises from the ground temperature measured by the temperature sensor to + 50 ° C. The movements of the seismic mass under the action of gravitational acceleration are controlled by the monitor of the measuring channel of the liquid ground speed meter, and the change in the temperature of the damping liquid - according to the readings of the temperature sensor of the speed meter;

- в показания жидкостного измерителя скорости вводятся поправки, соответствующие температуре, измеренной датчиком температуры, рассчитанные по формуле температурного коэффициента испытываемого измерителя скорости, указанного в Паспорте жидкостного измерителя скорости;- corrections are introduced into the readings of the liquid velocity meter, corresponding to the temperature measured by the temperature sensor, calculated by the formula of the temperature coefficient of the tested velocity meter specified in the Passport of the liquid velocity meter;

- после достижения температуры +50°С и выдержке на указанной температуре не менее 30 минут нагрев прекращается, и измеритель остывает до первоначальной температуры;- after reaching a temperature of + 50 ° C and holding at the specified temperature for at least 30 minutes, heating stops, and the meter cools down to the initial temperature;

- операции нагрева и охлаждения проводятся не менее 3-х раз, при необходимости возможен ступенчатый нагрев демпфирующей жидкости с дискретностью 10°С и выдержкой на каждом диапазоне не менее 30 минут;- heating and cooling operations are carried out at least 3 times, if necessary, stepwise heating of the damping liquid with a discreteness of 10 ° C and holding on each range for at least 30 minutes is possible;

- результаты заносятся в Протокол проверки работоспособности жидкостного измерителя скорости и обрабатываются с целью получения информации о величине возможного невозврата сейсмомассы в начальное положение (отклонение от нулевого положения сейсмомассы) вследствие воздействия взрывных волн различной интенсивности и периодичности. При этом отклонение сейсмомассы от нулевого положения не должно превышать значений, указанных в Паспорте жидкостного измерителя скорости.- the results are entered into the Protocol for verifying the operability of the liquid velocity meter and processed in order to obtain information on the magnitude of the possible non-return of the seismic mass to the initial position (deviation from the zero position of the seismic mass) due to the impact of blast waves of different intensity and frequency. In this case, the deviation of the seismic mass from the zero position should not exceed the values specified in the Passport of the liquid velocity meter.

- по полученным результатам принимается решение о работоспособности измерителя и его годности для дальнейшего применения.- based on the results obtained, a decision is made on the operability of the meter and its suitability for further use.

Применение заявленного технического решения позволяет решать вопрос о возможности повторного применения жидкостных измерителей скорости после воздействия взрывных волн различной интенсивности на месте их применения без демонтажа из измерительной скважины.The application of the claimed technical solution makes it possible to resolve the issue of the possibility of re-using liquid velocity meters after exposure to blast waves of various intensities at the site of their application without dismantling from the measuring well.

Источники информацииSources of information

1. B.C. Бочаров, В.П. Вдовин, К.И. Никонов, Г.М. Серпученко, Л.Н. Феофанов. Приборы для измерения кинематических параметров движения грунта в ближней зоне взрыва. / В сб. Методики измерений и аппаратура для исследования действий взрыва. Взрывное дело. №83/40. - М.; Недра, 1982. С. 98-100.1. B.C. Bocharov, V.P. Vdovin, K.I. Nikonov, G.M. Serpuchenko, L.N. Feofanov. Instruments for measuring the kinematic parameters of soil movement in the near zone of the explosion. / On Sat. Measurement techniques and equipment for investigating the effects of an explosion. Explosive business. No. 83/40. - M .; Nedra, 1982.S. 98-100.

2. B.C. Басов, В.В. Гуров, Л.С. Евтерев, П.В. Никулин, Ю.А. Пичугин, В.М. Чернышов. Методы измерения параметров грунта. / В сб. Физика ядерного взрыва. Том 3. Воспроизведение факторов взрыва. - М.: Физматлит, 2013. С. 144-155.2. B.C. Basov, V.V. Gurov, L.S. Evterev, P.V. Nikulin, Yu.A. Pichugin, V.M. Chernyshov. Methods for measuring soil parameters. / On Sat. Physics of a nuclear explosion. Volume 3. Reproduction of explosion factors. - M .: Fizmatlit, 2013.S. 144-155.

3. Патент на изобретение RU 2677951 С1 «Жидкостной измеритель скорости», опубликован 22.01.2019 Бюл. №3.3. Patent for invention RU 2677951 C1 "Liquid velocity meter", published 01.22.2019 Byull. Number 3.

Claims

The liquid velocity meter consists of a body, an inductive two-section coil with windings, a cylindrical seismic mass placed in the working channel of the coil with a damping liquid, an additional volume with the same liquid is connected to the coil channel and isolated from the cavity between the body and the coil by an elastic air-tight sheath, connection of an additional volume and the working channel of the coil is made by a capillary formed by the threaded surfaces of the plug that closes the working channel and a screw screwed into it, on the screw head on two opposite sides there are flats up to the inner diameter of the thread, providing access of liquid to the capillary and its overflow from the working channel to the additional volume and vice versa when the ambient temperature changes, the base of the plug is made with a cone-shaped recess for unhindered air exit and exclusion of the possible presence of micro-volumes of air on it, which are the centers of nucleation of vapor-gas bubbles , when filling the additional volume with liquid, as well as after the end of this process, characterized in that an electric heater of the damping liquid and a sensor for measuring the temperature of the damping liquid are placed in its working channel with the damping liquid.