RU2375574C1 - Device for measurement of deformations in rocks mass - Google Patents

Device for measurement of deformations in rocks mass Download PDF

Info

Publication number
RU2375574C1
RU2375574C1 RU2008129915/03A RU2008129915A RU2375574C1 RU 2375574 C1 RU2375574 C1 RU 2375574C1 RU 2008129915/03 A RU2008129915/03 A RU 2008129915/03A RU 2008129915 A RU2008129915 A RU 2008129915A RU 2375574 C1 RU2375574 C1 RU 2375574C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spring
deformations
rod
ring
turns
Prior art date
Application number
RU2008129915/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Васильевич Лодус (RU)
Евгений Васильевич Лодус
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
Priority to RU2008129915/03A priority Critical patent/RU2375574C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2375574C1 publication Critical patent/RU2375574C1/en

Links

Images

Landscapes

  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention is related to mining, to devices for measurement of deformations and contortions in wells and boreholes. Device comprises fixed contact in the form of twisted cylindrical spring. Inside of it there is a movable contact arranged in the form of elastic cylinder with sliders that are evenly distributed along circumference. Spring contacts are connected to registration device. Supports are fixed on external surface of spring turns. It is necessary to reduce spring diametre in process of device installation in well. For this purpose device is equipped with accessory for spring tension or accessory for axial twisting of spring.
EFFECT: simplified design and improved accuracy of measurement.
3 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для замера деформаций в массиве горных пород и искривлений скважин и шнуров.The invention relates to mining, and in particular to devices for measuring deformations in a rock mass and curvature of wells and cords.

Известны устройства для измерения деформаций (Агейкин Д.И., Костина Е.И., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. М., «Машиностроение», 1965), содержащие подвижный и неподвижный контакты, регистрирующий прибор, связанный с контактами.Known devices for measuring deformations (Ageikin DI, Kostina EI, Kuznetsova NN Sensors of control and regulation. M., "Engineering", 1965) containing a movable and fixed contacts, recording device associated with the contacts .

Недостаток этих устройств состоит в том, что они измеряют прямолинейные или угловые деформации и не способны регистрировать сложные деформации таких объектов, как скважины и шпуры.The disadvantage of these devices is that they measure rectilinear or angular deformations and are not able to register complex deformations of objects such as wells and holes.

Известно устройство для измерения деформаций (авторское свидетельство СССР, №567961, кл. G01L 1/04, 1977), содержащее подвижный и неподвижный контакты, регистрирующий прибор, связанный с контактами.A device for measuring strains is known (USSR author's certificate, No. 567961, class G01L 1/04, 1977), containing movable and fixed contacts, recording a device associated with the contacts.

Недостаток этого устройства также состоит в узких функциональных возможностях, ограниченных регистрацией только линейных деформаций.The disadvantage of this device also lies in the narrow functionality limited by recording only linear deformations.

Известно устройство для измерения деформаций в массиве горных пород (патент РФ №977776, кл. Е21С 39/00, 1982), принимаемое за прототип, которое содержит неподвижный контакт в виде витой цилиндрической пружины, подвижный контакт, размещенный внутри неподвижного контакта и выполненный в виде эластичного цилиндра с равномерно распределенными по окружности ползунками, регистрирующий прибор, связанный с контактами. Пружина размещена внутри эластичного трубчатого кожуха. Устройство размещается в скважине или шпуре, и при перемещении подвижного контакта ползунки поочередно контактируют с витками и поочередно замыкают измерительную цепь прибора. Если происходит осевая деформация или искривление скважины, то изменяются расстояния между витками пружины или расстояния между витками на растянутой и сжатой стороне. Это изменяет расстояния между сигналами от ползунков на приборе, что позволяет регистрировать осевую деформацию и искривление скважины.A device for measuring strains in a rock mass is known (RF patent No. 977776, class E21C 39/00, 1982), taken as a prototype, which contains a fixed contact in the form of a twisted coil spring, a movable contact located inside the fixed contact and made in the form elastic cylinder with sliders evenly distributed around the circumference, a recording device associated with the contacts. The spring is located inside the elastic tubular casing. The device is placed in a borehole or hole, and when moving the movable contact, the sliders alternately contact the coils and alternately close the measuring circuit of the device. If axial deformation or curvature of the well occurs, the distances between the turns of the spring or the distances between the turns on the stretched and compressed sides change. This changes the distance between the signals from the sliders on the device, which allows you to record the axial deformation and curvature of the well.

Недостаток устройства состоит в том, что оно имеет недостаточную надежность и точность измерений. Эластичный кожух, размещенный в скважине или шпуре, часто проскальзывает по стенкам скважины при ее деформации и искривлении, отчего деформация и искривление пружины неточно соответствуют осевой деформации и искривлению скважины (шпура).The disadvantage of this device is that it has insufficient reliability and accuracy of measurements. An elastic casing placed in a well or a hole often slides along the walls of the well when it is deformed and curved, which is why the deformation and curvature of the spring do not exactly correspond to the axial deformation and curvature of the well (hole).

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений путем более точного воспроизведения устройством деформаций и искривлений измеряемого объекта.The technical result of the invention is to increase the accuracy of measurements by more accurately reproducing the device deformations and distortions of the measured object.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения деформаций в массиве горных пород, содержащее неподвижный контакт в виде витой цилиндрической пружины, подвижный контакт, размещенный внутри неподвижного контакта и выполненный в виде эластичного цилиндра с равномерно распределенными по окружности ползунками, регистрирующий прибор, связанный с контактами, согласно изобретению снабжено упорами, закрепленными на наружной поверхности витков пружины, и приспособлением для растяжения пружины.The technical result is achieved by the fact that a device for measuring deformations in a rock mass containing a fixed contact in the form of a twisted coil spring, a movable contact placed inside the fixed contact and made in the form of an elastic cylinder with sliders uniformly distributed around the circumference, recording a device associated with the contacts , according to the invention is equipped with stops fixed on the outer surface of the coil of the spring, and a device for stretching the spring.

Технический результат также достигается тем, что устройство снабжено приспособлением для осевого скручивания пружины.The technical result is also achieved by the fact that the device is equipped with a device for axial twisting of the spring.

Технический результат также достигается тем, что приспособление для растяжения пружины выполнено в виде стержня, установленного внутри пружины и соединенного с одним из крайних витков пружины с возможностью разъединения, кольца, соединенного с другим крайним витком пружины, и приспособления для взаимного осевого смещения стержня и кольца.The technical result is also achieved by the fact that the device for stretching the spring is made in the form of a rod mounted inside the spring and connected to one of the extreme turns of the spring with the possibility of separation, a ring connected to the other extreme turn of the spring, and a device for mutual axial displacement of the rod and the ring.

Технический результат также достигается тем, что приспособление для осевого скручивания пружины выполнено в виде стержня, установленного внутри пружины и соединенного с одним из крайних витков пружины с возможностью разъединения, кольца, соединенного с другим крайним витком пружины, и приспособления для взаимного углового смещения стержня и кольца.The technical result is also achieved by the fact that the device for axial twisting of the spring is made in the form of a rod installed inside the spring and connected to one of the extreme turns of the spring with the possibility of separation, a ring connected to the other extreme turn of the spring, and a device for mutual angular displacement of the rod and ring .

Снабжение устройства упорами, закрепленными на наружной поверхности витков пружины, и приспособления для растяжения пружины, создает новое взаимодействие устройства со стенками отверстия, а именно контакт пружины со стенками осуществляется через упоры, а не через эластичный кожух, как в прототипе. При растяжении пружины или при ее скручивании она уменьшает свой диаметр настолько, чтобы разместиться в отверстии вместе с упорами, а после прекращения растяжения или скручивания пружина стремится восстановить свой диаметр и упоры входят в подпружиненный контакт со стенками отверстия. При деформации или искривлении отверстия подпружиненные упоры следуют за перемещениями стенок без проскальзываний и соответствующим образом меняют положение витков. Это повышает точность измерений.The supply of the device with stops fixed on the outer surface of the coil of the spring, and devices for stretching the spring, creates a new interaction of the device with the walls of the hole, namely, the contact of the spring with the walls is through the stops, and not through an elastic casing, as in the prototype. When the spring is stretched or twisted, it decreases its diameter so that it fits in the hole with the stops, and after the extension or twisting stops, the spring tends to restore its diameter and the stops come into spring contact with the walls of the hole. When the hole is deformed or bent, the spring-loaded stops follow the movements of the walls without slipping and change the position of the turns accordingly. This improves measurement accuracy.

Предлагаемые технические исполнения устройств для растяжения и скручивания наиболее просты по конструкции и обеспечивают достижение технического результата.The proposed technical versions of devices for stretching and twisting are the simplest in design and ensure the achievement of a technical result.

Устройство представлено на фиг.1 - начальное положение пружины, на фиг.2 - положение устройства в скважине, на фиг.3 - положение устройства в искривленной скважине.The device is presented in figure 1 - the initial position of the spring, figure 2 - the position of the device in the well, figure 3 - the position of the device in the curved well.

Устройство для измерения деформаций в массиве горных пород содержит неподвижный контакт в виде витой цилиндрической пружины 1, подвижный контакт, размещенный внутри неподвижного контакта и выполненный в виде эластичного цилиндра 2 с равномерно распределенными по окружности ползунками 3, регистрирующий прибор 4, связанный с контактами 1, 2.A device for measuring deformations in a rock mass contains a fixed contact in the form of a twisted coil spring 1, a movable contact located inside the fixed contact and made in the form of an elastic cylinder 2 with sliders 3 evenly distributed around the circumference, a recording device 4 connected to contacts 1, 2 .

Устройство снабжено упорами 5, закрепленными на наружной поверхности витков пружины 1, и приспособлением 6 для растяжения пружины 1.The device is equipped with stops 5, mounted on the outer surface of the turns of the spring 1, and a device 6 for stretching the spring 1.

Устройство снабжено приспособлением 7 для осевого скручивания пружины 1.The device is equipped with a device 7 for axial twisting of the spring 1.

Приспособление для растяжения пружины выполнено в виде стержня 6, установленного внутри пружины 1 и соединенного с одним из крайних витков пружины 1 с возможностью разъединения, кольца 8, соединенного с другим крайним витком пружины 1, и приспособления 9 для взаимного осевого смещения стержня 6 и кольца 8.The device for stretching the spring is made in the form of a rod 6 installed inside the spring 1 and connected to one of the extreme turns of the spring 1 with the possibility of disconnection, the ring 8 connected to the other extreme turn of the spring 1, and a device 9 for mutual axial displacement of the rod 6 and the ring 8 .

Приспособление для осевого скручивания пружины выполнено в виде стержня 6, установленного внутри пружины 1 и соединенного с одним из крайних витков пружины 1 с возможностью разъединения, кольца 8, соединенного с другим крайним витком пружины 1, и приспособления 7 для взаимного углового поворота стержня 6 и кольца 8.The device for axial twisting of the spring is made in the form of a rod 6 installed inside the spring 1 and connected to one of the extreme turns of the spring 1 with the possibility of disconnection, a ring 8 connected to the other extreme turn of the spring 1, and a device 7 for mutual angular rotation of the rod 6 and the ring 8.

Соединение крайнего витка пружины 1 со стержнем 6 выполнено с помощью пластины 10, приваренной к витку и имеющей многогранное осевое отверстие. На стержне 6 выполнен хвостовик, ответный многогранному отверстию на пластине 10. Позицией 11 обозначена скважина или шпур, предназначенные для обследования. Ползунки 3 выполнены из упругих стержней с изгибом на одном конце для взаимодействия с витками пружины. Другим концом ползунки заделаны в эластичный цилиндр 2 равномерно по окружности и соединены с тягой 12, которая является также проводником электрической цепи прибора 4. Другим проводником цепи являются витки пружины 1. Упоры 5 могут быть выполнены в виде шипов с острыми концами, направленными наружу пружины.The connection of the extreme turn of the spring 1 with the rod 6 is made using the plate 10, welded to the coil and having a multifaceted axial hole. A shank is made on the shaft 6, which responds to the many-sided hole on the plate 10. The number 11 indicates a well or hole intended for examination. The sliders 3 are made of elastic rods with a bend at one end to interact with the coils of the spring. At the other end, the sliders are embedded in the elastic cylinder 2 uniformly around the circumference and connected to the rod 12, which is also a conductor of the electric circuit of the device 4. The other conductor of the chain is the turns of the spring 1. The stops 5 can be made in the form of spikes with sharp ends directed outward of the spring.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для размещения устройства в скважине или в шпуре 11 необходимо уменьшить диаметр пружины 1. Для этого приспособлением 9 (фиг.1) смещают стержень 6 относительно кольца 8 в осевом направлении, пружина 1 растягивается в осевом направлений, диаметр ее уменьшается до размеров, при которых диаметр устройства на уровне концов упоров 5 становится меньшим диаметра скважины (шпура) 11. Это можно проделать также путем скручивания пружины, для чего в исходном состоянии (фиг.1) приспособлением 7 вращают стержень 6 относительно кольца 8.To place the device in the borehole or in the hole 11, it is necessary to reduce the diameter of the spring 1. For this, the device 9 (Fig. 1) displaces the rod 6 relative to the ring 8 in the axial direction, the spring 1 is stretched in the axial direction, its diameter decreases to the size at which the device at the level of the ends of the stops 5 becomes smaller than the diameter of the borehole (hole) 11. This can also be done by twisting the spring, for which, in the initial state (Fig. 1), the device 7 rotates the rod 6 relative to the ring 8.

В этом положении вставляют пружину 1 в скважину 11 (фиг.2) и прекращают растяжение пружины. Пружина частично восстанавливает свою форму, упоры 5 входят в контакт со стенками скважины (шпура) 11 и распирают пружину в скважине. Удаляют стержень 6 из пружины 1 и в нее с помощью толкателя (не показан) вводят подвижный контакт в виде эластичного цилиндра 2 с ползунками 3. Во время перемещения цилиндра 2 ползунки 3 периодически поочередно замыкают цепь регистрирующего прибора 4. При каждом замыкании цепи на осциллограмме прибора появляется сигнал, например, в виде всплеска или в виде разрыва записи, в зависимости от применяемого прибора. Параметры сигналов индивидуальны и зависят от особенностей изготовления ползунков. По расстоянию между сигналами одного и того же ползунка определяют расстояние между витками по одной из образующих пружины, а общая картина сигналов позволяет воссоздать общую картину расположения витков в скважине в исходном состоянии. При осевой деформации отдельных участков скважины расстояние между витками на этих участках изменяется, что фиксируется при повторных перемещениях подвижного контакта и затем вычисляется путем сравнения результатов измерений в исходном и текущем положениях пружины. При искривлении скважины (фиг.3) изменяются взаимные наклоны витков, на сжатой стороне расстояния между витками уменьшаются, а на растянутой - увеличиваются. Это также фиксируется на осциллограмме в форме уменьшения между сигналами по одним образующим и увеличения расстояния между сигналами по другим образующим. Подпружиненные упоры обеспечивают повторение пружиной изменений размеров и формы скважины и ее отдельных участков. Так регистрируются осевые деформации и искривления на отдельных участках скважины или скважины в целом.In this position, insert the spring 1 into the well 11 (figure 2) and stop the tension of the spring. The spring partially restores its shape, the stops 5 come into contact with the walls of the well (hole) 11 and burst the spring in the well. The rod 6 is removed from the spring 1 and a movable contact is introduced into it using a pusher (not shown) in the form of an elastic cylinder 2 with sliders 3. During the movement of cylinder 2, the sliders 3 periodically alternately close the circuit of the recording device 4. Each time the circuit is closed on the oscillogram of the device a signal appears, for example, in the form of a burst or in the form of a recording break, depending on the instrument used. The parameters of the signals are individual and depend on the features of the manufacture of sliders. The distance between the signals of the same slider determines the distance between the turns of one of the generators of the spring, and the overall picture of the signals allows you to recreate the overall picture of the location of the turns in the well in the initial state. With the axial deformation of individual sections of the well, the distance between the turns in these sections changes, which is recorded during repeated movements of the movable contact and then calculated by comparing the measurement results in the initial and current positions of the spring. When the well is curved (Fig. 3), the mutual slopes of the coils change, on the compressed side the distances between the coils decrease, and on the extended side they increase. This is also recorded on the waveform in the form of a decrease between signals along one generatrix and an increase in the distance between signals along other generators. Spring-loaded stops ensure that the spring repeats changes in the size and shape of the well and its individual sections. Thus, axial deformations and curvatures are recorded in individual sections of the well or the well as a whole.

Предлагаемое устройство повышает точность измерений за счет более точного воспроизведения устройством деформаций и искривлений измеряемого объекта.The proposed device improves the accuracy of measurements due to more accurate reproduction by the device of deformations and distortions of the measured object.

Claims (4)

1. Устройство для измерения деформаций в массиве горных пород, содержащее неподвижный контакт в виде витой цилиндрической пружины, подвижный контакт, размещенный внутри неподвижного контакта и выполненный в виде эластичного цилиндра, с равномерно распределенными по окружности ползунками, регистрирующий прибор, связанный с контактами, отличающееся тем, что оно снабжено упорами, закрепленными на наружной поверхности витков пружины, и приспособлением для растяжения пружины.1. A device for measuring deformations in a rock mass, comprising a fixed contact in the form of a coil spring, a movable contact located inside the fixed contact and made in the form of an elastic cylinder, with sliders evenly distributed around the circumference, a recording device associated with the contacts, characterized in that it is equipped with stops fixed on the outer surface of the coil of the spring, and a device for stretching the spring. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено приспособлением для осевого скручивания пружины.2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a device for axial twisting of the spring. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приспособление для растяжения пружины выполнено в виде стержня, установленного внутри пружины и соединенного с одним из крайних витков пружины с возможностью разъединения, кольца, соединенного с другим крайним витком пружины, и приспособления для взаимного осевого смещения стержня и кольца.3. The device according to claim 1, characterized in that the device for stretching the spring is made in the form of a rod mounted inside the spring and connected to one of the extreme turns of the spring with the possibility of separation, a ring connected to the other extreme turn of the spring, and a device for mutual axial rod and ring displacements. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что приспособление для осевого скручивания пружины выполнено в виде стержня, установленного внутри пружины и соединенного с одним из крайних витков пружины с возможностью разъединения, кольца, соединенного с другим крайним витком пружины, и приспособления для взаимного углового поворота стержня и кольца. 4. The device according to claim 2, characterized in that the device for axial twisting of the spring is made in the form of a rod mounted inside the spring and connected to one of the extreme turns of the spring with the possibility of separation, a ring connected to the other extreme turn of the spring, and devices for mutual angular rotation of the rod and ring.
RU2008129915/03A 2008-07-21 2008-07-21 Device for measurement of deformations in rocks mass RU2375574C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129915/03A RU2375574C1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 Device for measurement of deformations in rocks mass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129915/03A RU2375574C1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 Device for measurement of deformations in rocks mass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2375574C1 true RU2375574C1 (en) 2009-12-10

Family

ID=41489643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008129915/03A RU2375574C1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 Device for measurement of deformations in rocks mass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2375574C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113203388A (en) * 2021-05-28 2021-08-03 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 Automatic measuring device for expansion deformation of liquid-injection type protected layer and using method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113203388A (en) * 2021-05-28 2021-08-03 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 Automatic measuring device for expansion deformation of liquid-injection type protected layer and using method
CN113203388B (en) * 2021-05-28 2023-09-26 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 Automatic measuring device for expansion deformation of liquid injection type protected layer and using method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5101528B2 (en) Kinematic magnetic sensor with varying magnetization direction and method of manufacturing the same
US8989527B2 (en) Method and system for determining the location of a fiber optic channel along the length of a fiber optic cable
CN110114637B (en) Sensor device
JP5350992B2 (en) Apparatus and method for measuring mechanical properties of materials
US7784338B2 (en) Low mass sensor for free point tool
RU2375574C1 (en) Device for measurement of deformations in rocks mass
KR20200100088A (en) Linear displacement measuring devices for determining absolute position and linear guides with such displacement measuring devices
CN206488728U (en) Linear diameter measurement instrument
US20160237809A1 (en) Downhole Tool Non Contact Position Measurement System
CN106500652B (en) A kind of servo-actuated Multi-point contact type hoop strain measuring device
CN109489532B (en) Magnetic suspension ring ruler roadway deformation monitoring and early warning device
JP2015094677A (en) Position detection device, and lens device and imaging device having the same
CN205537490U (en) LVDT displacement sensor iron core mounting structure
KR101402331B1 (en) Linear displacement sensor and linear displacement detecting system using electromagnetic induction
US9261345B2 (en) Probe
KR100553221B1 (en) Vibration expression displacement measuring instrument
RU155613U1 (en) DEVICE FOR RESEARCHING WELL WALLS
RU2382880C1 (en) Borehole geometry tool
KR101804177B1 (en) Detecting device for oscillation energy harvesting
RU2425215C1 (en) Device for determining roof rock deformations
CN203776916U (en) Muscular tension measuring instrument
CN207231356U (en) A kind of similarity simulation experiment lane surface displacement measuring device
SU1686148A1 (en) Well profile measurement device
CN114340489A (en) Device and method for the inductive measurement of a variable or change representative of the circumference of a deformable object, and use of the device for a valve, a pressure probe or a volume scan
RU168314U1 (en) DEVICE FOR RESEARCHING WELL WALLS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100722