Измеритель профиля котловых полостей

 

хОбласть применения - геофизические исследования и измерение диаметров скважин и профилей сечений подземных полостей и пустот. Содержит измерительный узел, выполненный в виде корпуса со сквозной прорезью, в котором размещен первый электродвигатель и коромысла с автономными выдвижными щупами и вторым и третьим электродвигателями . Коромысло размещено на оси, закрепленной на корпусе с возможностью вращения таким образом, чтобы коромыслр свободно входило в прорезь корпуса, причем первый-электродвигатель связан посредством шестерен с первой винтовой парой, а к гайке винтовой пары, служащей ползуном, шарнирно прикреплен шипун, соединенный с коленом, жестко закрепленным с осью, С вторым и третьим электродвигателем посредством шестерен связаны вторая и третья винтовые пары, причем гайки винтовых пар одновременно являются ползунами, на которых жестко крепятся выдвижные щупы, ( . , 12 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g .Е 21 В 47/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682072/03 . (22) 01 04 90 (46) 30.11.92. Бюл. V 44 (711 Трест "Союзмелиовзрывпром" (72) Е.A Гаврич (56) Авторское свидетельство СССР Р 1265304, кл. F 21 В 47/08, 1985. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОФИЛЯ КОТЛОВЫХ

ПОЛОСТЕИ (57}» Область применения " геофизи"

: ческие исследования и измерение ди" аметров скважин и профилей сечений подземных полостей и пустот. Содержит измерительный узел, выполненный. в-виде корпуса со сквозной прорезью, в котором размещен первый электродвигатель и KopQMblcJlB с автономными выдвижИзобретение относится к геофизи" ческим исследованиям и может быть ис" пользовано при измерении диаметров скважин и профилей сечения подзем" ных йолостей.

Известен каверномер, содержащий корпус, шарнирно соединенные с ним измерительные рычаги, жестко соединенные с зубчатыми секторами, подпружи" ненный с двух сторон винт, причем сек тора и винт кинематически связаны друг с другом.

Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не позволяет повысить оперативность проведения изме» рения скважин и котловых полостей за счет обеспечения возможности изменеЫ2 1778284 А1 ными щупами и вторым и третьим электродвигателями, Коромысло размещено на оси, закрепленной на корпусе с возможностью- вращения таким образом, чтобы коромысло свободно входило в прорезь корпуса, причем первый электродвигатель связан посредством шестерен с первой винтовой парой, а к гайке винтовой пары, служащей ползуном, шарнирно прикреплен шаркун, соединен" ный с коленом, жестко закрепленным с осью. С вторым и третьим электро" двигателем посредством шестерен связа" ны вторая и третья винтовые пары, при" чем гайки винтовых пар одновременно являются ползунами, на которых жест" ко крепятся выдвижные щупы. 4 зО» ф-лы, .12 ил.!

° @ ния длины измерительных рычагов в процессе замера.

Известна рычажная измерительная система скважинного прибора, содержащая корпус с измерительными удлиняю" щимися рычагами, подпружиненными паль.". О© цами, собачкой и соленоидом со штоком, Фь причем в измерительных рычагах выпол- . нены пазы,в которых размещены подпру-.жиненные пальцы, при этом удлиняющие - ° рычаги шарнирно закреплены на концах измерительных рычагов и имеют гнезда для взаимодействия с подпружиненными пальцами, которые через собачку связаны со штоком.

Недостатком. рычажно"измерительной системы является сложность конструк"

17782 ции и невозможность плавного изменения длины измерительного рычага, так как изменение длины измерительного ры чага происходит на фиксирующую вели" чину, равную удлиняющему рычагу.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является изме" ритель профиля котловых полостей, со" держащий штангу, измерительные. рыча" 10 ги, выполненные в виде двух пар карат" кого и длинного плеча, расположен" ных под, углом 90, при этом короткие

Ф плечи представляют собой грузы"противовесы, гибкую струну нижний конец которой пропущен через ушко на конце одного из длинных плеч и жестко зак" реплен на конце другого длинного пле" ча, а верхний конец струны связан с регистрирующим механизмом. 20

Недостатком этого изобретения яв" ляется наличие грузов"противовесов, увеличивающих размеры и массу конструк. ции, вследствие чего оно не может ис ", пользоваться при измерениях скважин и25 котловых полостей небольшого диамет" ра, низкая точность измерений, а так" же дополнительный подъем и опускание прибора для измерения верхней части полости 30

Целью изобретения является определение конфигурации котловой полости и повышения:точности замера ее napa метров, Поставленная цель »достигается тем, gs что в измерителе профиля котловых по" лостей, содержащем измерительный узел набор нарац|иваемых штанг и пульт уп" равления, измерительный узел выполнен в виде корпуса со сквозной прорезью, в котором размещен первый электродвигатель, свободно входящее в прорезь коромысло с автономными выдвижными щупвми, при этом коромысло закреплено на корпусе таким образом, 45 что может вращаться вокруг оси- при помощи элб тродвигателя, связанного т посредством. шестерен с первой винтовой ,парой, гайка которой является одновре" менно ползуном, шарнирно прикреплен ного к ползуну шатуна, соединенного с коленом, жестко закрепленным с осью, причем на обеих концах коромысла раз" мещены второй и третий электродвига» тели, связанные с ниии посредством шестерен вторая и третьи винтовые пары, гайки которых одновременно являются ползунами на которых жестко крепятся выдвижные щупы.

84

На фиг. 1 изображен общий вид из" мерителя профиля котловых полостей; на фиг. 2 " корпус измерительного уз" ла (вид справа); на фиг. 3 " верти" . кальный разрез измерительного узла; на фиг. 4 - вертикальный разрез изме" рительного узла (вид справа); на фиг. 5 » горизонтальный разрез измери" тельного узла; на фиг. 6 " Фиксатор погружения; на фиг. 7 - прерыватель движения щупа; на фиг. 8 " вертикаль". ный разрез наращиваемой штанги; на фиг. 9 детали замка наращиваемой штанги; на фиг. 10 " вертикальный раз" рез наращиваемой штанги (вид справа); на фиг. 11 " пульт управления; на фиг. 12 " электрическая схема.

Измеритель профиля котловых полостей состоит из измерительного узла набора наращиваемых штанг 2 и пульта к си управления 3.

Измерительный узел содержит корпус

1 со сквозной прорезью 4. В сквозную прорезь 4 вставлено коромысло 5.,пред» ставляющее собой пустотелую капсулу, свободно вращающуюся на осях 6,7. К оси 7 жестко) крепится колено 8, кото" рое шарнирно соединено с. шатуном 9.

В верхней части корпуса 1 распо" ложен механизм поворота коромысла 5.

Механизм поворота коромысла состоит из электродвигателя 10, который noc" редством шестерен 11 и 12 связан с . винтовым валом 13, шестерня 11 жестко крепится на валу 13. Винтовой вал-13 входит в винтовое отверстие гайки 14, составляющую вместе с валом винтовую пару. Одновременно гайка 14 является ползуном с осью 15 к которой шарнирно крепится шатун 9. Параллельно винто" вому валу 13 расположен реостат 16„по обмотке которого скользит другой конец ползуна.В нижней части измерительного узла в корпус 1 вмонтирован фиксатор погружения 17 измерителя, который содер кит подпружиненный стержень с головкой

18, пружину 19, контакты 20 и являет" ся замыкателем контактов.

Коромысло 5 представляет собой срезанный с двух диаметрально противо" положных сторон Малый цилйндр, во внутренней части которого на противо" положных концах размещены электродви.« гатели 21, 22. Электродвигатель 21 по" средством шестерен 23,24 связан с винтовым валом 25, который входит в вин" товые отверстия гайки 26, являющейся одновременно ползуном.

4 6

56,57,может двигаться в двух направлениях: продольно относительно своей оси и вращательно на угол к той же оси. На стенке втулки 57 имеется вы" емка 58. К цилиндрической оси 50 серденника 48 жестко крепится одним концом пружина 59, второй конец пружины жестко закреплен на втулке 56, при этом пружина 59 установлена таким образом, что усилие пружины 59 направ" лено как вдоль оси сердечника 48 по направлению к втулке 57, так и перпендикулярно этой оси. Прорези 54, 55 прямоугольной Формы находятся на од" ном из заглушенных концов штанги 42, на противоположном ее конце крепятся четырехранные штыри 60,61, на концах которых имеются прямоугольные отверстия 62,63, Итыри 60,61 могут свобод" но входить в прорези 54, 55.

Пульт управления 3 измерителя со-, держит миллиамперметры А-l, А-2, А-3, лампы контроля Л"1, Л-2, ll""3 и переключатели каналов П-1, П"2, П-3. Миллиамперметры А"1 и А-2 проградуиро" ваны в единицах длины и связаны соответствующими электроцепями с реоста" тами ?7,34; миллиамперметр А-3 програлуирован в градусах связан с рео» статом 16 и служит для контроля угла поворота коромысла 5.

Лампа контроля Л"1 связана электроцепями с переключателем каналов П"1, прерывателем движения щупа 28, блоки" рующим устройством Б-1 и электродвигателем 21. Лампа контроля Л-2 связа" на электроцепями с переключателем каналов П"2, прерывателем движения щупа 35, блокирующим устройством Б-2 и электродвигателем 22.

Лампа Л"3 связана с фиксатором погружения 17. Переключатель П"3 с по"" мощью электроцепей связан с блокиру" ющими устройствами Б-3, Б-4 и- электродвигателем 10.

Измеритель профиля котловых полос" тей работает следующим .образом.

В начале измеритель приводят в исходное положение. Для этого коромысло

5 с убранными щупами 28,35 располагатся вертикально параллельно оси измерительного узла 1. При этом на пульте правления 3 стрелка миллиамперметра

"3 устанавливается в нулевое положе" ие.

Измерительный узел 1 при помощи аращиваемых штанг 2 опускается в скввину до соприкосновения с дном котло

5 177828

Параллельно винтовому валу 25 расположен реостат 27 по обмоте которого . может свободно перемещаться конец ползуна 26. К центру ползуна 26 жест" ко крепится щуп 28 представляющий собой трубку с вмонтированным на про" тивоположном ее конце прерывателем

29 работы двигателя. 21.

На противоположном электродвигате" 1п лю 21 конце коромысла 5 расположен электродвигатель 22, связанный пос" редством шестерен 30, 31 с винтовым валом 32, который входит в винтовое отверстие гайки 33, являющейся пол-: 15 зуном. Параллельно валу 32 расположен реостат 34, по обмотке которого мо" жет свободно перемещаться конец пол" зуна 33. К центру ползуна 33 в проти" воположном направлении по :отношению к 20 щупу 28 жестко крепится щуп 35, представляющий собой трубку с вмонти" рованным на конце прерывателя 36 работы электродвигателя ?2.

Прерыватели 2С,36 работы электродвигателей 21, 22 являющиеся одновре" менно прерывателями движения щупов

28,35 идентичны. Прерыватель движения щупов состоит из стержня с головкой

37, пружины 38, электромагнита 39 и 30 контактов 40 и 41.

Наращиваемая штанга состоит из тру" бы 42 с пропущенным сквозь нее многожильным кабелем 43 с выведенными к торцам трубы штепсельными разъемными соединениями, которые располагаются таким образом чтобы на одном конце штанги находились гнезда 44, а на дру" гом соответствуюцие им штепсели 45.

Соединение штанг производится с по- щ мощью замка, -который содержит втулку

46 с четырехгранным сквозным отверсти" ем 47, расположенным вдоль оси втул ки, четырехгранного сердечника 48, свободно входящего в отверстие 47, причем концы четырехгранного сердечника выполнены в виде цилиндрических осей 49,50. На конце 49 сердечника

48 перпендикулярно его оси жестко крепится штифт 51. 50

На втулке 46 жестко крепятся захваты 52,53, представляющие собой плас" е тины Г-образной формы. Захваты 52,53 находятся в прорезях 54,55 и могут от" у клоняться -от вертикального направлениЯ А при повороте сердечника 48 и втул« н ки 46.

Сердечник 48 вставлен своими ци н линдрическими осями 49,50 во втулки ж

7 1778284

8 вой полости. При этом происходит замы" кание контактов 20.фиксатора погруже" ния 17, и на пульте управления загора" ется контрольная лампа Л"3. Переключателем П-3 производится включение электродвигателя 10; связанные с ним шестерни 11, 12 приводят во вращение винтовой вал 13, при этом ползун 14 приходит в движение, двигаясь вниз па 10 раллельно оси измерительного узла 1.

Шатун 9 одним концом шарнирно соединенный с осью 15, а другим с коленом приходит. в движение отклоняет коро"

1 мысло 5 на заданный угол. Ползун 14 15 с расположенным на его конце контак"том 70, двигаясь по обмотке реостата

16, изменяет силу тока в соответству" юлей электрической цепи, что фиксируется миллиамперметром А"3. Увеличение 20 или уменьшение угла поворота коромыс" ла 5 осуществляется с помощью переклю" чателя каналов П"3. В электроцепи электродвигателя 10 предусмотрены бло- кирующие устройства Б-3р Б-41служащие для отключения электродвигателя при крайних точках ползуна,14р ", Для приведения в действие щупа 28 включается электрическая цепь, связан ная с электродвигателем 21. Включение З0 электродвигателя 21 происходит с пред": варительным приведением прерывателя движения 29 щупа.28 в рабочее положе" ние. Это осуществляется с помощью пе" реключателя каналов П"1. При включении85 переключателя П"1 в положение."вперед" происходит предварительное замы", кание цепи прерывателя .Движения 29 щу"I па 28, электромагнит 39 приводит в исходное положение сердечник 37 преры 4 вателя 29, происходит замыкание кон" тактов 40 и 41, при этом загорается лампа Л-1 на пульте управления 3 пос" ле чего происходит замыкание цепи электродвигателя 21 который посред" 4 ством шестерен 23,24 приводит во вра" щательное движение винтовой вал 25, ползун 26 пвремещается по валу 25. (уп

Ф

28 жестко свяэанныи с.полэуном, выдви. гается из коромысла 5, Конец йолзуна 5

26 с контактом 71 перемещается по об" мотке реостата 27. В цепи реостата

27 происходит измерение силы тока ко" торое фиксируется миллиамперметром А- 1 на пульте управления 3. 5

Соединение наращиваемых штанг производится с помощью замка, Штыри 60, 61 одной ш нги вводятся в сост" ветствующие прорези 54,55, при этом концы штырей 60,61 давят на нижние концы Г-образных захватов 52, 53, от" . клоняя их от первоначального положе" ния .. Втулка 46 жестко связанная .с захватами 52,53 поворачивается вокруг своей оси; вместе с втулкой пово" рачивается вставленный в отверстие

0 47 четырехгранный сердечник 48, В момент вхождения верхних концов Г-об" разных захватов 52,53 в соответствую", цие отверстия 62,63 штырей 60,61, сердечник 48 под дейс гвием пружины 59 сдвигается вдоль своей оси по направ" лению к втулке 57 и штифт 51 входит в выемку 58. Происходит фиксация замка, одновременно с этим штепсели 45 одной

При соприкосновении прерывателя движения щупа 29 со стенкой полости, происходит размыкание контактов 40, 41 прерывателя, цепь электродвигателя

?1 разрывается и происходит его оста" новка, при этом миллиамперметр А"1 фиксирует длину выдвижения щупа 28.

При включении переключателя каналов

П"1 в положение "назад" ротор электро" двигателя 24 начинает вращаться в об" ратном направлении, щуп 28 вдвигается в коромысло 5. В цепи электродвигате" ля 21 имеется блокирующее устройство

Б"1, которое прерывает работу электродвигателя в исходном положении щупа 28.

Идентично приводится в действие система связанная с щупом 35, электродвигателем 22 и реостатом 34, Уп равление движением щупа 35 этой системы производится с помощью переклю" чателя каналов П-2, замеры с помощью

)миллиамперметра А"2, .контроль Лам" пы Л-2. Остановка движения щупа 35 при соприкосновении со стенкой полос" ти производится с помощью прерывателя движения щупа 36, при приведении щупа в исходное положение остановка его производится с помощью блокирующего устройства Б"2.

Системы,,связанные с выдвижением щупов 28,35 работают совершенно авто"

НОМНОр ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ПРОИЗВОДИТЬ 3а меры практически любых .точек поверх" ности котловой полости.

По мере опускания измерительного узла 1 в скважину производится последовательное соединение наращиваемых штанг 2.

17782 штанги входят в соответствующее гнез" до 44 другой.

Произведя замер щупы 28,35 приво" дятся в исходное положение, измери" тельный узел поворачивают на определенный угол вокруг оси, при этом изменяют угол поворота коромысла 5 и приводят следующий замер. После произ" водства замеров котловой полости изме"10 рительный узел 1 приводят в исходное положение и извлекают из скважины.

Эффективность предлагаемого изме" рителя заключается в значительном рас" ширении диапазона и повышения точ", 15 ности измерения профиля котловых по лостей, в возможности применения его для котловых полостей сложной конфигурации, в повышении производительнос" ти эа счет одноразового опускания измерителя при замере как верхних, так и нижних частей полости, а также экономии времени в процессе замера.

Незначительные поперечные размеры измерителя позволяют измерять котло" вые и иные полости через скважины небольшого. диаметра, а также произво" . дить замеры в скважинах, расположенных под углом и параллельно земной поверхности, :, 30 ф о р м у л а и 3 о б 1р е т е н и я

1. Измеритель профиля котловых полостей, содержащий измерительный

84 10 узел, набор наращиваемых штанг и пульт управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения конфигурации котловой полости и повы" шения точности замера ее параметров, измерительный узел выполнен в виде . корпуса со сквозной прорезью, в кото" ром размещен первый электродвигатель и коромысло с автономными выдвижными щупами, размещенного на оси, закреп" ленной на корпусе с возможностью вра" щения так, чтобы коромысло свободно входило в прорезь корпуса, причем первый электродвигатель связан посредством шестерен с первой винтовой парой, а к гайке винтовой пары, слежащей ползуном, шарнирно прикреплен шатун, соединенный с коленом, жестко закрепленный с осью.

2. Измеритель по п..1, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью автономного выдвижения щупов, на . обоих концах коромысла размещены вто" рой и третий электродвигатели и связанные с ними посредством шестерен вторая и третья винтовые пары, причем гайки-винтовых пар одновременно яв" ляются:ползунами, на которых жестко закреплены выдвижные щупы.

1778284

8

Oui.г

17

ФУ2 ° Ю

1778284

28

27

1778284

17

Фиг. 8

53

46

97

49

ЗВ

Фпг. 7

Фиг.B

377и2С4 г0

Фиг. 70

1778284"

Л-Ю

Л-7 .Составитель Е. Гаврич

Редактор, Л. Павлова Техред И. Иоргентал Корректор A.Ìîòûëü вееаааи эв ое ее е ее ее ве ва ввеаеа ае еа Мав ев ю е вел ВЕ Вава е» м ее евмввмеаее ва е ее ае евевве М Еа Ю Феав@нвюе

Заказ 4170 - Тираж 2, .") Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-иэдательский комбинат "Латент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101