鑽孔油枕應力計的製作方法
2023-05-28 23:33:36
專利名稱:鑽孔油枕應力計的製作方法
鑽孔油枕應力計是一種礦用荷載量測儀器，主要用於對巖體、煤體的應力變化進行觀測。可用來測量井筒圍巖應力、煤柱應力、工作面超前壓力、採場頂底板應力和巷道四周應力。
現有的鑽孔油枕應力計主要由油枕、油泵、操縱閥、管路、壓力表組成。油枕通過管路與壓力表、聯通閥、油泵相連。
油枕由枕殼和包體組成。枕殼是由兩片金屬對焊而成，包體為一圓柱體包在枕殼外面。
操縱閥中有一個閥錐，其作用是接通或切斷油泵與油枕的油路並對油枕系統起密封作用。
使用時，在需要安儀器處，按設計深度打鑽孔將油枕放入孔內。啟動泵，打開操縱閥上的閥錐。待油枕達到初始壓力後，擰動閥錐，切斷泵與系統的通道，並使油枕系統密封。枕殼在油壓的作用下向外膨脹，使包體壓緊鑽孔。鑽孔應力將通過油枕轉變為油枕內的液體壓力。該壓力由壓力表讀出後經換算得出鑽孔應力。
目前該類儀器在法國、美國、西德等國家均有使用，我所從1971年開始研製，近幾年已在煤礦使用。其中法國煤炭研究院和美國礦業局研製的預包式油枕應力計與本實用新型比較接近。法國的油枕枕殼為銅板，包體為環氧樹脂。美國的油枕枕殼為不鏽鋼板，包體為水泥。
現有的應力計存在以下問題，有待進一步解決用壓力表指示的測值分辨度不高，只能在鑽孔出口處觀測，不能遠距離觀測，使用不夠安全。由於銅或不鏽鋼製成的枕殼抗蠕變能力差，另外用環氧樹脂和水泥製成的包體膨脹後可能產生多處破裂，因此油枕的膨脹量不能太大，相應地對鑽孔尺寸要求嚴格，如法國和美國的油枕直徑均為40毫米要求鑽孔直徑為42毫米，鑽孔的變化量只有2毫米，難以保證。同時枕殼在常時間應力狀態下的蠕變及包體破裂都會造成一定的測量誤差。用閥錐密封需人工操作，同時有滲漏現象也會造成測量誤差。
本實用新型的主要任務是研製一種能遠距離觀測、具有高分辨度的鑽孔油枕應力計。
其次，本實用新型還將進一步提高應力計的測量精度；使其操作方便。
如附圖所示，本實用新型主要由油枕〔1〕、鋼弦式壓力－頻率轉換器〔2〕、操縱閥〔3〕、管路〔4〕、油泵〔5〕、鋼弦頻率計〔6〕組成。鋼弦式壓力－頻率轉換器〔2〕的一端通過管路〔4〕與油枕〔1〕、操縱閥〔3〕、油泵〔5〕相連，另一端經電纜與鋼弦頻率計〔6〕相連。
如附圖A－A剖面所示，油枕是由枕殼〔7〕和包體〔8〕組成的。枕殼材料採用優質冷軋鋼板製成，包體〔8〕為二塊近於半圓柱體的金屬或高強度的塑料塊。其底面用膠粘接在枕殼上。外表面為圓弧表面。
操縱閥採用球形單向閥，可實現自動開啟關閉油路，密封可靠。
使用時將油枕放入鑽孔中，啟動油泵，單向閥自動開啟，待油枕達到初始壓力後停止打壓供油，單向閥自動關閉並使油枕系統密封。此時枕殼膨脹使包體外表面與鑽孔壁壓緊。鑽孔應力通過油枕轉換成液體壓力，經鋼弦式壓力－頻率轉換器將液體壓力轉換為頻率信號，該頻率信號由鋼弦頻率計接收並顯示。根據所顯示的頻率值即可換算出鑽孔應力。
本實用新型的優點在於1.採用鋼弦式壓力－頻率轉換器及鋼弦頻率計代替壓力表，提高了測值的分辨度和精確度，分辨度可提高8～10倍；抗幹擾能力強能夠遠距離觀測，可遠離鑽孔100～300米，使用安全可靠。
2.由於枕殼採用優質冷軋鋼板，抗蠕變能力強，包體採用金屬或高強度的塑料在加壓過程中不產生破裂，因此油枕的膨脹量可加大，相應地鑽孔的適用範圍也擴大了。如油枕斷面最大尺寸42毫米時鑽孔適用範圍可為φ43～φ52毫米，採用煤礦井下通用的煤電鑽打孔即可滿足要求，不需特殊鑽具，操作方便成本低。同時減小了測量誤差。
3.採用球形單向閥操作簡便，密封性能可靠。
附圖為一實施例。該例中枕殼為優質冷軋鋼板，包體採用30號鋼。油泵為通用的手動泵，鋼弦壓力－頻率轉換器為本所設計。鋼弦頻率計採用本所設計的ZPY－Ⅱ、ZPY－1或WXL－2型鋼弦頻率計。經實驗室在100米處測試效果良好。
權利要求
1.用於測量巖體或煤體應力的鑽孔油枕應力計有油枕[1]、油泵[5]、操縱閥[3]、管路[4]其特徵在於具有鋼弦式壓力一頻率轉換器[2]、鋼弦頻率計[6]，鋼弦式壓力-頻率轉換器[2]通過管路[4]與油枕[1]及操縱閥[3]、油泵[5]相連，經電纜與鋼弦頻率計[6]相連。
2.如權利要求
1所說的鑽孔油枕應力計其特徵在於油枕的枕殼〔7〕採用優質冷軋鋼板製成。
3.如權利要求
1或2所說的鑽孔油枕應力計其特徵在於油枕的包體〔8〕採用金屬或高強度塑料製成。
4.如權利要求
1或2所說的鑽孔油枕應力計其特徵在於操縱閥〔3〕採用球形單向閥。
5.如權利要求
3所說的鑽孔油枕應力計其特徵在於操縱閥〔3〕採用球形單向閥。
專利摘要
鑽孔油枕應力計是一種礦用荷載量測儀器，用於測量巖體或煤體的應力變化。能夠遠距離使用，具有較高的分辨度和精確度。本實用新型主要由油枕、鋼弦式壓力—頻率轉換器、操縱閥、管路、油泵、鋼弦頻率計組成。油枕枕殼採用優質冷軋鋼板製成，包體為金屬或高強度塑料，操縱閥採用球形單向閥，該應力計可用來測量井筒圍巖應力、煤柱應力、工作面超前壓力、採場頂底板應力和巷道四周應力等。
文檔編號G01L1/02GK87206234SQ87206234
公開日1988年5月25日 申請日期1987年4月14日
發明者宋維堯 申請人:煤炭工業部煤炭科學研究院北京開採研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan