RU2656640C1

RU2656640C1 - Mechanical caliper with hand drive for explosive wells

Info

Publication number: RU2656640C1
Application number: RU2017107946A
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Лещинский; Евгений Борисович Шевкун; Алексей Алмазович Галимьянов
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-06-06

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to the field of the blast holes diameters and depth measuring facilities in the strong rocks explosive loosening. Mechanical caliper with a manual drive for blast holes, consisting of a suspended on a metric metal tape rod to measure the borehole depth; to the rod lower end lugs are secured, in which two measuring levers are pivotally mounted, pivotally connected to the freely attached to the rod movable bushing by tie-rods, and on the bushing the metric metal tape end is fixed for the borehole diameter measuring. At that, the caliper is suspended on a manual winch, on which shaft the well depth measuring metal metric tape winding reel is rigidly fixed, and freely with sliding relative to the shaft, the well diameter measuring metal metric tape winding reel is installed, on wells depth measuring metal metric tape winding reel, a ratchet stop is installed to fix the caliper position at a given depth, and the winch supports are provided with retractable sections.

EFFECT: technical result is a reduction in labor input and an increase in productivity when lifting and lowering and holding the caliper at a given depth of the well, provision of the possibility of making a well depth general measurement and the exact value of the change in the well diameter with changes in the diameter both in smaller, and in the larger sides, design simplification and decrease in the lowered into a well caliper weight.

1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области средств для измерения диаметров и глубины взрывных скважин при взрывном рыхлении крепких горных пород.The invention relates to the field of means for measuring the diameters and depth of blast holes during explosive cultivation of strong rocks.

Взрывные скважины, при сравнительно небольшой глубине (преимущественно до 20 м, изредка до 50 м), очень часто имеют вывалы и нарушения стенок скважины, что влечет за собой излишний расход взрывчатых веществ (ВВ) и местное переизмельчение пород с неконтролируемым разбросом горной массы. Знание места расположения и величины местных увеличений диаметра заряжаемой скважины позволит нивелировать их влияние, например, размещением ВВ в полипропиленовые рукава.Blast holes, with a relatively small depth (mainly up to 20 m, occasionally up to 50 m), very often have outcrops and disturbances in the walls of the well, which entails excessive consumption of explosives (EXPLOSIVES) and local crushing of rocks with uncontrolled dispersion of rock mass. Knowing the location and the magnitude of local increases in the diameter of the charged well will make it possible to level their influence, for example, by placing explosives in polypropylene hoses.

Известен профилемер, состоящий из корпуса, шарнирно соединенных с ним подпружиненных рычагов, индикатора положения раскрытия рычагов, выполненного в виде постоянного магнита, установленного на шарнирно соединенном конце каждого измерительного рычага в круговом пазу на оси поворота, и преобразователя сигнала - магниторезистивного датчика, установленного в корпусе в защитной камере и представляющего собой резистивно-мостовую схему, чувствительную к направлению магнитного поля и нечувствительную к его напряженности, при этом магнитная ось постоянного магнита, выполненного в виде шайбы, находится в плоскости шайбы и изначально ориентирована перпендикулярно оси чувствительности магниторезистивного датчика [1]. Недостатками данного профилемера являются технологическая сложность устройства, высокая стоимость изготовления и потребность в энергообеспечении при работе устройства.Known profiler, consisting of a housing, spring-loaded levers pivotally connected to it, a lever disclosure position indicator made in the form of a permanent magnet mounted on the articulated end of each measuring arm in a circular groove on the rotation axis, and a signal transducer — a magnetoresistive sensor installed in the housing in a protective chamber and representing a resistive-bridge circuit, sensitive to the direction of the magnetic field and insensitive to its intensity, while the magnetic the axis of the permanent magnet, made in the form of a washer, is in the plane of the washer and is initially oriented perpendicular to the sensitivity axis of the magnetoresistive sensor [1]. The disadvantages of this profiler are the technological complexity of the device, the high cost of manufacture and the need for energy supply during operation of the device.

Известно устройство для измерения внутреннего размера ствола скважины, имеющее устройство с наконечником и системой рычагов, выполненное с возможностью расположения внутри ствола скважины, основной принцип действия которого аналогичен принципу действия электромеханического каверномера, но при этом применяются оптические датчики, фиксирующие изменение положения щупов [2]. Недостатком устройства является наличие каротажной системы и электронных оптических датчиков, работа которых невозможна без обслуживающей наземной станции, включающей компьютер для сбора и анализа данных с соответствующим программным обеспечением, что затрудняет работу устройства в стесненных условиях. Также компоновка устройства приемопередающими элементами напрямую связана с наличием источника электропитания.A device for measuring the internal size of a wellbore is known, having a device with a tip and a lever system, arranged to be located inside the wellbore, the basic principle of which is similar to the principle of the electromechanical caliper, but optical sensors are used to record the change in the position of the probes [2]. The disadvantage of this device is the presence of a logging system and electronic optical sensors, the operation of which is impossible without a serving ground station, including a computer for collecting and analyzing data with appropriate software, which complicates the operation of the device in cramped conditions. Also, the layout of the device transceiver elements is directly related to the presence of a power source.

Наиболее близким по существу решаемой задачи устройством является механический каверномер с ручным приводом, включающий наконечник, шарнирно соединенный с рычагами, находящимися в контакте со стенкой ствола скважины, которые соединены с ползуном, в котором к ползуну подсоединена нижняя тяговая управляющая метрическая металлическая рулетка, с наконечником резьбовым соединением соединен нижней своей частью осевой шток, на котором размещены ползун и свободно передвигающийся вдоль него передвижной металлический груз, с верхней частью осевого штока резьбовым соединением соединена стопорная гайка, к которой посредством карабинов прикреплена верхняя тяговая управляющая метрическая металлическая рулетка.The device closest to the essence of the problem being solved is a mechanical caliper with a manual drive, including a tip pivotally connected to levers in contact with the wall of the wellbore, which are connected to a slider in which a lower traction control metric metal tape measure is connected to the slider, with a threaded tip the joint is connected by its lower part to the axial rod on which the slider and the movable metal load freely moving along it are placed, with the upper part about of the left rod, a locking nut is connected by a threaded connection to which the upper traction control metric metal tape measure is attached by means of carabiners.

В нем отсутствует потребность в источнике электроэнергии, что позволяет беспрепятственно производить работы в труднодоступных и особо опасных по электробезопасности местах, механический каверномер имеет малые габариты, позволяет осуществлять общее измерение глубины скважины и точной глубины изменения диаметра скважины, но только при изменениях диаметра в меньшую сторону, в то время как нас интересует изменение диаметра именно в большую сторону.There is no need for an electric source in it, which allows unimpeded work in hard-to-reach and particularly dangerous places for electrical safety, the mechanical caliper has small dimensions, allows for a general measurement of the depth of the well and the exact depth of the change in the diameter of the well, but only with smaller diameters, while we are interested in changing the diameter in a big way.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении трудоемкости и повышении производительности при подъеме-опускании и удержании каверномера на заданной глубине скважины, обеспечении возможности осуществления общего измерения глубины скважины и точной величины изменения диаметра скважины при изменениях диаметра как в меньшую, так и в большую сторону, упрощении конструкции и снижении массы опускаемого в скважину каверномера. The technical result to which the claimed invention is directed is to reduce the complexity and increase productivity when raising, lowering and holding the caliper at a given depth of the well, making it possible to perform a general measurement of the depth of the well and the exact magnitude of the change in the diameter of the well with smaller diameters and to a large extent, simplifying the design and reducing the mass of the caliper lowered into the well.

Поставленная задача достигается тем, что в механическом каверномере с ручным приводом для взрывных скважин, состоящем из стержня, подвешенного на метрической металлической ленте для замера глубины скважины, на нижнем конце стержня закреплены проушины, в которых шарнирно установлены два мерных рычага, шарнирно соединенные тягами с подвижной втулкой, свободно насаженной на стержень, а на втулке закреплен конец метрической металлической ленты для замера диаметра скважины, согласно изобретению каверномер подвешен на ручной лебедке, на валу которой жестко закреплен барабан намотки метрической металлической ленты для замера глубины скважины, и свободно, со скольжением относительно вала, установлен барабан намотки метрической металлической ленты для замера диаметра скважины, на барабане намотки метрической металлической ленты для замера глубины скважин установлен храповой останов для фиксации положения каверномера на заданной глубине, а опоры лебедки снабжены выдвижными секциями.The task is achieved in that in a mechanical caliper with a manual drive for blast holes, consisting of a rod suspended on a metric metal tape for measuring the depth of the well, eyes are fixed at the lower end of the rod, in which two measuring levers are articulated, pivotally connected by rods to the movable sleeve loosely fitted on the rod and on the bushing fixed to the metric end of the metal strip to measure the borehole diameter, caliper according to the invention is suspended by manual winch, on va on which a drum for winding a metric metal tape is rigidly fixed for measuring the depth of the well, and freely, with sliding relative to the shaft, a drum for winding a metric metal tape for measuring the diameter of the well is installed, a ratchet stop is installed on the drum for winding the metric metal tape for measuring the depth of the wells to fix the caliper position at a given depth, and the winch supports are equipped with extendable sections.

Механический каверномер с ручным приводом для взрывных скважин включает каверномер 1 и ручную лебедку 2. Каверномер состоит из стержня 3, подвешенного на метрической металлической ленте 4 для замера глубины скважины. На нижнем конце стержня 3 закреплены проушины 5, в которых на осях 35 и 36 шарнирно установлены два мерных рычага 6, шарнирно соединенные тягами 7 с подвижной втулкой 8, свободно насаженной на стержень 3. На втулке 8 закреплен конец метрической металлической ленты 9 для замера диаметра скважины.A mechanical caliper with a manual drive for blastholes includes a caliper 1 and a manual winch 2. The caliper consists of a rod 3 suspended on a metric metal tape 4 to measure the depth of the well. At the lower end of the shaft 3 , eyes 5 are fixed , in which two measuring levers 6 are pivotally mounted on the axes 35 and 36 , pivotally connected by rods 7 with a movable sleeve 8, freely mounted on the rod 3. On the sleeve 8 , the end of a metric metal tape 9 is fixed for measuring the diameter wells.

Ручная лебедка 2 состоит из рамы, включающей разъемные подшипники скольжения 10, закрепленные на четырех опорах 11, соединенных продольными 72 и поперечными 13 перекладинами. В подшипниках 10 установлен вал 14 с рукояткой 15. На валу жестко закреплен барабан 16 намотки метрической металлической ленты 4 для замера глубины скважины, и свободно, со скольжением относительно вала 14, установлен барабан 17 намотки метрической металлической ленты 9 для замера диаметра скважины. С барабаном 16 жестко соединено храповое колесо 18, зубья которого находятся в зацеплении с собачкой 19. Собачка 19 закреплена на одном конце оси 20, вращающейся в проушинах 21, закрепленных на поперечной перекладине 13, на другом конце оси 20 установлена рукоятка 22 поворота собачки 19.Manual winch 2 consists of a frame including split bearings 10, mounted on four bearings 11 connected by longitudinal 72 and transverse 13 crossbars. A shaft 14 with a handle 15 is installed in the bearings 10. A drum 16 for winding a metric metal tape 4 is fixed on the shaft for measuring the depth of the well, and a drum 17 for winding a metric metal tape 9 for measuring the diameter of the well is freely installed with a slide relative to the shaft 14. A ratchet wheel 18 is rigidly connected to the drum 16, the teeth of which are engaged with the dog 19. The dog 19 is fixed at one end of the axis 20, rotating in the eyes 21, mounted on the transverse crossbar 13, and the handle 22 for turning the dog 19 is mounted on the other end of the axis 20.

Барабан 17 намотки метрической металлической ленты 9 для замера диаметра скважины оборудован рукояткой 23 и сцепной зубчатой муфтой 24.The drum 17 of the winding metric metal tape 9 for measuring the diameter of the well is equipped with a handle 23 and a coupling gear coupling 24.

Каждая опора 11 рамы лебедки 2 состоит из корневой 25 и выдвижной 26 секций; на нижнем конце корневой секции 25 закреплены проушины 27, в которых на оси 28 установлена защелка 29 с рукояткой 30 и эксцентриком 31.Each support 11 of the frame of the winch 2 consists of a root 25 and a retractable 26 sections; on the lower end of the root section 25, eyes 27 are fixed, in which a latch 29 with a handle 30 and an eccentric 31 is mounted on the axis 28.

На фиг. 1 представлена схема механического каверномера с ручным приводом для взрывных скважин; на фиг. 2 - схема ручной лебедки; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - схема визира; на фиг. 5 и фиг. 6 - схема защелки выдвижной секции опоры; на фиг. 7 - схема для расчета диаметра скважины в зависимости от величины перемещения подвижной втулки.In FIG. 1 shows a diagram of a mechanical caliper with a manual drive for blast holes; in FIG. 2 is a diagram of a manual winch; in FIG. 3 is a view A in FIG. 2; in FIG. 4 is a diagram of a sight; in FIG. 5 and FIG. 6 is a diagram of a latch of a retractable support section; in FIG. 7 is a diagram for calculating the diameter of the well depending on the amount of movement of the movable sleeve.

Механический каверномер с ручным приводом для взрывных скважин работает следующим образом. Лебедка 2 устанавливается над скважиной 32 таким образом, чтобы метрическая металлическая лента 4 для замера глубины скважины и подвешенный на ней каверномер 1 расположились по оси скважины 32. Для установки лебедки 2 на удобную для работы высоту выдвижные секции 26 опор 20 выдвигаются или втягиваются в корневые секции 25. Для этого за рукоятку 30 поворачивают защелку 29 вокруг оси 28 вверх, и эксцентрик 37 не касается выдвижной секции 26. Для фиксации длины опоры 77 рукоятку 30 поворачивают вниз, и эксцентрик 31 зажимает выдвижную секцию 26 относительно корневой секции 25 опоры 20. A mechanical caliper with a manual drive for blast holes works as follows. The winch 2 is installed above the well 32 so that the metric metal tape 4 for measuring the depth of the well and the caliper 1 suspended on it are located along the axis of the well 32. To install the winch 2 at a convenient height, the retractable sections 26 of the supports 20 extend or retract into the root sections 25. For this, the latch 29 is rotated by the latch 29 around the axis 28 upwards, and the eccentric 37 does not touch the extension section 26. To fix the length of the support 77, the handle 30 is turned down, and the eccentric 31 clamps the extension section 26 with respect to the root section 25 of the support 20.

В исходном положении метрическая металлическая лента 9 для замера диаметра скважины намотана на барабан 17 так, что подвижная втулка 8 находится на стержне 3 в верхнем положении, и рычаги 6 прижаты к стержню 3. Повернув за рукоятку 22 собачку 19 и выведя ее из зацепления с зубьями храпового колеса 18, за рукоятку 75 вращают вал 14 с барабанами 16 и 77, опуская каверномер 7 на заданную глубину, определяемую метрической металлической лентой 4 для замера глубины скважины. При достижении заданной глубины собачку 19 вводят за рукоятку 22 в зацепление с зубьями храпового колеса 18, тем самым предотвращая самопроизвольное опускание каверномера 7. Отмечают показание мерной ленты 9 диаметра скважины относительно риски 34 визира 33, затем за рукоятку 23 перемещают барабан 17 вдоль вала 14, размыкая сцепную зубчатую муфту 24. Под действием силы тяжести подвижной втулки 8 рычаги 6 поворачиваются вокруг осей № до упора в стенки скважины 32. . При этом метрическая металлическая лента 9 для замера диаметра скважины сматывается с барабана 17, а величина перемещения метрической металлической ленты 9 определяет диаметр скважины 25 на заданной глубине.In the initial position, a metric metal tape 9 for measuring the diameter of the bore is wound on the drum 17 so that the movable sleeve 8 is on the rod 3 in the upper position, and the levers 6 are pressed against the rod 3. By turning the handle 19 on the handle 22 and disengaging it from the teeth ratchet wheel 18, for the handle 75 rotate the shaft 14 with the drums 16 and 77 , lowering the caliper 7 to a predetermined depth, determined by a metric metal tape 4 to measure the depth of the well. Upon reaching the specified depth, the dog 19 is introduced by the handle 22 into engagement with the teeth of the ratchet wheel 18, thereby preventing the spontaneous lowering of caliper 7 . The reading of the measuring tape 9 of the diameter of the well relative to the risks 34 of the sight 33 is noted , then the drum 17 is moved by the handle 23 along the shaft 14, breaking the coupling gear 24. Under the action of gravity of the movable sleeve 8, the levers 6 are rotated around the No. axes until they stop against the walls of the well 32. . In this case, the metric metal tape 9 for measuring the diameter of the well is wound off the drum 17 , and the amount of movement of the metric metal tape 9 determines the diameter of the well 25 at a given depth.

Измерение диаметра D скважины производят следующим образом (фиг. 6). Ослабляют натяжение мерной ленты 9 замера диаметра скважины, и подвижная втулка 8 опускается по стержню 3 (точка 2) до упора рычагов 6 в стенки скважины 25. По визиру 33 определяется величина этого перемещения h, и диаметр D скважины подсчитывается по формулеThe measurement of the diameter D of the well is as follows (Fig. 6). Weaken the tension of the measuring tape 9 for measuring the diameter of the well, and the movable sleeve 8 is lowered along the rod 3 (point 2) until the levers 6 rest in the walls of the well 25 . The visor 33 determines the magnitude of this displacement h, and the diameter D of the well is calculated by the formula

где R - радиус скважины; r - расстояние между осью крепления рычага к тяге и осью подвеса каверномера (точка В); а - расстояние между осями крепления рычага к стержню и тяги; b - расстояние между осью крепления рычага к тяге и концом рычага, опирающимся на стенку скважины.where R is the radius of the well; r is the distance between the axis of attachment of the lever to the traction and the axis of suspension of the caliper (point B) ; a - the distance between the axes of attachment of the lever to the rod and rod; b is the distance between the axis of attachment of the lever to the rod and the end of the lever, resting on the wall of the well.

Для замера диаметра скважины 32 на другой глубине втулка 8 поднимается натяжением метрической металлической ленты 9 в верхнее положение на стержне 3, сцепная зубчатая муфта 24 замыкается, и операция повторяется.To measure the diameter of the well 32 at a different depth, the sleeve 8 rises by tensioning the metric metal tape 9 to the upper position on the shaft 3, the coupling gear coupling 24 closes, and the operation is repeated.

Для свободного извлечения каверномера из скважины 25 втулка 8 метрической металлической лентой 9 для замера диаметра скважины поднимается в верхнее положение вдоль стержня 3, рычаги 6 тягами 7 поворачиваются на осях 35 и 36 проушин 5, прижимаются к стержню 3, и устройство за метрическую металлическую ленту 4 для замера глубины скважины извлекается на поверхность. При этом собачка 19 не мешает вращению храпового колеса 18 с валом 14 и барабанами 16 и 17. To freely remove the caliper from the well 25, the sleeve 8 with a metric metal tape 9 for measuring the diameter of the well rises to the upper position along the rod 3, the levers 6 with rods 7 rotate on the axes 35 and 36 of the eyes 5 , are pressed to the rod 3, and the device for the metric metal tape 4 to measure the depth of the well is removed to the surface. In this case, the dog 19 does not interfere with the rotation of the ratchet wheel 18 with the shaft 14 and the drums 16 and 17.

Таким образом, заявляемый механический каверномер с ручным приводом для взрывных скважин позволяет снизить трудоемкость и повысить производительность при подъеме-опускании и удержании каверномера на заданной глубине скважины, обеспечить возможность осуществления общего измерения глубины скважины и точной величины изменения диаметра скважины при изменениях диаметра как в меньшую, так и в большую сторону, упростить конструкцию и снизить массу опускаемого в скважину каверномера.Thus, the inventive mechanical caliper with a manual drive for blast holes allows to reduce the complexity and increase productivity when raising, lowering and holding the caliper at a given depth of the well, to provide the ability to perform a general measurement of the depth of the well and the exact value of the change in diameter of the well with smaller diameters, and in a big way, to simplify the design and reduce the mass of the caliper lowered into the well.

Источники информации, принятые во внимание Sources of information taken into account

1. Патент Российской Федерации №2244120 С1, опубл. 10.01.2005 г. 1. Patent of the Russian Federation No. 2244120 C1, publ. January 10, 2005

2. Патент Российской Федерации №2353766 С2, опубл. 27.04.2009 г. 2. Patent of the Russian Federation No. 2353766 C2, publ. 04/27/2009

3. Патент Российской Федерации №2440494 С1 опубл. 20.01.2012 г. (прототип).3. Patent of the Russian Federation No. 2440494 C1 publ. January 20, 2012 (prototype).

Claims

A mechanical caliper with a manual drive for blasting holes, consisting of a rod suspended on a metric metal tape to measure the depth of the well, eyes are fixed at the lower end of the rod, in which two measuring levers are pivotally mounted pivotally connected by rods with a movable sleeve freely mounted on the rod, and on the sleeve, the end of a metric metal tape is fixed for measuring the diameter of the well, characterized in that the caliper is suspended on a manual winch, on the shaft of which the winding drum is rigidly fixed a metric metal tape for measuring the depth of the well, and freely, with sliding relative to the shaft, a drum for winding the metric metal tape for measuring the diameter of the well is installed, a ratchet stop is installed on the winding drum of the metric metal tape for measuring the depth of the wells to fix the caliper at a given depth, and the bearings winches are equipped with retractable sections.