專利名稱：深井地應力監(jiān)測壓磁傳感器定向及自控加載安裝系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及深井地應力監(jiān)測壓磁傳感器定向及自控加載安裝系統(tǒng)。屬于測量設備的技術領 域。
背景技術：
自1966年河北邢臺大地震后，我國開始了地殼深部的地應力測量研究。無論是背景絕對地應力測量，還是長期相對地應力變化的監(jiān)測，都有一個共同的技術手段把相關的測量傳感器送到預定的巖層的鉆孔中，并且給每個測量元件在特定的方向相對巖壁施加適當?shù)念A應力，讓測量元件緊貼光滑的巖壁，保證測量元件工作在理想的應力范圍內。這個加載過程對于深入地下幾十甚至數(shù)百米，采用傳統(tǒng)的機械手段幾乎很難圓滿完成，經常出現(xiàn)故障或失敗。為了完善地應力測量方法，并希望向更深的地層中延伸測量，必須對傳統(tǒng)方法實行機電一體化改造。

實用新型內容要解決的問題本實用新型所要解決的技術問題是，以一套完整的機電一體化控制設備，一次性完成四分量地應力傳感器的定向、加載、自動脫離等技術動作，精確地將四分量地應力傳感器安放在地層中預定的位置。技術方案本實用新型的技術方案，本實用新型的深井地應力監(jiān)測壓磁傳感器定向及自控加載安裝系統(tǒng)，其中加載器在有限的密封空間內，牽引電機和加載電機固定于滑筒內，牽引電機與牽引螺桿間裝有聯(lián)軸器，滑筒通過牽引螺桿可上下移動地裝于加載器殼體內，滑筒上端裝有遮光片，光電開關組固定于加載器殼體內的上部，滑筒內下端裝有加載電機以及主軸，齒輪傳動機構、脫離器安裝在加載器殼體內的下部。上述的光電開關組結構是在滑筒上蓋固定一個桿，桿上裝有遮光片，光電開關組固定于加載器殼體內的上部。上述的聯(lián)軸器，其結構是滑筒上蓋內裝有聯(lián)軸器殼體，殼體內裝有傳動盤和輸出軸，傳動盤與固定在聯(lián)軸器殼體上的牽引電機軸連接，輸出軸與牽引螺桿連接，傳動盤和輸出軸之間通過兩組撥銷傳遞扭矩。上述的傳動機構的結構是主軸上套有四個可自由轉動、內孔有鍵槽的齒輪，軸套保證各齒輪的軸向位置，主軸內裝有彈簧鍵。上述的脫離機構的結構是在加載殼體內下部固定脫離器機座，三個掛鉤通過銷釘與脫離器機座連接，掛鉤可繞銷釘轉動。由控制器I、加載器2和四分量地應力傳感器3三部分組成一體。整體為最大直徑100_，長度1800_的圓柱體?？刂破鱅的四芯電纜與地面控制計算機和直流電源連接，四分量地應力傳感器3的測量電纜單獨同地面信號處理器連接，將測量數(shù)據輸入控制計算機中，共同構成一個完整的系統(tǒng)。安裝完成后，四分量地應力傳感器3存留井內，其他部分回收重復使用。本實用新型中控制器I的技術方案以一個單片機5為中心，包括電子羅盤模塊、電機控制繼電器組和光電開關組7構成。整體安放在一個無磁性純銅殼體4中，且在保持合適的磁隔離間距條件下，同其下部的加載器殼體15密封連接?？刂破鱅的電子羅盤為四分量地應力傳感器3定向，并執(zhí)行上位機控制指令，控制加載電機17和牽引電機14給四個應力測量元件加載、控制四分量地應力測量傳感器3脫離，監(jiān)視加載器2的工作狀態(tài)和工作位置?？刂破鱅是本系統(tǒng)井下測量和控制部件。本實用新型中加載器2技術方案牽引電機14和加載電機17安裝在一個滑筒16內，滑筒16安裝在防水密封的加載器殼體15內，齒輪傳動機構20、脫離器23安裝在加載器殼體15內的下部。牽引電機14通過聯(lián)軸器12與牽引螺桿9連接，聯(lián)軸器12有兩個作用，一個是傳遞扭矩，另一個是消除軸向載荷，使牽引電機14工作在理想狀態(tài)，聯(lián)軸器12中的主要零件是連接盤13和輸出軸11，連接盤13和輸出軸11之間只傳遞扭矩，軸向載荷通過輸出軸11、牽引螺桿9、牽引螺母10傳遞給加載器殼體15。牽引電機14帶動牽引螺桿9在固定于加載器殼體15上的牽引螺母10中轉動，將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動，帶動滑筒16以及主軸18上下移動，由一組光電開關7控制移動距離和停止位置。主軸18內的彈簧鍵19可與主軸18上的四個齒輪20分別離合，當主軸18移動時，彈簧鍵19退入主軸18內，當處在任何一個加載位置主軸18轉動時，彈簧鍵19彈入齒輪20的鍵槽。加載電機17帶動主軸18旋轉，通過齒輪機構20將扭矩分別傳遞給四個獨立的加載軸21。整個加載過程完成后，牽引電機14帶動滑筒16以及主軸18向下移動，向下推動拉套22，打開脫離器23，加載器2與四分量地應力傳感器3脫離。一組光電開關7自上而下排列，與齒輪20嚙合位置、脫離器23打開位置相對應，依次為待進、I號元件、2號元件、3號元件、4號元件和脫離六個位置。光電開關的遮光片8固定在滑筒16上，隨滑筒16上下移動，準確反映主軸18的位置。現(xiàn)場運用中，地面控制計算機通過控制器1，獲取主軸18當前位置信息和加載器2中各電機的工作狀態(tài)。本實用新型中四分量地應力傳感器3技術方案四組應力敏感元件30水平安裝在一個殼體28內，各組元件垂直間距23mm，方向角相差45°。保留傳統(tǒng)的楔形滑塊加力方式。楔桿27上端的內螺紋與加載螺桿26連接，端蓋25限制加載螺桿26軸向移動，加載螺桿26的旋轉運動變成楔桿27的直線運動，楔桿27可上下移動，帶動楔形滑塊29徑向移動，在巖壁對其的反作用力下，完成對應力敏感元件30徑向加載和載荷量調節(jié)。

圖I深井地應力監(jiān)測傳感器自控安裝定向加載系統(tǒng)總體圖圖2控制器結構圖圖3加載器結構圖圖4四分量地應力傳感器結構圖I控制器，2加載器，3四分量地應力傳感器，4無磁性純銅殼體，5單片機，6螺母，7光電開關組，8遮光片，9牽引螺桿，10牽引螺母，11輸出軸，12聯(lián)軸器，13連接盤，14牽引電機，15加載器殼體，16滑筒，17加載電機，18主軸，19彈簧鍵，20齒輪，21加載軸，22拉套，23脫離器，24連接套，25端蓋，26加載螺桿，27楔桿，28殼體，29楔形滑塊，30應カ敏感元件。
具體實施方式
將控制器I與加載器2連接。將四分量地應カ傳感器3的四個加載螺桿26的六方頭插入加載器2的四個加載軸21軸端的連接套24，并使傳感器3的端蓋25與加載器2的脫離器23掛鉤掛接。 將控制器I內的電子羅盤定位標記同地應カ傳感器3上任何一個應カ敏感元件30的中心線對正，將螺母6旋緊。傳感器3的電纜、控制器I的電纜與地面控制計算機、直流電源連接?？刂破鱅上端與鉆桿連接。鉆機將該設備送到井下預定位置。從地面控制計算機讀取傳感器應カ敏感元件30的方向角，轉動鉆桿，將方向角調整至滿意的位置。從地面控制計算機讀取加載器2工作位置，啟動牽引電機14，運行至待進位置后，再啟動牽引電機14，運行至I號元件位置，啟動加載電機17對I號元件加載，同時讀取地面控制計算機給出的預應カ數(shù)據，根據數(shù)據調整載荷直至滿意。重復以上步驟對所有元件加載。加載完畢，啟動牽引電機14，運行至脫離位置，提升鉆桿，回收控制器I和加載器2。
權利要求1.深井地應カ監(jiān)測壓磁傳感器定向及自控加載安裝系統(tǒng)，其特征在于 加載器在有限的密封空間內，牽引電機和加載電機固定于滑筒內，牽引電機與牽引螺桿間裝有聯(lián)軸器，滑筒通過牽引螺桿可上下移動地裝于加載器殼體內，滑筒上端裝有遮光片，光電開關組固定于加載器殼體內的上部，滑筒內下端裝有加載電機以及主軸，齒輪傳動機構、脫離器安裝在加載器殼體內的下部。
2.如權利要求I所述的深井地應カ監(jiān)測壓磁傳感器定向及自控加載安裝系統(tǒng)，其特征在于所述的光電開關組結構是在滑筒上蓋固定ー個桿，桿上裝有遮光片，光電開關組固定于加載器殼體內的上部。
3.如權利要求I所述的深井地應カ監(jiān)測壓磁傳感器定向及自控加載安裝系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動機構的結構是主軸上套有四個可自由轉動、內孔有鍵槽的齒輪，軸套保證各齒輪的軸向位置，主軸內裝有彈簧鍵。
4.如權利要求I所述的深井地應カ監(jiān)測壓磁傳感器定向及自控加載安裝系統(tǒng)，其特征在于所述的脫離機構的結構是在加載殼體內下部固定脫離器機座，三個掛鉤通過銷釘與脫離器機座連接，掛鉤可繞銷釘轉動。
專利摘要本實用新型涉及深井地應力監(jiān)測壓磁傳感器定向及自控加載安裝系統(tǒng)。屬于測量設備的技術領域。本實用新型產品結構如下加載器在有限的密封空間內，牽引電機和加載電機固定于滑筒內，牽引電機與牽引螺桿間裝有聯(lián)軸器，滑筒通過牽引螺桿可上下移動地裝于加載器殼體內，滑筒上端裝有遮光片，光電開關組固定于加載器殼體內的上部，滑筒內下端裝有加載電機以及主軸，齒輪傳動機構、脫離器安裝在加載器殼體內的下部。一套完整的機電一體化控制設備，一次性完成四分量地應力傳感器的定向、加載、自動脫離等技術動作，精確地將四分量地應力傳感器安放在地層中預定的位置。
文檔編號G01V9/00GK202420723SQ20112027042
公開日2012年9月5日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權日2011年7月28日
發(fā)明者吳滿路, 廖椿庭, 陳群策 申請人:中國地質科學院地質力學研究所