Устройство для установки пьезоэлектрического датчика в шпур

(51)7 21 39/00 НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Анциферов М.С. и др. Сейсмоакустические исследования и проблемы прогноза газодинамических явлений. М. Наука, 1971. Иванов , Деглин Б.М. Сейсмоакустический прогноз газодинамических явлений. Обзор. М. ЦНИЭИуголь, 1981, с. 3-4(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА В ШПУР(57) Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано в аппаратуре контроля напряженного состояния массива горных пород и прогноза газодинамических явлений в шахтах. Изобретение позволяет осуществить в устройстве акустическую развязку между датчиком и кон струкцией для его установки, чтобы избежать влияния дополнительных механических резонансов конструкции, обеспечивает постоянное контролируемое прижатие датчика к дну шпура по оси его максимальной чувствительности. Устройство для установки датчика в шпур, содержащее цилиндрический направляющий элемент для установки датчика и распирающий элемент,снабжено резиновой обоймой-демпфером для размещения в ней датчика и пружиной сжатия для прижатия датчика ко дну шпура, причем обоймадемпфер установлена на торце штока направляющего элемента, выполненного в виде полой цилиндрической втулки-толкателя со штоком, на котором установлена пружина сжатия, распирающий элемент выполнен в виде клиновой полой втулки с внутренней резьбой, в которой с возможностью резьбового соединения с ней размещена втулка-толкатель. Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано в аппара 10942 туре контроля напряженного состояния массива горных пород и прогноза газодинамических явлений в шахтах. Датчики (геофоны, сейсмоприемники, пьезоакселерометры) могут устанавливаться на поверхность массива, в шпуры или скважины на клей, гипс или цементируются. Однако такая установка датчиков аппаратуры контроля исключает возможность частой смены места их установки при подвигании горной выработки, а диапазон действия любого датчика ограничен. Известен подземный блок звукоулавливающей аппаратуры типа ЗУА в виде цилиндра, который свободно вводится в скважину до жесткого упора торца цилиндра, на котором находится геофондатчик, в дно скважины. После этого цилиндр подземного блока распирается в скважине деревянным клином, вбиваемым между стенкой скважины и цилиндром подземного блока (Анцыферов М.С. и др. Сейсмоакустические исследования и проблема прогноза газодинамических явлений. М. Наука, 1971 Иванов В.С., Деглин Б.М. Сейсмоакустический прогноз газодинамических явлений. Обзор. М. ЦНИЭИуголь, 1981, с. 34). При закреплении цилиндра с датчиком-геофоном на его торце в скважине с помощью клина отсутствует постоянный контроль за прижатием геофона к дну скважины, упругие колебания в горном массиве воспринимаются всей поверхностью цилиндра, что приводит к появлению дополнительных механических резонансов, обусловленных конструкцией подземного блока (акустическая развязка между датчиком и всем подземным блоком отсутствует), учет которых чрезвычайно затруднен, кроме того, невозможно производить анализ упругих колебаний горного массива с учетом диаграммы направленности геофона. Известны реперные головки глубинных реперов-деформометров конструкции ВНИМИ (Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. М. Недра, 1981, с. 55), предназначенные для фиксации одного конца штока в выбранной точке шпура и состоящие из корпуса-направляющей и распирающегося в шпуре пантографа, раздвигаемого с помощью винта, закрепленного в корпусе, и планшайбы, перемещающейся по винту при его вращении. При использовании реперной головки для размещения датчика в шпуре (если расположить его на торце корпуса-направляющей реперной головки) можно зафиксировать датчики в выбранной точке шпура, однако осуществить контролируемый прижим пьезоэлектрического акселерометра к дну шпура с помощью такой конструкции невозможно. Изобретением достигается уменьшение акустической связи (акустическая развязка) между пьезоэлектрическим датчиком и конструкцией для его установки, позволяющее избежать влияния дополнительных механических резонансов конструкции,обеспечение постоянного контролируемого прижатия датчика к дну шпура по оси его максимальной 2 чувствительности, повышение удобства эксплуатации, оперативности и технологичности установки и извлечения датчика из шпура. Утройство, содержащее цилиндрический направляющий элемент для установки датчика и распирающий элемент, снабжено резиновой обоймойдемпфером с большим акустическим сопротивлением для размещения в ней датчика и пружиной сжатия для прижатия датчика ко дну шпура, причем обойма-демпфер установлена на торце штока направляющего элемента, выполненного в виде полой цилиндрической втулки-толкателя со штоком, на котором установлена пружина сжатия, распирающий элемент выполнен в виде клиновой полой втулки с внутренней резьбой, в которой с возможностью резьбового соединения с ней размещена втулкатолкатель. На чертеже показан общий вид устройства с пьезоэлектрическим датчиком-акселерометром. Пьезоэлектрический датчик 1 вставлен в цилиндрическую с дном резиновую обойму-демпфер 2. Демпфер входит в гильзу на торце штока 3, на который надета пружина 4 и фиксирующая пружину упорная шайба 5. Шток 3 входит в цилиндрическую втулку-толкатель 6, управляющую пружиной сжатия, с наружной резьбой и фланцем и фиксируется в ней с помощью упорной шайбы 7 и гайки 8. Посадка штока 3 во втулке 6 - ходовая. На цилиндрическую втулку-толкатель 6 навинчена клиновая втулка 9 с внутренней резьбой, служащая для фиксации устройства в шпуре. Устройство работает следующим образом. В исходном положении клиновая втулка 9 свинчивается с цилиндрической втулкой толкателем 6 и расклинивается в устье шпура (глубина шпура составляет 0,5 линейного размера всего устройства). Остальная часть устройства в сборе через клиновую втулку 9 вводится в шпур до упора в его дно торцом пьезоэлектрического датчика 1. Ввинчиванием цилиндрической втулки-толкателя 6 в клиновую втулку 9 поджимают пружину 4 усилие сжатия пружины не должно превышать при этом силы сцепления клиновой втулки со стенками шпура. Пружина, находясь в сжатом состоянии, обеспечивает постоянный прижим пьезоэлектрического датчика к дну шпура. Извлечение датчика из шпура производится в обратном порядке. Применение устройства позволит по сравнению с подземным блоком аппаратуры ЗУА и реперными головками глубинных реперов-деформометров избежать влияния дополнительных механических резонансов конструкции на работу датчика за счет его размещения в обойме-демпфере с большим акустическим сопротивлением, обеспечит постоянный контролируемый контакт датчика с горным массивом по оси его максимальной чувствительности использованием упругого распорного элемента (пружины) для датчика, т.е. позволит повысить качество измерения упругих колебаний в массиве и прогноза газодинамических явлений. 10942 Проверка устройства в шахтных условиях показала оперативность и технологичность установки и извлечения датчика из шпура, надежность обеспечения его контакта с массивом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для установки датчика в шпур, содержащее цилиндрический направляющий элемент для установки датчика и распирающий элемент, отличающееся тем, что оно снабжено резиновой обоймой-демпфером для размещения в ней датчика и пружиной сжатия для прижатия датчика ко дну шпура, причем обойма-демпфер установлена на торце штока направляющего элемента, выполненного в виде полой цилиндрической втулки-толкателя со штоком, на котором установлена пружина сжатия,распирающий элемент выполнен в виде клиновой полой втулки с внутренней резьбой, в которой с возможностью резьбового соединения с ней размещена втулка-толкатель.