[实用新型]深井地应力监测压磁传感器定向及自控加载安装系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及深井地应力监测压磁传感器定向及自控加载安装系统。属于测量设备的技术领域。 

背景技术

自1966年河北邢台大地震后，我国开始了地壳深部的地应力测量研究。无论是背景绝对地应力测量，还是长期相对地应力变化的监测，都有一个共同的技术手段：把相关的测量传感器送到预定的岩层的钻孔中，并且给每个测量元件在特定的方向相对岩壁施加适当的预应力，让测量元件紧贴光滑的岩壁，保证测量元件工作在理想的应力范围内。这个加载过程对于深入地下几十甚至数百米，采用传统的机械手段几乎很难圆满完成，经常出现故障或失败。为了完善地应力测量方法，并希望向更深的地层中延伸测量，必须对传统方法实行机电一体化改造。 

实用新型内容

要解决的问题 

本实用新型所要解决的技术问题是，以一套完整的机电一体化控制设备，一次性完成四分量地应力传感器的定向、加载、自动脱离等技术动作，精确地将四分量地应力传感器安放在地层中预定的位置。 

技术方案 

本实用新型的技术方案，本实用新型的深井地应力监测压磁传感器定向及自控加载安装系统，其中： 

加载器在有限的密封空间内，牵引电机和加载电机固定于滑筒内，牵引电机与牵引螺杆间装有联轴器，滑筒通过牵引螺杆可上下移动地装于加载器壳体内，滑筒上端装有遮光片，光电开关组固定于加载器壳体内的上部，滑筒内下 端装有加载电机以及主轴，齿轮传动机构、脱离器安装在加载器壳体内的下部。 

上述的光电开关组结构是：在滑筒上盖固定一个杆，杆上装有遮光片，光电开关组固定于加载器壳体内的上部。 

上述的联轴器，其结构是滑筒上盖内装有联轴器壳体，壳体内装有传动盘和输出轴，传动盘与固定在联轴器壳体上的牵引电机轴连接，输出轴与牵引螺杆连接，传动盘和输出轴之间通过两组拨销传递扭矩。 

上述的传动机构的结构是主轴上套有四个可自由转动、内孔有键槽的齿轮，轴套保证各齿轮的轴向位置，主轴内装有弹簧键。 

上述的脱离机构的结构是在加载壳体内下部固定脱离器机座，三个挂钩通过销钉与脱离器机座连接，挂钩可绕销钉转动。 

由控制器1、加载器2和四分量地应力传感器3三部分组成一体。整体为最大直径100mm，长度1800mm的圆柱体。控制器1的四芯电缆与地面控制计算机和直流电源连接，四分量地应力传感器3的测量电缆单独同地面信号处理器连接，将测量数据输入控制计算机中，共同构成一个完整的系统。安装完成后，四分量地应力传感器3存留井内，其他部分回收重复使用。 

本实用新型中控制器1的技术方案：以一个单片机5为中心，包括电子罗盘模块、电机控制继电器组和光电开关组7构成。整体安放在一个无磁性纯铜壳体4中，且在保持合适的磁隔离间距条件下，同其下部的加载器壳体15密封连接。控制器1的电子罗盘为四分量地应力传感器3定向，并执行上位机控制指令，控制加载电机17和牵引电机14给四个应力测量元件加载、控制四分量地应力测量传感器3脱离，监视加载器2的工作状态和工作位置。控制器1是本系统井下测量和控制部件。 

本实用新型中加载器2技术方案：牵引电机14和加载电机17安装在一个滑筒16内，滑筒16安装在防水密封的加载器壳体15内，齿轮传动机构20、脱离器23安装在加载器壳体15内的下部。 

牵引电机14通过联轴器12与牵引螺杆9连接，联轴器12有两个作用，一个是传递扭矩，另一个是消除轴向载荷，使牵引电机14工作在理想状态，联轴器12中的主要零件是连接盘13和输出轴11，连接盘13和输出轴11之间只传递扭矩， 轴向载荷通过输出轴11、牵引螺杆9、牵引螺母10传递给加载器壳体15。牵引电机14带动牵引螺杆9在固定于加载器壳体15上的牵引螺母10中转动，将旋转运动转变为直线运动，带动滑筒16以及主轴18上下移动，由一组光电开关7控制移动距离和停止位置。主轴18内的弹簧键19可与主轴18上的四个齿轮20分别离合，当主轴18移动时，弹簧键19退入主轴18内，当处在任何一个加载位置主轴18转动时，弹簧键19弹入齿轮20的键槽。 

加载电机17带动主轴18旋转，通过齿轮机构20将扭矩分别传递给四个独立的加载轴21。整个加载过程完成后，牵引电机14带动滑筒16以及主轴18向下移动，向下推动拉套22，打开脱离器23，加载器2与四分量地应力传感器3脱离。