[發明專利]基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201910164701.1
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109779687B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 劉軍;陳向軍;單文娟;王兆豐;袁軍偉;王林;陳立偉;李寧
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置，其特征在于：包括空心鉆桿、鉆頭、螺旋板、滑動變阻器、數據轉換器和顯示器，鉆頭安裝在空心鉆桿前端部，空心鉆桿外圓沿軸線方向設置有至少兩道螺旋葉片，螺旋板與螺旋葉片的數目相等，每塊螺旋板對應平行設置在每道螺旋葉片前端部的前側，螺旋板的后側面與螺旋葉片之間設置有若干個彈簧，空心鉆桿前端部沿徑向方向開設有內外通透的第一導孔，螺旋葉片上開設有與螺旋板后側面對應的第二導孔，第一導孔、第二導孔和螺旋板的數量相等且一一對應設置，螺旋葉片后側面固定連接有依次穿過第二導孔和第一導孔的L型連桿；滑動變阻器設置在空心鉆桿內部并位于L型連桿后側，所有的L型連桿在空心鉆桿內部的一端通過驅動桿與滑動變阻器的滑片連接，滑動變阻器的接線柱通過向后穿出空心鉆桿的電線與數據轉換器連接，數據轉換器通過控制線與顯示器連接，顯示器上設置有電源開關和節點按鈕；

電線上設置有位于空心鉆桿內的保護電阻；

鉆頭后端插設在空心鉆桿的前端口內，空心鉆桿與鉆頭后端部之間通過徑向設置的彈簧銷定位連接。

2.根據權利要求1所述的基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置，其特征在于：螺旋板的后側面四周邊緣固定連接有與螺旋葉片前側面接觸的橡膠密封條。

3.根據權利要求1所述的基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置，其特征在于：空心鉆桿內壁和以及外圓周表面均涂覆有絕緣涂料層。

4.如權利要求3所述的基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置的測試方法，其特征在于：包括以下步驟，

（1）將空心鉆桿后端安裝到鉆機上，電線穿過鉆機后連接在數據轉換器上，鉆頭對準煤巖的待測試部位；

（2）啟動鉆機，鉆機帶動空心鉆桿和鉆頭旋轉，同時打開電源開關，鉆頭對煤巖進行鉆孔作業；

（3）在鉆進過程中，鉆屑對螺旋板產生的壓力克服彈簧的彈力，螺旋板相對于空心鉆桿向后移動，通過L型連桿和驅動桿帶動滑動變阻器上的滑片向后移動，滑動變阻器的電阻變化，電流由滑動變阻器通過電線、保護電阻到達數據轉換器；

（4）數據轉換器根據公式P=aI+b可將瞬時電流的大小換算出壓力的大小，由壓力的大小由公式y=ae^bx換算出最后的鉆屑量的多少；

P是鉆屑量在傳輸過程中對壓力傳感器的壓力，單位pa；I是瞬時電流的大小，單位A；a，b是回歸常數；鉆屑量在傳輸過程中對壓力傳感器的壓力與瞬時電流的大小成線性關系；

y是打鉆過程中鉆屑量，單位kg；x是鉆屑量在傳輸過程中對壓力傳感器的壓力，單位pa；a，b是回歸常數；打鉆過程中鉆屑量與鉆屑量在傳輸過程中對壓力傳感器的壓力成指數關系；

（5）當每米鉆進結束后，摁下節點按鈕，數據轉換器會測試出在這一段鉆進時間內的鉆屑量，數據顯示在顯示器上；

（6）重復步驟（2）-（5），可得到鉆進過程中每米的鉆屑量。