FI110336B - Virtausmittari - Google Patents

Description

110336

VIRTAUSMITTARI

Keksinnön kohteena on virtausmittari virtauksia sisältävien alueiden etsimiseksi kallioon poratusta reiästä.

5 Tutkittaessa kalliota syvistä porausrei'istä suurena ongelmana on mittausten hitaus. Pelkkä pysty-virtauksen mittaus reiässä tietyllä korkeudella ei käytännöllisesti katsoen anna mitään tietoa eri korkeuksilla kalliossa olevista halkeamista ja niissä talo pahtuvien virtausten määristä ja suunnista. Toisaalta j tarkat mittaukset esimerkiksi muutaman metrin jaksois sa koko reiän pituudelta niin, että saadaan jakson virtausmäärät ja -suunnat on erittäin hidasta pitkissä, jopa tuhansia metrejä syvissä rei'issä.

15 Koska reiässä voi olla hyvinkin pitkiä kiin- j teän kallion alueita ilman minkäänlaisia halkeamia ja virtauksia, on keksinnön tarkoituksena tuoda esiin uudenlainen virtausmittari, jonka avulla syvistäkin rei'istä voidaan nopeasti tutkia ja löytää virtauksia 20 sisältävät alueet tarkempia jatkotutkimuksia varten.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.

Keksinnön mukaiseen virtausmittariin kuuluu joustavat ja kimmoisat, lautasmaiset erotuselimet rei-j· ·’ 25 än tutkittavan jakson erottamiseksi olennaisen paine- : tiiviisti muusta reiästä, avoin virtauskanava, joka * muodostaa vapaan virtausyhteyden virtausmittarin eri puolilla olevien reiän osien välille ohi tutkittavan jakson sekä tutkittavasta jaksosta sen ulkopuolelle • * 30 johtava mittauskanava mittausvälineineen virtauksen • t · .·. suuruuden ja suunnan mittaamiseksi tutkittavan jakson ja sen ulkopuolisen reiän osan välillä. Keksinnön mu-’···’ kaisesti kaikki lautasmaiset erotuselimet kaareutuvat ·:··; reunoiltaan ylöspäin mitattavassa pystyreiässä niin, 35 että tutkittava jakso on erotettavissa reiästä vetä- 110336 j 2 mällä virtausmittaria ylöspäin erotuselinten puristuessa reiän vaippaa vasten.

Koska kumi- tai muovikiekot ovat suorasta sä-teittäissuunnasta mitattavassa reiässä jonkin verran 5 ylöspäin kaareutuvia tai kääntyneitä, virtausmittari laskeutuu helposti omalla painollaan reikää pitkin alas ja mittauskohdassa, kun sitä vedetään takaisin ylöspäin jonkin verran, kiekot muljahtavat toiseen asentoon. Tällöin erotuselimen materiaalin oma jänni-10 tys puristaa sitä reiän seinää vasten ja parantaa sen tiiveyttä.

Keksinnön mukaiset erotuseliminä toimivat ku-mikiekot eivät voi pitää kovin suurta painetta. Toisaalta tällaisessa mittauksessa mittausvälin painekor-15 keus on sama kuin muunkin reiän, joten tarvetta suurelle paineenkestolle ei ole. Edullisesti kuitenkin tiiveyden varmistamiseksi molemmissa erotuselimissä käytetään useampaa peräkkäistä, esimerkiksi kolmea ku-mikiekkoa. Keksinnön prototyypissä on käytetty juuri 20 kolmea kumikiekkoa, jotka kestävät 1,5 metrin vesipatsaan paineen ja täten ovat riittävän tiiviitä kaikissa kyseeseen tulevissa mittausolosuhteissa.

.,!** Etenkin suhteellisen suuria ja kaltevia rei- y kiä tutkittaessa virtausmittarin oma paino voi painaa 25 kumikiekkoja toiseen reunaan niin, että toisesta reu-nasta tiivistys irtoaa. Tällaisissa sovelluksissa edullisesti käytetään erillisiä levymäisiä, tappimai-sia tai muita vastaavia jäykkiä keskittäjiä, jotka lä- . . hes reiän halkaisija suuruisina estävät virtausmitta- • ’· 3 0 rin merkittävät liikkeet reiän säteen suunnassa.

* · < ···’ Edullisesti mittausvälineisiin kuuluu sopiva impulssilähde sekä anturit impulssilähteen lähettämän » * impulssin liikkeen suunnan ja nopeuden mittaamiseksi.

• _ Edullisesti keksinnön mukaisen virtausmitta- 35 rin mittausjakson pituutta voidaan vapaasti säätää.

·. ·: Tämä voi tapahtua esimerkiksi sopivilla jatko-osilla, joita voidaan kiinnittää erotuselinten välille haluttu 110336 3 määrä. Näin kerrallaan tutkittava reiän jakso voi pituudeltaan vaihdella esimerkiksi metristä yli kymmeneen metriin. Tällöin tutkittava reikä on mahdollista j tarkastaa ensiksi erittäin pitkinä jaksoina ja virta- 5 uksia sisältävät jaksot tarkastaa sen jälkeen lyhyem-pinä jaksoina ja löytää esimerkiksi metrin tarkkuudella ne alueet, jotka vaativat tarkemmat ja hitaammat virtausmittaukset tarkemmilla laitteilla.

On myös mahdollista, että erotuselinten väli-10 nen mittarin runko on rakenteeltaan teleskooppimainen ja täten pituudeltaan säädettävä.

Keksinnön mukaisella virtausmittarilla on merkittäviä etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Virtausmittarilla voidaan erittäin nopeasti tarkastaa 15 kilometrienkin pituiset reiät ja löytää niistä virtauksia sisältävät alueet, jotka sitten tarkemmin tutkitaan muilla välineillä. Näin tunnettuun tekniikkaan verrattuna yhden reiän mittaus- ja tutkimusajat vähenevät kuukausista muutamiin päiviin.

20 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityis kohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kaaviomaisesti on esitetty eräs keksinnön mukainen ··· virtausmittari.

Piirustuksessa esitettyyn keksinnön mukaiseen 25 virtausmittariin kuuluu avoin putki 7, jonka molemmis-sa päissä on kolme rengasmaista ja kimmoisaa ero-tuselintä 1, jotka muodostavat väliinsä reiästä 2 tut-·’ ’ kittavan jakson 3. Putki 7 muodostaa avoimen virtaus- kanavan 4 erotuselinten 1 rajaaman tutkittavan jakson .*·: 30 3 ohi reiässä.

*11(: Erotuselimet 1 ovat kimmoisia ja joustavia kumilaippoja, jotka jonkin verran reiän säteen suun- * · · nasta poiketen ulottuvat viistosti ylöspäin. Ne on mi- • · toitettu siten, että ne kimmoisuutensa avulla painau-35 tuvat ja puristuvat reiän pyöreätä vaippaa vasten eli niiden vapaa ulkohalkaisija on jonkin verran suurempi kuin reiän halkaisija.

110336

Erotuselimien 1 välisessä putkessa 7 on kaksi aukkoa 8, jotka eivät kuitenkaan avaudu avoimeen vir-tauskanavaan 4, vaan niistä lähtee mittauskanava 5, joka kulkee putkea 7 pitkin mittausvälineisiin 6 ja 5 tätä kautta avautuu virtausmittarin yläpuoliseen reiän osaan.

Mittausvälineisiin 6 kuuluu mittauskanavaan sijoitettu impulssilähde 10 sekä sen molemmilla puolilla anturit 11, joilla impulssilähteen lähettämää 10 impulssia eli sen nopeutta ja liikesuuntaa voidaan mitata .

Lisäksi virtausmittariin kuuluu nosto- ja oh-jauskaapeli 9, jonka varassa virtausmittaria voidaan nostaa ja laskea tutkittavassa reiässä esimerkiksi so-15 pivan vinssin avulla ja jota pitkin mittausvälineistä 6 saatava mittausinformaatio siirretään maan pinnalle | sopiviin mittaustietojen käsittelylaitteisiin.

Virtausmittaria käytetään seuraavasti. Virtausmittari lasketaan mitattavaan reikään nosto- ja 20 ohjauskaapelin 9 varassa omalla painollaan halutulle mittaussyvyydelle. Tässä syvyydessä virtausmittaria "1· nostetaan jonkin verran (muutamia senttimetrejä) ylös- päin, jolloin lautasmaiset erotuselimet puristuvat ja tiivistyvät reiän vaippaa vasten. Näin reiästä on ero-25 tettu riittävän tiiviisti tutkittava jakso 3. Jotta »· · erotuselimiin ei pääsisi vaikuttamaan tutkittavan jak-son 3 ulkopuoliset virtaukset ja paine-erot, ulkopuoliset virtaukset pääsevät vapaasti virtaamaan tutkit-. . tavan jakson 3 ohi putken 7 kautta (nuolet A).

• » i · 30 Jos tutkittavan jakson 3 alueella on kallios-

• 1 1 J

• · ·;·1 sa 12 halkeamia 13, jossa on virtauksia (nuoli B) , :V: virtaukset pääsevät vaikuttamaan aukkojen 8 kautta mittauskanavaan 5 ja sen läpi virtausmittarin ulkopuo-* . lelle (nuoli C).

35 Virtausmäärät mittauskanavassa 5 voivat suu- » · ’· " restikin vaihdella ja tämän vuoksi virtausmittaus teh dään kahdella menetelmällä. Ensiksi virtausmittaus 5 1Ί 0336 I aloitetaan pulssimenetelmällä. Ensiksi virtausmittaus aloitetaan pulssimenetelmällä, jossa vettä lämmitetään hetkellisesti lämmitystermistorilla 10 ja sen lähettämän lämpöpulssin siirtymistä liikkuvan veden mukana 5 seurataan lämmitystermistorin molemmilla puolilla etäisyydellä siitä olevilla antureilla 11. Kun mittauskanavan 5 poikkipinta-alat tiedetään, saadaan tällä menetelmällä sekä virtauksen suuruus että sen suunta.

Tällä menetelmällä saadaan mitatuksi virtauksia, jotka 10 ovat muutamasta millilitrasta kolmeen tuhanteen milli-litraan tunnissa.

Edellä mainitun ylärajan yläpuolella mittaustuloksen hajonta kasvaa ja virtauksen määrittämiseen käytetään tällöin jäähtymismenetelmää. Jäähtymismene-15 telmässä lämmitystermistoria 10 lämmitetään, jonka jälkeen sen jäähtymistä seurataan jäähtymisen ollessa sitä nopeampaa mitä suurempi virtaus on. Jäähtymisme-netelmän avulla mittausaluetta on voitu laajentaa 60 000 ml/h saakka, jopa suuremmaksikin.

20 Kun mittaukset on tietyllä tutkittavalla jak solla suoritettu, virtausmittari on helppo siirtää, nostaa tai laskea seuraavaan kohtaan ja näin jatkaa mittauksia jakso kerrallaan koko tutkittavan reiän pi-;· tuudella.

25 Lisäksi laitteistoon kuuluu edullisesti pump- * · · pu, jolla vesipinta mitattavassa reiässä pidetään va-kiokorkeudella. Tämä voi olla toteutettu pitkällä nieluputkella, jonka alapää on tulpattu ja yläpää avoin.

. . Veden pumppaus tapahtuu tällöin nieluputken sisältä • · · 30 reiässä olevan veden valuessa vakiokorkeudella olevaan ···“ nieluputkeen. Tällöin veden pinta putken sisällä vaih- telee, mutta on vakiokorkeudella eli putken yläpään tasolla reiässä.

• , Samoin laitteistoon voi kuulua pumppu, jolla 35 reikään pumpataan vettä nosto- ja ohjauskaapelin nos- • · · *. ton aikana. Tällä estetään nostosta mahdollisesti ai heutuva vesipinnan lasku. Näin pumpuilla saadaan reiän 6 110336 ! paineolosuhteet pysymään mahdollisimman vakiona koko mittaustapahtuman ajan.

Virtausmittarin tarkempi käyttö ja tietojen käsittely ovat sinänsä tunnettua tekniikkaa, jota ei 5 tarkemmin tässä yhteydessä selosteta. Niistä voidaan vain yleisesti mainita, että varsinaiset mittausohjelmat ovat mittaustietokoneella, joka lähettää kontrol-likäskyjä virtausmittarin prosessorille ja vastaanottaa prosessorilta mittaustuloksia. Mittaustuloksille 10 tehdään tarpeelliset muunnokset ja ne esitetään näyttöruudulla ja tallennetaan tiedostoihin. Mittaustieto-kone lukee lisäksi painetiedot (ilmanpaine ja pohjavesipinta) , ohjaa letkupumppua, lukee kaapelinlaskurin pulssit sekä käynnistää vinssin ja pysäyttää vinssin 15 kaapelinlaskurin pulssien perusteella. Virtausmittarin prosessorin ohjelmamuistiin on tallennettu prosessorin mittausohjelmat. Näillä ohjelmilla hoidetaan mittauksen ajoitukset, valitaan mittauskanavat, ohjataan ana-logia/digitaalimuunnosta sekä lähetetään mittaustulok-20 set maan pinnalle.

Edellä keksintöä on selostettu yksityiskoh-taisesti piirustuksen avulla keksinnön eri sovellusten ·.·· ollessa mahdollisia patenttivaatimusten rajaaman kek- ··· sinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• I · • · * » · » 4 » 4 • 9 *99 · · » 4

* I

Claims (8)

110336 7

1. Virtausmittari virtauksia sisältävien alueiden etsimiseksi kallioon poratusta reiästä, johon virtausmittariin kuuluu 5. joustavat ja kimmoisat, lautasmaiset erotuselimet (I) reiän (2) tutkittavan jakson (3) erottamiseksi olennaisen painetiiviisti muusta reiästä, - avoin virtauskanava (4), joka muodostaa vapaan vir-tausyhteyden virtausmittarin eri puolilla olevien rei- 10 än osien välille ohi tutkittavan jakson sekä - tutkittavasta jaksosta sen ulkopuolelle johtava mit- ; tauskanava (5) mittausvälineineen (6) virtauksen suu ruuden ja suunnan mittaamiseksi tutkittavan jakson ja sen ulkopuolisen reiän osan välillä, 15 tunnettu siitä, että kaikki lautasmaiset erotuselimet (1) kaareutuvat reunoiltaan ylöspäin mitattavassa pystyreiässä niin, että tutkittava jakso on erotettavissa reiästä vetämällä virtausmittaria ylöspäin erotuselinten puristuessa reiän vaippaa vasten. | 20 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtausmit- ··· tari, tunnettu siitä, että erotuselimeen kuu- luu ainakin kaksi, edullisesti kolme päällekkäistä ku-mikiekkoa (1) .

2. Flödesmätare enligt patentkrav 1, k ä n - • * · 25 netecknad därav, att tili avskil jningsorganet * » | ’·· hör ätminstone tvä, fördelaktigt tre pä varandra : : : varande gummiskivor (1).

3. Flödesmätare enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad därav, att tili mätorganen (6) • · ♦ .··, 30 hör en impulskälla (10) samt givare (11) för mätande » av impulsens som impulskällan sänder rörelse och has- * · tighet.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vir- * * · • · ! * 25 tausmittari, tunnettu siitä, että mittausvä- » I • lineisiin (6) kuuluu impulssilähde (10) sekä anturit * * · (II) impulssilähteen lähettämän impulssin liikkeen suunnan ja nopeuden mittaamiseksi. ’ 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukai- • 30 nen virtausmittari, tunnettu siitä, että vir-• · tausmittarin rungon erotuselinten (1) välillä muodos-;; taa ontto putki (7), joka toimii virtauskanavana (4). ;·* 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen virtausmit- : tari, tunnettu siitä, että putkeen (7) kuuluu * * :··· 35 erotuselinten (1) välillä aukko (8), josta mittauska- 110336 8 i nava (5) alkaa ulottuen putken sisällä erotuselimen toisella puolella oleviin mittausvälineisiin (6).

4. Flödesmätare enligt nägot av patentkraven » 1 - 3, kännetecknad därav, att ett ihälligt ,·, ; 35 rör (7), vilket fungerar som strömningskanal (4), bil- • * · • · ί ί ίο 1 10336 dar flödesmätarens stomme mellan avskiljningsorganen j (1) ·

5. Flödesmätare enligt patentkrav 4, k ä n -netecknad därav, att tili röret (7) hör en öpp- 5 ning (8) mellan avskiljningsorganen (1) , vid vilken mätkanalen (5) börjar utsträckande sig inne i röret tili det pä avskiljningsorganets andra sida varande mätorganet (6).

6. Flödesmätare enligt nägot av patentkraven 10 1 - 5, kännetecknad därav, att tili flödes- mätaren hör reglerstycken för reglerande av avständet mellan avskiljningsorganen (1) eller längden av av-snittet av hälet som skall mätäs.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen virtausmittari, tunnettu siitä, että vir- 5 tausmittariin kuuluu säätöosat erotuselinten (1) välisen etäisyyden eli reiän mitattavan alueen pituuden säätämiseksi.

7. Flödesmätare enligt nägot av patentkraven 15 1 - 6, kännetecknad därav, att flödesmätaren med en upplyftnings- och styrkabel (9) är förenad med en upplyftningsanordning och en behandlingsanordning för mätdata utanför hälet.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen virtausmittari, tunnettu siitä, että vir- 10 tausmittari on yhdistetty nosto- ja ohjauskaapelilla (9) reiän ulkopuolisiin nostolaitteeseen ja mittaus-tietojen käsittelylaitteeseen.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen virtausmittari, tunnettu siitä, että vir- 15 tausmittarin yhteyteen kuuluu laitteisto vedenpinnan pitämiseksi vakiokorkeudella reiässä mittausten eri vaiheissa ja virtausmittaria reiässä siirrettäessä. • 1 # · » | ) I I « « » I · • · · • 1 · • · · • · 1 » » · ♦ 110336 9 PATEKTKRAV 1. 1. Flödesmätare för att i ett häl borrat i ett berg söka efter omräden med flöden, tili vilken flödesmätare hör 5. elastiska och tänjbara tallrikslika avskiljningsor- gan (1) för avskiljande av ett avsnitt (3) av hälet (2) som skall undersökas väsentligen trycktätt frän det övriga hälet, - en öppen strömningskanal (4) , vilken bildar en fri 10 flödesförbindelse mellan hälets delar pä olika sidor av flödesmätaren förbi det avsnitt som skall undersökas, samt - en frän avsnittet som skall undersökas till dess ut-sida ledande mätkanal (5) med tillhörande mätorgan (6) 15 för mätande av flödets storlek och riktning mellan avsnittet som skall undersökas och hälets del utanför detsamma, kännetecknad därav, att alla tallrikslika avskiljningsorgan (1) i sinä kanter är böjda uppät i 20 det vertikala hälet som skall mätäs sä, att avsnittet t som skall mätäs kan avskiljas frän hälet genom att dra , strömningsmätaren uppät medan avskiljningsorganen ♦ ♦ 4 ···· pressas mot hälets mantel. * « ·

8. Flödesmätare enligt nägot av patentkraven 20 1-7, kännetecknad därav, att i förbindelse med flödesmätaren hör en utrustning för hällande av ;··: vattenytan i hälet pä konstant höjd under olika skeden ··· av mätningarna och dä f lödesmätaren förskjuts i hälet. • « I · i * · t I · · 1 ! * » * · t I I · · I I • > t 4 · t « I » # I I · * » * · > » · I * % I · I f » » I • i i i t » * · i * · t t lit I > I · I t » • «li*» • · • » * » » * ·