Магнитоупругий датчик давления

 

1. МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК . .ДАВЛЕНИЯ , содержащий чувствительный элемент в виде полого цилиндра, вы-, полненный из магнитЬупругого материала , внутренний корпус из немагнитного электропроводного материала, состоявдий из цилиндра, расположенного внутри чувствительного элемент а соосно с ним и имеющего утолщенные до диаметра чувствительного элемен- 1 та торцы с уплотнительными кольцами, при этом внутренний корпус и чувствительный элемент образуют герметичную Полость, два электрических вывода в измерительную цепь, один из которых соединен с первым торцом внутреннегр корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствитетаности , он снабжен выполненным из немагнитного злектрюпроводного материала стаканом,. охватывающим соосно чувствительный элемент, при этом края стаканарасположены напротив второго торца внутреннего корпуса и соединеннее ним, а дно стакана соединено с другим выводом, причем стенки стакана выполнены с окнами напротив чувствительного элемента.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (1% (11) 3(50 6 01 l 9 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ..

l ею лж д.

М се

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I (.У1) 3455815/18-10 (22) 22. 06-. 82 (46) 15 ° 10.83. Бюл . 9 38 (72) А. Л. Видовский (71) Всесоюзный научно-исследователь" ский институт по креплению скважин . и буровым растворам .(53) 531.787(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство. СССР:, 9 252682, кл.,6 01 1 1/12, 1969.

2. Патент Японии 9 51-14395, кл. G 01 L 9/16-, 1976 (прототип) . (54)(57) 1. ИАГНИТОУПРУГИИ ДАТЧИК

ДАВЛЕНИЯ, содержащий чувствительный- элемент s виде полого цилиндра, выполненный из магнитоупругого матери ала, внутренний корпус из немагнит-. ного электропроводного материала, состоящий из цилиндра, расположейно-. го внутри чувствительйого элемента соосно c íèì и имеющего утолщенные до диаметра чувствительного элемен- та торцы с унлотнительными кольцами, при этом внутренний корпус и чувствительный элемент образуют герметичную полость, два электрических вывода в измерительную цепь, один из которых соединен с первым торцом внут:реннего корпуса, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен выполненным из немагнитного электронроводного материала стаканом, охватывающим соосно чувствительный элемент, при этом края стакана расположены напротив второго торца внутреннего корпу.са и соединены с ним, а дно стакана @ соединено с другим выводом, причем стенки стакана выполнены с окнами напротив чувствительного элемента.

1040341

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких, газообразных, сыпучих . и твердеющих сред, в частности для измерения давления в нефтяных и газо- 5 вых скважинах. 1

Известны магнитоупругие датчики давления с ферритовым сердечником; снабженные обмотками,, содержащие герметизированную полость, что повышает 10 предел измерения .и увеличивает чувствительность к радиальным давлениям (1) .

Недостатками таких да чиков являются сложность намотки обмоток и 5 подверженность обмоток воздействию внешней среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является магнитоупругий датчик давления, содержащий чувствительный элемент в виде полого цилиндра, выполненный из магнитоупругого материала, внутренний корпус из немагнитного электропроводного ма1 25 териала, состоящий .из цилиндра, рас положенного внутри чувствительного элемента соосно с ним и имеющего утолщенные до диаметра чувствительного элемента торцы с уплотнительными кольцами, при этом внутренний корпус и чувствительный элемент образуют герметичную полость, два электрических вывода в измерительную цепь, каждый из которых соединен с одним иэ торцов внутреннего корпуса. 35

Этот датчик обладает хорошей надежностью в работе ввиду отсутствия обмотки, роль которой выполняет проводник, выполненный в виде внутреннего корпуса, сообщенного с измери- 40 тельной цепью (2) .

Однако по той же причине датчик обладает пониженной чувствительностью.

Цель изобретения — повышение чув-. ствительности датчика при сохранении 45 надежности за счет создания витка обмотки, охватывающего чувствительный элемент.

Поставленная цель достигается тем, что магнитоупругий датчик. давления, содержащий чувствительный элемент в виде полого цилиндра, выполненный из магнитоупругого материала, внутренний корпус из немагнитного электропроводного материала, состоящий иэ цилиндра, расположенного внутри чувствительного элемента соосно с ним и имеющего утолщенные до диаметра чувствительного элемента торцы с уплотнительными кольцами, при этом внутренний корпус и чувствительный 60 элемент образуют герметичную полость> два электрических вывода в измерительную цепь, один иэ которых соединен с первым торцом внутреннего корпуса, снабжен выполненным из немагнитного электропроводного материала стаканом, охватывающим соосно чувствительный элемент, при этом края стакана расположены напротив второго торца, внутреннего корпуса и соединены с ним, а дно стакана соединено с другим выводом, причем стенки стакана выполнены с окнами напротив чувствительного элемента".

На чертеже представлен датчик, изображенный в составе скважинного прибора, например глубинного манометра.

Датчик, содержит чувствительный элемент — ферритовый цилиндрический сердечник 1, внутренний корпус 2, внешнюю часть корпуса в виде стакана 3, снабженную окнами 4, эластичную непроницаемую электроизоляционную трубку 5 с торцовыми уплотнительными кольцами, эластичные прокладки б, проходной изолятор 7., гайку 8, уплотнительное кольцо 9.

Ферритовый сердечник 1 изготовлен из магнитомягкого феррита с большим проявлением магнитоупругого эффекта.

В .утренняя 2 и внешняя 3 части.корпуса изготовлены из немагнитного элект- ропроводящего материала. Проходной изолятор 7 изготовлен из диэлектрика, например стеклотекстолита. Ферритовый сердечник 1, прокладки 6 и проходной . изолятор 7 одеты на внутреннюю часть

2 корпуса и стянуты гайкой 8 до упора проходного изолятора 7 в уступ внутренней части корпуса 2. Эластичные прокладки б исключают возникнове ние значительных осевых напряжений в феррите при изменениях температуры.

На феррит одета трубка 5, снабженная на концах выполненными за одно с ией торцовыми уплотнительными кольцами, которые размещаются в кольцевых канавках внутренней части 2 корпуса и проходного изолятора 7. Во второй кольцевой канавке внутренней-части 2 корпуса уложено уплотнительное кольцо 9. Кольцо 9 технологическое — оно упрощает сборку датчика, позволяя делать части 2 и 3 корпуса разъемными и при этом исключает поступление проводящей внешней среды в зазор между ними.

Собранный узел вставлен во внешнюю часть 3 корпуса, служащую одновременно корпусом скважинного прибора, внутри которого в его герметизированной части располагается печатная плата 10 с электрической схемой прибора, например глубинного дистанционного манометра.

Внутренняя 2 и внешняя 3 части корпуса одним концом соединены между собой электрически, образуя один ра« зомкнутый виток обмотки, охватыва-. ющий ферритовый сердечник. Электрическое соединение частей 2 и 3 кор;пуса между собой может быть осущест1048341 влено механическим прижатием, пайкой, сваркой, электропроводящим клеем или жидкостью

По всем остальным поверхностям внутренняя часть 2 корпуса изолирована от внешней части 3 трубкой 5 и проходным изолятором 7. Трубка 5 исключает короткое замыкание витка обмотки, образованного частями 2 и

3 корпуса, электропроводной средой.

Помимо электрической изоляции частей

2 и 3 корпуса друг от друга трубка 5 обеспечивает герметичность кольцЕвой полости между ферритовым сердечником 1 и внутренней частью 2 корпуса, так как феррит является порис- .)5 тым материалом. Герметичность этой полости обеспечивает одностороннее радиальное сжатие ферритового цилиндра внешним давлением среды, при котором его магнитная проницаемость претерпевает наибольшие иэменения.

Один виток обмотки датчика, образованный внешней 3 и внутренней 2 частями корпуса, подключен своими концами к клеммам 11 и 12 измеритель-2 ной схемы, расположенной на плате 10.

Датчик работает следующим образом.

Скважинный прибор, в котором содержится предлагаемый датчик, погружают в среду, давление которой подлежит измерению. Среда через окна 4.во внешней части 3 корпуса давит на трубку 5, а через нее на ферритовый сердечник 1. Одностороннее радиальное сжатие ферритового цилиндрического сердечника вызывает изменение

его магнитной проницаемости, а следовательно, H индуктивности датчика, которые регистрируются схемой, один вход 11 которой подключен к внешней части 3 корпуса, а второй 12 — к внутренней части 2.

Использование внутренней 2 и внешней 3 частей корпуса в качестве витка обмотки датчика повышает его чув-. ствительность при сохранении надежности, так как исключается возможность обрыва или межвиткового замыкания обмоток датчика при их одностороннем нагружении измеряемыми усилиями.

ВНИИПИ Заказ 7921/48

Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4