Магнитоупругий датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления в нефтяных и газовых скважинах. Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности датчика. При механическом нагружении ферритового трубчатого сердечника 3, установленного с радиальным зазором в выемке . корпуса 1 и охваченного тороидальной обмоткой 8 с герметизирующим покрытием , меняется его магнитная проницаемость . Посредством уплотнительных элементов в виде плоских эластичных колец 4 на чувствительном элементе датчика создается дополнительная

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„12 1 4 A с в 4 G О1 1 9/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Е, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ; Ц

Мад, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Puci (21) 3793035/24-10 (? 2} 21. 09. 84 (46) 30. 12.85. Бюл, И 48 (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти и Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72} P .. А. . Ахметов, А.. В. .Письменньп1, Х.У. Курсаитов, M.H. Царинский и С.В. Мелехов (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 356499, кл. G 01 Ь 9/16, 1972.

Авторское свидетельство СССР

1! - 252682, кл. С 01 I, 1/12, 1969. (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления в нефтяных и газовых скважинах. Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности датчика. При механическом нагружении ферритового трубчатого сердечника 3, установленного с радиальным зазором в выемке . корпуса 1 и охваченного тороидальной обмоткой 8 с герметизирующим покрытием, меняется его магнитная проницаемость. Посредством уплотнительных элементов в виде плоских эластичных колец 4 на чувствительном элементе датчика создается дополнительная

1201694 осевая нагрузка, благодаря чему функ- диаметРов колеР, предупреждает зацион иональная зависимость выходного сиг- щемление сердечника силами трения и нала от суммарного приложенного давле- выдавливание микронеровностей уплотния не имеет перегибов. Выполнение нительных поверхностей в кольцевые наружного диаметра кольца 4 равным эластичные элементы. Угловые шайнагруженному диаметру сердечника, бы 6 повышают степень герметизавнутреннего диаметра равным диаметру ции внутренней полости ферритово;—

«М выемки" Корпуса, а высоты — не .менее го сердечника. 1 з. п.ф-лы, 2 полуразности наружного и внутреннего ил.

Работа предлагаемого датчика давления выражается в изменении тока в обмотке, которое происходит в результате измерения магнитной проницаемости ферритового сердечника при его механическом нагружении.

Рабочее давление, действующее на ферритовый чувствительный элемент снаружи в радиальном направлении, вь зывает в теле ферритовэго сердечника напряжения: 6„ — нормальные, действующие по радиусу, и 6g — тангенциальные, действующие по касательной к образующей цилиндра.

40

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления в нефтяных и газовых скважинах.

Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый датчик давления, общий вид, на фиг. ? — функциональная зависимость выходного сигнала предлагаемого датчика давления при действии радиальных и дополнительных осевых нагрузок на ферритовый сердечник.

Предлагаемый датчик (фиг. 1) имеет корпус 1 и крышку 2, выполненные из немагнитного материала, ферритовый трубчатый сердечник 3, уплотнительное кольцо 4, плоские эластичные кольца,5, угловые метал лические шайбы 6, выполненные из немагнитного материала, герметичное эластичное покрытие 7, обмотку 8, С помощью датчика давления можно проводить измерения давления до 2Ъ о

150 МПа при температурах до 200 С.

На чувствительный элемент предлагаемого датчика давления посредством эластичных колец создается до-. полнительная осевая нагрузка, увеличивающая суммарное напряжение в теле феррита, которое вызывает изменение магнитной проницаемости в большей степени, что в свою очередь повышает чувствительность предлагаемого датчика. Кроме того, в результате создания дополнительных осевых усилий упрощается характер функциональной зависимости выходного сигнала от суммарного приложенного давления, т.е. функциональная зависимость U=

У(Р) предлагаемого датчика не имеет перегибов (см. фиг. 2).

Одним из условий создания дополнительных осевых усилий на ферритовый сердечник при действии рабочих давлений на боковую поверхность эластичных колец является предупреждение защемлений его силами трения и вдавливания микронеровностей уплотнительных поверхностей в кольцевые эластичные элементы.

Это достигается путем выбора высоты кольцевого эластичного элемента h равным не менее полуразности его внешнего.и внутреннего размеров (диаметров) т.е. э-d

h> где D — внешний диаметр (размер) кольцевого эластичного элемента, d — - внутренний размер (диаметр) кольцевого эластичного элемента.

Применяемые в предлагаемом датчике угловые шайбы, выполненные иэ немагнитного материала, имеют утонченные края, которые плотно прилеР(дабп ение) vaZ з 12 гают к цилиндрической части корпуса и торцу ферритового сердечника, образуя беззазорный стык. Применение указанных шайб повышает надежность предлагаемого. датчика давления, при этом с повьш ением давления утонченные края фигурного *ольца плотнее прижимаются к уплотненным поверхностям, в результате повышается степень герметизации внутренней полости ферритового сердечника.

Сборка предлагаемого датчика осуществляется путем навинчивания крышки. на корпус датчика, что исключает подгонку ферритового сердечника по длине и упрощает сборку датчика давления.

В связи с тем, что ферритовые чувствительные элементы имеют разброс значений начальной магнитной проницаемости, в предлагаемом датчике давления предусмотрено регулирование начального выходного сигнала поджатия феррита вдоль оси путем свинчивания крышки с корпусом датчика. Для регулирования усилия сжатия или настройки начальной магнитной проницаемости феррита в заданных пределах через корпус, феррит и крышку наносится технологическая обмотка (2-3 витка) с подключением ее к стандартному измерителю индуктивности. При этом настройка датчика по регулированию начальной магнитной проницаемости может производиться без снятия и отключения технологической обмотки. По завершении настройки технологическая обмотка снимается, а датчик подвергают окончательной сборке, и уплотнительное кольцо, установленное в крышке датчи01694 4 ка, фиксирует усилие поджатия, а также герметизирует внутреннюю полость ферритового сердечника от внешней среды.

Формула изобретения

1. Магнитоупругий датчик давления, содержащий выполненные из немй нитно10 го материала корпус в виде полого с наружной кольцевой выемкой стержня и соединенную с ним кольцеобразную крышку, ферритовый трубчатый сердечник, со- осно установленный с радиальным „заf5 зором в выемке корпуса и торцы которого снабжены кольцевыми уплонительными элементами и зажаты между корпусом и крышкой, причем корпус, крышка и сердечник выполнены с оди2О наковым наружным диаметром и охвачены тороидальной обмоткой, покрытой снаружи герметизирующим покрытием, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности

25 и надежности, в нем уплотнительные элементы выполнены в виде плоских эластичных колец, причем наружный диаметр..эластичньгх колец равен наружному диаметру сердечника, внутренний диаметр равен диаметру выемки корпуса, а их высота составляет не менее полураэности наружного и внутреннего диаметров колец.

2. Датчик по п. 1, о т л и ч а ю35 шийся тем, что между каждым плоским эластичным кольцом и соответствующими торцом и цилиндрической поверхностью выемки установлены уголковые шайбы из немагнитного материала.

ВНИИПИ Заказ 7995/42

Тираж 896 Подписное

Филиал ППП "Патент ", r.Óêãîðîä, ул.Проектная, 4