Датчик перемещий полированного штока

 

1t 11 659730

О l1 И С А -"Н-- И- -И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.09.76 (21) 2407136/22-03 (51) М Кa

Е 21В 47/00 с присоединением заявки М

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень М 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (53) УДК 622.24.05 (088.8) tI0 делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Н. А. Ахраров, Л. Х. Зайнутдинова, Г. А. Ждановских, С. Д. Бисерова и А. А. Хоботнев

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПОЛИРОВАННОГО ШТОКА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам преобразования перемещений в электрический сигнал, и может быть использовано при динамомстрировании глубинных штанговых насосов в нефтяных скважинах для определения перемещений полированного штока.

Известны датчики перемещений полированного штока штанговой глубинно-насосной установки, содержащие шнур, присоединенный одним концом к неподвижной точке установки, например к сальнику, а другим к точке подвеса полированного штока, и передаточный механизм (1).

Известные датчики позволяют получить график зависимости нагрузки штока от его перемещений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является датчик перемещений полированного штока, содержащий фрикционное колесо, насаженное на ось и входящее в зацепление с полированным штоком посредством прижимного устройства (2).

Недостатком известного датчика перемещений является невозможность дистанционной регистрации результатов измерений и узкий диапазон измеряемых перемещений.

Расширение диапазона измерений в известном устройстве сопровождается значительным увеличением габаритов.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения при одновременном уменьшении габаритов и обеспечение дистанционной регистрации перемещений.

5 Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен торцовыми магннтопроводами, стержнями, двумя обмотками возбуждения и измернтсл1н1ымн обмотками Ilo числу стержней, прп этом фрикцнонное ко10 лесо 11 TopltoBbtc м а гнптопроводы Вы полнены с концентрически расположенными в них отверстиями, в которых свободно размещены стержни, концы которых посредством зубчатой передачи соединены с осью, 15 прн»см обмотки возбуждения н измерительные обмотки HBBIITbl на осп и закреплены на ней одними своими концами, другие концы llзмср1!тельных Оомоток HBBIITbl It закреплены на соответствующих стрежнях, 20 прп этом ось, стержни, фрикционное колесо и торцовые магнптопроводы выполнены нз ферромагнитного материала; а также тем, что ось и стсржни выполнены с винтовыми канавками.

25 На фпг. 1 представлен датчик и полированный шток, общий впд; на фиг. 2 — датчик в разрезе; на фпг. 3 — электрическая схема датчика.

Фрикционное колесо 1 с помощью при30 жпмного устройства (не показано на чертеже) входит в зацепление с полпрован659730 ным штоком 2, фрикционнос колесо насажсно на середину ферромагнитной испо IВи?кной Оси 3 C 1130 lklllIIOHklblll IIOI(!>blTIIC I, на которос нанесены винтовыс канавки.

Ось 3 oxlla«ella по концам сосредоточенными обмотками возбуждения 4, сосдинснIlI)lми .)1с?I(,I ) сооой послсдова1(.льHo, Фрикц11онное колесо 1 имеет равномерно расположснныс по окружности отверстия, через которые проход11т ферромагнитные стер>кни 5 с изоляционным покрытисм, выполненные с винтовыми канавками.

На каждом ферромагнитном стержне 5 уложены по две секции б измерительной обмотки, две другие секции 7 — на ферромагнитной оси 3. Измерительные обмотки, число которых равно числу стержней, сосдинсны между собой последовательно и согласно.

Ферромагнитные стержни 5 связаны с ферромагнитной осью 3 магнитно посредстВом торцовых магнитопроводов 8, выполненных в Виде дисков, и меха Ill Iccl(H посредством зубчатой псрсдачи 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений фрикционнос колесо 1 вводится в зацепление с полированным штоком 2 при помощи прижимного устройства. Возвратно-поступательное псремещснис полированного штока 2 преобразуется во вращательное движение фрикционного колеса 1, которое в свою очередь приводит во вращательное движение ферромагнитные стержни 5 вокруг оси 3.

Это вращательное движение преобразуется посредством зубчатой передачи 9 во вращательное движение ферромагнитных стержней 5 вокруг своей оси.

Итак, каждый ферромагнитный стержень

5 участвует в двух движениях: вращается вокруг ферромагнитной оси 3 и одновременно вращается вокруг собственной оси.

При подаче напряжения в обмотки возбу>кдения в них возникает переменный ток

1 )) () ) б .

Ток i„o,„- .„протекающий по обмотке возбу>кдсния 4, расположенной на левом конце оси 3, создает переменный магнитный поток (1>;,„замыкающийся через левую Iloловину каждого из ферромагнитных стержней 5, левый торцовый магннтопровод 8, левую половину оси 3, фрикционнос ко Icco

1 и воздушные зазоры между указанными участками, Ток 1 „;,„-„, протекающий по обмотке возбуждения 4, расположенной на правом конце оси 3, создает переменный магнитный поток (Э„, замыкающийся аналогично чсрсз правую половину устройства.

Псрсменные магнитные потоки Ф., и Ф„ индуктируют в секциях 6, 7 измерительных обмоток ЭДС, величина которых пропорциональна числу витков в секции.

В нулевом положении числа витков сскцнй 6 измерительной обмотки, расположенных на стержнях 5, равны числам витков секций 7 измерительной обмотки, располо>кснных на оси 3. Указанные секции включены между собой последовательно встречно, 11 результирующая ЭДС на выходе измсрипельной обмотки равна нулю.

1!еремс1цение штока 2 приводит во вращение фрикционнос колесо 1 и стержни 5.

I1ðè этом происходит перераспределение витков секций б, расположенных на стержнях, и секций 7, расположенных на оси, причем увеличение числа витков секций 6 равно уменьшению числа витков секций 7. !

5 На выходе измерительной обмотки появляется сигнал, равный разности ЭДС, индуктированных в секциях б и 7.

Таким образом, величина выходного сигнала оказывается пропорциональной числу

20 оборотов фрикционного колеса 1, а следовательно, и перемещению штока 2.

Использование в предлагаемом устройстве и-стержней 5 и измерительных обмоток, включенных последовательно и согласно, 25 повышает чувствительность и линейность преобразования.

Изменение направления перемещения полированного штока вызывает изменение фазы выходного сигнала.

30 Использование предлагаемого устройства обеспечивает возможность дистанционной регистрации измеряемых перемещений полированного штока, а также позволяет расширить диапазон измерения при одно35 временном уменьшении габаритов устройства.

Таким образом, обеспечивается удобство эксплуатации предлагаемого датчика и сокращаются затраты времени на его обслу40 живанис.

Формула изобретения

1. Датчик перемещений полированного штока штанговой глубинно-насосной установки, содержащий фрикционное колесо, насаженное на ось и входящее в зацепление с полированным штоком посредством прижимного устройства, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью расширения диапазона

50 измерения при одновременном уменьшении габаритов и обсспсчсння дистанционной регистрации, он снабжен торцовыми магнитопроводами, стержнями, двумя обмотками возбуждения и измерительными обмотками

55 по числу стержней, при этом фрикционное колесо и торцовые магнитопроводы выполнены с концентрически расположенными в них отверстиями, в которых свободно размещены стержни, концы которых посред00 ством зубчатой передачи соединены с осью, причем обмотки возбу>кдения и измерительные обмотки навиты на оси и закреплены на ней одними своими концами, другие концы измерительных обмоток навиты

05 и закреплены на соответствующих стерж659730 нях, при этом ось, стержни, фрикционное колесо и торцовыс магнитопроводы выполнены из ферромагнитного материала.

2. Датчик перемещений полированного штока по п. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности, ось и стержни выполнены с винтовыми канавкамии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Муравьев И. М. Справочник мастера

5 по добыче нефти. М., «Недра», 1975, с. 126.

2. Патент СШЛ № 3152434, кл. 73 — 141, опубл. 1969.

659730 б м. х 7

7 х. х б

Редактор 3. Ходакова

Заказ 1150,7 Изд. № 301 Тираж 657 Подписное

ИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раугиская наб., д. 4, 5

ТипогР l(PII50 IIP. СаиЗ|IQI3cl, 2

Составитель Н. Чижикова

Техред Н. Строганова

Корректоры: Л. Орлова и А. Галахова