Устройство для измерения усилий и давлений Советский патент 1938 года по МПК G01L1/12 

Предлагаемое устройство, как и некоторые известные устройства этого рода, состоит из растягиваемого измеряемым усилием в пределах упругой деформации стержня, воздействующего на диференциальный индукционный датчик, связанный проводами с указывающим приемным прибором.

Сущность изобретения заключается в том, что, с целью использования диференциально включенных обмоток датчика в качестве вторичных обмоток трансформатора, два полюсных наконечника, на которых помещены обмотки датчика, и связанный с исследуемым телом якорь расположены на основном сердечнике трансформатора по обе стороны воздушного промежутка.

На фиг. 1 прилагаемого чертежа показан разрез предлагаемого устройства, на фиг. 2, 3 и 4 - три проекции индукционного диференциального датчика, на фиг. 5 и 6 -два варианта схемы включения датчика и приемного указывающего прибора, фиг. 7- 14 поясняют способы включения устройства для измерения усилий, и, наконец, фиг. 15 представляет вариант устройства датчика.

Между наконечниками 7 и 2 (фиг. 1) укреплен на резьбе стальной стержень 3, обладающий широким пределом упругости, длиной примерно 0,5-1,5 м, с надетой па нем трубкой 4, укрепленной только на своем верхнем конце и несущей направляющее кольцо 5. Наконечник 7 может, как порщень, свободно скользить внутри упорной гайки 6 и на своей нижней части несет навернутую на него гайку 7. Стержень 3 заключен в стальную трубу 8, которая своим нижним концом связана через посредство промежуточной гайки 9 с наконечником 2; верхний конец ее ввернут в гайку 6. Внизу труба 8 имеет узкий небольшой прорез, через который выходят наружу пальцы Ю и 77, жестко связанные с нижними концами стержня 3 и трубки 4. Эти пальцы на наружной стороне также жестко соединены с якорем и корпусом индукционного датчика, заключенного в водонепроницаемую коробку 72. Через проходной изолятор 13 в датчик проходят пять проводов, из них два являются токоподводящими, а остальные служат для соединения с измерительной частью устройства.

Устройство датчика показано отдельно в трех проекциях на фиг. 2, 3 и 4. Сердечник датчика собран из изолированных друг от друга железных листов. В части Т4 он сделан суженным. Часть основного магнитного потока катушки К, проходящая через шейку 14, разветвляется на три цепи, проходя по сердечникам катушек а и и по магнитному шунту М. Катушка К предназначена для включения в сеть переменного тока и служит как бы первичной обмоткой трансформатора, а катушки а и и включены навстречу друг другу и соединены с ферродинамическим вольтметром 16 (фиг. 5), проградуированным непосредственно на единицы веса. Посредством наконечников / .и 2 устройство включают между мертвым концом талевого каната и полом буровой.

Действие устройства происходит следующим образом. Нагрузка на мертвом конце каната вызывает соответствуюшее натяжение стержня 3, отчего он изменяет свою длину и пальцы 10, 11, связанные с его началом и концом, сдвигаются относительно друг друга. Очевидно, величина этого сдвига будет зависеть от нагрузки талевого каната. В нормальном состоянии, когда стержень 3 не деформирован, пальцы занимают такое положение, при котором якорь 15 находится посредине между полюсами электромагнита (фиг. 4). При этом э.д.с. индуктируемые в катушках а и Ь, одинаковы и противоположны, поэтому через измерительный прибор 16 ток проходить не будет. Если стержень будет нагружен, он удлинится и соответственно этому раздвинутся пальцы 10, 11, которые изменят воздушные зазоры на верхней и нижней стороне якоря. Вследствие этого величина индуктированной э.д.с. в катушке а увеличится, а в катушке b уменьшится (или наоборот), благодаря чему на клеммах появится напряжение и измерительный прибор отклонится. Отклонение стрелки прибора будет тем больше, чем больше относительное перемещение якоря и сердечника электромагнита, зависяш,ее, в свою очередь, отдеформации стержня.

От больших деформаций, переходяших пределы упругости, стержень 5 предохранен гайкой 7, которая при чрезмерной нагрузке упирается в гайку 5 и передает излишек силы натяжения трубе 8. Предельная нагрузка на стержень устанавливается регулированием величины зазора между гайками б и 7. Для контроля зазора посредством шупа в. трубе 8 на высоте зазора сделаны диаметрально противоположные отверстия.

Как указано выше, предлагаемое устройство может быть включено между мертвым концом каната и полом буровой посредством наконечников / и 2. Такое включение показано на фиг. 7, где стяжной болт А дает возможность в нужное время легко снимать устройство Д путем натягивания дополнительного троса 7, перекинутого через блок В, связанный с мертвым концом каната. При таком включении устройство принимает полную нагрузку мертвого конца талевого каната. Однако, возможны и другие способы включения, в которых устройство принимает только часть нагрузки каната, благодаря чему оно может быть изготовлено значительно меньших размеров. На фиг. 8 устройство принимает на себя половинную нагрузку мертвого конца каната. Для снятия устройства надо ослабить с помощью стяжного болта А натяжение каната Т.

На фиг. 9-14 изображены разнообразные способы включения устройства через рычажные системы, которые дают возможность уменьшить его нагрузку в любой достаточной для практики степени.

Описанная выше конструкция индукционного датчика не является единственно возможной. На фиг. 15 показано видоизменение датчика, особенность которого состоит в том, что одна из вторичных обмоток насажена на магнитный шунт М, и якорь 15 приближается одновременно к обоим полюсам.

Предмет изобретения.

Устройство для измерения усилий и давлений индукционным методом

при помощи диференциальной электромагнитной системы с подвижным якорем, механически связанным с контролируемым телом таким образом, что смещение последнего вызывает изменение воздущного зазора между якорем и отдельными электромагнитами, в котором для стабилизации приложенного переменного напряжения применен трансформатор с сердечником, выполненным на одном из участков уменьшенного сечения и снабженным воздушным зазором, отличающееся тем, что обмотки диференциального электромагнита помещены на полюсных наконечниках, представляющих одно целое с сердечником трансформатора, с целью использования их в качестве вторичных обмоток трансформатора.

Фиг1

(5)

Шиг2 //ШигЛ

л

к авторскому С шдетельству Ф. М. Ахундова

Лиг. фиг.8

г/f

Фигиф.иг(2

-№ 53311

Фигз Фигэ

D

сЬипз

F