Преобразователь усилий Советский патент 1980 года по МПК E21B45/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УСИЛИЙ

1

Изобретение относится к приборам для измерения веса бурового инструмента, а именно к преобразователям усилий в пропорциональный гидравлический сигнал датчика веса.

Известны измерители веса бурового инструмента устанавливаемые на «мертвом конце талевого каната 1, которые содержат гидравлическую камеру, образованную корпусом и диафрагмой защемленной по контуру и контактирующей с подвижной опорой.

Недостатком устройства является то, что по мере увеличения давления в камере трансформатора, благодаря объемным деформациям упругих элементов, воспринимающих давление, подвижная тарелка перемещается, что приводит к изменению угла преломления каната и к нарушению линейной зависимости между натяжением каната и давлением в трансформаторе. Перекос и затирание между подвижной тарелкой и крышкой в трансформаторе приводит к значительным погрешностям измерения.

Малые диаметры роликов, преломляющих канат по разному устанавливаются на прядях преломляемого каната, в результате

чего угол преломления каната при установке датчика на канат может значительно отличаться от угла преломления при снятии характеристики датчика в лабораторных условиях, что вносит погрёщность измерения

5 (до 15%), а из-за малой контактной площади происходит вдавливание роликов в канат, что вызывает изменение угла перегиба, и соответственно характеристики преобразователя веса.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик веса гидравлического типа фирмы «Мартин-Деккер 2. Он имеет гидравлическую камеру давления, образованную парой противоположно расположенных пластинообразных элементов и гибкой диафрагмой между ними.

Устройство предусматривает преобразование растягивающих усилий в гидравлический сигнал. Оно содержит пару жестких звеньев,соединенных стяжными болтами, через растяжные втулки с пластинообразными элементами.

Вокруг стяжных болтов и растяжных втулок имеются зазоры, достаточные для компенсации угловых или боковых смещений соединяемых деталей, что уменьшает трение и гистерезис при знакопеременных нагрузках. Болтовые сочленения жестких звеньев с пластинообразными элементами выполнены по типу фланцевых соединений. Жесткие звенья имеют проушины для приложения измеряемых усилий. При действии растягивающей нагрузки на проушины жестких звеньев они отклоняются от первоначального положения в противоположные стороны и через стяжные болты передают усилие, перемещающее встречно пластинообразные элементы. Это смещение развивает в гидравлической камере давление, пропорциональное нагрузке. Недостатки данного устройства следуюСочленение жестких звеньев с пластинообразными жесткими звеньями болтами по типу фланцевых соединений увеличивает габариты устройства, а относительно большое количество болтов (зависящее от их диаметра и величины нагрузки) создает определенные трудности при его сборке и разборке и снижает надежность устройства. Целью настоящего изобретения является уменьшение габаритов и повышение надежности в работе. Указанная цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде подвижного относительно корпуса штока с поршнем и связанный с корпусом кольцевой диаф рагмой, которая установлена над поршнем и жестко связана с ним. На чертеже показана конструкция преобразователя усилий. Преобразователь усилий состоит из корпуса 1 с установленной внутри него кольцевой диафрагмой 2, которая по периметру отверстия прижата к корпусу гайкой 3. Внутри корпуса проходит шток кольцевого поршня 4, на котором навернута головка 5. По наружному периметру диафрагма закреплена крышкой 6. Для заполнения гидравлической камеры жидкостью в корпус ввернут штуцер 7. Для выпуска воздуха из гидравлической камеры имеется винт 8. Поршень, своей кольцевой частью опирается на диафрагму 2, имеющей две гофры. Наличие двух гофр в диафрагме осуществляет центрирование поршня и щтока, в результате чего между штоком и корпусом всегда имеется зазор, и трение между ними исключено. Для разгрузки диафрагмы от растягивающих сил под ней установлена металлическая упругая подложка, повторяющая ее конфигурацию. При приложении противоположно направленных сил к проушинам головки 5 и крышки б в кольцевой гидрокамере, образованной корпусом I и диафрагмой 2, возникает пропорциональное им давление, вызванное встречным движением кольцевого порщня 4 и корпуса 1. Гидравлическое давление, пропорциональное приложенным силам, через штуцер 7 по трубопроводу подается на вторичный приПредлагаемая конструкция уменьшает габариты преобразователя силы, упрощает его сборку, повышает надежность в работе, обеспечивает экономию металла при его изготовлении, снижает трудоемкости и улучшает условия труда при эксплуатации. Испытания подтвердили его высокую работоспособность, а также преимущества, отмеченные выше. Предлагаемый преобразователь силы входит составной частью в систему автоматической подачи долота АСВ. Формула изобретения Преобразователь усилий, содержащий корпус и чувствительный элемент, образующий с корпусом гидравлическую камеру, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов, чувствительный элемент выполнен в виде подвижного относительно корпуса щтока с поршнем и связанной с корпусом кольцевой диафрагмой, которая установлена над поршнем и жестко связана с ним. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Иночкин П. Т., Прощкин В. Л. Спра: вочник бурового мастера. М., «Недра, 1968, с. 308-313. 2.Патент США № 3004558, кл. 92-101, опублик. 1961.