СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ НЕПОДВИЖНОГО ГИБКОГО ОРГАНА

СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ НЕНОДВИЖНОГО ГИБКОГО ОРГАНА
Нолезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для определения натяжения неподвижного гибкого органа, например, каната и т.п., применяемых в различных отраслях народного хозяйства, в частности в нефтяной и газовой промышленности.
Известно силоизмерительное устройство натяжения каната типа гидравлического индикатора веса (ГИВ), содержащее корпус со стойками, несущие ролики, средний ролик действует на мембраму, сжимающую жидкость, манометр, показывающий натяжение гибкого органа и зажим для крепления на гибком органе ( См. кн. Технологические измерения и приборы. Исакович Р. Я. М. Недра, 1970, стр. 337 - 343 ).
Устройство позволяет измерять натяжение гибкого органа. Однако данное устройство обладает низкой точностью измерений, сложно в исполнении и ненадежно при эксплуатации.
Известно силоизмерительное устройство для измерения натяжения неподвижного гибкого органа (Свидетельство на полезную модель №19088 от 08.02.2001, МКИ Е 21 В 47/00, б. N 22 от 10.08.01). Оно является наиболее близким к заявляемому устройству и взято за прототип. В данном устройстве для измерения натяжения неподвижного гибкого органа для удобного прижимания гибкого органа с помощью прижимно-прогибочного устройства (НПУ) между гибким органом и упругой балкой установлен ложемент, а в качестве измерительного преобразователя использованы тензорезисторы, установленые на упругой балке между прижимно-прогибочным устройством и стойкой в плоскости, параллельной плоскости нагрузки, стойки выполнены с вырезами овальной формы. Нри установке силоизмерительного устройства на гибкий орган, например, на канат, применяемый на подъемниках в нефтяной и газовой промышленности, пряди каната
г V о J -. 1
МКИ Б 21 в 47/00
ложатся в овальные вырезы стоек и ложемент прижимно-прогибочного устройства произвольно. Канат может лечь на одну прядь или сразу на две пряди, что приводит к изменению угла прогиба гибкого органа, который определяет силу воздействующую на балку. При ослаблении и последующем натяжении гибкого органа пряди могут повернуться и угол прогиба гибкого органа изменится, что приводит к погрешности измерения натяжения гибкого органа до 4-5%. При перестановке известного устройства вдоль гибкого органа на новое место величина этой погрешности достигает более 10%. (См. паспорт ЮДО.005.070 ПС на серийно выпускаемый Сафоновским заводом «Теплоконтроль гидравлический индикатор веса ГИВ-6 стр. 1) Такая погрешность приводит к снижению точности измерения.
Полезная модель направлена на создание силоизмерительного устройства для измерения натяжения неподвижного гибкого органа, позволяющее повысить точность измерения натяжения гибкого органа и надежность работы гибкого органа.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в том, что устраняя влияние изменений угла прогиба гибкого органа и фиксируя его в процессе измерения, уменьшаем разброс показаний силоизмерительного устройства, что приведет к снижению погрешности и повышению точности измерения, а исключение трения и передавливания проволок гибкого органа в местах соприкосновения его со стойками повышает надежность работы.
Данный технический результат достигается тем, что в силоизмерительное устройство для измерения натяжения неподвижного гибкого органа, содержащее измерительный преобразователь, соединенный с нормирующим преобразователем, расположенный на упругой балке, на которой расположено прижимно-прогибочное устройство, охватывающее гибкий орган и прижимающее его к упругой балке, дополнительно введены обжимные устройства и упоры, один из концов которых выполнен в виде клина или сферы, при этом обжимные устройства состоят из двух плотно
обхватывающих гибкий орган в точках его перегибов элементов, стягивающихся между собой винтовой парой, внутренние поверхности элементов соответствуют форме гибкого органа, направление гибкого органа по отношению к упругой балке зафиксировано в точках упора направляющей, выполненной, например в виде штифта и/или паза. Количество обжимных устройств и упоров соответствует числу перегибов гибкого органа. Измерительный преобразователь выполнен на полупроводниковых тензоэлементах, установленных на мембране, расположенной внутри упругой балки.
На фиг. 1 представлен общий вид силоизмерительного устройства для измерения натяжения неподвижного гибкого органа; на фиг.2 представлен вид устройства сбоку; на фиг.З представлено: а- сечение вдоль обжимного устройства без гибкого органа, б - сечение гибкого органа, охваченного элементами обжимного устройства.
Силоизмерительное устройство содержит гибкий орган 1, обжимные устройства 2 гибкого органа, упоры 3, упругую балку 4, измерительный преобразователь 5, прижимно-прогибочное устройство 6, включающее в себя скобу и пластину , нормирующий преобразователь 7 и направляющая 8. Обжимное устройство состоит из элементов 9, 10, охватывающие гибкий орган и винтовой пары 11.
Работает устройство следующим образом.
Силоизмерительное устройство устанавливается на неподвижном конце гибкого органа подъемника, применяемого при ремонте нефтяных и газовых скважин, или буровой установки. Для этого сначала устанавливаются обжимные устройства на гибкий орган 1 путем обхватывания его элементами 9, 10 обжимных устройств 2 и зажатия винтовой парой 11. Зажатие гибкого органа должно быть плотным, чтобы обжимные устройства не могли перемещаться вдоль гибкого органа. Обжимные устройства позволяют иметь гибкому органу в местах его касания с упорами и прижимно- прогибочным устройством постоянные размеры, независимые от величины натяжения гибкого органа и сжатия
егоприжимно-прогибочным устройством. Это устранит влияние
нестабильности укладки нрядей гибкого органа на упоры и упругую балку, а также изменение размеров гибкого органа при его натяжении. Обжимное устройство позволяет в точках соприкосновения его с упругой балкой через упоры исключить сжатие гибкого органа и фиксировать угол прогиба гибкого органа. Количество обжимных устройств, устанавливаемых на гибком органе, определяется числом перегибов гибкого органа. Расстояние между обжимными устройствами определяется базовым размером А см. фиг. 1. На крайних обжимных устройствах устанавливаются упоры 3, один из концов которых, выполненный в виде клина или сферы, соприкасаясь с упругой балкой, фиксируется направляющей 8, выполненной в виде штифта или паза. Упоры позволяют перегнуть гибкий орган для создания силы при его натяжении и создают точечный или линейный контакт гибкого органа с упругой балкой 4. Это позволяет иметь стабильные результаты измерений, что значительно повышает точность измерений. Кроме того, такое выполнение контакта гибкого органа с упругой балкой 4 не позволяет сминать стальные проволочки гибкого органа и не изнашивает его при работе, а это повышает долговечность и надежность работы гибкого органа. Затем скоба прижимно-прогибочного устройства 6 одевается на среднее обжимное устройство и балку 4 и с помош;ью пластины и гаек плотно прижимает его к балке 4. На гибком органе силоизмерительное устройство удерживается прижимно-прогибочным устройством, которое выполняет две функции:
крепление устройства на гибком органе;
осуш;ествляет перегиб гибкого органа, для создания поперечной изгибаюш;ей или сжимаюш;ей (растягивающей) силы, воздействующей на измерительный преобразователь 5, преобразуюший механическую величину в электрическую, удобную для запоминания и передачи на расстояние. Натяжение переломленного гибкого органа силой S (см. фиг.1) создает силу Р изгибаюшую балку 4. Упругая балка с наклеенными на нее
и m&Sd
тензорезисторами служит для преобразования измеряемого усилия S в пропорциональный электрический сигнал. Для защиты тензорезисторов от внешних механических воздействий применена крышка ( на фиг. 1 не показана). Под действием измеряемого усилия деформация упругой балки 4 вызывает изменение сопротивления тензорезисторов, что приводит к разбалансутензомоста и появлению выходного сигнала,
пропорционального измеряемому усилию. Выход измерительной диагонали тензомоста измерительного преобразователя подключен к входу нормирующего преобразователя 7. Напряжение, снимаемое с диагонали моста усиливается и преобразуется, например, в ток с помощью аналоговых элементов, входящих в нормирующий преобразователь. С помощью переменных резисторов нормирующего преобразователя его выходная величина подгоняется к нормируемым ГОСТом величинам. Например, усилие на гибком органе равно нулю, а на выходе нормирующего преобразователя ток будет равен 4 мА, при номинальной нагрузке на гибкий орган на выходе нормирующего преобразователя ток будет равен 20 мА. Нормирз ющий преобразователь может быть выполнен на микросхемах типа XTR - 104, применяемых для получения выходного сигнала 4-20 мА.
ш