Датчик перемещий полированного штока

"1 1 659730 О П И С А-"НИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51) М Кч 2Е 21 В 47/00 22) Заявлено 24,09.76 (21) 2407136/2с присоединением заявки М23) Приоритет Государственный комит 3) УД Опубликовано 30.04 ллетень М 16 622,24.05Дата опубликования описания 30.04.79 2) Авторы изобретения. Ахраров, Л. Х. Зайнутдинова, Г, А. ЖдановскиС, Д. Бисерова и А. А. Хоботневимский авиационный институт им. Орджоникидзе Заявитель) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ИРОВАННОГО ШТ Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам преобразования перемещений в электрический сигнал, и может быть использовано при динамомстрировациц 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 11.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 цзооретенця является расширениедиапазона измерения прц одновременном уменьшении габаритов и обеспечение дистанционной регистрации перемещений.5 Поставленная цель достигается тем, чтодатчик снабжен торцовыми магнцтопроводами, стержнями, двумя обмотками возбуждения и измернтслнымц обмотками по числу стержней, прц этом фрикццонное ко лесо ц торЦОВыс магццтопроводы Выполнены с концентрически расположенными в цих отверстиями, в которых свободно размещены стержни, концы которых посредством зубчатой передачи соединены с осью, 15 прццсм обмотки возбуждения ц измерительные обмотки цавцты на осц ц закреплены ца ней одними своими концами, другие концы измерительных Оомоток наВцтъ ц закреплены на соответствующих стрежнях, 20 прц этом ось, стержни, фрикционцое колесо и торцовые магнцтопроводы выполнены цз ферромагнитного материала; а также тем, что ось ц стсржнц выполнены с винтовыми канавками.25 На фцг. 1 представлен датчик и полированный шток, общий вцд; на фиг. 2 - датчик в разрезе; на фцг. 3 - электрическая схема датчика.Фрикционное колесо 1 с помощью при жцмного устройства (не показано на чертеже) входит в зацепление с полцрован 659730ным штоком 2, фрикционнос колесо наса.жено на середину ферромагнитной нсподвикной Оси 3 с изол 51 ционным нокрытисм,на которос нанесены винтовыс канавки.Ось 3 охвачена по концам сосредоточенными обмотками возбуждения 4, соединенными между сооой последовательно.Фрикционное колесо 1 имеет равномерно расположснныс по окружности отверстия, через которые проход 51 т ферромагнитные стеркни 5 с изоляционным покрытием, выполненные с винтовыми канавками,На каждом ферромагнитном стержне 5уложены по две секции б измерительнойобмотки, две другие секции 7 - на ферромагнитной оси 3. Измерительные обмотки, число которых равно числу стержней,сосдинсны между собой последовательно исогласно.Ферромагнитные стержни 5 связаны сферромагнитной осью 3 магнитно посредством торцовых магнитопроводов 8, выполненных в виде дисков, и механически посредством зубчатой передачи 9.Устройство работает следуюцтим образом.Перед началом измерений фрикционносколесо 1 вводится в зацепление с полированным штоком 2 при помощи прижимного устройства. Возвратно-поступательноеперемещение полированного штока 2 преобразуется во вращательное движениефрикционного колеса 1, которое в свою очередь приводит во вращательное движениеферромагнитные стержни 5 вокруг оси 3.Это вращательное движение преобразуетсяпосредством зубчатой передачи 9 во вращательное движение ферромагнитныхстержней 5 вокруг своей оси.Итак, каждый ферромагнитный стержень5 участвует в двух движениях: вращаетсявокруг ферромагнитной оси 3 и одновременно вращается вокруг собственной оси.При подаче напряжения в обмотки возбукдения в них возникает переменный ток1 новбТОК 1 возо. л, ПРОТСКаЮЩИЙ ПО ОбМОТКЕ ВОЗбукдсния 4, расположенной на левом конце оси 3, создает переменный магнитныйпоток Фзамыкающийся через левую половину каждого из ферромагнитных стержней 5, левый торцовый магннтопровод 8,левую половину оси 3, фрикционнос колесо1 и воздушные зазоры между указаннымиучастками,ТОК 1 вов;, , ПРОтЕКаЮЩИй ПО ОбМОтКЕ ВОЗбуждения 4, расположенной на правомконце оси 3, создает переменный магнитный поток (Эн, замыкающийся аналогичночсрсз правую половину устройства,Г 1 срсменные магнитные потоки Ф., и Фниндуктируют в секциях 6, 7 измерительныхобмоток ЭДС, величина которых пропорциональна числу витков в секции.В нулевом положении числа витков сскций 6 измерительной обмотки, расположенных на стержнях 5, равны числам витковсекций 7 измерительной обмотки, располокснных на оси 3. Указанные секции вклю чсны между собой последовательно встречно, и результирующая ЭДС на выходе измсрипельной обмотки равна нулю,11 еремс 1 цение штока 2 приводит во вращение фрикционнос колесо 1 и стержни 5,О 11 ри этом происходит перераспределениевитков секций б, расположенных на стержнях, и секций 7, расположснных на оси,причем увеличение числа витков секций 6равно 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 числу20 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 линейностьпреобразования,Изменение направления перемещения полированного штока вызывает изменениефазы выходного сигнала.30 Использование предлагаемого устройства обеспечивает возможность дистанционной регистрации измеряемых переме 1 ценийполированного штока, а также позволяетрасширить диапазон измерения при одно 35 временном уменьшении габаритов устройства,Таким образом, обеспечивается удобствоэксплуатации предлагаемого датчика и сокращаются затраты времени на его обслу 40 живанис. Формула изобретения1. Датчик перемещений полированногоштока штанговой глубинно-насосной уста-о новки, 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 уменьшениигабаритов и обсспсчсния дистанционной регистрации, он снабжен торцовыми магнитопроводами, стержнями, двумя обмотками возбуждения и измерительными обмотками 55 по числу стержней, при этом фрикционноеколесо и торцовые магнитопроводы выполнены с концентрически расположенными в них отверстиями, в которых свободно размещены стержни, концы которых посред ством зубчатой передачи соединены с осью,причем обмотки возбуждения и измерительные обмотки навиты на оси и закреплены на ней одними своими концами, другие концы измерительных обмоток навиты 05 и закреплены на соответствующих стержням, при этом ось, стержни, фрикционное колесо и торцовыс магнитопроводы выполнены из ферромагнитного материала.2. Датчик перемещений полированного штока по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, ось и стержни выполнены с винтовыми канавкамии. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе659730 б м х 7 7 х ., б Редактор 3, Ходакова Заказ 1150,7 Изд.301 Тираж 657 Подписное ИПО Государственного комитета СССР по делам изобретеной и открытий 113035, Москва, )К, Раунская наб., д. 4,5