Гидравлический преобразователь веса бурового инструмента

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) П риоритет Опубликовано 15,05.80, Бюллетень18Дата опубликования описания 17 05,80 ло делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика"(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕСА БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТАИзобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано в приборостроительной промышленности, например, в первичных гидравлических силоизмерительных преобразователях веса бурового инструмента.Известен гидравлический преобразователь, содержащий жесткий центр, манжетный эластичный разделитель с каркасом из расположенных радиально в несколько слоев с перекрытием силовых элементов, которые выполнены из ленточных пружин прямоугольного сечения, обхватывающих манжетный разделитель, концы которых закреплены соответственно на кольце жесткого центра и кольце основания мембраны, а слои пружин отделены от другого прокладками из антифрикционного материала.Недостатками этого преобразователя являются сложность его сборки из-за необходимости укладки и заделки торцов пружин и невозможность его работы уи высоких давлениях рабочей жидкости 1. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является гидравлический преобразователь,содержащий корпус и поршень, сочлененныеэластичной мембраной, армированной неэластичными нитями и образующие полостьконтролируемого давления, в которомармируюшие нити размещены на наружной поверхносги мембраны и имеют выступающие концы, которые жестко прикреплены к корпусу и поршню с помощьюпрокладок и закладных колец, вокругкоторых обмотаны концы нитейОднако этот силоизмеритель такженетехнологичен, так как требует ручной укладки нитей, обмотки их вокруг закладных колец. Еще сложнее делатьформовку и равномерное распределениенитей по поверхности эластичной мембраны, так как по мере удаления отцентра окружность мембраны увеличивается, вследствие чего толщина распределения слоев нитей по поверхности мембраны неравномерная, что увеличивает734 5 О 55 жесткость ц неравномерность деформациии распределение нагрузок.Кроме того, при такой конструкциипрактически певозмокпо равномерно распределить нагрузки на каждую нитьчто спикает эффективность работы и прочностные характеристики,Целью изооретенпя является расши,.рение диапазона преобразования путемобеспечения работы преобразователя привысоких давлениях рабочей жидкости иупрощение его конструкции и сборки.Цель достигается тем, что в гидравлическом преобразователе, содержащемкорпус, снабкенный крышкой с фланцамии проушиной, поршень со штоком и нижпей проушиной, сочлененные посредствомгофрированных металлических мембран,расположенных снаружи эластичных неметаллических мембранс корпусом иобрвзуюших рабочую полость, мембраны( мембранные разделители) выполненыиз чередующихся металлических и неметаллических гофрированных мембран, гофры которых выполнены с переменнымигеометрическими размерами тах, чтогофра последующей мембраны вписывается в гофру предыдущей, а гофры металлических мембран в зоне их упругих деформаций снабжены плавно расширяющимися от центра к периферии радиальнымипрорезями, причем прорези каждой последующей мембраны ориентированы относительно прорезей предыдущей со смешениемв пределах шага прорезей, а фланец последующей мембраны выполнен большихразмеров, чем фланец прудыдущей, "краяфланцев мембран отбортованы в сторонугофр и сопряжены с кольцевыми проточками, которые выполнены ступенчатов корпусе и поршне,На фиг, 1 приведен предлагаемыйпреобразователь," на фиг, 2 - разрезА-А на фиг. 1. Преобразователь содержит крышку 1, выполненную за одно целое с фланцем 2 и проушиной 3, ответный флацец 4, снабкенный прижимным кольцом 5, которые образуют корпус; поршень 6 со штоком 7, конец которого резьбовым соединением соединен с нижней проушиной 8. Между фланцем 2 крышки 1 и отвегным фланцем 4 прочно и герметично зажат наружный торец гофрированного мембранного разделителя 9, Внутренний фланец разделителя 9 герметично и прочно зажат между поршнем 6 и втулкой 10 посредством гайки 11. Вспомогательный 6 4мембранный разделитель 12,аналогичнозакрепленный посредством кольца 5, гер-,метизирует выход штока 7,Мембранные разделители 9 и 12,поршень 6 со штоком 7, крышка 1 сфланцем 2 образуют рабочую полость 13,заполненную жидкостью.С целью обеспечения прочностных характеристик гофрировацелых мембранныхразделителей при сохранении их эластичных свойств, обеспечения равномерногораспределения усилий между силовымиэлементами, каждый мембранный разделитель 9 выполнен из чередующихся металлической мембраны 14 с гофрой и неметаллической эластичной, например, резиновой мембраны 15. Причем гофра каждой последующей мембраны вписываетсяв гофру предыдущей, т.е. мембраны выполнены с переменными геометрическимиразмерами, Однако гофрированные металлические мембраны 14 обладают значительно большей жесткостью по сравнениюс резиновыми мембранами 15.С целью обеспечения эластичных характеристик металлических мембран 14в зоне упругих деформаций при перемещении поршня 6 гофры в зоне их перекатывания выполнены с радиально располокенными и плавно расширяющимися прорезями 16. Наличие расширяющихся от центрамембраны к периферии прорезей 16 нагофрах значительно снижает жесткостьмембраны при незначительном сниженииих прочностных характеристик и исключает набегания элементов гофр друг надруга при их перекатывании. При этомкаждая последующая металлическая мембрана ориентирована относительно предыдущей так, что прорези 16 их гофр сдви -нуты одна относительно другой.Для обеспечения прочности и надекности крепления фланцы металлическихмембран 14 выполнены с отбортовкой 17,18 в сторону гофр. 5 1 о 5 о 25 30 354 о 45 Фланцы металлических мембран 14 и резиновых мембран 15 своими буртами 17 входят в кольцевые выточки 19, которые выполнены в крышке 1. Выточки 19 выполнены с переменными геометрическими размерами ступенчато в телекрышки 1.Ответный фланец 4 снабжен штуцером 20 для подсоединения вторичного при - бора (на чертеже не показан).Крышка 1 с фланцем 2, ответный фланец 4 и прижимное кольцо 5 соединены между собой болтами 21 и 22. Гидрав 5 7345лический преобразователь веса бурового инструмента посредством своих проушин 3,8 и пальцев 23 и 24 соединяется с рычагами 25 и 26 обводной или перепускной системы талевого каната.Преобразователь веса бурового инстру мента работает следующим образом.Усилие, развиваемое на рычагах 25 и 26, через проушины 3 и 8, сжимая жидкость в рабочей полости 13, создает 10 избыточное давление, пропорциональное приложенному усилию, которое через штуцер 20 передается вторичному прибору (на чертеже не показан).,Под действием рабочего избыточного 15 давления резиновые эластичные мембраны 15 плотно прижимаются к гофрам металлических мембран 14 и обеспечивают надежную герметизацию рабочей полости13, исключая утечку жидкости. Усилие, 20 создающее избыточное давление в рабочей полости 13, полностью воспринимается металлическими мембранами 9, а резиновые мембраны 15 за счет эластичных свойств обеспечивают равномерное распре"25 деленйе усилий между металлическимимембранами 9. За счет смещения прорезей 16 гофр относительно друг друга в пределах их шага исключается вьщавливание резиновых мембран 15 в прорези З 0 ,16.За счет выполнения прорезей 16 с расширением к периферииисключается заклинивание и набегание элементов гофр 9 друг на друга при их перекатывании 35 по поверхности поршня 6, что дополнительно обеспечивает минимальный гистерезис при максимальном продольномперемещении поршня 6. При перемещении поршня 6 происходит перекатывание гофр 40 и их упругая деформация в зоне прорезей и перемещение элементов гофр относительно друг друга, а возникающие: силы трения между элементами гофр металлических мембран 14 значительно ослабляются за счет разобщения металлических мембран 14 резиновыми мембранами 15 с высокими эластичными свойства 16 6ми, что обеспечивает хорошие метрологические характеристики.Выполнение гидравлического преобразователя веса бурового инструмента такой конструкции обеспечивает высокую надежность, технологичность в изготовлении и работу преобразователя при высоких давлениях жидкости в рабочей полости, За счет высокого давления обеспечиваются высокие метрологические характеристики выходного сигнала при компактности конструкции, За счет компактности конструкции обеспечиваетсяэкономия легированных сплавов, удобство монтажа, обслуживание. Ф о р мула изобретенияГидравлический преобразователь весабурового инструмента, содержащий корпус,поршень со штоком и гофрированные мембранные разделители, образующие заполненную жидкостью рабочую полость, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения диапазона преобразования,в нем гофрированные мембранные разделители выполнены многослойными извставленных друг в друга чередующихсяметаллических и неметаллических мембран, причем фланец каждой последующеймембраны больше фланца предыдущей мембраныа края фланцев выполнены с буртиками, которые вставлены в кольцевыеступенчатые проточки корпуса и поршеприэтом гофры металлических мембранвыполнены с плавно расширяющимися отцентра к периферии радиальными прорезями,вкоторые в каждой последующей мембранесмещены относительно прорезей в предыдущей мембране в пределах шагапрорезей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 518655, кл. 6 01 Ь 7/08, 1976.2. Авторское свидетельство СССР734516 Составитель В. Парфентьевактор И. Шубина Техред Н, Бабурка Корректор А, Гриценк аз 21 илиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 47 Тираж 1019 БНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и открь 113035, Москва, Ж, Рауш Подписноетета СССРийкая наб., д. 4/