Инклинометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСжИХРЕСПУБЛИК 1 В 47 22 ЕТЕНИЯ КА ВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ НИЕ ИЗО ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(46) 30.04.84. Бюл. В 16 (72) А.Г. Малюга, Н.В. Лихоманов, А.С, Клюшин и И.Б. Шнейдман (71) Специальное конструкторское бюро электрофотографических аппаратов Грозненского производственного объединения "Оргтехника" (53) 622.242(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство ССС В 140390, кл. Е 21, В 47/022, 1960.2. Авторское свидетельство СССР У 682640, кл. Е 21 В 47/022, 1979. (54)(57) ИНКЛИНОИЕТР, содержащий корпус с измерительным блоком, кинематически связанным через арретирующий узел с коммутатором, толкательс электромагнитом, обмотка которого/последовательно соединена с элемен,801089247 том релейного действия, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюобеспечения возможности измеренийв сверхглубоких скважинах за счетповышения термобаростойкости, онснабжен механизмом временного релеобратного действия, состоящим из кинематически связанных между собойбаланса, возвратного анкерного ходамультипликатора, обгонной муфты, прживы-двигателя и зубчатой пары, несущей на одной из своих осей исполнительное звено и заводной рычаг,а элемент релейного действия:выполнен в виде спускового электрического выключателя, причем заводной рычаг кинематически связан с толкателем, а исполнительное звено установлево с возможностью взаимодействияс выключателем.30 Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для из" мерения углов и азимутов искривления скважин.Известен инклинометр, предназначенный для работы в условиях высоких температур и давлений Г 1.3.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является инклинометр, содержащий корпус с 1 О измерительным блоком, кинематически связанным через арретирующий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитом, обмотка которого последовательно соединена с элементом релей ного действия.Потенциально высокая термостойкость этого инклинометра (до ЗОСРС) в значительной мере определялась достигнутой термостойкостью элемента 20 релейного действия, в качестве которого предполагалось испольэовать искровой газовый разрядник типа Р, ныне снятый с .производства. Наиболее пригодным для применения в инклино метре по напряжению пробоя и габаритным размерам является разрядник типа РБ"90, максимальная рабочая температура которого составляет 70 С, а гарантированная долговечность - 5 пробоев 2 3Естественно, что использование такого разрядника в скважинном прибо" ре, рассчитанном на эксплуатациюри повышенных температурах, не может обеспечить требуемой надежности инклинометра. Кроме того, следует иметь в виду, что существующие разрядники непригодны для работы и при повышенном давлении окружающей среды, что 40 не позволяет размещать их в компен- сированном охранном кожухе. Эти недостатки препятствуют созданию малогабаритного инклинометра для исследования сверхглубоких скважин с темпе ратурой на забое 250-300 С и давлени"оем до 150-170 ИПа.Цель изобретения - обеспечение воэможности измерений в сверхглубо" ких скважинах за счет повышения термобаростойкости.ФПоставленная цель достигается тем, что инклинометр, содержащий корпус с измерительным блоком, кинематически связанным через арретирую 55 щий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитом, обмотка которого последовательно соединена с элементом релейного действия,он снабжен механизмом временного обратного действия, состоящим из кинематически связанных между собой баланса, возвратного анкерного хода, мультипликатора обгонной муфты, пружины, двигателя и зубчатой пары, несущей на одной из своих осей исполнительное звено и заводной рычаг, а элемент релейного действия выполнен в виде спускового электрического выключателя, причем заводной рычаг кинематически связан с толкателем, а исполнительное звено установлено с возможностью взаимодействия с выключателем.На фиг. 1 представлена злектрокинематическая схема предлагаемого инклинометра; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.Инклинометр содержит корпус 1, в котором размещена измерительная система 2 с датчиками угла н азимута (не показаны), электрически соединенными с коммутатором 3, имеющим возможность размыкания контактов в момент переключения. Для осуществления процессов коммутации и измерения коммутатор 3 и измерительная система 2 кинематически связаны посредством арретирующего устройства (не показано) с подпружиненным якорем электромагнита 4, обмотка которого через нормально замкнутые контакты 5 и 6 спускового электрического выключателя 7 соединена с центральной жилой (ЦЖК) и оплеткой (ОК) геофизического кабеля, В свою очередь параллельно с обмоткой электромагнита 4 к ЦЖК и ОК присоединены коммутатор 3 .и измерительная система 2 через ограничительный резистор 8 Для обеспечения возможности взаимодейст-. вия со спусковым электрическим выключателем 7 якорь электромагнита 4 через толкатель 9 кинематически связан с механизмом временного реле обратного действияЭтот механизм размещен между скрепленными посредством стоек 10 двумя параллельными стенками корпуса 1 и включает в себя баланс 11 без волоска, сопряженный с возвратным акнерным ходом, состоящим из якоря (анкера) 12 и ходового колеса 13, мультипликатор, состоящий из системы зубчатых колес 14, 15 и трибов 16 и 17, обгонную муфту, например с шариками 18, расположенными между ведущей 19 и ведомой 20 полумуфтами, пружин-двигатель 21 и зубчатую пару, состоящую из колеса 22 и сек5 тора 23, на оси которого размещеныисполнительное звено 24 и заводнойрычаг 25. При этом баланс 1 1, представляющий собой инерционный груз, иякорь 12 закреплены на общей оси с 5возможностью со; ршения совместногоколебательного движения, для чеговходная палета якоря 12 очерчена подуге окружности с центром, не лежащимна оси качения последнего, а выходная палета выполнена плоской. Ходовоеколесо 13 запресовано на ось, изготовленную за одно целое с трибом 17 иимеет форму зубьев, обеспечивающуювозможность взаимодействия последних 15своими острыми концами с палетамиякоря 12, Выходное зубчатое колесо 15мультипликатора запресовано на ось,выполненную за одно целое с трибом 16и находится в зацеплении с выходнымтрибом 17. Выходное зубчатое колесо 14мультипликатора находится в зацеплении с трибом 16 и установлено с возможностью вращения на оси 26 зубчатого колеса 22, которое жестко связано с последней и состыковано с ведущей полумуфтой 19. При этом, ведомаяполумуфта 20 закреплена на зубчатомколесе 14. Причем, клиновые пространства с шариками 18 выполнены таким образом, что обеспечивают свободное вращение зубчатого колеса 22.(против часовой стрелки) при заводепружины-двигателя 21 и вращения заодно целое с зубчатым колесом 14 в З 5обратном направлении. Дпя завода пружины-двигателя 21 служит находящийсяв зацеплении с зубчатым колесом 22зубчатый сектор 23, жестко закреплен-ный на оси 27 совместно с заводным 10рычагом 25. При этом, пружина-двигатель 21 с помощью двух пальцев 28и 29 закреплена соответственно на зубчатом секторе 23 и стенке корпуса 1,Для создания требуемого предваритель-, 45ного растяжения пружины-двигателя 21палец 29 имеет возможность перемещения и фиксации в прорези 30, предусмотренной в упомянутой стенке корпуса 1. Для взаимодействия со спусковым электрическим выключателем 7 свозможностью воздействия через толкатель 32, выполненный из электроизоляционного материала, на жесткийпружинный рычаг 33, кинематическисвязанный посредством Г -образнойперебрасывающей рессоры 34 с плоскойконтактной пружиной 35, несущей сферический контакт 5, находящийся в исходной позиции в соприкосновении с плоским контактом 6 контактодержателя 36 служит рычаг 31. Для ограничения перемещения контактной пружины 35 при размыкании контактов выключателя 7 служит упор 37. Для обеспечения возможности уменьшения поперечного габарита корпуса 1 путем размещения на его продольной оси 27 симметрии зубчатого сектора 23 и заводного рычага 25, последний совместно с тягой 38, коромыслом 39 и корпусом 1 образует шарнирный. параллело- граммный транслятор, который для обеспечения более высокой плотности компановки выполнен охватывающим выключатель 7. При этом толкатель 9 установлен с возможностью взаимодействия с коромыслом 39.Для обеспечения возможности регулирования временного интервала между циклами (включение-выключение) работы электромагнита 4 исполнительное звено 24 (кулачок) выполнено с возможностью поворота на.оси 27 и фиксации на ней с помощью установочного винта 40, а ось 41 параллелограммноготранслятора выполнена с возможностью перемещения и фиксации в прорезях 42, предусмотренных в стенках корпуса 1, Прорези 42 выполнены по дуге окружности, центр которой совпадает с центром вращения заводного рычага 25. Для расширения диапазона регулирования коромысло 39 снабжено хвостовиком 43 и имеет окно 44 для размещения в нем конца тяги 38. Рабочая часть толкателя 9 вйполнена в виде П-образной вилки 45 (фиг. 2), охватывающей коромысло 39 и несущей для 1взаимодействия с последним два встречно смонтированных пальца 46 и 47, Верхняя часть вилки 45 для придания ей требуемой жесткости при осевом перемещении снабжено жестко закрепленными на стенках корпуса 1 направляющими 48.Инклинометр работает следующим образом.Исходное положение звеньев инклинометра такое, как изображено на фиг 1. В этом случае при подаче импульса напряжения на ЦЖК и ОК, а следовательно и обмотку электромагнита 4, якорь последнего совместно с толкателем 9, несущим вилку 45, перемещается внизВременной интервал между циклами работы электромагнита 4, задаваемый механизмом, определяется,в основном передаточным отношением его зубчатой системыжесткостью пружины-двигателя 21 и массой баланса,11 и может лежать в пределах от 0,5 до 60 с, что вполне достаточно как для автоматической регистрации, так и для визуального наблюдения результатов измерений. Регулировка временного интервала между циклами работы электромагнита 4 не сложна и не требует подробных разъяснений. Очевидно, что манипулируя перемещением и последующей фиксацией оси 41, а затем приводя в соответствие с новым положением коромысла 39 положение исполнительного звена 24 с помощью винта 40, можно установить требуемый временной интервал, Верхнее положение оси 41 в прорези 42 будет соответствовать минимальной выдержки времени, а нижнее - максимальной. 5 108924 Вилка 45, скользя в направляющих 48,входит в соприкосновение с коромыслом 39 посредством пальцев 46 и 47, которые начинают поворачивать последнее вокруг оси 41. Угловое пере мещение коромысла 39 с помощью тя:ги 38 передается заводному рычагу 25, которьй, благодаря расцеплению ведущей и ведомой полумуфт 19 и 20, и свободному вращению зубчатого ко леса 22, начинает осуществлять поворот исполнительного звена 24 и зубчатого сектора 2. Происходит завод(растяжение) пружины-двигателя 21, поворот рычага 31 и перемещение под 15 его действием толкателя 32 и конца пружинного рычага 33 выключателя 7. В течение этого процесса ведомая полумуфта 20, а также зубчатые колеса 14, 15 и трибы 16, 17 мультипли катора находятся в неподвижном состоянии, что обеспечивается замыканием ходового колеса 13 с выходной палетой якоря 12 баланса 11. В момент достижения якорем электромагнита 4 25 своего стопа, завод пружины-двигателя 21 завершается, а контактная пружина 35, пройдя состояние неустойчивого равновесия, под действием рессоры 34 скачком переходит до упо- З 0 ра 47.При этом, контакты 5 и 6 выйдут из совместного соприкосновения, в результате чего, обмотка электромагнита 4 обесточится, а якорь последнего под действием возвратной пружины мгновенно переместит в исходное положение толкатель 9 с вилкой 45. На этом цикл работы электромагнита, связанный с арретированием 40 (либо с разарретированием) измерительной системы 2 и переключением контактов коммутатора 3, завершается.Выйдя из соприкосновения с пальцами 46 и 47 коромысло 39 освобожда еет пружину-двигатель 21. При этом, зубчатый сектор 23, воздействуя на зубчатое колесо 22, обеспечивает расклинивание шариков 18 обгонной муфты в отведенных для них пространствах, в результате чего ведущая полумуфта 19 захватывает ведомую полумуфту 20 и вращает зубчатое колесо 14 как одно целое с зубчатым колесом 22, Вращение зубчатого колеса 14 через55 триб 16, зубчатое колесо 15 и триб 17, передается ходовому колесу 13, имеющему вследствие большей скорости, по сравнению с зубчатым колесом 14,значительно меньший момент вращения.Это создает благоприятные условиядля механического взаимодействияходового колеса 13 с якорем 12В результате такого взаимодействия происходит соударение вершин зубьевходового колеса с палетами якоря 12.Прн этом, баланс 11 совершает колебательное движение на своей оси, аходовое колесо 13 тормозит его движение. В результате этого происходитпотеря части энергии, запасеннойпружиной-двигателем 21, что обеспечивает замедленное угловое перемещение зубчатого сектора 23 и кинематически связанных с ним звеньев.Через некоторое время, необходимоедля осуществления процесса измеренияодного из угловых параметров, зафиксированных измерительной системой 2, зубчатый сектор 23 входит взонусоприкосновения с соответствующей стойкой 10, а исполнительное звено 24 при помощи поворотного рычага31, толкателя 32, пружинного рычага.33 и рессоры 34 переводит скачкомконтактную пружину 35 в исходную по.зицию, обеспечивая замыкание контактов 5 и 6 выключателя 7, а следовательно, и готовность электромагни"та 4 к новому циклу работы. Баланс11 приходит в состояние покоя, а всеостальные звенья механизма занимаютисходное положение.1089247 8 и Заказ 2890Подгисное ВНИИПИТираж 564 Предлагаемый инклинометр, по сравнению с ранее известными, имеет более высокую термостойкость, ограничиваемую лишь теплофизическими свойствами применяемых материалов, 5 более высокую барростойкость в компенсированном охранном кожухе, ограничиваемую лишь свойствами диэлектрических жидкостей, компенсирующих давление, более высокую долговечность, определяемую в основном изноФилиал П 1 Ш "Патент",г. Ужгород, ул, Проектная, 4 соустойчивостью контактных элементови подвижных соединений, малый поперечный габарит скважинного прибора,зависящий лишь от габарита измерительной системы. Кроме того, очевидно, что достигнутая в описанноминклинометре независимость работы силовой и измерительной электрическихцепей от знака питающего напряжения,открывает новые возможности в разработке электрической схемы прибора.