DE2746577C2 - Verfahren zum Einschreiben magnetischer Markierungen auf einem Kabel und Vorrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

Description

einer Anordnung mit einer Spule zum Anlegen eines Magnetfeldes an eine Zone des Kabels, mit Schaltkreisen zum Speisen der Spule mit einem Wechselstrom hinreichender Größe, daß das auf diese Weise erzeugte Magnetfeld auf dem Kabel etwa existierende magnetische Markierungen löscht,

gekennzeichnet durch Schaltkreise (36) zum momentanen Unterbrechen des Stromes in der Spule (31) im Ansprechen auf die Steuersignale (M), wobei die Anordnung ein magnetisches Joch (30) mit der auf dieses gewickelten Spule (31) umfaßt und das Joch mit seinen Enden nahe zwei im Längsabstand liegenden Punkten des Kabels (17) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise zum momentanen Unterbrechen des Stromes in der Spule (31) eine Relaisanordnung (36) umfassen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise Steuerschaltkreise (41, 40,43,44) für die Relaisanordnung (36) umfassen, die auf den Durchlauf des Kabels (17) ansprechend ausgebildet sind zum Wiedereinschalten des Stromes in der Spule (31) nach Durchlauf einer vorgegebenen Kabelstrecke, entsprechend mindestens der Beeinflussungsdistanz der Anordnung (30, 31) zum AnIegen des Magnetfeldes.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schaltungskomponenten (34, 35) umfaßt zum Unterbrechen des Stromes ohne Einschreiben einer magnetischen Markie- bo rung auf dem Kabel (17) nach Beendigung der Markierung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungskomponemen einen Kondensator (35) umfassen, der an die Spule (31) b> angeschlossen isl zum Erzeugen eines schnellabfallenden Wechselstromes in der Spule, sowie ein Relais (34) zum Unterbrechen des Versorgungsstromes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschreiben magnetischer Markierungen auf einem Kabe! mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Merkmalen sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.

In der DE-AS 10 44 422, der FR-OS 20 20 650 und der US-PS 24 66 251 sind jeweils magnetisch arbeitende Kabelmarkierungsvorrichtungen offenbart, die mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gattungsgleich sind. Jede dieser bekannten Vorrichtungen umfaßt neben de·· eigentlichen Elektromagnetanordnung mit zugehörigen Schaltkreisen zum Durchführen der Markierung noch eine Löschmagnetanordnung, die in Laufrichtung des Kabels vor dem Markiermagneten angeordnet ist. Wenn das Kabel läuft, wird die Löschspule mit Wechselstrom gespeist, um alle bereits auf dem Kabel vorliegenden Marken zu löschen. Die Markierungsspule wird mit Gleichstrom während eines kurzen Augenblicks bei jedem Auftreten von Steuersignalen gespeist derart, daß magnetische Markierungen auf dem Kabel bei Auftreten dieser Steuersignale eingeschrieben werden.

Derartige Vorrichtungen sind platzaufwendig, da die Löschspule von dem Markierungssystem weit entfernt liegen muß, um nicht die Markierungen zu löschen, die gerade eingeschrieben werden. Darüber hinaus können solche Vorrichtungen nur funktionieren, wenn das Kabel in einer vorgegebenen. Richtung läuft, und zwar von der Löschspule in Richtung auf den Markierungsmagneten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die magnetische Markierung zu schaffen, das mittels einer nur geringen Platzbedarf aufweisenden Vorrichtung durchführbar ist.

Das Magnetfeld wird im wesentlichen unterbrochen, wenn sein Wert durch Null geht, und vorzugsweise dann, wenn er in vorgegebener Richtung durch Null geht, damit man Markierungen einschreibt, die immer die gleiche Polarität besitzen. Man läßt das Feld während des Durchlaufs einer vorgegebenen Kabellänge unterbrochen, die hinreicht, damit der Wiederaufbau des Magnetfeldes nicht eine gerade eingeschriebene Markierung wieder löscht.

Grundgedanke der Erfindung ist demgemäß, daß die Löschmagnetanordnung zugleich als Markierungsmagnetanordnung verwendet wird, womit die oben geschilderten Nachteile beseitigt werden. Ein geeigneter Momentanwert des Magnetfeldes, bei dem brauchbare Markierungen erhalten werden, ist sein Nulldurchgang, wie man leicht nachvollziehen kann; verwendet man nur die Nulldurchgänge einer Durchgangsrichtung, so erhält man Markierungen gleichbleibender Polarität. Die Dauer der Feldunterbrechung wird so bemessen, daß der Wiederaufbau des Löschfeldes die gerade eingeschriebene Markierung nicht wieder löschen kann, weil das Kabel inzwischen weitergelaufen ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen, bei denen auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.

F i g. 1 zeigt einen Wechselmagnetisierungszyklus zur Erläuterung der Erfindung.

F i g. 2 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, und

F i g. 3 zeigt die Form der Signale an unterschiedlichen Punkten der Vorrichtung nach»" i g. 2.

Eine konventionelle Vorrichtung zum Löschen magnetischer Markierungen auf einem Kabel umfaßt eine Löschspule, die um das Kabel gewickelt ist. Das iCabel ic läuft durch die Spule, die mit Wechselstrom gespeist wird, um ein magnetisches Wechselfeld zu erzeugen, das in Abhängigkeit von der Zeit durch die Kurve 10 in F i g. 1 repräsentiert werden kann. Das Magnetfeld erstreckt sich bek-seits der Spule längs des Kabels mit i> einer Amplitude, die umso mehr abnimmt, je weiter man von der Spule entfernt ist. Der Teil des Kabels, der sich im Innern der Spule befindet, weist eine magnetische Wechselinduktion B in Abhängigkeit von dem an das Kabel angelegten magnetischen Feld H auf und folgt der Hysteresekurve 11 der Fig. 1. Sobald das laufende Kabel aus der Spule heraustritt, ist es einem Wechselmagnetfeld ausgesetzt, dessen Amplitude abnimmt, und seine magnetische Induktion folgt der gestrichelten Kurve 12, gebildet aus Hysteresezyklen, die immer kleiner werden und sich schließlich Null nähern. In einem bestimmten Abstand von der Spule, wo die Amplitude des Magnetfeldes praktisch Null ist, ist die gesamte Magnetisierung des Kabels verschwunden, und die magnetischen Markierungen, die sich darauf befunden haben mögen, sind gelöscht worden.

Diese Technik der Löschung ist konventionell. Man erkennt, daß die Löschung nur dann wirksam realisiert wird, wenn das Kabel sich einen bestimmten Mindestabstand von der Spule entfernt hat, entsprechend deren Grenze der Wirksamkeit.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung legt man ein Magnetfeld an eine Zone des Kabels an, während das Kabel durchläuft, und man unterbricht momentan dieses Magnetfeld zum Einschreiben einer magnet!- sehen Markierung auf dem Kabel. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 erkennt man, daß bei Unterbrechung des Magnetfeldes bei einem von der Koerzitivfeldstärke Hc abweichenden Wert im Kabel eine remanente Induktion verbleibt, das bedeutet, eine magnetische Markierung. Insbesondere erzielt man die maximale remanente Induktion Br, wenn das Magnetfeld beim Nulldurchgang unterbrochen wird. Um die magnetische Markierung, die man gerade aufgebracht hat, nicht zu löschen, wird das alternierende Magnetfeld erst dann wieder aufgebaut, wenn die Markierung sich um eine Strecke entfernt hat entsprechend der Grenze des Einflusses des Löschfeldes.

Die Vorrichtung zum Einschreiben magnetischer Markierungen gemäß der Erfindung ist im einzelnen in F i g. 2 dargestellt. Man erkennt in F i g. 2 eine Sonde 15, beispielsweise eine akustische Sonde, die in ein Bohrloch 16 am Ende eines Kabels 17 hängt, das über Seilscheiben 20 und 21 geführt ist, bevor es auf einer Trommel (nicht dargestellt) aufgewickelt wird. Eine Zugmeßvorrichtung 22 Hefen ein Signal Ts, das repräsentativ ist für die Zugspannung an der Oberfläche des Kabels, und ein tangential mitlaufendes Rad 23, mit einer fotoelekirischcn Codiereinrichtung 24, liefert Impulse <■)/,„, die repräsentativ sind für die von Kübel zurückgelegte (?·■> Strecke. Die Impulse <·)/,„ werden an einen Korrckiurschaltkreis 25 angelegt, der Impulse <)l.-_w liefert, welche korrigiert sind um einen Koeffizienten Ck entsprechend der Relation ol_mc = 01,4} -\ Cr), wobei der Koeffizient Cr beispielsweise ein Eichkoeffizient des Meßrades 23 ist Die Impulse ol_mc gelangen dann an einen anderen Korrekturschaltkreis 26 bezüglich der Kabelspannung, der Impulse oIr liefert entsprechend der Beziehung 0Ir = ol_nK + oI„_u{Tr — Ts)E, worin E der Koeffizient der elastischen Dehnung des Kabels ist, und 7« ein Signal, das repräsentativ ist für eine Bezugsspannung. Die Impulse OIr werden an einen Rechner 27 angelegt, der einen Kommandoimpuls Cw immer dann liefert, wenn der Zähler 27 eine vorgegebene Anzahl von Impulsen OIr entsprechend beispielsweise einer Länge von 100 m aufsummiert hat. Der Zähler 27 umfaßt ferner eine Handsteuerung A/_;„ die es ermöglicht, einen ersten Kommandoirnpuis Cm in irgendeinem gewählter. Augenblick auszulösen. Diese Kommandoimpulse Cm werden verwendet zum Auslösen des Einschreibens magnetischer Markierungen auf dem Kabel, wie nachfolgend erläutert wird.

Die oben beschriebenen Schaltkreise werden nicht weiter erläutert, da sie im einzelnen in der FR-OS 75 22 777 vom 22. 7. 1975 erläutert wurden. Die Signale aim. äl_n,_c und OIr bestehen jeweils aus zwei Impulszügen, entsprechend jeweils den Aufstiegs- bzw. Abstiegsstrekken der Sonde 15, und die Schaltkreise sind so ausgebildet, daß sie diese doppelten Impulszüge verarbeiten. Um die Erläuterung zu vereinfachen sei angenommen, daß diese Impulse den Abstiegsbewegungen entsprechen, und daß die Markierung des Kabels während des Heraufziehens der Sonde erfolgt. Natürlich kann man die Markierung bei der Bewegung des Kabels in beiden Richtungen vornehmen.

Die Vorrichtung zum Einschreiben der magnetischen Markierungen auf dem Kabel 17 umfaßt ein magnetisches Joch 30 in U-Form, dessen Enden nahe zwei im Längsabstand liegenden Punkten des Kabels angeordnet sind. Das magnetische Joch 30 ist mit einer Spule 31 umwickelt, an deren Klemmen Schaltkreise zum Speisen mit Wechselstrom angelegt sind sowie Schaltkreise zum momentanen Unterbrechen des Stromes in Abhängigkeit von den Kommandoimpulsen Cm. Eine Wechseistromquelle 32 ist verbunden mit der Primärwicklung eines Transformators 33, dessen Sekundärwicklung über ein Relais 34 an die Klemmen eines Kondensators 35 gelegt ist. Die Beläge des Kondensators 35 sind über ein zweites Relais 36 mit der Spule 31 verbunden, jedes der Relais 34 und 36 besteht aus einem Triac, gekoppelt mit einem entsprechenden Schaltkreis, wie er in der US-PS 36 48 075 beschrieben ist. Ein solches Relais hat die Eigenschaft zu schließen, wenn die an seine Klemmen angelegte Wechselspannung im wesentlichen durch Null geht, und zu öffnen, wenn der Wechselstrom, der hindurchfließt, durch Null geht. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß das Öffnen jedes Relais bei einem Signal Null an seiner Steuerklemme erfolgt, und daß es schließt bei einem Signal +1 an derselben Klemme. Das Relais 36 dient zum Einschreiben jeder magnetischen Markierung im Ansprechen auf die Kommandoimpulse Cm.

Der Ausgang des Zählers ?7 ist verbunden mit der Steuerklemme S in den Aktivzustand einer bistabilen Kippstufe 40, dessen Rückstellklemme R verbunden ist mit dem Negativübertragungsausgang (borrow) eines Zahlers 41. leder Kommandoimpuls Cu läßt die Kippstufe 40 in den aktiven Schaltzustand kippen und bewirkt das linsehreiben einer Zahl Λ' in den Zähler 41. Die Impulse .·)/« werden außerdem an den Abwärtszähleingang des Zählers 41 über ein I. iND-Gatter 42 auge-

legt. Die Ausgänge Q und Q der Kippstufe 40 sind jeweils verbunden mit den J- bzw. /(-Klemmen eines JK-Kreises 43, dessen Ausgang Q verbunden ist mit dem UND-Gatter 42 und dessen Ausgang Q verbunden ist mit der Steuerklemme des Relais 36. Die Sekundärwicklung des Transformators 33 ist mit dem Eingang eines Impulsformerkreises 44 verbunden, der ein Rechtecksignal in Phase mit der Ausgangsspannung der Sekundärwicklung des Transformators 33 liefert. Dieses Rechtecksignal wird an die c/r-Klemme zum Auslösen der JK- Schaltung 43 angelegt.

Im Betrieb wird angenommen, daß das Kabel sich bewegt, beispielsweise in Heraufziehrichtung der Sonde 15 im Bohrloch. Das Signal Odes JK-Kreises ist + 1 und das Relais 36 ist geschlossen. Bei Beginn des Arbeitsganges der Markierung schließt man das Relais 34 durch ein entsprechendes Signal. Wechselstrom erregt demgemäß die Spule 31 und das Joch 30 induziert im Kabel 17 ein magnetisches Wechselfeld, das alle auf dem Kabel etwa existierenden Markierungen löscht.

Um die erste magnetische Markierung auf dem Kabel einzuschreiben, wird mittels der manuellen Steuerung M., ein erster Kommandoimpuls Cm eingegeben, der die Kippstufe 40 in den aktiven Schaltzustand schaltet (Fig. 3, A und B). Gleichzeitig gibt der Impuls Cm die Zahl N in den Zähler 41 ein. In diesem Augenblick ist das UND-Gatter 42 noch gesperrt durch den Ausgang Q von dem /Ä^-Kreis 43, der auf dem Niveau 0 ist. Die Zahl N wird derart gewählt, daß N Impulse öIr einer vorgegebenen Kabellänge entsprechen, beispielsweise 25 cm. welche die Beeinflussungsdistanz ist längs des Kabels des Löschsystems, gebildet von dem Joch 30 und der Spule31.

Der Pulsformerschaltkreis 44 liefert ein Rechtecksignal (Fig. 3D) in Phase mit der Wechselspannung an den Sekundärklemmen des Transformators 33 (Fig. 3C). Der /K-Kreis 43 ist so ausgebildet, daß er von den Abstiegsflanken dieses Rechtecksignals ausgelöst wird und demgemäß kippt mit der Abfallflanke, die unmittelbar dem Übergang in den aktiven Schaltzustand der Kippstufe 40 folgt (F i g. 3E). In diesem Augenblick gelang! der Ausgang Q des /K-Kreises zum Niveau 1 und entsperrt das UND-Gatter 42. Die Impulse ÖIr werden in Abwärtszählrichtung an den Zähler 41 angelegt, der bei Erreichen von Null die Kippstufe 40 in den passiven Schaltzustand rücksetzt. Der Ausgang Q des JK-Kreises, der den Schaltzustand Null angenommen hatte, kehrt zum Schaltzustand 1 zurück bei einer Abstiegsflanke des Ausgangssignals von Schaltkreis 44 unmittelbar nach der Rückkehr in den passiven Schaltzustand der Kippstufe 40 (siehe rechter Teil der F i g. 3, B bis E).

Das Öffnen des Relais 36 wird gesteuert durch den Übergang auf das Niveau 0 des Signals Q des JK-Kreises, jedoch mit einer gewissen Verzögerung infolge der Tatsache, daß dieses Relais so ausgebildet ist, daß es öffnet, wenn der Wert des Wechselstromes in der Spule 31 durch Null geht (Fig.3, E, F und G). Sobald der Strom in der Spule 31 unterbrochen wird, wird eine magnetische Markierung im Kabel eingeschrieben in Form eines Permanentmagneten mit einem Nordpol und einem Südpol im wesentlichen gegenüber den Enden des magnetischen Joches 30. Da der Strom immer dann unterbrochen wird, wenn er durch Null in einer vorgegebenen Richtung geht (von einem positiven Wert in Richtung auf einen negativen Wert), haben alle magnetischen Markierungen auf dem Kabel die gleiche Polarität. Das Auffinden der Markierungen wird auf diese Weise erleichtert Eine Markierung wird nicht genau eingeschrieben bei Auftreten eines Kommandoimpulses Cm. Bei Überprüfung der F i g. 3 erkennt man, daß zwischen dem Signal Cm und dem Einschreiben der Markierung eine Verzögerung vorliegt, die bis zu !'Λ Zyklus der Versorgungsspannung reichen kann. Wenn beispielsweise eine Speisung mit 60 Hz angenommen wird und eine Laufgeschwindigkeit des Kabels von 50 m/Minute, entspricht die Dauer von 1,25 Zyklen einer Laufstrecke von etwa 1,7 cm. Der Fehler bei der Plazierung der Markierungen kann demgemäß bis zu 1,7 cm gehen, was jedoch zulässig ist, da dieser Fehler nicht kumulativ ist.

Das Schließen des Relais 36 erfolgt, sobald die Wechselspannung an den Klemmen der Spule durch Null geht nach dem Übergang auf das Niveau +1 des Signals Q an dem /K-Kreis. Auf diese Weise wird der Strom in der Spule 31 unterbrochen, wenn er durch Null geht nach einer positiven Halbperiode und wieder aufgebaut wird mit Beginn eines positiven Wechsels (F i g. 3F). Auf diese Weise hat das Magnetfeld, erzeugt durch diese erste Halbperiode, die gleiche Polarität wie die magnetische Markierung, die gerade eingeschrieben worden ist, und hat nicht die Tendenz, diese Markierung zu löschen. Die Spule 31 und das Joch 30 dienen dann der Löschung bis zum nächsten Kommandosignal Cm- Man schreibt auf diese Weise eine magnetische Markierung auf dem Kabel im wesentlichen bei jedem Auftreten des Kommandosignals Cm-

Wenn der Arbeitsgang der Markierung beendet ist, wird das Relais 34 geöffnet. Ein Wechselstrom mit schnell abnehmender Amplitude zirkuliert jedoch noch eine gewisse Zeit in dem Schwingkreis, gebildet vom Kondensator 35 und der Spule 31. Das abnehmende magnetische Wechselfeld, das auf diese Weise in dem Kabel erzeugt wird, vermeidet das Einschreiben einer unpassenden Markierung am Ende des Arbeitsganges.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

zu dem Kondensator (35) und zu der Spule (31). Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einschreiben magnetischer Markierungen in vorgebbaren Abständen auf einem Kabel bei dessen Durchlauf, bei dem ein magnetisches Wechselfeld zum Löschen remanenter Markierungen auf dem Kabel verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe magnetische Löschfeld in Abhängigkeit von Steuersignalen unterbrochen wird, die ihrerseits von dem jeweiligen momentanen Wert des Magnetfelds derart abhängig sind, daß permanente Magnetisierungen vorgegebener Länge als Markierungen eingeschrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Feld im wesentlichen bei Durchgang seines Wertes durch Null unterbrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld bei Durchgang seines Wertes durch Null in einer vorgegebenen Richtung unterbrochen wird.

4. Vorrichtung zum Einschreiben magnetischer Markierungen auf einem Kabel bei dessen Durchlauf mit Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit