DK150030B - Apparat til detektering af langsgaaende forskydning af et tov - Google Patents

Description

1 150030

Den foreliggende opfindelse" angår et apparat til detektering af langsgående forskydning af et tov,omfattende et stativ med fastgørelsesorganer til fastgørelse af stativet for at forhindre bevægelse af dette i en retning parallelt med de langsgående forskydninger af tovet, et første og et andet styreorgan beliggende med indbyrdes afstand på stativet og indrettet til at indgribe med henholdsvis en første og en anden sektion af tovet for at styre tovet i en bane i forhold til stativet, samtidig med at langsgående forskydninger af tovet tillades, et første og et andet understøtningsorgan monteret på rammen for bevægelse i retning hen mod og bort fra tovet, et første og et andet hjul, der er drejeligt monteret på henholdsvis det første og det andet understøtningsorgan for tangentialt anlæg mod to modstående sider af tovet, organer anbragt mellem det første og det andet understøtningsorgan for at forspænde det første og det andet hjul mod hinanden for at klemme om tovet, og organer, som er påvirkelige af rotationen af hvert af de nævnte hjul for at frembringe indikationer vedrørende de langsgående forskydninger af tovet.

For at måle dybden af et brøndværktøj, som er sænket ned i et borehul ved enden af et tov, er det almindelig praksis at detektere længden af tovet, som er udlagt på overfladen. For at opnå dette består en kendt metode i at anvende et detekteringssystem med to hjul, som presser mod tovet med en tilstrækkelig kraft til at minimere glidning mellem tovet og hjulene. Målingen af vinkelbevægelserne af et hjul anvendes til at måle de langsgående bevægelser af tovet.

Et eksempel på et sådant apparat er beskrevet i USA patentskrift nr. 1,768.809. De to hjul er monteret på understøtningsarme, der er hængslet på et stativ, og en fjeder, der er anbragt mellem armene, presser de to hjul imod hinanden for at klemme om tovet. Hvis tovet bevæger sig sideværts og bliver lidt skråtstillet, kan begge hjul følge en sådan sideværts bevægelse. Da armene imidlertid er hængslet på tappe, som er faste i forhold til stativet, er linien, som forbinder hjulenes midtpunkt, ikke længere vinkelret på tovet.

Under indvirkning af fjederen har hjulene da en tendens til at deformere tovet til et "S" og følgelig til at måle længder, der er forskellige fra længden af den centrale fiber i tovet. I dette tilfælde er kræfterne, hvormed hjulene presses mod tovet, endvidere ikke længere ens, fordi de påvirkes af vægten af hjulene og af armene.

Sådanne detekteringsapparater er fortrinsvis monteret i nærheden af spillet, som gør det muligt at udlægge og opvikle tovet.

Disse apparater er således styret på en skråtstillet og tilnærmelsesvis vandret tovlængde. Hidtil har hjulene i sædvanlige apparater væ- 2 150030 ret anbragt lodret og lagt imod tovet over og under dette. Når kabelsektionen udviser en nedbøjning, dvs. en kurve i det lodrette plan, ligger det øverste hjul an mod en del af trådlinien, som er kortere end den centrale fiber. Da nedbøjni'ngen afhænger af trådlinespændin-gen, varierer den således dannede målefejl også med denne spænding. Kraften, hvormed hvert hjul presses mod tovet, påvirkes endelig af vægten og de lodrette accelerationer af apparatet. Det har vist sig, at rotationen af et tangentialhjul afhænger kritisk af den kraft, hvormed det lægges imod tovet, selv om denne kraft ligger indenfor et tilstrækkeligt højt område til, at der praktisk taget ikke sker nogen glidning af hjulet på tovet.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et apparat til detektering af forskydninger af et tov, hvor en meget nøjagtig måling kan opnås ved hjælp af hvert hjul som følge af en 'anlægskraft, der holdes så konstant som muligt i størrelse og retning.

Det for apparatet ifølge opfindelsen ejendommelige er, at det første og det andet understøtningsorgan er forskydeligt monteret i lineær retning vinkelret på tovets bane, således at understøtnings-organerne og forspændingsorganerne giver efter for en ubalanceret sideværts kraft, som udøves mod et af hjulene, således at der opretholdes et konstant tryk af hvert af hjulene vinkelret på tovet.

Som nævnt ovenfor er det meget vigtigt at holde trykket af hvert hjul så konstant som muligt for at opnå nøjagtige målinger.

Hvis der forekommer en afbøjning eller en sideværts bevægelse af tovet > vil begge understøtningsorganer eller -vogne give efter under indvirkning af den sideværts rettede kraft fra tovet, men trykkraften af hvert hjul mod tovet vil ikke ændres. Dette er et resultat, som ikke bliver opnået med den ovenfor omtalte tidligere kendte konstruktion.

Detekteringsapparatet er indrettet til at danne to målinger af tovforskydningerne så nær hinanden som muligt. Ifølge det ovenstående har det vist sig, at rotationen af et hjul afhænger kritisk af den kraft, hvormed det presses mod tovet. Der er således gjort forsøg på at få en anlægskraft, som er konstant i størrelse og retning for hvert hjul. Som følge af den forskydelige montering af hjulunderstøtningerne på stativet, der selv holdes på plads på en kabellængde af styreenheder, presser forspændingsorganerne, der er anbragt mellem understøtningerne, altid hjulene vinkelret mod tovet med den samme kraft, selv om kabellængden udviser en kurve mellem de to styreenheder. Da kabellængden almindeligvis ikke er lodret, indeholder apparatet endvidere koblingsorganer til at holde 150030

Stativet i en optimal stilling, hvori "retningen af hjulunderstøtningerne er i det væsentlige. -vandret. Ingen vægtkomposant påvirker således kræfterne, hvormed hjulene presses mod tovet.

I praksis kan stativet have en svag, midlertidig eller kontinuerlig, sideværts hældning i forhold til den optimale stilling. Tovet kan også have.vandrette accelerationer eller midlertidige kurver i et.vandret plan. I dette tilfælde kan målingerne, som fås ved hjælp af de to hjul, være lidt forskellige.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser de operationer, som udføres i et borehul, fig. 2 et perspektivisk billede af en udførelsesform for et trådlinebevægelsesdetekteringsapparat ifølge opfindelsen, fig. 3 et tværsnit i en del af detekteringsapparatet i fig.

2 og fig, 4 et billede ovenfra delvis i snit af en del af detekteringsapparatet i fig. 2.

I fig. 1 er der skematisk.vist en laboratorieenhed 10, der er opstillet i nærheden af et boreudstyr 11 til at udføre operationer ved hjælp af et brøndværktøj 12, som ér sænket ned i et borehul 13 ved enden af et tov 14. Brøndværktøjet 12 kan f.eks.

være en sonde til undersøgelse af de formationer, som borehullet 13 går igennem. Tovet 14, hvori apparatet 12 er ophængt, løber over en, øverste tovskive 15, der er ophængt i boreudstyret, over en ne-derste tovskive 16 og oprulles derpå på et spil 17, der er monteret på enheden 10. Por at måle dybden af apparatet 12 måles tovforskydninger på overfladen ved hjælp af et detekteringsapparat 20, der er· monteret ved enden af en indstillelig arm 21, der er anbragt over spillet 17. Detekteringsapparatet er vist mere detaljeret i fig. 2.

Som det fremgår af fig. 2, omfatter detekteringsapparatet 20 et stativ 24 dannet af to parallelle langsgående stænger 25 og 26, hvis bageste ender 27 er fastgjort i en blok 30. Ved stativets langsgående akse menes linien 28 parallel med stængerne 25 og 26 og beliggende midtvejs mellem disse stænger. Blokken 30 er monteret ved hjælp af et universalled (ikke vist på tegningen) ved den neder-ste ende af en konsol 32, der er fastgjort ved en midterdel til den indstillelige arm 21. Universalleddet omfatter på sædvanlig måde et tværstykke, der har en første tap 33, der er drejeligt anbragt 150030 4 I en boring i blokken 30 vinkelret på stængerne 25 og 26, og en anden tap, der er drejeligt anbragt i en boring i konsollen 32, hvilken boring er vinkelret på retningen af den indstillelige arm 21 og ligger i et lodret plan. Universalleddet muliggør, at stativets langsgående akse indstilles i en hvilken som helst retning ved drejning omkring midten af leddet, men forhindrer drejningen af stængerne omkring denne langsgående akse.

Under normal drift er den indstillelige arm 21 tilnærmelsesvis vandret, og den anden tap i tværstykket er følgelig i det væsentlige lodret. Den første tap 33 holdes således i det væsentlige vandret. Symmetriplanet 34 for stængerne 25 og 26 beliggende midtvejs mellem disse to stænger og i det følgende kaldet stativets aksiale plan holdes således i det væsentlige lodret. Blokken 30 har en nederste flade 35, på hvilken der med lige store afstande fra stativets aksiale plan er drejeligt monteret to cylindriske valser 36 og 37, mellem hvilke tovet 14 løber. De to valser 36 og 37 er anbragt lodret i forhold til universalleddet og gør det muligt at styre tovet ved hjælp af den indstillelige arm 21 til op-vikling af trådlinen på passende måde på spillet 17. Det vil bemærkes, at en sideværts kraft, som udøves på armen 21 og på valserne 36 og 37, ikke frembringer nogen kraft, som modvirker indstillingen af stativet langs tovet.

Stativet opretholdes langs tovet 14 ved hjælp af et første og et andet styreorgan eller styreenhederne 40 og 41, der er anbragt henholdsvis ved den forreste og den bageste ende af stængerne 25 og 26. Styreenheden 40, der er vist i tværsnit i fig. 3, omfatter et legeme 42 dannet af to rørformede dele 43 og 44, som er anbragt på stængerne henholdsvis 25 og 26, to langsgående flanker 45 og 46 og to tværribber 47 vinkelret på de rørformede dele 43 og 44. Legemet 42 omfatter også to cylindre 50 og 51, der er anbragt modsat hinanden og strækker sig gennem flangerne henholdsvis 45 og 46. Cylindrene 50 og 51 er forsynet med koaksiale boringer, hvori der er monteret to kuglelejer 52 og 53. Et første styrehjul 54 er fastkilet på et nav 55, der er drejeligt anbragt i kuglelejerne 52 og 53. Gmdrejningsaksen for hjulet 54 er således vinkelret på stativets aksiale plan 34.

Et andet styrehjul 56 med en periferisk rille 57 i form af et V er drejeligt monteret ved hjælp af kuglelejer 60 på en arm 61, der er hængslet på en tap 62, som er monteret ved den nederste del af tværribberne 47. På den anden side af tappen 62 har armen c 150030 5 61 en forlængelse 63, ved hvis ende der er hængslet en ledforbindelse 64 ved hjælp af en tap 65. Ledforbindelsen 64 har en flange 68, der er forskydeligt anbragt i en cylinder 66 med en vandring, som er begrænset af en elastisk ring 67. En fjeder 70 er anbragt sammentrykket mellem flangen 68 og bunden af cylinderen 66, som har en forlængelse 71, der er hængslet ved hjælp af en tap 72 til en vægtstang 73. Vægtstangen 73 er selv hængslet på en tap 74, som er fastgjort til tværribberne 47. Når vægtstangen 73 er i den nederste stilling som vist i fig. 3, er fjederen 70 sammentrykket og driver forlængelsen 63 af armen 61 nedad. Det andet styrehjul 56 bliver således presset opad for at klemme tovet 14 imod det første hjul 54. For at frigive tovet anbringes vægtstangen 73 i den øverste stilling for derved at slække fjederen 70 og tillade det andet hjul 56 at forskydes nedad omkring tappen 62 til en stilling i afstand fra det første hjul.

Styreenheden 41, som er anbragt i nærheden af blokken 30, er udformet på lignende måde som enheden 40 og omfatter et første hjul 76 og et andet hjul 77, der er identisk med hjulene 54 og 56.

Navet for det øverste hjul 76 er imidlertid over et konisk tandhjul 80 forbundet med en kvadratisk stang, der drives ved drejningen af hjulet 76. Denne stang er forbundet med en mekanisk transmission, som i nødstilfælde kan anvendes i stedet for den normale overføring af tovbevægelserne, som forklaret nærmere.nedenfor, til frembringelse af en indikation af forskydningerae af tovet i tilfælde af en fejl ved den normale overføring.

Mellem de to styreenheder 40 og 41 er der på stængerne 25 og 26 fastgjort den kombinerede enhed til detektering af forskydningerne af tovet 14. Et billede ovenfra af denne enhed er også vist delvis i snit i fig. 4. En rektangulær underdel 85 har ved sine fire hjørner spændestykker 86, der er rettet opad og fastgjort til stængerne 25 og 26. En lodret slids 87 gør det muligt at fastgøre spændestykket 86 på stangen 25 ved hjælp af en skrue 90. Den tværgående bageste del af underdelen 85 har to spændestykker 91, der er rettet nedad i· et symmetrisk arrangement i forhold til stativets aksiale plan og indrettet til at optage et tværgående rør 94. Skruer 93 fastgør spændestykkerne 91 på røret 94 og holder røret i en stilling vinkelret på det aksiale plan 34. I midten af den forreste tværgående del af underdelen 85 er der ved hjælp af en møtrik 95 fastgjort et spændestykke 96 med indstillelig stilling, og hvori der er fastgjort et andet tværgående rør 97.

6 150030 På hver side af det aksiale plan 34 er understøtningsorganer, såsom to vogne 100 og 101, forskydeligt anbragt på de tværgående rør 94 og 97. Vognen 100 har to rørformede dele 102 og 103, der er forbundet ved hjælp af to afstandsstykker 104 og 105 til en central ringformet del 106. De rørformede dele strækker sig nedad i form af støtter 107 og 108, hvis nederste dele er forbundne ved hjælp af en åben plade 110. I den rørformede del 102 er monteret kugleskåle 111 og 112, som holdes på plads ved hjælp af fjederringe 113 og 114. Kugleskålene 111 og 112 er forskydeligt anbragt på røret 94. En krone 115, som er indsat i den rørformede del 102 og forsynet med tætninger 116 og 117, har en med gevind forsynet del 120, og enden er forsynet med et hul 121, der er indrettet til at optage en tap 122. En prop 123 er skruet på den med gevind forsynede del 120. En elastisk bælg 124 er fastgjort ved den modstående ende af den rørformede del for at forhindre indtrængning af faste partikler i kugleskålene. Inden i røret 94 er en fjeder 125 anbragt under spænding mellem tappen 122 og en tilsvarende tap i den dermed symmetriske vogn 101. Den rørformede del 103 er forskydeligt anbragt på samme måde på det tværgående rør 97, der også indeholder en fjeder 126, som presser vognene 100 og 101 imod hinanden. Den statisk ubestemte enhed af de to vogne på de tværgående rør ved hjælp af otte kugleskåle gør den samlede enhed af disse to rør udeformerbar, hvilke rør ikke kræver en stiv underdel 85 til deres fastgørelse til stativet. Som tidligere vist er det tilstrækkeligt, at disse rør fastgøres til stativet i tre punkter, hvoraf det ene har en indstillelig stilling.

På den centrale del 106 er der ved hjælp af ikke viste skruer fastgjort et lejelegeme 130, hvori der er monteret et kugleleje 131, På lignende måde er der i midten af den åbne plade 110 ved hjælp af skruer 132 fastgjort et andet lejelegeme 133 (fig. 2), som indeholder et kugleleje koaksialt med lejet 131. Inden i disse to kuglelejer er der drejeligt monteret navet 134 på et målehjul 135, som er indrettet til at komme i tangential berøring med siden af tovet 14, når vognen 101 drives imod det aksiale plan 34 af fjedrene 125 og 126.

Ved den øverste ende af lejelegemet 130 er fastgjort huset for en fotoelektrisk indkoder 136. Denne indkoder af sædvanlig art omfatter en skive, på hvis omkreds der er indgraveret skiftevise transparente og uigennemsigtige zoner, som afspærrer den optiske vej mellem en lyskilde og modtageceller. Skiven i indkoderen 136 er forbundet med 7 150030 navet 134 på målehjulet 135, Indkoderen leverer to signaler med frekvenser, der er proportionale med omdrejningshastigheden af hjulet 35, idet disse to signaler er faseforskudt „90° afhængigt af omdrejningsretningen.

På lignende måde er et andet målehjul 14o drejeligt anbragt på vognen lol for således at komme i tangential berøring med den anden side af tovet 14. På vognen lol er monteret en anden indkoder 137, som er identisk med indkoderen 136 og frembringer signaler, der repræsenterer vinkelbevægelserne af det andet målehjul 14o. Det vil bemærkes, at fjedrene 125 og 126 har den virkning, at de presser tovet imellem de to målehjul, men ikke udøver nogen kraft, som modvirker de tværgående bevægelser af enheden dannet af de to målehjul under indvirkning af en kurve i tovet i det vandrette plan. I den optimale stilling af apparatet, hvori målehjulenes anlægspunkter ligger på en vandret linie, er anlægskræfterne af disse hjul mod tovet beliggende i modsatte retninger og lig med hinanden, fordi de kun hidrører fra summen af spændingerne af de to fjedre 125 og 126.

På stativet er der også monteret organer til at sprede målehjulene bort fra hinanden og tillade anbringelsen af tovet mellem disse to hjul. I midten af en bøjle 142, der er fastgjort til de langsgående stænger 25 og 26, er der drejeligt anbragt en lodret aksel 143, ved hvis ne-derste ende der er anbragt en kamskive 144. Ved den øverste del af akslen 143 er der fastgjort en skråtstillet vægtstang 145, som muliggør, at kamskiven 144 drejes manuelt. Kamskiven 144 har to flade dele 146 og 147 i nærheden af hinanden og to fordybninger 15o og 151 længere borte fra hinanden og forbundet med de flade dele ved hjælp af symmetriske afrundede dele. En indvendig ikke vist fjeder holder kamskiven i den i fig. 4 viste stilling. En arm 152 er fastgjort til siden af vognen loo ved hjælp af skruer 153 og strækker sig vandret op til en vis afstand fra de flade dele 146 og 147. En anden symmetrisk arm er fastgjort til vognen lol. Hvis vægtstangen 145 drejes i urviserens retning, driver kamskiven 144 armene, såsom 152, udad og bevæger målehjulene bort fra hinanden for derved at muliggøre indføringen af tovet mellem dem. Modsat drejning af vægtstangen 145 frigiver vognene, og de to målehjul kan derpå komme i berøring med tovet 14 under indvirkning af fjedrene 125 og 126.

En kendt fremgangsmåde til måling af længden af tovet, som er viklet af, er desuden at anvende magnetiske mærker anbragt f.eks. hver 5o meter eller lignende på tovet 14. Disse mærker udgør periodiske markeringer, som gør det muligt at kontrollere den tovlængde, som har bevæget sig forbi målehjulene. Detekteringsapparatet 2o omfatter organer til detektering af disse magnetiske mærker. Lidt forsat bagud i forhold til midten af underdelen 85 er en ikke vist bøjle fastgjort på stængerne 25 8 154)030 og 26. Til det nederste af denne bøjle er der fastgjort en magnetisk mær-kedetektor 147 med konkave poler 148 og 149, der er anbragt i nærheden af og over tovet 14. Denne detektor er f.eks. af Hall-effekt typen og leverer et elektrisk signal, når et magnetisk mærke ligger mellem polerne 148 og 149.

Detektorapparatet 2o omfatter endvidere organer til sletning af de magnetiske mærker og organer til skrivning af de magnetiske mærker på tovet 14. På den bageste del af blokken 3o er der fastgjort en gaffel 15o (fig. 2), hvorpå der ved hjælp af en tap 151 er hængslet en understøtning 152. To langsgående stænger 153 og 154 med samme afstand som stængerne 25 og 26 er fastgjort til understøtningen 152 og har elastiske støddæmpere på deres forender, såsom 155, som bevæges til en stilling ud for de to andre støddæmpere, såsom 156, monteret på de bageste ender af stængerne 25 og 26. Det andet stativ dannet af understøtningen 152 og stængerne 153 og 154 kan således dreje i et vandret plan omkring tappen 151. De maksimale vinkler, som kan indtages af stængerne 153 og 154 i forhold til aksen 28, er imidlertid begrænset af støddæmperne, såsom 155 og 156. På det nederste af understøtningen 152 er der fastgjort en sole-noide 16o, hvis ender er fastspændt på isolerede tapskruer 161 og 162. Solenoiden omgiver trådlinen 14 uden at berøre den. Hvis en vekselstrømskilde forbindes mellem tapskruerne 161 og 162, sendes en vekselstrøm ind i solenoiden 16o og sletter de magnetiske mærker, som er indskrevet på trådlinen, når de går gennem solenoiden.

På en mellemliggende del af stængerne 153 er der ved hjælp af sidearme fastgjort en elektromagnet 163, der anvendes til at skrive magnetiske mærker på tovet 14. Elektromagneten 163 har to magnetiske poler 164 og 165 anbragt ovenover og i nærheden af tovet. En strømimpuls, som sendes ind i elektromagneten 163, indskriver et magnetisk mærke på den del af tovet, som i dette Øjeblik er beliggende ud for polerne 164 og 165. På de bageste ender af stængerne 153 og 154 er der fastgjort en styreenhed 166, som er identisk med styreenheden 4o. Denne styreenhed 166 indstiller de langsgående stænger 153 og 154 parallelle med det segment af tovet, som er beliggende mellem de to enheder 41 og 16o og bestemmer følgelig stillingerne over tovet af sletteorganet 16o og af markeringsorganet 163. Det vil bemærkes, at når tovet 14 bevæger sig forfra og bagud, dvs. under en opadrettet bevægelse af apparatet 12 i borehullet 13, møder man efter hinanden mærkedetektoren 147, sletteorganet 16o og derpå markeringsorganet 163. Dette arrangement gør det muligt at anvende eksisterende mærker til en dybdeindstilling før sletning af dem og erstatning af dem med andre korrigerede mærker.

Claims (4)

9 150830 Patentkrav,

1. Apparat til detektering af langsgående forskydning af et tov/omfattende et stativ (24) med fastgørelsesorganer til fastgørelse af stativet for at forhindre bevægelse af dette i en retning parallelt med de langsgående forskydninger af tovet, et første og et andet styreorgan (40,41) beliggende med indbyrdes afstand på stativet og indrettet til at indgribe med henholdsvis en første og en anden sektion af tovet for at styre tovet i en bane i forhold til stativet, samtidig med at langsgående forskydninger af tovet tillades, et første og et andet understøtningsorgan (100,101) monteret på rammen for bevægelse i retning hen mod og bort fra tovet, et første og et andet hjul (135,140), der er drejeligt monteret på henholdsvis det første og det andet understøtningsorgan for tangentialt anlæg mod to modstående sider af tovet, organer (125,126) anbragt mellem det første og det andet understøtningsorgan for at forspænde det første og det andet hjul mod hinanden for at klemme om tovet, og organer (136,137), som er påvirkelige af rotationen af hvert af de nævnte hjul for at frembringe indikationer vedrørende de langsgående forskydninger af tovet, kendetegnet ved, at det første og det andet understøtningsorgan (100,101) er forskydeligt monteret i lineær retning vinkelret på tovets bane, således at understøtningsorganerne (100,101) og forspændingsorganerne (125,126) giver efter for en ubalanceret sideværts kraft, som udøves mod et af hjulene (135,140), således at der opretholdes et konstant tryk af hvert af hjulene (135,140) vinkelret på tovet (14).

2. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at fastgørelsesorganerne omfatter organer (21,30,32) til at holde stativet med understøtningsorganernes (100.101) bevægelsesretning i det væsentlige vandret.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det første og andet styreorgan (40,41) hvert omfatter et første styrehjul (54) og et andet styrehjul (56) til klemning af tovet imellem sig, hvilke styrehjnl er drejeligt monteret på akser, der er i det væsentlige parallelle med understøtningsorganernes (1oo,1o1) bevægelses retning.

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at det første styrehjul (54) er uforskydeligt monteret på stativet,at det andet styrehjul (56) er bevægeligt monteret på stativet mellem en stilling i afstand fra og en stilling tæt ved det første styrehjul, hvilket andet styrehjul (56) omfatter et forspændingsorgan (7o) til at presse det andet