DK153604B - Apparat til paafoering af magnetiske maerker paa en wireledning - Google Patents

Description

DK 153604B

i

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til påføring eller indskrivning af magnetiske mærker på en wireledning i bevægelse omfattende en anordning med en vikling til at generere et magnetfelt i en zone på wireledningen, og kredsløb til fødning af viklingen med en slettevekselstrøm, som er tilstrækkelig til at slette eventuelle eksisterende mærker på wireledningen ved hjælp af det således frembragte magnetfelt, og endvidere omfattende kredsløb til momentan afbrydelse af den slettestrøm, som løber i viklingen under indskrivningen af mærket.

Den magnetiske mærkning af wireledningen er almindeligt anvendt til måling af dybden af redskaber og navnlig af borehulsloggeinstrumenter, som sænkes ned i borehuller ved enden af disse wire-ledninger. En sædvanlig mærkningsmetode består i indskrivning af magnetiske mærker på wireledningen med regelmæssige mellemrum, f.eks. hver hundrede meter, ved at tilføre en forudbestemt mekanisk referencespænding, f.eks. 500 kg, til wireledningen. Det er også muligt at mærke en wireledning under en variabel mekanisk spænding, f.eks. under hævningen af et redskab i et borehul ved indskrivning af mærker med beregnede mellemrum, som svarer til længder af et hundrede meter under den mekaniske referencespænding. Denne sidstnævnte metode er navnlig beskrevet i fransk patentskrift nr. 2319112.

Sædvanlige metoder til indskrivning af magnetiske mærker på en wireledning benytter en spole eller vikling, der er viklet omkring en U-formet magnetisk kerne, hvis ender er anbragt i nærheden af wireledningen, og en siettesolenoide, som er anbragt omkring wireledningen oven for den magnetiske kerne. Når wireledningen bevæges, tilføres solenoiden vekselstrøm for at slette et eventuelt mærke, som allerede findes på wireledningen. Spolen forsynes med jævnstrøm i et kort øjeblik efter hver forekomst af styresignaler for således at indskrive magnetiske mærker pi wireledningen ved forekomsten af disse styresignaler.

Sådanne apparater er besværlige, fordi slettesoienoiden skal være langt fra den magnetiske kerne for således ikke at slette de mærker, som netop er blevet indskrevet. Endvidere kan disse apparater kun fungere, når wireledningen bevæges i den ene retning, nemlig fra slettesoienoiden hen mod den magnetiske kerne.

I US patentskrift nr. 2.894.796 er vist en teknik, hvor et enkelt magnethoved bruges til at slette og indskrive binære data på et magnetbånd. Der påtrykkes vekselstrøm på hovedet til sletning af de 2

DK 153604B

gamle data, og elektriske impulser påtrykkes på hovedet for indskrivning af nye data. Oisse impulser er ensrettede dele af vekselstrømmen.

US patentskrift nr. 3.066.253 er for såvidt mere af interesse, som det giver en god beskrivelse af den tidligere kendte teknik til mærkning af wireledninger eller kabler ved hjælp af et slettehoved og et indskrivningshoved. Også tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.351.868 og fransk offentliggørelsesskrift nr. 2.167.282 beskriver metoder til indskrivning af magnetiske mærker pi et magnetmateriale i bevægelse, hvor en spole påtrykkes strømimpulser til indskrivning af mærkerne.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et apparat til magnetisk mærkning, som egner sig til en særlig kompakt udførelse.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved et apparat af den indledningsvis angivne art, som er ejendommeligt ved, at mærkerne kan indskrives på wireledningen ved hjælp af afbrydekredsløbene uden at sende strøm gennem viklingen, og at afbrydekredsløbene er styrbare ved hjælp af indskrivningsstyresignaler og afbrydelse af slettestrømmen, så snart dennes amplitude går gennem nul umiddelbart efter, at styresignalerne har optrådt.

Magnetfeltet bliver fortrinsvis afbrudt, når det passerer værdien nul i en forudbestemt retning, for at påføre magnetiske mærker, der altid har samme polaritet. Feltet holdes afbrudt under passage af en forudbestemt wireledningslængde, som er tilstrækkelig til, at genetablering af magnetfeltet ikke medfører sletning af et tidligere påført mærke.

Kredsløbsanordningen til momentan afbrydelse af strømmen omfatter en relæanordning til blokering af strømmen, tilnærmelsesvis når dennes værdi går gennem nul, og et styrekredsløb til at tilvejebringe denne strømafbrydelse, når strømmen går gennem nul i en forudbestemt retning. Styrekredsløbet, som er følsomt for wireled-ningens passage, genetablerer strømmen i viklingen efter fremføring af en forudbestemt længde af wireledningen svarende til påvirkningseller infiuensafstanden for magnetkernen. Genetablering af strømmen i viklingen finder sted, når den spænding, som påtrykkes viklingen fra en strømforsyningsanordning, går gennem nul i en retning modsat den nævnte forudbestemte retning, således at den første halvperiode af strømmen ikke har nogen tendens til at slette et tidligere påført magnetisk mærke. Der anvendes en anordning til at afbryde strømmen i viklingen ved afslutningen af mærkningsoperationen uden imidlertid at påføre et magnetisk mærke på wireledningen.

3

DK 153604B

Opfindelsen skai herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en vekslende magnetiseringscyklus, der er nyttig til forklaring af opfindelsen, fig. 2 et diagram over en udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen til indskrivning af magnetiske mærker på en wireledning og fig. 3 formen af signaler i forskellige punkter i apparatet i fig. 2.

Et sædvanligt apparat til sletning af magnetiske mærker på en wireledning omfatter en slettesolenoide, der er viklet omkring wire-ledningen. Wireledningen bevæges gennem soienoiden, der tilføres vekselstrøm for at frembringe et vekslende magnetisk felt, der kan afbildes som en funktion af tiden ved kurven 10 i fig. 1. Dette magnetiske felt strækker sig på begge sider af soienoiden langs wireledningen med en amplitude, som aftager, når afstanden fra soienoiden vokser. Den del af wireledningen, som er beliggende inden i soienoiden, udviser en vekslende magnetisk induktion B, der i overensstemmelse med det magnetiske felt H, som tilføres wireledningen, følger hysteresekurven 11 i fig. 1. Når wireledningen bevæges ud af soienoiden, bliver den udsat for et vekslende magnetisk felt, hvis amplitude aftager, og dens magnetiske induktion følger den punkterede kurve 12 dannet af stadigt mindre hysteresecykler, som nærmer sig nul. i en vis afstand fra soienoiden, hvor amplituden af det magnetiske felt er praktisk taget nul, er al magnetisering forsvundet fra wireledningen, og de magnetiske mærker, den måtte have haft, er slettet.

Dette er en sædvanlig slettemetode. Det vil bemærkes, at sletning først bliver effektiv, når wireledningen har bevæget sig op til en vis afstand fra soienoiden svarende til dens indflydelsesgrænse.

DK 153604B

I henhold til opfindelsen føres et magnetisk felt til en zone af den bevægede wireledning, og dette magnetiske felt bliver for et øjeblik afbrudt for at indskrive et magnetisk mærke på wireledningen. Det vil af fig. 1 ses, at hvis det magnetiske felt afbrydes ved en anden værdi end koercitivkraften Hp, vil der være v en restinduktion på wireledningen svarende til et magnetisk mærke. Specielt vil den maksimale restinduktion BR opnås, hvis det magnetiske felt afbrydes,.når det går gennem nul. For at undgå sletning af det netop indskrevne magnetiske mærke bliver det vekslende magnetiske felt først genetableret, når dette mærke har bevæget sig et stykke bort svarende til indflydelsesgrænsen af det slettende felt.

Apparatet til indskrivning af magnetiske mærker ifølge opfindelsen er vist mere detaljeret i fig. 2. I denne figur er et apparat 15, f.eks. en loggesonde, ophængt i et borehul 16 ved enden af en wireledning 17, som løber over tovskiver 2o og 21, før den vikles på et spil (ikke vist). En spændingsmålemekanisme 22 leverer et signal Tg, som repræsenterer overfladespændingen af wireledningen, og et tangenthjul 23 i forbindelse med en fotoelektrisk indkoder 24 leverer impulser i1^, som repræsenterer wireledningsbevægelser. Impulserne ilm føres til et korrektionskredsløb 25, som leverer impulser £lmc, der er korrigeret af en koefficient CR i henhold til forholdet il = + CR) , idet koefficienten CR f.eks. er en kalibrerings koefficient for målehjulet 23. Impulserne £1 føres derpå til et an- mc det spændingskorrektionskredsløb 26, som leverer impulser £1R i henhold til forholdet $1R = ^mc + £lmc(TR “ Ts^Ef hvor E er den elastiske forlængelseskoefficient for wireledningen og T_ et signal, som repræsenterer en referencespænding. Impulserne <J1R føres til en tæller 27, som leverer en styreimpiuls CM, når tælleren 27 har summeret et forudbestemt antal impulser S1R, f.eks. svarende til en længde på et hundrede meter. Tælleren 27 omfatter også en manuel kontrol M , som cl gør det muligt at levere en første styreimpuls CM til et valgt tidspunkt. Disse styreimpulser anvendes til at trigge indskrivningen af magnetiske mærker på wireledningen som forklaret nedenfor.

De ovenfor beskrevne kredsløb vil ikke blive beskrevet yderligere, fordi de allerede er beskrevet detaljeret i beskrivelsen til fransk patentskrift nr. 2319112. Signalerne £lm, £1 og ilR er i virkeligheden hver dannet af to rækker af impulser svarende henholdsvis til opadgående og nedadgående bevægelse af apparatet 15, og kredsløbene er indrettet til at behandle disse dobbelte rækker af impulser. For at forenkle beskrivelsen vil det blive antaget, at disse impulser svarer til opadgående bevægelser, og at mærk- 5

DK 153604B

Naturligvis kan denne mærkning betragtes for wireledningsbevægelser i begge retninger.

Apparatet til indskrivning af magnetiske mærker på wire-ledningen 17 omfatter en U-formet magnetisk stang 3o, hvis ender er anbragt i nærheden af to i længderetningen i indbyrdes afstand liggende steder på wireledningen. Omkring den magnetiske stang 3o er viklet en spole 31, til hvis terminaler er forbundet vekselstrømsforsyningsorganer og organer til forbigående at afbryde strømmen i afhængighed af styreimpulser G^. Denne vekselstrømskilde 32 er forbundet med primærviklingen i en transformator 33, hvis sekundærvikling over et relæ 34 er forbundet med terminalerne på en kondensator 35. Terminalerne på kondensatoren 35 er over et andet relæ 36 forbundet med spolen 31.

Hvert af relæerne 34 og 36 består af en triac i forbindelse med et egnet kredsløb af den type, der er beskrevet i USA patentskrift nr. 3.648.o75. Et sådant relæ, der markedsføres af selskabet Teledyne, har den egenskab at lukke, når vekselspændingen, som tilføres dets terminaler, går tilnærmelsesvis gennem nul, og at åbne når vekselstrømmen, som gennemløber det, går gennem nul. I det foreliggende tilfælde antages det, at åbningen af hvert relæ finder sted for et signal 0 på dets styreterminal, og at lukning finder sted for et signal +1 på den samme terminal. Relæet 36 anvendes til indskrivning af hvert magnetisk mærke i afhængighed af styreimpulserne CM·

Udgangen på tælleren 27 er forbundet med sætteterminalen S på en flip-flop 4o, hvis tilbagestillingsterminal R er forbundet med låneudgangen på en tæller 41. Hver styreimpuls CM sætter flip-flop' en 4o og frembringer indføringen af et tal N i tælleren 41. Impulserne £1r føres endvidere til subtraktionsindgangen på tælleren 41 over en OG-port 42. Udgangene Q og Q på flip-flop'en 4o er forbundet henholdsvis med terminalerne J og K på en JK flip-flop 43, hvis udgang Q er forbundet med OG-porten 42, og hvis udgang Q er forbundet med styreterminalen på relæet 36. Sekundærviklingen på transformatoren 33 er forbundet med indgangen på et formningskredsløb 44, der leverer et firkantsignal i fase med udgangsspændingen på transformatoren 33's sekundærvikling. Dette firkantsignal føres til taktterminalen ck på JK flip-flop'en 43.

Under drift antages det, at wireledningen bevæger sig, f.eks. i den retning, hvor den hæver apparatet 15 i borehullet. Signalet Q fra JK flip-flop'en er +1, og relæet 36 lukkes. Ved begyndelsen af mærkningsoperationen lukkes relæet 34 af et egnet signal. Vekselstrøm føres derpå til spolen 31,og stangen 3o påtrykker wireledningen 6

DK 153604B

For at indskrive det første magnetiske mærke på wireled- ningen bliver der ved hjælp af en manuel kontrol M sendt en første 8.

styreimpuls CM, der sætter flip-flop'en 4o (fig. 3, A og B). Samtidigt indfører impulsen tallet N i tælleren 41. På dette tidspunkt er OG-porten 42 stadig spærret af udgangssignalet Q fra JK flip-flop'en 43, hvis niveau er 0. Tallet N er valgt således, at N impulser £1_ K.

svarer til en forudbestemt længde af wireledningen, f.eks. 25 cm, som er indflydelsesafstanden langs wireledningen af slettesystemet dannet af stangen 3o og spolen 31.

Formningskredsløbet 44 leverer et firkantsignal (fig. 3D) i fase med vekselspændingen på terminalerne på transformatoren 33's sekundærvikling (fig. 3C). JK flip-flop'en 43 er indrettet til at trigges af de faldende flanker af dette firkantsignal og bliver således trigget af den faldende flanke, som følger umiddelbart efter sætningen af flip-flop'en 4o (fig. 3E). I dette øjeblik går udgangssignalet Q på JK flip-flop'en over til niveau 1 og åbner OG-porten 42. Impulserne <flR tilføres i subtraktion til tælleren 41, der, idet den når nul, tilbagestiller flip-flop'en 4o. Udgangssignalet Q fra JK flip-flop'en, der var i tilstanden 0, kommer tilbage til tilstanden 1 på en faldende flanke af udgangssignalet fra kredsløbet 44 umiddelbart efter tilbagestillingen af flip-flop'en 4o (se den højre del af fig.

3, B til E).

Åbningen af relæet 36 styres af passagen til niveauet 0 af udgangssignalet Q fra JK flip-flop'en, dog med en vis forsinkelse på grund af, at dette relæ er indrettet til at åbne, når værdien af vekselstrømmen i spolen 31 går gennem nul (fig. 3, E, F og G). Når strømmen afbrydes i spolen 31, indskrives et magnetisk mærke på wireledningen i form af en permanent magnet, der har en nordpol og en sydpol i det væsentlige ud for enderne af den magnetiske stang 3o. Da strømmen altid afbrydes, når den går gennem nul i en forudbestemt retning (fra en positiv værdi til en negativ værdi), har alle de magnetiske mærker den samme polaritet på wireledningen. Detekteringen af mærkerne bliver således lettet. Et mærke bliver ikke indskrevet nøjagtigt ved forekomsten af en styreimpuls CM· Ved betragtning af fig. 3 vil det ses, at der mellem signalet og indskrivningen af mærket er en forsinkelse, som kan udgøre 1,25 cyklus af strømforsyningsspændingen. Er der f.eks. tale om en 6o Hz strømforsyning og en wirelednings-hastighed på 5o m/minut, svarer varigheden af 1,25 periode til en wireledningsbevægelse på ca. 1,7 cm. Fejlen på mærkets placering kan således udgøre op til 1,7 cm, hvilket er tilladeligt, da den ikke er kumulativ.

7

DK 153604B

på terminalerne af spolen går gennem nul,efter at udgangssignalet Q på JK flip-flop'en går til niveauet +1. Strømmen i spolen 31 bliver således afbrudt, når den går gennem nul efter en positiv halvperiode og genetableres begyndende med en positiv halvperiode (fig. 3F). Det magnetiske felt, som skabes af denne første halvperiode, har derfor den samme polaritet som det magnetiske mærke, der netop er blevet indskrevet og har ikke en tendens til at slette dette mærke. Spolen 31 og stangen 3o arbejder i slettetilstanden indtil det næste styresignal C^. Et magnetisk mærke bliver således indskrevet på wireledningen i det væsentlige ved hver forekomst af styresignalerne C^.

Når mærkningsoperationen er afsluttet, åbner relæet 34.

En vekselstrøm med en hurtigt faldende amplitude fortsætter imidlertid med at løbe i en vis tid i svingningskredsen dannet af kondensatoren 35 og spolen 31. Det aftagende vekslende magnetfelt, som således skabes i wireledningen, forhindrer indskrivningen af et utilsigtet mærke ved enden af arbejdsoperationen.

Claims (8)

1. Apparat til påføring eller indskrivning af magnetiske mærker på en wireledning (17) i bevægelse omfattende en anordning med en vikling (31) til at generere et magnetfelt i en zone på wireledningen, og kredsløb til fødning af viklingen med en s I ette ve ksel strøm, som er tilstrækkelig til at slette eventuelle eksisterende mærker på wireled-ningen ved hjælp af det således frembragte magnetfelt, og endvidere omfattende kredsløb til momentan afbrydelse af den s lettest røm, som løber i viklingen under indskrivningen af mærket, kendetegnet ved, at mærkerne kan indskrives pi wireledningen (17) ved hjælp af afbrydekredsløbene uden at sende strøm gennem viklingen (31), og at afbrydekredsløbene er styrbare ved hjælp af indskrivningsstyresignaler for afbrydelse af slettestrømmen, så snart dennes amplitude går gennem nul umiddelbart efter, at styresignalerne har optrådt.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at anordningen til generering af magnetfeltet omfatter en magnetkerne (30) med viklingen (31) anbragt på denne, og at kernen (30) er anbragt med sine ender I nærheden af to punkter på wireledningen (17), som ligger i langsgående afstand fra hinanden på denne.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at kredsløbene til momentan afbrydelse af strømmen i viklingen (31) omfatter en relæanordning (36) og styrekredsløb (41,40,43,44) for relæanordningen (36), som påvirkes af bevægelsen af wireledningen (17), for at genindkoble strømmen i viklingen (31), efter at en forudbestemt wireledningslængde er løbet forbi, hvilken længde i det mindste svarer til påvirkningsafstanden for anordningen (30,31) til generering af magnetfeltet.

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at styrekredsløbene (41,40,43,44) er indrettet til at afbryde strømmen i det væsentlige ved dennes nulgennemgang i en forudbestemt retning.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at styrekredsløbene (41,40,43,44) er indrettet til at påvirkes af forandringer i den påtrykte spænding på viklingen (31) gennem fødekredslø-bene for at bevirke afbrydelsen af strømmen ved dennes nulgennemgang i forudbestemt retning.

6. Apparat ifølge krav 4 og 5, kendetegnet ved, at styrekredsløbene (41,40,43,44) er indrettet til genindkobling af DK 153604B strømmen i viklingen (31) ved nulgennemgang af den påtrykte spænding for viklingen (31) i en retning modsat den forannævnte retning, således at den første halvperiode af strømmen ikke er tilbøjelig til at siette det forud indskrevne mærke.

7. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at det omfatter kredsløbskomponenter (34,35) til afbrydelse af strømmen uden indskrivning af et magnetisk mærke på wireledningen efter afslutning af mærkningsoperationen.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at kredsløbskomponenterne til afbrydelse af strømmen ved afslutning af mærkningen omfatter en kondensator (35), som er forbundet med viklingen (31) for at frembringe en hurtigt faldende vekselstrøm i viklingen, samt et relæ (34) til afbrydelse af strømmen til kondensatoren (35) og til viklingen (31).