NO146760B - Apparat for paafoering av magnetiske markeringer paa en line eller kabel - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et apparat for påføring eller innskrivning av magnetiske markeringer på en line eller kabel i bevegelse.

Magnetisk markering på kabler er i vanlig bruk for måling av dyb-den av verktøy, særlig brønnloggeinstrumenter som senkes ned i borehull på enden av slike kabler. En konvensjonell markerings-metode består i å påføre magnetiske markeringer på kabelen med regelmessige mellomrom, f.eks. for hver 100 m, under virkningen av en forutbestemt referansestramning eller -strekkraft, f.eks. på

500 kg, i kabelen eller linen. Det er også mulig å markere en kabel under variabelt strekk, f.eks. under hevning av et verktøy i et borehull, ved å påføre markeringer med beregnede mellomrom som svarer til lengder på 100 m under påvirkning av referansestrekket. Denne sistnevnte metode er spesielt beskrevet i fransk patent-søknad nr. 75.22777 ,tilsv, fransk utlegningsskrift 2319H2.

Konvensjonell teknikk for påføring av magnetiske markeringer på en kabel anvender en vikling anbragt rundt en U-formet magnetkjerne hvis ender er plassert nær kabelen, og en slette-spole anordnet rundt kabelen oppstrøms for magnetkjernen. Når kabelen beveges, blir spolen forsynt med vekselstrøm for å slette mulige markeringer som allerede finnes på kabelen. Den nevnte vikling blir forsynt med likestrøm et kort øyeblikk efter hver påtrykning av styresignaler, slik at det påføres magnetiske markeringer på kabelen

ved opptreden av slike styresignaler.

Disse apparater er omstendelige på grunn av at slette-spolen må be-finne seg langt fra magnetkjernen for ikke å slette markeringer som nettopp er blitt påført. Dessuten kan disse apparater bare funk-sjonere når kabelen beveges bare i én retning, nemlig fra slette-

spolen mot magnetkjernen.

Mer spesielt viser US-patent 2.894.796 en teknikk hvor ett

enkelt magnethode brukes til å slette og innskrive binære data på et magnetbånd. Det påtrykkes vekselstrøm på hodet for sletting av de gamle data og elektriske pulser påtrykkes på hodet for innskrivning av nye data. Disse pulser er likerettede deler av vekselstrømmen. US-patent 3.066.253 er forsåvidt mer av interesse som det gir en god beskrivelse av den tidligere kjente teknikk for markering av kabler eller liner ved hjelp av et slet-tehode og et innskrivningshode. Også tysk patentsøknad 2.351.868 og fransk patentsøknad 2.167.282 beskriver teknikker for innskrivning av magnetiske markeringer på et magnetmateriale i bevegelse, hvor en spole påtrykkes strømpulser for innskrivning av markeringene.

Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe et apparat for magnetisk markering, som innebærer en særlig kompakt utførelse. Nærmere bestemt tar således denne oppfinnelse utgangspunkt i et apparat for påføring eller innskrivning av magnetiske markeringer på en kabel i bevegelse, omfattende en anordning med en vikling for å generere et magnetfelt i en sone på kabelen og kretser for matning av viklingen med en slette-vekselstrøm som er tilstrekkelig til å slette eventuelle eksisterende markeringer på kabelen ved hjelp av det således frembragte magnetfelt, og videre omfattende kretser til momentan avbrytelse av den slettestrøm som flyter i viklingen, under innskrivningen av markeringen. Det nye og særegne ved apparatet ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at markeringene kan innskrives på kabelen ved hjelp av avbruddskretsene uten å sende strøm gjennom viklingen, og at avbruddskretsene er styrbare ved hjelp av innskrivnings-styresignaler for avbrytelsen av slettestrømmen såsnart dennes amplitude går gjennom null umiddelbart efter at styresignalene har opptrådt.

Magnetfeltet blir fortrinnsvis avbrutt når det passerer verdien null i en forutbestemt retning, for å påføre magnetiske markeringer som alltid har samme polaritet. Feltet holdes avbrutt under pas-sasje av en forutbestemt kabellengde som er tilstrekkelig til at gjenetablering av magnetfeltet ikke medfører sletting av en tidligere påført markering.

Kretsanordningen for momentan avbrytelse av strømmen omfatter en relé-anordning for blokkering av strømmen tilnærmet når dennes verdi går gjennom null, og en styrekrets for å avstedkomme denne strøm-avbrytelse når strømmen går gjennom null i en forutbestemt retning. Styrekretsen som er følsom for kabelens passering, gjenetablerer strømmen i viklingen efter fremføring av en forutbestemt lengde av kabelen svarende til påvirknings- eller influensavstanden for magnetkjernen. Gjenetablering av strømmen i viklingen finner sted når den spenning som påtrykkes viklingen fra en strømforsynings-anordning, går gjennom null i' en retning motsatt av den nevnte for-utbestemte retning, slik at den første halvperiode av strømmen ikke har noen tendens til å slette en tidligere påført magnetisk markering. Det brukes en anordning til å avbryte strømmen i viklingen ved slutten av markeringsoperasjonen uten imidlertid å påføre en magnetisk markering på kabelen eller linen.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene, hvor: FIG. 1 viser en veksel-magnetiseringssyklus som er nyttig til

forklaring av oppfinnelsen,

FIG. 2 viser et skjema for et apparat ifølge oppfinnelsen, for påføring av magnetiske markeringer på en kabel eller

line, og

fig. 3 viser signalformen i forskjellige punkter i skjemaet på

FIG. 2.

Et konvensjonelt apparat for sletting av magnetiske markeringer

på en kabel, omfatter en slettespole viklet rundt kabelen.

Kabelen beveges gjennom spolen som forsynes med vekselstrøm for å etablere et magnetisk vekselfelt som kan representeres som funk-sjon av tiden ved den kurve 10 som er vist på FIG; 1. Dette magnetfelt strekker seg til begge sider av spolen langs kabelen og har en amplitude som avtar når avstanden fra spolen øker. Den del av kabelen som befinner seg innenfor spolen, har en magne-

tisk induksjon B som i overensstemmelse med den magnetiske felt-styrke H som påtrykkes kabelen, følger en hysteresekurve 11 som vist på FIG. 1. Når kabelen beveges ut av spolen, utsettes den for et magnetisk vekselfelt hvis amplitude avtar og den magnetiske induksjon følger den kurve 12 på FIG. 1 som er vist med streket

linje, fremkommet ved stadig mindre hysteresesykluser som nærmer seg null. I en viss avstand fra spolen, hvor magnetfeltets amplitude er praktisk talt lik null, har all magnetisering forsvunnet fra kabelen og de magnetiske markeringer som denne måtte ha hatt, er slettet.

Dette er en konvensjonell sletteteknikk. Det skal bemerkes at sletting bare blir effektivt oppnådd når kabelen har beveget seg en viss avstand ut fra spolen, svarende til dennes influensgrense.

I henhold til den her beskrevne oppfinnelse blir et maanet-

felt påtrykket over en sone av den fremførte kabel eller line, og dette magnetfelt blir momentant avbrutt for å påføre en magnetisk markering på kabelen. Det fremgår av FIG. 1 at hvis magnetfeltet blir avbrutt ved en verdi som er forskjellig fra koersitivfeltet eller -kraften Hc, vil det bli en gjenværende induksjon i kabelen svarende til en magnetisk markering. Spesielt vil maksimal gjenværende induksjon BR bli oppnådd hvis magnetfeltet blir avbrutt når det går gjennom null. For å unngå sletting av den nettopp på-førte magnetiske markering vil det magnetiske vekselfelt bli gjen-etablert bare når denne markering har fjernet seg med en avstand svarende til slettefeltets influensgrense.

Et apparat for påføring av magnetiske markeringer i henhold til denne oppfinnelse er vist mer detaljert på FIG. 2. På FIG. 2 er et apparat eller verktøy 15, f.eks. en loggesonde, opphengt i et borehull 16 ved enden av en kabel 17 som løper over skiver 20 og 21 før den oppvikles på en vinsj (ikke vist). En strekkmåleinn-retning 22 avgir et signal Tg som representerer overflatestrekk-kraften på kabelen og et tangenthjul 23 tilforordnet en foto-elektrisk kodeinnretning 24, avgir pulser 61 msom representerer bevegelsene av kabelen. Pulsene 61 mpåtrykkes en korreksjonskrets 25 som avgir pulser 61 mc korrigert med en koeffisient C„R

i henhold til relasjonen 161 =61 (1 + C„) , hvor koeffisienten

J mc m R

CR f.eks. er en kalibreringskoeffisient for målehjulet 23.

Pulsene 61 mcblir så påtrykket en annen strekk-korreksjonskrets

mC ru j

26 som avgir pulser 61 i overensstemmelse med relasjonen 61„ =61 +61 (T„ - T„)E, hvor E er den elastiske forlengelses-R mc mc R S

koeffisient for kabeien og T R et signal som representerer et referansestrekk. Pulsene 61D K påtrykkes en teller 27 som avgir en

styrepuls CM når telleren 27 har summert et forutbestemt antall pulser 61R svarende f.eks. til en lengde på hundre meter. Telleren 27 kan også omfatte en manuell betjeningsknapp eller lignende Ma som gjør det mulig å avgi en første styrepuls CM på et valgt tidspunkt. Disse styrepulser CM blir brukt til å trigge påføringen av magnetiske markeringer på kabelen eller linen slik det skal forklares i det følgende.

De forannevnte -kretser skal ikke beskrives mer i detalj fordi

•disse allerede er inngående forklart i fransk patentsøknad nr. 75.22777. Signalene 61 m , 61 mc og 61R_ består i virkeligheten hvert av to rekker av pulser svarende henholdsvis til oppad-

og nedadbevegelse av apparatet 15, og kretsene er tilpasset for behandling av disse dobbelte rekker av pulser. For å forenkle be-skrivelsen skal det antas at disse pulser svarer til oppadbe-vegelser og at markeringen på kabelen finner sted under hevning av apparatet eller instrumentet. Det er klart at denne markering også kan tenkes brukt ved kabelbevegelser i begge retninger.

Apparatet for påføring av magnetiske markeringer på kabelen 17 omfatter en U-formet magnetkjerne 30 hvis ender er plassert nær to punkter på kabelen med innbyrdes avstand fra hverandre i dennes lengderetning. Rundt magnetkjernen 30 er det viklet en vikling 31 hvis klemmer er forbundet med en vekselstrømtilførselsanordning og en anordning for momentan avbrytelse av strømmen under påvirkning av styrepulser CM- Denne vekselstrømkilde 32 er forbundet med primærsiden av en transformator 33 hvis sekundærside gjennom et relé 34 er forbundet med klemmene på en kondensator 35. Klemmene på kondensatoren 35 er gjennom et annet relé 36 forbundet med viklingen 31. Hvert av releene 34 og 36 består av en triac tilforordnet en passende krets av den type som er beskrevet i U.S. patent nr. 3.648.07 5. Et slikt relé som selges av firma Teledyne, har evnen til å lukkes når den vekselspenning som påtrykkes relé-klemmene, går tilnærmet gjennom null, og til å åpnes når den veksel-strøm som flyter gjennom releet, går gjennom null. Når det gjel-der figuren, antas det at åpning av hvert relé skjer for et sign-nal 0 på styreklemmen og at lukning skjer for et signal +1 på den samme klemme. Reléet 36 brukes til å påføre hver magnetisk markering under påvirkning av styrepulsene C^.

Utgangen av telleren 27 er forbundet med omstillingsklemmen S på en flip-flop-krets 40 hvis tilbakestillingsklemme R er forbundet med "låne"-utgangen av en teller 41. Hver styrepuls CM omstiller flip-flop-kretsen 40 og bevirker innføring av et tall N i telleren 41. Pulsene 61" blir dessuten påtrykket på subtraheringsinngangen på telleren 41 gjennom en OG-port 42. Utgangene Q og Q fra flip-flop-kretsen 4 0 er forbundet med de respektive klemmer J og K på en JK-flip-flop-krets 43 hvis utgang Q er forbundet med OG-porten 42 og hvis utgang Q er forbundet med styreklemmen på releet 36. Sekundærsiden av transformatoren 33 er forbundet med inngangen

på en pulsformekrets 44 som leverer et firkantbølgesignal i fase med utgangsspenningen på sekundærsiden av transformatoren 33. Dette firkantbølgesignal påtrykkes klokkeklemmen ck på JK-flip-flop-kretsen 43.

Under drift blir det antatt at kabelen eller linen beveges f.eks.

i en slik retning at vertøyet eller apparatet 15 i borehullet blir hevet. Signalet på utgangen Q fra JK-flip-flop-kretsen er +1,

og releet 36 er lukket. Ved begynnelsen av markeringsoperasjonen blir releet 34 lukket ved hjelp av et passende signal. Vekselstrøm blir da tilført viklingen 31 og magnetkjernen 30 påtrykker kabelen 17 et magnetisk vekselfelt som sletter mulige markeringer som kan være tilstede på kabelen.

Skal det påføres en første magnetisk markering på kabelen, blir det ved hjelp av manuell betjening ved M asendt en første styrepuls CM som omstiller fli<p->flop-kretsen 40 (FIG. 3, A og B). Sam-tidig bevirker pulsen CM at tallet N trer inn i telleren 41. På dette tidspunkt er OG-porten 42 fremdeles blokkert ved hjelp av utgangen Q fra JK-flip-flop-kretsen 43 hvis nivå er 0. Tallet N er valgt slik at N pulser 61R svarer til en forutbestemt lengde på kabelen, f.eks. 25 cm, som er influensavstanden langs kabelen fra det slettesystem som dannes av kjernen 30 og viklingen 31.

Pulsformekretsen 44 avgir et firkantbølgesignal (FIG. 3 D) i fase med vekselspenningen på sekundærklemmene av transformatoren 33 (FIG. 3 C). JK-flip-flop-kretsen 43 er innrettet til å trigges av de fallende flanker av dette firkantbølgesignal og blir derfor trigget ved den fallende flanke som følger umiddelbart efter om-stillingen av flip-flop-kretsen 40 (FIG. 3 E). I dette øyeblikk går utgangen Q fra JK-flip-flop-kretsen over til nivå 1 og åpner OG-porten 42. Pulsene 610 påtrykkes for subtraksjon i telleren

41, som når den kommer til null, tilbakestiller flip-flop-kretsen 40. Utgangen Q fra JK-flip-flop-kretsen, som var i tilstand 0, bringes tilbake til tilstand 1 på en fallende flanke av utgangs-signalet fra kretsen 44 umiddelbart efter tilbakestillingen av flip-flop-kretsen 40 (se høyre side av FIG. 3, B til E).

Åpningen av releet 3 6 styres ved at utgangen Q, fra JK-flip-flop-kretsen går over til nivå 0, hvilket imidlertid skjer med en viss forsinkelse på grunn av det faktum at dette relé er konstruert til å åpnes når verdien av vekselstrømmen i viklingen 31 går gjennom null (FIG. 3, E, F og G). Når strømmen avbrytes i viklingen 31, blir en magnetisk markering påført kabelen i form av en per-manent magnet med en nordpol og en sydpol i det vesentlige rett overfor endene av magnetkjernen 30. Da strømmen alltid avbrytes når den går gjennom null i en forutbestemt retning (fra en positiv verdi til en negativ verdi), har alle magnetiske markeringer samme polaritet på kabelen. Deteksjonen av markeringene blir derved lettere. En markering blir ikke påført nøyaktig når det opptrer en styrepuls C^. Betraktes FIG. 3, vil det sees at mellom signalet CM og påføringen av markeringen blir det en forsinkelse som kan

gå opp i 1,25 periode av kraftforsyningsspenningen. Forutsettes f.eks. en kraftforsyning på 60 Hz og en kabelhastighet på 50 m/min., vil en varighet på 1,25 periode svare til en kabelbevegelse på omkring 1,7 cm. Feilen i plasseringen av markeringen kan derved gå opp i 1,7 cm, hvilket er tillatelig fordi den ikke akkumuleres.

Lukningen av reléet 36 skjer når vekselspenningen på viklingens klemmer går gjennom null efter at utgangen Q fra JK-flip-flop-kretsen går til nivået +1. Følgelig vil strømmen i viklingen 31 bli avbrutt når den går gjennom null efter en positiv halvperiode og blir gjenopprettet ved å begynne med en positiv halvperiode (FIG. 3 F). Derfor har det magnetfelt som frembringes'av denne første halvperiode, samme polaritet som den magnetiske markering som nettopp er blitt påført og har ingen tilbøyelighet til å slette denne markering. Viklingen 31 på magnetkjernen 30 arbeider i slette-modus inntil det neste styresignal C M opptrer. En magnetisk markering blir derved påført kabelen eller linen i det vesentlige ved hver opptreden av styresignalet C^.

Når markeringsoperasjonen er avsluttet, åpnes releet 34. Imidlertid vil vekselstrøm med en raskt avtagende amplitude fortsette å flyte en viss tid i den oscillasjonskrets som dannes av kondensatoren 35 og viklingen 31. Det blir derved dannet et avtagende magnetisk vekselfelt i kabelen, hvilket forhindrer påføring av en utilsiktet markering ved slutten av operasjonen.

Claims (8)

1. Apparat for påføring eller innskrivning av magnetiske markeringer på en kabel i bevegelse, omfattende en anordning med en vikling for å generere et magnetfelt i en sone på kabelen og kretser for matning av viklingen med en slette-vekselstrøm som er tilstrekkelig til å slette eventuelle eksisterende markeringer på kabelen ved hjelp av det således frembragte magnetfelt, og videre omfattende kretser til momentan avbrytelse av den slettestrøm som flyter i viklingen, under innskrivningen av markeringen, karakterisert ved at markeringene kan innskrives på kabelen (17) ved hjelp av avbruddskretsene uten å sende strøm gjennom viklingen, og at avbruddskretsene er styrbare ved hjelp av innskrivnings-styresignaler for avbrytelsen av slettestrømmen såsnart dennes amplitude går gjennom null umiddelbart efter at styresignalene har opptrådt.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen for generering av magnetfeltet omfatter en magnetkjerne (30) med viklingen (31) anbragt på denne, og at kjernen (30) er anordnet med sine ender nær to punkter på kabelen (17) som ligger i lengdeveis avstand fra hverandre på denne.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at kretsene for momentan avbrytelse av strømmen i viklingen (31) omfatter en relé-anordning (36) og styrekretser (41, 40, 43, 44) for relé-anordningen (36), som påvirkes av bevegelsen av kabelen (17), for å gjeninnkoble strømmen i viklingen (31) efter at en forutbestemt kabellengde har løpt forbi, hvilken kabellengde i det minste svarer til påvirknings-distansen for anordningen (30, 31) for generering av magnetfeltet.

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at styrekretsene (41, 40, 43, 44) er innrettet til å avbryte strømmen i det vesentlige ved dennes nullgjennomgang i en forutbestemt retning.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at styrekretsene (41, 40, 43, 44) er innrettet til å påvirkes av forandringer i påtrykt spenning på viklingen (31) gjennom matekretsene, for å bevirke avbrytelsen av strømmen ved dennes nullgjennomgang i forutbestemt retning.

6. Apparat ifølge kravene 4 og 5, karakterisert ved at styrekretsene (41, 40, 43, 44) er innrettet til gjeninnkobling av strømmen i viklingen (31) ved nullgjennomgang av den påtrykte spenning for viklingen (31) i en retning motsatt av den forannevnte retning, slik at den første halvperiode av strømmen ikke er tilbøyelig til å slette den forut innskrevne markering.

7. Apparat ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at det omfatter kretskomponenter (34, 35) til avbrytelse av strømmen uten innskrivning av en magnetisk markering på kabelen, efter avslutning av markeringsoperasjonen.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at kretskomponentene for avbrytelse av strømmen ved avslutning av markeringen omfatter en kondensator (35) som er forbundet med viklingen (31) for å frembringe en hurtig fallende veksel-strøm i viklingen, samt et relé (34) for avbrytelse av strøm-men til kondensatoren (35) og til viklingen (31).