NO324146B1

NO324146B1 - Anordning for a detektere et bevegelig legemes posisjon inne i en rorformet beholder ved hjelp av magnetfelt-maling

Info

Publication number: NO324146B1
Application number: NO20025342A
Authority: NO
Inventors: Klaus Biester; Peter Kunow
Original assignee: Cooper Cameron Corp
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2007-09-03
Also published as: DE50110452D1; US7859251B2; US7956605B2; US20030107367A1; US20070252589A1; DE20008413U1; NO20025342D0; WO2001086116B1; BR0110740A; US20040263158A1; US20090039876A1; MXPA02011107A; NO20025342L; AU2001262265A1; US6815945B2; US20110057647A1; US7449879B2; CA2424284A1; BR0110740B1; WO2001086116A1

Description

Oppfinnelsen gjelder en måleanordning for å detektere et legeme som beveger seg i forhold til en beholder, spesielt en som er rørformet utført, samt med minst én magnetfelt-frembringende og magnetfelt-målende magnetenhet og som er tilordnet beholderen og/eller legemet, samt minst én vurderingsinnretning som er forbundet med magnetenhéten for mottak av målesignaler fra denne enhet.

En slik måleanordning er kjent fra US-A-3 103 976. Denne måleanordning benyttes for lokalisering av rør og særlig deres ytterender for gjensidig forbindelse med undervannsutboringer og lignende. Et slikt føringsrør som strekker seg mellom et boretårn og en rammedel som er festet til sjøbunnen og i form av en beholder, oppviser i området omkring rammedelen på sin utside, en spole som magnetfelt-frembringende magnetenhet samt to målespoler anordnet henholdsvis på oversiden og undersiden av denne spole og som utgjør magnetfelt-målende magnetenheter. De forskjellige spoler er over elektriske ledere forbundet med en vurderingsenhet i området av borerøret på havoverflaten. Den magnetfelt-frembringende spole danner et magnetfelt inne i føringsrøret og som hovedsakelig er rettet i rørets lengderetning. Dette magnetfelt forløper likeledes gjennom de to magnetfelt-målende spoler. Hvis det da inne i føringsrøret forskyves en borestreng; et verktøy, et rør eller lignende, vil magnetfeltet forandre seg alt etter dette bevegelige legemets posisjon i forhold til de magnetfelt-målende spoler, hvilket fører til en tilsvarende induksjon i disse spoler. Derved kan det fastslås når dette legemet når frem til én av disse magnetfelt-målende spoler, eller f.eks. når legemet når frem til en utblåsningsventil som befinner seg på sjøbunnen.

Ved den tidligere kjente måleanordning er det imidlertid hovedsakelig mulig å fastslå posisjonen av en fremre ende av det legeme som beveger seg, hvorved posisjonsregistreringens nøyaktighet er bestemt av avstanden mellom de spoler som er anordnet langs føringsrørets lengderetning, deres bredde i lengderetningen og lignende.

Som ytterligere eksempel på kjent teknikk på området, kan nevnes

US 5,666,050 som omhandler en måleanordning for å detektere posisjonen til et legeme som beveger seg i forhold til en beholder, hvor anordningen i en utførelse omfatter magnetfeltgenererende og -detekterende enheter. Posisjonssensoren i denne kjente måleanordning kan ikke detektere posisjonen til det bevegelige legemet både i lengde- og horisontalretningen.

Søknadsgjenstanden har da som formål å forbedre en måleanordning av innledningsvis omtalte art på en slik måte at det på enkel måte blir mulig i tillegg til bestemmelse av legemets posisjon i forhold til beholderen i lengderetningen, også blir mulig å fastslå dets posisjon i tverretningen i forhold til vedkommende beholder.

Dette formål oppnås i sammenheng med de særtrekk som er angitt i innled-ningspartiet i patentkrav 1, ved at magnetenheten oppviser en maksimal magnetisk fluks hovedsakelig vinkelrett på legemets bevegelsesretning i forhold til beholderen. Derved forandres på den ene side magnetfeltet og magnetfluksen når legemet og beholder har beveget seg en slik avstand i forhold til hverandre, at begge befinner seg i magnetfeltet fra den magnetfelt-frembringende magnetenhet. Videre vil en slik relativ posisjon mellom legeme og beholder samtidig magnetfeltet forandre seg i en retning Vinkelrett på den relative bevegelses retning, slik at en ytterligere informasjon vedrørende legemets og beholderens posisjonering i forhold til en vinkelrett relativ bevegelsesretning kan mottas av vurdéringsinn-retningen.

I henhold til oppfinnelsen er måleinnretningen da uavhengig av om herunder f.eks. den rø rf ormede beholder er fast anordnet mens legemet beveger seg i forhold til denne, eller om bevegelsesfomoldet er omvendt av dette. I det minste den bevegelige del bør derved omfatte et magnetisk materiale som fører til en tilsvarende forandring av magnetfeltet mellom magnetenhetene.

Ved boringer etter jordolje eller lignende, kan det i denne sammenheng vise seg fordelaktig når den spesielt rø rf ormede utførte beholder, dette ovenfor omtalte føringsrør og vedkommende legeme, utgjøres av en komponent som beveger seg i forhold til dette rør. Dette bør i det minste på vedkommende sted bestå av et magnetisk materiale eller oppvise et slikt, og dette sted tjener da til detektering av legemet med hensyn til dets posisjon og orientering i forhold til beholderen. Dette kan f.eks. utgjøres av legemets fremre ende.

Som regel beveger et slikt legeme seg inne i beholderen på en slik måte at de tilsvarende magnetenheter på hensiktsmessig måte kan være tilordnet en innside av beholderen. Hvis imidlertid det bevegelige legemet er fremstilt i et ikke-magnetisk materiale og beholderen på et tilsvarende sted oppviser et magnetisk materiale, kan de tilsvarende magnetenheter være anordnet på en utside av legemet. Også i dette tilfelle er det imidlertid mulig å anordne magnetenhetene for for-enklet tilgjengelighet på en utside av beholderen, mens det frembrakte magnetfelt strekker seg gjennom beholderens vegger til dens indre.

En enkelt anordning for nøyaktig detektering av det legeme som beveger seg kan da tenkes i det tilfelle h vor magnetenhetene er anordnet i minst ett anordningsplan vinkelrett på den relative bevegelsesretning. For eksempel kan flere slike magnetenheter være anordnet langs en sirkel eller på annen måte i avheng-ighet av beholderens tverrsnitt, hvor da en anordning av magnetenhetene med samme innbyrdes avstand i beholderens omfangsretning, er mulig.

For å kunne registrere legemet ikke bare hovedsakelig omkring dette ene anordningsplån, kan magnetenheter være anordnet i forskjellige anordningsplan i innbyrdes avstand langs den relative bevegelsesretning og vinkelrett på denne retning. Derved kan detektering finne sted såvel i hvert av disse anordningsplan som ved registrering mellom anordningsplanene ved hjelp av tilsvarende sammenkop-lede magnetenheter.

Alt etter magnetenhetens utførelse er herunder mulig at en slik magnetenhet kan koples om mellom magnetfelt-frembringelse og magnetfelt-måling. Dette kan også finne sted under en måleprosess. Det er innlysende at en slik omkopling av magnetenhetene f.eks. omfatter en variabel ompoling av magnetenhetene, var-iasjoner av magnetfeltstyrken og lignende.

Et enkelt utførelseseksempel for en magnetfelt-frembringende magnetenhet kan oppnås ved hjelp av en permanent magnet.

For å oppnå flere muligheter for registrering av vedkommende legeme, f.eks. ved de forut beskrevne utførelser, kan en slik magnetenhet være en elektrisk drivbar spole. Denne kan da på enkel måte benyttes såvel for magnetfelt-opprettelse som for magnetfelt-måling. Ved en slik spole kan videre magnetfelt-styrke eller polretning forandres og magnetiske vekselfelt frembringes.

For å kunne måle et magnetfelt nøyaktig og likevel på enkel måte, kan en magnetfelt-målende magnetenhet være en magnetfeltsensor, spesielt et Hall-element. Slike magnetfeltsensorer kan med nødvendig tetthet og anordningsutbred-else på enkel og billig måte f.eks. opprettes på innsiden av beholderen.

I stedet for å måle magnetfeltene eller magnetfluksene, kan naturligvis en slik tilsvarende magnetenhet også registrere magnetisk dempning.

For å forsterke magnetfeltet og dermed også den magnetiske fluks i én retning vinkelrett på den relative bevegelsesretning, kan magnetenheten oppvise et magnetiserbart materiale. Dette kan f.eks. være et ferromagnetisk eller paramag-netisk materiale.

For å ikke tilordne hver magnetenhet separat magnetiserbart materiale, kan magnetenhetene være forbundet med hverandre ved hjelp av et magnetiserbart materiale, eventuelt et materiale med magnetisk ledningsevne.

For å kunne plassere magnetenheten beskyttet, kan den f.eks. være anordnet i en radialutboring av beholderen. Denne radialutboring kan finne sted i det minste så dypt i radialretningen at magnetenheten i sin helhet kan anordnes i denne og ikke rager inn i beholderens indre rom.

For ikke å måtte utforme et tilsvarende antall radialboringer eller lignende i beholderen og samtidig å kunne håndtere et større antall magnetenheter samtidig, kan et antall av sådanne magnetenheter være tilordnet en magnet-måleinnsats, som f.eks. kan settes inn i en omfangsuttaking på innersiden av beholderen. En slik uttaking kan videre ha en slik dybde at magnetmåleinnsatsen med magnetenhetene ikke rager inn i det indre av beholderen.

Ved hjelp av de tilsvarende magnetenheter kan legemer med innbyrdes forskjellige tverrsnitt detekteres. Ved oljeboringer og lignende er det imidlertid fordelaktig, samtidig som vurderingen for å erkjenne legemet inne i beholderen forenkles, når beholder og/eller legeme i det vesentlig er rørformet utført. Ved en anvendelse i sammenheng med jordolje- eller gass-utboringer, finner en føring av det hovedsakelige rø rf ormede legemet sted inne i den likeledes hovedsakelig rø rf ormede utformede beholder. Denne føring kan da finne sted slik at legemet ligger an mot innersiden av beholderen eller har en viss avstand fra denne.

En ytterligere enkel og plassbesparende utførelsesform av en magnetenhet kan da oppnås ved at denne oppviser et forgrenet og/eller spiralformet omløpende elektrisk ledende bånd. Dette bånd tilsvarer hovedsakelig en spole og frembringer et likeartet magnetfelt.

For å kunne håndtere slike båndformede magnetenheter på enkel måte, kan et slikt bånd være anordnet særlig på en ringformet innsats. Denne innsats oppviser da naturligvis en form som tilsvarer beholderens tverrsnitt for å kunne an-bringes på enkel måte, spesielt på en innside av beholderen.

Innsatsen kan videre tjene til forenkling ved at også tilsvarende elektriske ledninger for tilførsel og/eller bortleding av signaler fra de båndformede magnetenheter, er anordnet på innsatsen.

Analogt består det en mulighet for at det på den ovenfor nevnte magnet-måleinnsats for anvendelse av elektriske spoler som magnetenheter, er anordnet viklingsforlengelse for slike elektriske spoler. På disse viklingsforlengelser er da spolene oppviklet, hvorved viklingsforlengelsene samtidig også kan være utført i et elektrisk magnetiserbart materiale, slik som også magnet-måleinnsatsen i sin helhet.

Analysering av de signaler som særlig tas opp av de magnetfelt-målende magnetenheter, kan da ikke bare utføres med hensyn til legemets posisjonsbestemmelse. For å konstruere analyseinnretningen tilsvarende, kan denne oppvise en lagringsinnretning og/eller en anvisningsinnretning, eller ved hjelp av denne f.eks. også være forbundet med en datamaskin. I lagringsinnretningen kan da tilsvarende matematiske vurderingsalgoritmer og/eller markeringsfelt for vurdering av de målte signaler, være lagret.

Anvisningsinnretningen kan f.eks. tjene til grafisk anvisning av legemet eller til registrering av vedkommende legeme. Analyse- eller vurderingsinnretningen kan da være utformet slik at i tillegg til at legemets tilstedeværelse registreres, også dets posisjon, form, bevegelsesretning eller størrelse, fastlegges.

Vurderingen av magnetenhetens signaler såvel som anordningen av magnetenhetene forenkles ved at f.eks. magnetenhetenes akser er rettet langs en symmetriakse som forløper j beholderens lengderetning.

Fordelaktige utførelsesformer for oppfinnelsen vil i det følgende bli nærm-ere beskrevet under henvisning til figurene på de vedføyde tegninger, hvorpå: fig. 1 viser i perspektiv et sideoppriss av en første utførelsesf orm for en måleanordning i forhold til oppfinnelsen, montert på en rørformet beholder,

fig. 2 viser, sett ovenfra, et horisontalt snitt gjennom et parti av fig. 1,

fig. 3 viser, sett fra siden, et andré utførelseseksempel for en måleinnretning i henhold til oppfinnelsen,

fig. 4 viser en del av et vertikalsnitt gjennom fig. 3,

fig. 5 viser i perspektiv og sett fra siden, et tredje utførelseseksempel for måleanordningen i henhold til oppfinnelsen,

fig. 6 viser en forstørret fremstilling av den markerte detalj "A" i fig. 5,

fig. 7 viser en forstørret fremstilling av den angitte detalj "B" i fig. 5,

fig. 8 viser et horisontalsnitt gjennom en prinsippskisse av måleinnretningen i forhold til oppfinnelsen,

fig. 9 viser en fremstilling av samme art som fig. 8, med et legeme anordnet i midten,

fig. 10 er en fremstilling i samsvar med fig. 8 og med en anordning av et legeme forskjøvet fra midten,

fig. 11 viser en fremstilling i henhold til fig. 8 og med en ytterligere anordning av vedkommende legeme utenfor midtpartiet,

fig. 12 viser en fremstilling i samsvar med fig. 8 og med en midtre anordning av et ytterligere legeme,

fig. 13 er en prinsipiell fremstilling for å anskueliggjøre den magnetiske fluks, og

fig. 14 er en detaljfremstilling av et flateelement fra fig. 13.

Fig. 1 viser et første utførelseseksempel for en måleanordning 1 i henhold til oppfinnelsen og utført for en rørformet beholder 2 med et angitt likeledes rørfor-met legeme 3. Beholderen 2 strekker seg f.éks. ut fra en ikke vist plattform på havoverflaten frem til en forankringsrammedel på sjøbunnen. Inne i beholderen 2 blir legemet 3 ført i lengderetningen 33 i relativ bevegelse med retning 14. Legemet 3 utgjøres f.eks. av en del av en borestreng eller et verktøy eller lignende, slik det vil være nødvendig ved maritim boring etter jordolje.

I et anordningsplan 16 som er anordnet vinkelrett på den relative bevegelsesretning 14, er det i beholderen 2 anordnet en rekke magnetenheter 4-9. Disse befinner seg i tilsvarende radialboringer i beholderen 2 og oppviser minst én elektrisk spole 17. De tilsvarende spoleakser ligger i anordningsplanet 16 og er vendt mot midten av den langsgående utboring 36. Alle magnetenheter 4-9 er anordnet langs den indre omkrets av beholderen 2 og på dens innside 15 i samme innbyrdes avstand. Spolene 17 er slik anordnet inne i hver sin radialutboring 19, at magnetenhetene 5-9 ikke rager ut over innsiden 15 av den langsgående utboring 36.

Hver av spolene 17 er forbundet med tilordnede elektriske ledninger 35, som føres utover i forhold til beholderen 2 og der sammenstilles i ikke viste samle-kabler, som f.eks. føres til sjøoverflaten.

Minst én av magnetenhetene 4 er en magnetfelt-skapende magnetenhet. Dets magnetfelt forandres av legemet 3, som i det minste delvis består av et magnetiserbart eller magnetisk ledende materiale 18, og ved bevegelse og anordning av legemet 3 i forhold til den langsgående utboring 36 forandres magnetfeltet gjennom de magnetfelt-målende magnetenheter 6-9 og disse forandringer kan detekteres, hvilket vil si at magnetenhetene 5-9 over sine elektriske ledninger 35 av-gir en tilsvarende induksjonsspenning på grunn av de magnetiske flukser som gjennomtrenger magnetenhetene og forandres med tiden.

Istedenfor å anordne den magnetfelt-skapende magnetenhet 4 og de tilsvarende magnetfelt-målende magnetenheter 5-9 i et anordningsplan 16 i henhold til fig. 1, f.eks. også de magnetfelt-målende magnetfeltenheter helt eller delvis er anordnet i andre anordningsplan som er forskjøvet i forhold til anordningsplanet 16 i fig. 1 oppover eller nedover og befinner seg således i avstand fra dette.

I fig. 2 er det angitt et horisontalt snitt gjennom en del av fig. 1 i området av anordningsplanet 16. Særlig forløper dette snitt i området av magnetenheten 7. Den radiale utboring 19 i en vegg 37 av beholderen 2 er åpen i retning innover og er på sin motsatte side forbundet med en ledningsutboring 38. Denne tjener til gjennomføring av de elektriske ledninger 35 fra spolen 17 i retning utover, hvilket vil si bort fra den langsgående utboring 36. Ledningsutboringen 38 kan lukkes ved hjelp av en lukkekappe 39, som de elektriske ledninger 35 er ført gjennom med god tetning.

Den magnetfelt-skapende magnetenhet 4, se fig. 1, er oppbygget på analog måte. I denne forbindelse skal det da bemerkes at alle magnetenheter i henhold til fig. 1 hver for seg kan anvendes som magnetfelt-skapende eller magnetfelt-målende magnetenheter. For eksempel kan magnetenhetene 6, 7 og 8 benyttes som magnetfelt-målende enheter, mens magnetenhetene 4, 5 og 9 anvendes som magnetfelt-skapende enheter. Andre vilkårlige oppdelinger av disse magnetenhetene så vel forut for som under en tilsvarende måling, kan da uten videre erkjen-nes. Fig. 3 er et perspektivoppris svarende til fig. 1 for et andre utførelseseksem-pel for måleinnretningen 1 i henhold til oppfinnelsen. I denne figur, liksom i de følgende figurer, er tilsvarende og like deler, se også fig. 1 og 2, angitt ved samme henvisningstegn. Disse vil imidlertid bare bli delvis omtalt. Fig. 3 skiller seg fra fig. 1 ved sammenfatningen av magnetenhetene 4-10 av en magnetmåleinnsats 20 av et magnetiserbart eller magnetisk ledende materiale 18. Denne magnetmåleinnsats 20 er på et tilsvarende sted i beholderen 2 satt inn i en rundtgående uttakning 21 på beholderens innside 15 og i dens vegg 37. Magnetmåleinnsatsen 20 oppviser et omtrent U-formet tverrsnitt. Åpningen i U-form er rettet innover i retning av den langsgående utboring 36. I den ringspalte- åpning 40 som er dannet mellom U-grenene, er det stedvis anordnet en viklingsforlengelse 28 av magnetiserbart materiale. Denne strekker seg parallelt med U-grenene i retning av en langsgående utboring 36 radialt innover. På hver av disse viklingsforlengelser 28 er det påviklet en spole 17 for en tilsvarende magnetenhet 4-10. Anordningen av disse magnetenheter, henholdsvis spoler, er utført analogt med det som er angitt i fig. 1 i et anordningsplan 16. Det skal atter en gang henvises til at tilsvarende magnetmåleinnsatser kan være anordnet i mer enn ett anordningsplan.

I fig. 4 er det angitt en del av et vertikalsnitt gjennom utførelseseksemplet i fig. 3. Særlig er det angitt at spolen 17 er påviklet viklingsfremspringet 28 og at tilsvarende elektriske ledninger 35 til spolen er ført gjennom en boring i veggen 37 radialt utover i forhold til beholderen 2. Som allerede forklart i sammenheng med fig. 1, kan de forskjellige magnetenheter 4-10 etter ønske være koplet som magnetfelt-skapende eller magnetfelt-målende enheter.

I fig. 5 er det vist i perspektiv et oppriss analogt med fig. 1 og 3 og som an-gir et tredje utførelseseksempel for måleanordningen 1 i henhold til oppfinnelsen.

I dette utførelseseksempel er magnetenhetene 4-11 utført som bånd 22 i samsvar med tynnsjikt-teknologien eller lignende på en innsats 23. Disse bånd 22 forløper forgrenet og/eller i spiralform. Ved en ende oppviser hvert bånd en tilslutningskontakt 41, samt på den andre ende en tilsvarende tilslutningskontakt 42 for elektrisk forsyning, eventuelt avgivelse av målesignaler. Tilslutningskontaktene 41, 42, se f.eks. fig. 6, er på den utside av innsatsene 23 som er vendt bort fra den

langsgående utboring 36, forbundet med elektriske forsyningsledninger 24, 25, henholdsvis elektriske måleledninger 26, 27. Da de tilsvarende elektriske ledninger 24, 25 og 26, 27 også omvendt kan koples som elektriske måleledninger eller

eventuelt elektriske forsyningsledninger, kan derved et tilsvarende antall av magnetenhetene 4-11 enten være utført for magnetfelt-opprettelse eller magnetfelt-måling.

En innsats 23 er dannet av en tynn ring av magnetiserbart materiale, og som på enkel måte kan anordnes på innsiden 15 av beholderen 2 på et hovedsakelig vilkårlig sted. Tilsvarende ytterligere innsatser 23 kan anordnes i ytterligere anordningsplan, se utførelsene i fig. 1 og fig. 3.

På et sted av innsatsen 23 er denne med sine ledninger 24-27 forbundet med en vurderingsinnretning 12. Denne er særlig ved maritim jordoljeboring anordnet på en tilsvarende plattform på havoverflaten. Ved andre anvendelser av måleanordningen 1 i henhold til oppfinnelsen, f.eks. for boringer på land, er analyse eller vurderingsinnretningen 12 anordnet på et tilsvarende godt tilgjengelig sted.

Vurderingsinnretningen 12 viser ved utførelseseksemplet i henhold til fig. 5 f.eks. eh lagringsinnretning 29 for lagring av de utledede målesignaler eller for lagring av tilsvarende analyseprogrammer for målesignalene. De tilsvarende frembrakte målesignaler kan anvises ved hjelp av en anvisningsinnretning 30 som er forbundet med vurderingsinnretningen 12. Videre kan vurderingsinnretningen 12 være utført som databehandljngsenhet eller være forbundet med en ytre datamaskin 31, ved hjelp av hvilken f.eks. en programmering av vurderingsinnretningen eller tilsvarende kopling av magnetenhetene for magnetfelt-opprettelse eller magnetfelt-måling kan gjennomføres.

Ved denne forbindelse skal det da henvises til at magnetenhetene for magnetfelt-opprettelse f.eks. også kan være dannet av permanentmagneter. Likeledes kan magnetenhetene for magnetfelt-måling være utført som magnetsensorer, slik som f.eks. Hall-elementer.

Ved hjelp av vurderingsinnretningen 12 vil det dessuten også være mulig å forandre det frembrakte magnetfelt med hensyn til polretning eller feltstyrke. Likeledes er også magnetiske vekselfelt mulig.

I fig. 8-12 er måleinnretningen 1 i henhold til oppfinnelsen vist med prinsipiell fremstilling av forskjellige magnetenheter 4-11 uten legeme 3 (fig. 8), samt med forskjellige legemer i forskjellige posisjoner inne i beholderen 2.

I fig. 8 er det frembrakte magnetfelt av magnetenheten 4 vist uten påvirk-ning av et indre legeme 3, se f.eks. fig. 1. De tilsvarende magnetfelt-linjer 43 strekker seg på tvers av den langsgående utboring 36 og munner inn i tilsvarende magnetfelt-målende magnetenheter 5-11. Alt etter hvor fjernt de magnetfelt-målende magnetenheter 5-11 ligger fra den magnetfelt-skapende magnetenhet 4, gjennom-løper flere eller færre magnetfelt-linjer vedkommende magnetenheter. Tilsvarende er også den tilordnede magnetiske fluks forskjellig.

Magnetenhetene 4-11 er slik anordnet at disse, og særlig de tilordnede magnetiske akser 32, se f.eks. fig. 9, viser mot et midtpunkt i den langsgående utboring 36, henholdsvis på en symmetriakse 34 som forløper i lengderetningen 33, se fig. 1.

Ved bevegelse av et legeme 3 i forhold til beholderen 2, fremkommer magnetfelt-linjer med forskjellige forløp, se fig. 9-11.1 fig. 9 er legemet 3 anordnet konsentrisk med midtpunktet 34 og fører da til en tilsvarende symmetrisk fordeling av magnetfelt-linjene. I fig. 10 befinner legemet 3 seg utenfor midten og er vist nær inntil den magnetfelt-skapende magnetfeltenhet 4.

I fig. 11 er legemet 3 vist i en annen stilling utenfor midten og tilnærmet nær

inntil den magnetfelt-målende magnetenhet 9.

Ut i fra de tilsvarende endringer av magnetfeltene og den magnetiske fluks som registrerer magnetfelt- og magnetisk fluks, kan man slutte tilbake til om det foreligger et legeme 3 i området av vedkommende magnetenhet og utover dette med hensyn til avstandene fra legemet 3 til de forskjellige magnetenheter, beliggenhet og dimensjon for legemet 3, såvel som dets bevegelsesinnretning. Ved hjelp av tilsvarende bildedannende prosesser inne i vurderingsenheten 12, se f.eks. fig. 5, kan legemet 3 angis med hensyn til beliggenhet, dimensjon og bevegelse på anvisningsanordningen 3.

I fig. 12 er det vist et tilsvarende legeme 3 méd større dimensjoner og stør-re veggtykkelse, hvilket da fører til tilsvarende forandringer i magnetfelt og den tilsvarende magnetiske fluks. Ut i fra dette er tilsvarende tilbakeslettinger med hensyn til andre dimensjoner av legemet 3, i henhold til fig. 12, mulig.

I fig. 13 er en magnetfelt-frembringende magnetenhet 4 med det magnetfelt som er frembrakt av denne enhet, se magnetfeltlinjene 43, samt den tilordnede magnetiske fluks 13 angitt ved hjelp av forskjellige flateelementer 44. Som kjent er den magnetiske fluks bestemt ved følgende ligning:

hvor

O er den magnetiske fluks, B den magnetiske induksjon og dÅ et infinitesimalt vektorielt flateelement. I henhold til oppfinnelsen er magnetenhetene 4-11 anordnet slik at den tilsvarende magnetiske fluks oppviser sin maksimalverdi vinkelrett på bevegelsesretningen for legeme og beholder, hvilket vil si at det skalare produkt av magnetisk induksjon og vektorielt flateelement for de tilsvarende flateelementer da antar sin maksimale verdi, se fig. 13.

I fig. 14 er det prinsipielt angitt at det for hvert flateelement 44 er bestemt ved det skalare produkt av magnetisk induksjon B og AA som vektorielt flateelement. Herunder gjelder følgende ligning:

hvor

a er den foreliggende vinkel 46 mellom vektorene B og AA . I det følgende vil arb-eidsfunksjonen for måleanordningen i henhold til oppfinnelsen bli kort forklart under henvisning til figurene på de vedføyde tegninger.

Måleanordningen i henhold til oppfinnelsen måler ved hjelp av den magnetiske fluks og/eller form og stilling med hensyn til sted og geometri for vilkårlige legemer inne i frembrakte magnetfelt i en beholder 2. En eller flere magnetenheter tjener til opprettelse av magnetfeltet og den tilsvarende magnetiske fluks. En eller flere ytterligere magnetenheter registrerer den varierende magnetiske fluks som frembringes av legemet og dets bevegelse eller anordning, og på grunn av de tilsvarende målesignaler bestemmes legemets avstander til disse magnetenheter, dets stilling, dimensjon og bevegelsesretning. Målingen ved hjelp av den magnetiske fluks kan finne sted statisk og/eller dynamisk over vekselfelt, varierende feltstyrke og variabel polretning.

De magnetfelt-skapende magnetenheter kan f.eks. være permanentmagneter eller elektrisk drivbare spoler. De magnetfelt-målende magnetenheter kan da måle den tilsvarende magnetiske fluks statisk i form av Hall-elementer og/eller dynamisk ut i fra den elektromagnetiske induksjon. Konfigurasjon og antall av de magnetfelt-skapende og magnetfelt-målende magnetenheter er varierende, slik at det særlig ved spoler som magnetenheter blir mulig å utføre omkoplinger mellom magnetfelt-skapende og magnetfelt-målende magnetenheter.

Analysen av de tilsvarende målesignaler finner sted over matematiske funk-sjoner og/eller markeringsfelt og kan grafisk fremvises som form og stilling for det legeme som skal måles, og en tilsvarende anvisningsinnretning, se fig. 5.

Magnetenhetene kan være anordnet i sirkelform eller på annen måte i ett eller flere plan, og er som regel innbyrdes forbundet med hverandre over et magnetisk ledende eller magnetiserbart materiale. Ut i fra antallet av de forskjellige

magnetenheter og deres innsats for magnetfelt-frembringelse og/eller magnetfelt-måling, kan magnetisk fluks mellom alle deltakende magnetenheter, som sammen med sine endringer utnyttes til avbildning og posisjonsbestemmelse av det legeme som skal måles. Den varierende magnetiske fluks blir tilsvarende måleteknisk vur-dert for å kunne erkjenne størrelse, form og posisjon for såkalte borerør med

deres verktøyskjøter, såvel som for eventuelle verktøy. Likeldes er en retningsbe-stemmelse mulig ved forflytning av rør eller verktøy som legemer inne i den rørfor-mede beholder. Videre kan magnetenhetene erkjenne slike såkalte borerør som ligger an mot innsiden av beholderen og således frembringer på utrustningen den fryktede "utvasking" ut i fra vegg-opprivning.

Claims

1. Måleanordning for å detektere et bevegelig legemes (3) posisjon inne i en rørformet beholder (2) og med i det minste én magnetfelt-frembringende og magnetfelt-målende magnetenhet (5-11) som er tilordnet beholderen (2) og/eller det magnetiske legeme (3), og minst én vurderingsenhet (12) som er forbundet med magnetenhetene (5-11) for mottakelse av målesignaler fra magnetenhetene, karakterisert ved at magnetenhetene (5-11) oppviser en maksimal magnetisk fluks (13) hovedsakelig vinkelrett påretningen (14) av den relative bevegelse mellom legeme (3) og beholder, samt et antall magnetenheter (5-11) anordnet i minst et anordningsplan (16) vinkelrett på den relative bevegelsesretning (14).

2. Måleanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at legemet (3) i det minste delvis er utført i et magnetisk materiale.

3. Måleanordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at magnetenhetene (5-11) er tilordnet en innside (15) av beholderen (2).

4. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at magnetenhetene (5-11) er anordnet i anordningsplan (16) som ligger i avstand fra hverandre i den relative bevegelsesretning (14) vinkelrett på denne relative bevegelsesretning.

5. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at magnetenheten (5-11) er innrettet for å koples om mellom magnetfelt-frembringelse og magnetfelt-måling.

6. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at den magnetfelt-frembringende magnetenhet (5-11) er en permanent magnet.

7. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at magnetenheten (5-11) utgjøres aven elektrisk drivbar spole (17).

8. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at den magnetfelt-målende enhet (5-11) utgjøres av en magnetfeltsensor, spesielt et Hall-element.

9. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved a t en magnetisk dempning kan detekteres av den magnetfelt-målende magnetenhet (5-11).

10. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at magnetenheten (5-11) oppviser et magnetiserbart materiale.

11. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at magnetenhetene (5-11) er forbundet med hverandre ved hjelp av et magnetiserbart materiale.

12. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at magnetenheten (5-11) er anordnet i en radial utboring (19) i beholderen (2).

13. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at et antall magnetenheter (5-11) er anordnet på en magnetmåleinnsats (20) som er innrettet for å settes inn i en ruhdtgående uttaking (21) på innsiden (15) av beholderen (2).

14. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at beholderen (2) og/eller legemet (3) er hovedsakelig utført i rørform og/eller føres inn i hverandre.

15. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at magnetenheten (5-11) oppviser et forgrenet og/eller spiralutformet omløpende elektrisk ledende bånd (22).

16. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at båndet (22) er anordnet på en ringformet innsats (23).

17. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at det er anordnet elektriske ledninger (24-27) på innsatsen (23) for tilførsel og/eller bortleding av signaler fra de båndformede magnetenheter (5-11).

18. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at magnetmåleinnsatsen (22) oppviser viklingsforlengelser (28) for elektriske spoler (17).

19. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at vurderingsinnretningen (12) oppviser en lagringsinnretning (29) og/eller en anvisningsinnretning (30) og/eller kan forbindes med en datamaskin (31).

20. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at en magnetisk akse (32) for magnetenheten (5-11) er rettet på en symmetriakse som forløper i lengderetningen (33) av beholderen (3).

21. Måleanordning som angitt i minst et av de forutgående krav, karakterisert ved at vurderingsinnretningen (12) er innrettet for å fastslå om et legeme (3) foreligger og/eller dets posisjon og/eller form og/eller bevegelsesretning og/eller størrelse.