RU46849U1 - TENSOR RESISTANCE POWER SENSOR - Google Patents

TENSOR RESISTANCE POWER SENSOR Download PDF

Info

Publication number
RU46849U1
RU46849U1 RU2005106430/22U RU2005106430U RU46849U1 RU 46849 U1 RU46849 U1 RU 46849U1 RU 2005106430/22 U RU2005106430/22 U RU 2005106430/22U RU 2005106430 U RU2005106430 U RU 2005106430U RU 46849 U1 RU46849 U1 RU 46849U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
force
sensing surfaces
sensor
elastic elements
bridge
Prior art date
Application number
RU2005106430/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Дудников
Д.Ф. Набиев
О.Р. Тимофеев
Original Assignee
ООО Научно-производственная фирма "ИНТЕК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО Научно-производственная фирма "ИНТЕК" filed Critical ООО Научно-производственная фирма "ИНТЕК"
Priority to RU2005106430/22U priority Critical patent/RU46849U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU46849U1 publication Critical patent/RU46849U1/en

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к силоизмерительной технике и может быть использована в нефтедобывающей отрасли промышленности, а также в других отраслях промышленности для получения информации о статических изменяющихся усилиях сжатия или растяжения в сило - и весоизмерительных системах. Тензорезисторный датчик силы отличается высокой точностью измерения усилия и надежностью в эксплуатации. Максимальная приведенная погрешность измерения усилия составляет 0,5%. Это достигается тем, что в датчике, содержащем два параллельно расположенных упругих элемента, соединенных между собой перемычкой, имеющих каждый тензорезисторный полумост и силовоспринимающие поверхности, на каждом упругом элементе симметрично силовоспринимающих поверхностей выполнен широкий сквозной паз прямоугольной формы, на параллельных сторонах внутренней поверхности которого наклеены как зеркальное отображение друг друга тензорезисторы полумоста и залиты компаундом, стойким к воздействию температур в диапазоне от - 60 °С до + 60 °С, а упругие элементы с силовоспринимающими поверхностями выполнены с возможностью ограниченного поворота друг относительно друга в параллельных плоскостях.The utility model relates to load-measuring equipment and can be used in the oil industry, as well as in other industries to obtain information about static changing compressive or tensile forces in force and weight measuring systems. The strain gauge force sensor is characterized by high accuracy of force measurement and reliability in operation. The maximum reduced error in measuring the force is 0.5%. This is achieved by the fact that in the sensor containing two parallel-mounted elastic elements interconnected by a jumper having each strain gage half bridge and force-sensing surfaces, a wide through-groove of a rectangular shape is made on each elastic element of symmetrically force-sensing surfaces, on the parallel sides of the inner surface of which are glued as mirror image of each other half-bridge strain gages and filled with a compound that is resistant to temperatures in the range from - 60 ° C to + 60 ° C, and elastic elements with power-sensing surfaces are made with the possibility of limited rotation relative to each other in parallel planes.

1 с.п.ф-лы, 5 ил.1 s.p. f-l, 5 ill.

Для опубликования в бюллетене на титульном листе описания полезной моделиFor publication in the newsletter on the title page of the utility model description

рекомендуется фиг.1recommended figure 1

Description

Полезная модель относится к силоизмерительной технике и может быть использована при измерении усилия, приложенного к полированному штоку станка-качалки при нефтедобыче.The utility model relates to load-measuring equipment and can be used to measure the force applied to the polished rod of a rocking machine during oil production.

Известен тензорезисторный датчик силы, содержащий два параллельно расположенных упругих элемента, жестко соединенных между собой перемычкой, на упругих элементах находятся силовоспринимающие поверхности, соответственно по три со стороны нагружающей силы и со стороны опорной поверхности, на наружной стороне каждого упругого элемента размещен тензометрический полумост, закрытый крышкой с уплотнением - резиновым кольцом [1].A strain gauge force sensor is known, comprising two parallel-mounted elastic elements rigidly connected by a jumper, force-sensing surfaces are located on the elastic elements, respectively, three on the side of the loading force and on the side of the supporting surface, on the outside of each elastic element there is a strain gauge half-bridge closed by a lid with seal - rubber ring [1].

К недостаткам известного датчика силы следует отнести отсутствие самоустановки датчика между траверсами станка-качалки при восприятии нагрузки силовоспринимающими поверхностями. Вследствие неровностей контактируемых с датчиком поверхностей верхней и нижней траверс (или перекоса траверс) при нагружении датчика усилием, приложенным к полированному штоку станка-качалки, контакт датчика с траверсами (как с верхней так и с нижней) может происходить в одной или двух точках, что снижает чувствительность датчика к воспринимаемой нагрузке.The disadvantages of the known force sensor include the lack of self-installation of the sensor between the cross-arms of the rocking machine when the load is perceived by force-sensing surfaces. Due to the irregularities of the surfaces of the upper and lower traverses that are in contact with the sensor (or the traverse is skewed) when loading the sensor with the force applied to the polished rod of the rocking machine, the sensor can contact the traverses (both from the upper and the lower) at one or two points, which reduces the sensitivity of the sensor to perceived load.

Расположение тензометрического полумоста на наружной поверхности упругого элемента датчика снижает точность измерения усилия, приложенного к полированному штоку станка-качалки. Относительная приведенная погрешность измерения усилия у такого датчика колеблется от 1.5% до 4%. Снижается так же надежность датчика. При эксплуатации датчика при температуре до - 60°С, что характерно для районов Западной Сибири и Крайнего Севера, происходит ослабление затяжки винтов крепления крышки тензометрического полумоста, что приводит к преждевременному выходу его The location of the strain gauge half-bridge on the outer surface of the elastic element of the sensor reduces the accuracy of measuring the force applied to the polished rod of the rocking machine. The relative reduced error in measuring the force of such a sensor varies from 1.5% to 4%. The reliability of the sensor is also reduced. When the sensor is operated at temperatures up to -60 ° С, which is typical for the regions of Western Siberia and the Far North, there is a weakening of the tightening of the screws that secure the cover of the strain gauge half-bridge, which leads to its premature exit

из работы при воздействии климатических факторов - дождя, снега, пыли, грязи.from work when exposed to climatic factors - rain, snow, dust, dirt.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является тензорезисторный датчик силы, содержащий два параллельно расположенных упругих элемента, жестко соединенных между собой перемычкой, на наружной стороне каждого упругого элемента размещены тензорезисторы, закрытые крышкой с уплотнениями. Крепление крышек к упругому элементу датчика усилия осуществляется парами с помощью дистанционных втулок и резиновых уплотнительных колец [2].The closest technical solution to the proposed one is a strain gauge force sensor containing two parallel-mounted elastic elements rigidly connected to each other by a jumper, on the outside of each elastic element there are strain gauges closed with a lid with seals. The caps are fastened to the elastic element of the force sensor in pairs using spacer sleeves and rubber o-rings [2].

Данному датчику присущи те же недостатки, что и датчику [1]. Единственным преимуществом датчика [2] по сравнению с датчиком [1] является его более высокая надежность крепления крышек тензорезисторного полумоста, ввиду того, что винты крепления крышек заменены дистанционными втулками, стягивающими крышки парами на каждом упругом элементе, что однако не исключает возможности попадания снега и влаги в тензорезисторный полумост вследствие релаксации резиновых уплотнительных элементов при длительной эксплуатации при пониженной температуре (до - 60°С), что в конечном счете снижает надежность работы датчика.This sensor has the same disadvantages as the sensor [1]. The only advantage of the sensor [2] compared to the sensor [1] is its higher reliability of fastening the covers of the strain gage half bridge, due to the fact that the screws of the covers are replaced by distance bushings, tightening the covers in pairs on each elastic element, which however does not exclude the possibility of snow and moisture in the strain gage half bridge due to the relaxation of rubber sealing elements during prolonged use at low temperatures (up to -60 ° C), which ultimately reduces the reliability chica.

В основу полезной модели положена задача создания такой конструкции тензорезисторного датчика силы, который отличался бы от аналога и прототипа более высокой точностью измерения действующего на упругие элементы усилия и более высокой надежностью в эксплуатации.The utility model is based on the task of creating such a design of a strain gauge force sensor that would differ from the analogue and prototype in higher accuracy of measurement of the force acting on the elastic elements and higher reliability in operation.

Поставленная задача решается тем, что в тензорезисторном датчике силы на каждом упругом элементе симметрично силовоспринимающих поверхностей выполнен широкий сквозной паз прямоугольной формы, на параллельных сторонах внутренней поверхности которого наклеены как зеркальное отображение друг друга тензорезисторы полумоста и залиты компаундом, стойким к воздействию температур в диапазоне от - 60°С до +60°С, а упругие элементы с силовоспринимающими поверхностями The problem is solved in that in the strain gauge force sensor on each elastic element of the symmetrically force-sensing surfaces there is a wide through-hole of a rectangular shape, on the parallel sides of the inner surface of which half-bridge strain gages are glued to each other and filled with a compound that is resistant to temperatures ranging from - 60 ° С to + 60 ° С, and elastic elements with force-sensing surfaces

выполнены с возможностью ограниченного поворота друг относительно друга в параллельных плоскостях.made with the possibility of limited rotation relative to each other in parallel planes.

На фиг.1 изображен тензорезисторный датчик силы, вид сбоку; на фиг.2-то же, вид сверху;; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - вид Б на фиг.3 при снятой крышке; на фиг.3 изображен тензорезисторный датчик силы в узле канатной подвески станка-качалки.Figure 1 shows a strain gauge force sensor, side view; figure 2 is the same, a top view ;; figure 3 is a section aa in figure 2; figure 4 is a view of B in figure 3 with the cover removed; figure 3 shows the strain gauge force sensor in the node of the cable suspension of the rocking machine.

Тензорезисторный датчик силы содержит упругие элементы 1 и 2, соединенные перемычкой 3, на упругих элементах находятся соответственно силовоспринимающие поверхности 4, 5, 6, 7 и 8, 9, 10, 11. Поверхности 4, 5, 6, 7 - со стороны нагружающей силы, и такие же поверхности 8, 9, 10, 11 - со стороны опорной поверхности (поверхности 10, 11 на упругом элементе 2 условно не показаны). На каждом упругом элементе 1 и 2 симметрично силовоспринимающих поверхностей выполнен широкий сквозной паз 12 прямоугольной формы, на параллельных сторонах внутренней поверхности которого наклеены как зеркальное отображение друг друга тензорезисторы 13, 14 тензометрического полумоста. Тензорезисторы другого полумоста на упругом элементе 2 (условно не показаны) наклеены также как и тензорезисторы 13 и 14. Тензорезисторы обоих полумостов залиты компаундом типа «Виксинт».The strain gauge force sensor contains elastic elements 1 and 2 connected by a jumper 3, on the elastic elements there are respectively force-sensing surfaces 4, 5, 6, 7 and 8, 9, 10, 11. Surfaces 4, 5, 6, 7 - from the side of the loading force , and the same surfaces 8, 9, 10, 11 - from the side of the supporting surface (surfaces 10, 11 on the elastic element 2 are conventionally not shown). On each elastic element 1 and 2 of symmetrically force-sensing surfaces there is a wide through-through groove 12 of a rectangular shape, on the parallel sides of the inner surface of which strain gauges 13, 14 of the strain gauge half-bridge are glued to each other. The strain gauges of the other half-bridge on the elastic element 2 (not shown conditionally) are glued in the same way as the strain gauges 13 and 14. The strain gauges of both half-bridges are filled with a Vixint-type compound.

Выступы квадратной формы 15 и 16 перемычки 3 входят в пазы такой же формы упругих элементов 1 и 2 с небольшим зазором 0,5...0,6 мм (фиг.3 и 4), что обеспечивает возможность ограниченного поворота упругих элементов 1 и 2 относительно друг друга в параллельных плоскостях. Упругие элементы 1 и 2 и перемычка 3 поджимаются друг к другу (стягиваются) с помощью крышек 17 винтами крепления 18, ввинчиваемыми в торцы квадратных выступов перемычки. Такая конструкция датчика силы обеспечивает возможность самоустановки датчика силы между траверсами станка-качалки при восприятии нагрузки силовоспринимающими поверхностями. Датчик силы контактирует своими силовоспринимающими поверхностями с верхней и нижней траверсами канатной подвески станка-качалки несмотря на их перекос The protrusions of a square shape 15 and 16 of the jumper 3 are included in the grooves of the same shape of the elastic elements 1 and 2 with a small gap of 0.5 ... 0.6 mm (FIGS. 3 and 4), which allows limited rotation of the elastic elements 1 and 2 relative to each other in parallel planes. The elastic elements 1 and 2 and the jumper 3 are pressed against each other (pulled together) by means of the covers 17 with fixing screws 18, screwed into the ends of the square protrusions of the jumper. This design of the force sensor provides the possibility of self-installation of the force sensor between the cross-arms of the rocking machine when the load is perceived by force-sensing surfaces. The force sensor is in contact with its power-sensing surfaces with the upper and lower traverses of the rope suspension of the rocking machine despite their bias

или неровности контактных поверхностей как минимум в трех точках с каждой стороны (со стороны силовоспринимающей и опорной поверхностей) фиг.5. В результате чего общая площадь контакта значительно увеличивается, что повышает чувствительность датчика к действующему усилию и стабильность его восприятия. Расположение тензорезисторов полумоста на параллельных сторонах внутренней поверхности широкого сквозного паза прямоугольной формы зеркально относительно друг друга, как показывают проведенные эксперименты по нагружению датчика на силонагружающей установке в лаборатории механических испытаний Института проблем сверхпластичности материалов Академии наук России (ИПСМ АН РФ), повышает точность измерения действующего усилия. Максимальная приведенная погрешность измерения усилия составляет 0,5%.or irregularities of the contact surfaces at least at three points on each side (from the side of the power-receiving and supporting surfaces) of FIG. 5. As a result, the total contact area is significantly increased, which increases the sensitivity of the sensor to the current force and the stability of its perception. The location of the half-bridge strain gauges on the parallel sides of the inner surface of a wide through-groove of a rectangular shape is mirrored relative to each other, as shown by experiments on loading the sensor on a load-bearing installation in the mechanical testing laboratory of the Institute for Superplasticity of Materials of the Academy of Sciences of Russia (IPSM AN RF), increases the accuracy of measuring the current force . The maximum reduced error in measuring the force is 0.5%.

Заливка тензорезисторов обоих полумостов компаундом типа «Виксинт» повышает надежность эксплуатации датчика силы за счет обеспечения гарантированной герметичности тензорезисторного полумоста в рабочем диапазоне температур от - 60°С до +60°С.Filling the strain gages of both half-bridges with a Vixint-type compound increases the reliability of the force sensor by ensuring guaranteed tightness of the strain gage half-bridge in the operating temperature range from -60 ° C to + 60 ° C.

Тензорезисторный датчик силы 19 (фиг.5) при эксплуатации устанавливается в узле канатной подвески между траверсами 20 и 21 при зафиксированном (специальным приспособлением) полированном штоке 22. При работе станка качалки в тросах 23 и 24 возникает усилие Р/2, а в полированном штоке 22 - усилие Р (измеряемое), сжимающее через траверсы 20 и 21 упругие элементы 1 и 2, главным образом в рабочей зоне деформации, где расположены тензорезисторы.The strain gauge force sensor 19 (figure 5) during operation is installed in the node of the cable suspension between traverses 20 and 21 with a fixed (special device) polished rod 22. When the machine is rocking in the cables 23 and 24 there is a force P / 2 , and in the polished rod 22 - force P (measured), compressing the elastic elements 1 and 2 through the traverses 20 and 21, mainly in the working zone of deformation, where the strain gauges are located.

В тензорезисторах возникает слабый ток, который усиливается и преобразуется микроконтроллером 25, встроенным в перемычку 3, в цифровой сигнал, передаваемый по кабелю 26 (интерфейсу RS-485) на сервер диспетчерского пункта (или в случае необходимости - на портативный компьютер) в виде действительного значения измеряемого усилия на полированном штоке станка - качалки, что позволяет автоматически рассчитывать фактический суточный дебит нефтеносной скважины.A weak current arises in the strain gauges, which is amplified and converted by the microcontroller 25, built into jumper 3, into a digital signal transmitted via cable 26 (RS-485 interface) to the control room server (or, if necessary, to a laptop computer) as a real value the measured force on the polished rod of the rocking machine, which allows you to automatically calculate the actual daily production rate of an oil well.

Датчик выполнен в условиях механосборочного производства, не требует дефицитных материалов, уникальных комплектующих и покупных изделий, успешно прошел опытную эксплуатацию в НГДУ ОАО АНК, «Башнефть».The sensor is made in the conditions of mechanical assembly production, it does not require scarce materials, unique components and purchased products, it has successfully passed trial operation at NGDU OAO ANK, Bashneft.

Полезная модель может быть использована в нефтедобывающей отрасли промышленности, а также в других отраслях промышленности для получения информации о статических изменяющихся усилиях сжатия или растяжения в сило - и весоизмерительных системах.The utility model can be used in the oil industry, as well as in other industries to obtain information on static changing compressive or tensile forces in force and weight measuring systems.

Источники информации:Sources of information:

1.Датчик усилия. 9А5. 159.008. Рекламный проспект ГУПНН «Авитрон- Ойл» дочернего предприятия Уфимского приборостроительного производственного объединения.1. Force sensor. 9A5. 159.008. Advertising brochure GUPNN Avitron-Oil, a subsidiary of the Ufa Instrument-Making Production Association.

2. Патент РФ №2164669, кл. G 01 L1/22, 1999. Тензорезисторный датчик силы.2. RF patent No. 2164669, cl. G 01 L1 / 22, 1999. Strain gage force sensor.

Claims (2)

1. Тензорезисторный датчик силы, содержащий два параллельно расположенных упругих элемента, соединенных между собой перемычкой, имеющих каждый тензорезисторный полумост и силовоспринимающие поверхности, отличающийся тем, что на каждом упругом элементе симметрично силовоспринимающих поверхностей выполнен широкий сквозной паз прямоугольной формы, на параллельных сторонах внутренней поверхности которого наклеены, как зеркальное отображение друг друга, тензорезисторы полумоста и залиты компаундом, стойким к воздействию температур в диапазоне от - 60°С до + 60°С.1. A strain gauge force transducer comprising two parallel-mounted elastic elements interconnected by a jumper, each having a tensor resistor half-bridge and force-sensing surfaces, characterized in that on each elastic element symmetrically the force-sensing surfaces there is a wide through groove of a rectangular shape, on parallel sides of the inner surface of which glued like a mirror image of each other, half-bridge strain gages and filled with a compound resistant to the effects of temperatures in in the range from - 60 ° С to + 60 ° С. 2. Тензорезисторный датчик силы по п.1, отличающийся тем, что упругие элементы с силовоспринимающими поверхностями выполнены с возможностью ограниченного поворота друг относительно друга в параллельных плоскостях.2. The strain gauge force sensor according to claim 1, characterized in that the elastic elements with force-sensing surfaces are made with the possibility of limited rotation relative to each other in parallel planes.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2005106430/22U 2005-03-09 2005-03-09 TENSOR RESISTANCE POWER SENSOR RU46849U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005106430/22U RU46849U1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 TENSOR RESISTANCE POWER SENSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005106430/22U RU46849U1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 TENSOR RESISTANCE POWER SENSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU46849U1 true RU46849U1 (en) 2005-07-27

Family

ID=35844051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005106430/22U RU46849U1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 TENSOR RESISTANCE POWER SENSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU46849U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3938603A (en) Constant moment weigh scale with floating flexure beam
CA2739222C (en) A load cell for a downhole load measuring tool
US2597751A (en) Bending beam load weighing device
US10151655B2 (en) Pressure sensor containing mechanically deforming elements
US5569866A (en) Force measuring device
RU46849U1 (en) TENSOR RESISTANCE POWER SENSOR
Boldyrev et al. System for static and dynamic monitoring and ice sport arena
CN105157591B (en) A kind of Fiber Bragg Grating FBG array strain transducer of high sensitivity High Resolution
USRE32003E (en) Constant moment weigh scale with floating flexure beam
RU2247952C2 (en) Dynamometer
RU2461941C1 (en) Method for measurement of ice and wind load on overhead electric lines
CN105091729B (en) A kind of extend Strain Extensometer of bar of invar steel that adopts
RU2629918C1 (en) Sensitive element
KR20080094522A (en) Leveling device indicating supporting force
CN2643280Y (en) High-precision steel string type strain (stress) sensor
Rizal et al. An analytical, numerical and experimental study of an octagonal ring force transducer for a 2-axis force measurement
SU1015318A1 (en) Multi-component dynamometer
KR200272132Y1 (en) Bridge bearing having a weight sensor
RU171731U1 (en) TENSOR RESISTANCE POWER SENSOR
USRE32002E (en) Constant moment weigh scale with floating flexure beam
RU2698073C1 (en) Sensitive element
RU100245U1 (en) EFFORT SENSOR TENSOMETRIC
RU106742U1 (en) DEFORMATION SENSOR
RU2169901C2 (en) Anchor strain gauge
SU588476A1 (en) Sensor for measuring the effort applied to a propeller model

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20070310

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20080310