SU1105623A1 - Роторный моментомер - Google Patents

Abstract

1. РОТОРНЫЙ МОМЕНТОМЁР, содержащий ведущую и ведомую полумуфты, св занные через шарнирные опоры с упругими стержн ми различной и одинаковой жесткости, преобразователь перемещени  в электрический сигнал, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности и расширени  диапазона измерени  в пределах упругой деформации стержней , в ведомой полумуфте.выполнены ограничительные пазы конусной формы, угол Ч| уклона конуса которых выбираетс  из соотношени  ; е -nrcicr -1 . 3R . С; .- -; ..... где Е - рабоча  длина упругого. стержн ; R - рассто ние от оси полумуфты до оси стержн ; М; - крут щий момент i-и пары .стержней одинаковой жесткости; С; - жесткость 1-й пары стержней; ti - число пар упругих стержней , при этом опоры размещены в пазах, а одинаковой жесткости стержни диаметрально противоположно относительно оси полумуфт, пара стержней наименьшей жесткости установлена в ведомой полумуфте неподвижно, а подвижный в осевом направлении (Л  корь преобразовател  перемещени  размещен на внешней поверхности ведомой полумуфты и кинематически св зан с ведущей полумуфтой . 2.Моментомер поп.1, отличаю щ и и с   тем, что  корь преобразовател  перемещени  выполнен в виде подпружиненного цилиндра с рассд положенными, на нем профильным кулачком и ферромагнитным диском и да to св зан с ведущей полумуфтой с помощью закрепленных на ней роликов. со

Description

Изобретение относитс  к глубок му бурению, а именно к устройствам дл  контрол  и регулировани  разл ных параметров бурени , и предназ чено дл  измерени  крут щего моме та, развиваемого ротором буровой установки при проводке глубоких с жин. Известны роторные моментомеры, содержащие первичный преобразоват тель усили  в осевое перемещение . вторичный (гидравлический) преобр зователь перемещени  в выходной. сигнал 11 , Эти устройства характеризуютс  невысокой точностью измерени  мо . мента, недостаточной надежностью в работе, большим гистерезисом пр реверсном вращении. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности  вл етс  роторный моментомер, содержащий ведущую и ведомую муфты, св занные :через шарнирные опоры с упругими стержн ми различной и одинаковой жесткости, вторичный преобразователь усили  в электрический сигнал Недостатками этого устройства  вл ютс  невысока  чувствительност ограниченный диапазон измерени  крут щего момента, обусловленный посто нной жесткостью стержней и использованием тензодатчиков на стержн х в качестве вторичных преобразователей , требующих наличи  контактных токосъемников с присущи ми им недостатками, снижающими точ ность измерени . Цель Изобретени  - увеличение чувствительности и расширение диап зона измерени  в пределах упругой деформации стержней, Поставленна  цель достигаетс  тем, что в роторном моментомере, содержащем ведущую и ведомую полумуфты , св занные через шарнирные опоры с упругими стержн ми и одина ковой жесткости, преобразователь перемещени  в электрический сигнал в ведомой полумуфте выполнены огра ничительные пазы конусной формы, угол 4 уклона конуса которых выбираетс  из соотношени  е м. ..OTCtq;, где 2 - рабоча  длина упругого стержн ; R - рассто ние от оси полумуф Ты до оси стержн ; i - крут щий момент i-й пары стержней одинаковой жесткости; С - жесткость i-и пары стерж ней; п - число пар упругих стержне при этом опоры размещены в пазах, а одинаковой жесткости стержни диаметрально противоположно относительно оси полумуфт, пара стержней наименьшей жесткости установлена в ведомой полумуфте неподвижно, а подвижный в осевом направлении  корь преобразовател  перемещени  размещен на внешней поверхности ведомой полумуфты и кинема-тически св зан с ведущей полумуфтой. Кроме того,  корь преобразовател  выполнен в виде подпружиненного цилиндра с расположенными на нем профильными кулачками и ферромагнитным диском и св зан с ведущей полумуфтой с помощью закрепленных на ней роликов. На фиг, 1 схематически представлен предлагаемый роторный моментомер . Общий вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1; .на фиг, 3 - разрез В-Б на фиг, 1, Роторный моментомер содержит вращающиес  ведущую полумуфту 1 и ведомую полумуфту 2, св занные между собой упругими стержн ми 3, При этом стержни одинаковой жесткости расположены диаметрально противоположно по окружности полумуфты (фиг, 2) и подвижно укреплены одними концами в шаровых опорах 4 ведущей полумуфты 1, а вторыми концами - в поворотных опорах 5 ведомой полумуфты 2, Поворотные опоры 5 размещены в ограничительных конусных пазах б полумуфты 2, за исключением одной пары опор со стержн ми (I - I ) наименьшей жесткости . Эти опоры установлены в пазах 7 пр моугольной формы-, что исключает возможность их поворота. На внешней поверхности полумуфты 2 смонтирован  корь 8 преобразовател  9 перемещений. Электромагнитна  система 10 преобразовател  9 укреплена на внутренней поверхности неподвижного Кожуха 11, которым закрыты полумуфты 1 и 2. Якорь 8 укреплен на полумуфте 2 с помощью пружин 12 и выполнен в форме цилиндра с расположенным на ней ферромагнитным диском 13 и профильными кулачками 14, Цилиндр  кор  8 свободно посажен на .полумуфту 2, а штыри 15 в замкнутых пазах 16 обеспечивают перемещение  кор - 8 относительно полумуфты 2 только в осевом направлении На ведущей полумуфте 1 установлены ролики 17, обеспечивающие совместно с кулачками 14 св зь  кор  8 с ведущей полумуфтой 1, Полумуфта 1 жестко закреплена на ведущем валу 18 редуктора, а полумуфта 2 свободно посажена на подшипниках на втулку ведущей полумуфты 1 и жестко св зана с валом 19 ротора буровой установки. Количество пар стержней и их жесткость определ ют с  в зависимости от заданной максимальной величины измер емого крут щего момента, а жесткость первой пары стержней, установленных в неподвижных опорах, выбираетс  с учетом заданной минимальной величины измер емого момента и допускаемых напр жений изгиба дл  выбранного материала стержней при передаче наибольшего момента. Конусные пазы шарнирных опор позвол ют, начина  с первой пары стержней, последовательно вступать в работу с ростом величины крут щего момента на полумуфте 2., При передаче.максимально го момента все пары нагружены силам при этом стрела прогиба концов каждой пары упругих стержней обратно пропорциональна нарастанию угла Ч уклона конуса пазов, а суммарна  энерги  деформации изгиба стержней равна сумме моментов, передаваемых каждой парой. Предлагаемый роторный моментомер работает следующим образом. Вращающий момент с вала 18 редук тора передаетс  на жестко закреплен ную на нем полуформу 1 и через упру гие стержни 3 за ведомую полумуфту 2 и на вал 19 ротора. В начале рабо ты за счет сопротивлени  полумуфты 2 начинает изгибатьс  пара (I-J) стержней 3 наименьшей жесткости, не подвижна  относительно полумуфты 2 УГОЛ поворота шарнира первой пары Чц - О. Изгиб стержней происходит до определенной, заранее выбранной величины крут щего момента. При этом шарнирные опоры, несущие последующую пару и - стержней 3, поворачиваютс  до упора в стенку паза б без нагрузки на угол 7,«rct TF т: При дальнейшем увеличении момента начинаетс  изгиб второй пары стержней и поворот шарнирных опор третье пары на угол 2 /м м V-4-|ric74l И т.д. Прк достижении максимального педаваёмого момента в работе наход тс  все пары упругих стержней. При передаче крут щего момента вследствие изгиба стержней 3 возникает угловое перемещение полумуфты 2 относительно полумуфты 1, ролики 17,воздейству  на профильные кулачки 14, вызывают осевое перемещение подпружиненного  кор  8 электромагнитного преобразовател  9. Ферромагнитный диск 13, перемеща сь вместе с  корем 8, измен ет воздушный зазор в электромагнитной системе 10 преобразовател  9. Таким образом, крут щий момент, передаваемый с вала 18 на вал 19 ротора буровой установки, преобразуетс  с помощью упругих стержней 3 в угловое перемещение полумуфт 1 и 2, которое, в свою очередь , с помощью роликов 17 и кулачков 14 преобразуетс  в осевое перемещение  кор  8 и затем с помощью электромагнитной системы 10 в выходной сигнал, пропорциональный измер емому моменту. Использование электромагнитного преобразовател  перемещени  в электрический сигнал позвол ет осуществить бесконтактный съем сигнала с вращающихс  полумуфт моментомера, что повышает точность и стабильность измерени  и повышает надежность передачи сигнала к измерительным прибо- . рам. Кроме того, предлагаемый.моментомер может использоватьс  в роторных установках как с цепным, так и с карданным приводом, а благодар  более высокой точности и чувствительности возможно более точно определ ть моменты заклинки долота при бурении, оценивать более полный износ долота в забое, сокраща  тем самым количество спускоподъемных операций, что непосредственно способствует увеличению скорости проходки скважины. fO a ..j Фс/г.-f

Фиг.2. 49 S

Claims (2)

1. РОТОРНЫЙ МОМЕНТОМЕР, содержащий ведущую и ведомую полумуфты, связанные через шарнирные опоры с упругими стержнями различной и одинаковой жесткости, преобразователь перемещения в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и расширения диапазона измерения в пределах упругой деформации стерж ней, в ведомой полумуфте.выполнены ограничительные пазы конусной формы,

м.

угол уклона конуса которых выбирается из соотношения ;

2 П-’ ..

Р ^х 5Г--- /И .

^^=С,ГСЧ TR-Σ где ? - рабочая длина упругого, стержня;

R - расстояние от оси полумуфты до оси стержня;

М_; - крутящий момент ί-й пары стержней одинаковой жесткости;

С; - жесткость ί-й пары стержней;

ь - число пар упругих стержней, при этом опоры размещены в пазах, а одинаковой жесткости стержни диаметрально противоположно относительно оси полумуфт, пара стержней наименьшей жесткости установлена в ведомой полумуфте неподвижно, а подвижный в осевом направлении якорь преобразователя перемещения размещен на внешней поверхности ведомой полумуфты и кинематически связан с ведущей полумуфтой .

2.Моментомер по п.1, отличающийся тем, что якорь преобразователя перемещения выполнен в виде подпружиненного цилиндра с расположенными. на нем профильным кулачком и ферромагнитным диском и связан с ведущей полумуфтой с помощью закрепленных на ней роликов.

SU ,110562