Инклинометр

 

ИНКЛИНОМЕТР, содержащий корпус с измерительным блоком, кинематически связанньм через арретирующий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитом, обмотка которого последовательно соединена с элементом релейного действия, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерений в сверхглубоких скважинах за счет повышения термобаростойкости, он снабжен механизмом временного реле обратного действия, состоящим из кинематически связанных Между собой баланса, возвратного анкерного хода, мультипликатора, обгонной муфты, пружины-двигателя и зубчатой пары, несущей на одной из своих осей исполнительное звено-и заводной рычаг, а элемент релейного действия выполнен в виде спускового электрическош го выключателя, причем заводной рычаг кинематически связан с толкателем , а исполнительное звеНо установлено с возможностью взаимодействия с выключателем.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧНжИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1089247

3йп E 21 В 47 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3504444/22-03 (22) 25.10.82 (46) 30.04.84. Бюл. N 16 (72) А.Г. Малюга, Н.В. Лихоманов, А.С. Клюшин и И.Б. Шнейдиан (71) Специальное конструкторское бюро электрофотографических аппаратов Грозненского производственного объединения "Оргтехника" (53) 622.242(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 140390, кл. E 21. В 47/022, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

У 682640, кл. E 21 В 47/022, 1979. (54)(57) ИНКЛИНОИЕТР, содержащий корпус с измерительным блоком, кинематически связанныи через арретирующий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитои, обмотка которого

/ последовательно соединена с элементом релейного действия, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерений в сверхглубоких скважинах sa счет повышения термобаростойкости, он . снабжен механизмом временного реле обратного действия, состоящим из кинематически связанных между собой баланса, возвратного анкерного хода, мультипликатора, обгонной муфты, пружины-двигателя и зубчатой пары, несущей на одной из своих осей исполнительное звено и заводной рычаг, а элемент релейного действия:выполнен в виде спускового электрического выключателя, причем заводной рычаг кинеиатически связан с толкателем, а исполнительное звено установлено с возможностью взаимодействия с выключателем.

1089247

Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для измерения углов и азимутов искривле ния скважин.

Известен инклинометр, предназначенный для работы в условиях высоких температур и давлений 5 1.3.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является инклинометр, содержащий корпус с 10 измерительным блоком, кинематически связанным через арретирующий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитом, обмотка которого последовательно соединена с элементом релей- 15 ного действия.

Потенциально высокая термостойкость этого инклинометра (до 30д С) в значительной мере определялась достигнутой термостойкостью элемента 20 релейного действия, в качестве которого предполагалось испольэовать искровой газовый разрядник типа P-25, ныне снятый с .производства. Наиболее пригодным для применения в инклино- 25 метре по напряжению пробоя и габаритным размерам является разрядник типа РБ-90, максимальная рабочая температура которого составляет 70 С, а гарантированная долговечность—

5 пробоев (2 .

Естественно, что использование такого разрядника в скважинном приборе, рассчитанном на эксплуатацию нри повышенных температурах, не может обеспечить требуемой надежности инклинометра. Кроме того, следует иметь в виду, что существующие разрядники непригодны для работы и при повышенном давлении окружающей среды, что 40 не позволяет размещать их в компенсированном охранном кожухе. Эти недостатки препятствуют созданию малогабаритного инклинометра для исследования сверхглубоких скважин с темпе- 45 ратурой на забое 250-300 С и давленио ем до 150-170 ИПа.

Цель изобретения — обеспечение воэможности измерений в сверхглубоких скважинах за счет повышения термобаростойкости.

Поставленная цель достигается тем, что инклинометр, содержащий корпус с измерительным блоком, кинематически связанным через арретирую55 щий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитом, обмотка которого последовательно соединена с элементом релейного действия,он снабжен механизмом временного обратного действия, состоящим из кинематически связанных

1 между собой баланса, возвратного анкерного хода, мультипликатора обгонной муфты, пружины, двигателя и зубчатой пары, несущей на одной из своих осей исполнительное звено и заводной рычаг, а элемент релейного действия выполнен в виде спускового электрического выключателя, причем заводной рычаг кинематически связан с толкателем, а исполнительное звено установлено с возможностью взаимодействия с выключателем.

На фиг. 1 представлена злектрокинематическая схема предлагаемого инклинометра; на фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1.

Инклинометр содержит корпус 1, в котором размещена измерительная система 2 с датчиками угла н азимута (не показаны), электрически соединенными с коммутатором 3, имеющим возможность размыкания контактов в момент переключения. Для осуществле ния процессов коммутации и измерения коммутатор 3 и измерительная система 2 кинематически связаны посредством арретирующего устройства (не показано) с подпружиненным якорем электромагнита 4, обмотка которого через нормально замкнутые контакты

5 и 6 спускового электрического выключателя 7 соединена с центральной жилой (ЦЖК) и оплеткой (ОК) геофизического кабеля. В свою очередь параллельно с обмоткой электромагнита 4 к ЦЖК и ОК присоединены коммутатор 3 .и измерительная система 2 через ограничительный резистор 8 Для обеспечения возможности взаимодейст-. вия со спусковым электрическим выключателем 7 якорь электромагнита 4 через толкатель 9 кинематически связан с механизмом временного реле обратного действия ° Этот механизм размещен между скрепленными посредством стоек 10 двумя параллельными стенками корпуса 1 и включает в себя баланс

11 без волоска, сопряженный с возвратным акнерным ходом, состоящим из якоря (анкера) 12 и ходового колеса 13, мультипликатор, состоящий из системы зубчатых колес 14, 15 и трибов

16 и 17, обгонную муфту, например с шариками 18, расположенными между ведущей 19 и ведомой 20 полумуфтами, пружин-двигатель 21 и зубчатую пару, состоящую из колеса 22 и сек1089247

55 тора 23, на оси которого размещены исполнительное звено 24 и заводной рычаг 25. При этом баланс 1 1, представляющий собой инерционный груз, и якорь 12 закреплены на общей оси с возможностью со: ршения совместного колебательного движения, для чего входная палета якоря 12 очерчена по дуге окружности с центром, не лежащим на оси качения последнего, а выходная палета выполнена плоской. Ходовое колесо 13 запресовано на ось, изготовленную за одно целое с трибом 17 и имеет форму зубьев, обеспечивающую возможность взаимодействия последних своими острыми концами с палетами якоря 12. Выходное зубчатое колесо 15 мультипликатора запресовано на ось, выполненную за одно целое с трибом 16 и находится в зацеплении с выходным трибом 17. Выходное зубчатое колесо 14 мультипликатора находится в зацеплении с трибом 16 и установлено с возможностью вращения на оси 26 зубчатого колеса 22, которое жестко связа- 75 но с последней и состыковано с ведущей полумуфтой 19. При этом, ведомая полумуфта 20 закреплена на зубчатом колесе 14. Причем, клиновые пространства с шариками 18 выполнены та- 30 ким образом, что обеспечивают свободное вращение зубчатого колеса 22 .(против часовой стрелки) при заводе пружины-двигателя 21 и вращения за одно целое с зубчатым колесом 14 в З5 обратном направлении. Для завода пружины-двигателя 21 служит находящийся в зацеплении с зубчатым колесом 22 зубчатый сектор 23, жестко закреплен- ный на оси 27 совместно с заводным рычагом 25. При этом, пружина-двигатель 21 с помощью двух пальцев 28 и 29 закреплена соответственно на зубчатом секторе 23 и стенке корпуса

Для создания требуемого предваритель-, 45 ного растяжения пружины-двигателя 21 палец 29 имеет возможность перемещения и фиксации в прорези 30, предусмотренной в упомянутой стенке корпуса 1. Для взаимодействия со спусковым электрическим выключателем 7 с возможностью воздействия через толкатель 32, выполненный из электроизоляционного материала, на жесткий пружинный рычаг 33, кинематически связанный посредством Г -образной перебрасывающей рессоры 34 с плоской контактной пружиной 35, несущей сферический контакт 5, находящийся в исходной позиции в соприкосновении с плоским контактом 6 контактодержателя 36 служит рычаг 31. Для ограничения перемещения контактной пружины 35 при размыкании контактов выключателя 7 служит упор 37. Для обеспечения возможности уменьшения поперечного габарита корпуса 1 путем размещения на его продольной оси 27 симметрии зубчатого сектора 23 и заводного рычага 25, последний совместно с тягой 38, коромыслом 39 и корпусом 1 образует шарнирный. параллело- граммный транслятор, который для обеспечения более высокой плотности компановки выполнен охватывающим выключатель 7. При этом толкатель 9 установлен с возможностью взаимодействия с коромыслом 39.

Для обеспечения возможности регулирования временного интервала между циклами (включение-выключение) работы электромагнита 4 исполнительное звено 24 (кулачок) выполнено с возможностью поворота на.оси 27 и фиксации на ней с помощью установочного винта 40, а ось 41 параллелограммного транслятора выполнена с возможностью перемещения и фиксации в прорезях 42, предусмотренных в стенках корпуса 1. Прорези 42 выполнены по дуге окружности, центр которой совпадает с центром вращения заводного рычага 25. Для расширения диапазона регулирования коромысло 39 снабжено хвостовиком 43 и имеет окно 44 для размещения в нем конца тяги 38. Рабочая часть толкателя 9 выполнена в ви де П-образной вилки 45 (фиг. 2), ох ватывающей коромысло 39 и несущей для

1 взаимодействия с последним два встречно смонтированных пальца 46 и 47. Верхняя часть вилки 45 для придания ей требуемой жесткости при осевом перемещении снабжено жестко закрепленными на стенках корпуса 1 направляющими 48.

Инклинометр работает следующим образом.

Исходное положение звеньев инклинометра такое, KcLK изображено на фиг.. 1. В этом случае при подаче импульса напряжения на

ЦЖК и ОК, а следовательно и обмотку электромагнита 4, якорь последнего совместно с толкателем 9, несущим вилку 45, перемещается вниз °

Временной интервал между циклами работы электромагнита 4, задаваемый механизмом, определяется .в основном передаточным отношением его зубчатой системы жесткостью пружины-двигателя 21 и массой баланса,11 и может лежать в пределах от 0,5 до 60 с, что вполне достатбчно как для автоматической регистрации, так и для визуального наблюдения результатов измерений. Регулировка временного интервала между циклами работы электромагнита 4 не сложна и не требует подробных разъяснений. Очевидно, что манипулируя перемещением и последующей фиксацией оси 41, а затем приводя в соответствие с новым положением коромысла 39 положение исполнитель ного звена 24 с помощью винта 40, можно установить требуемый временной интервал. Верхнее положение оси 41 в прорези 42 будет соответствовать минимальной выдержки времени, а нижнее — максимальной.

3 108924

Вилка 45, скользя в направляющих 48, входит в соприкосновение с коромыслом 39 посредством пальцев 46 и 47, которые начинают поворачивать последнее вокруг оси 41. Угловое перемещение коромысла 34 с -помощью тя:ги 38 передается заводному рычагу

25, которьФ, благодаря расцеплению ведущей и ведомой полумуфт 19 и 20, и свободному вращению зубчатого колеса 22, начинает осуществлять поворот исполнительного звена 24 и зубчатого сектора 2 . Происходит завод (растяжение) пружины-двигателя 21, поворот рычага 31 и перемещение под 15

его действием толкателя 32 и конца пружинного рычага 33 выключателя 7.

В течение этого процесса ведомая полумуфта 20, а также зубчатые колеса 14, 15 и трибы 16, 17 мультипли- 20 катора находятся в неподвижном состоянии, что обеспечивается замыканием ходового колеса 13 с выходной палетой якоря 12 баланса 11. В момент достижения якорем электромагнита 4 своего стопа, завод пружины-двигателя 21 завершается, а контактная пружина 35, пройдя состояние неустойчивого равновесия, под действием рессоры 34 скачком переходит до упо- 3î ра 47.

При этом, контакты 5 и 6 выйдут из совместного соприкосновения, в результате чего, обмотка электромагнита 4 обесточится, а якорь последнего под действием возвратной пружины мгновенно переместит в исходное положение толкатель 9 с вилкой

45. На.этом цикл работы электромагнита, связанный с арретированием 4р (либо с разарретированием) измерительной системы 2 и переключением контактов коммутатора 3, завершается.

Выйдя из соприкосновения с пальцами 46 и 47 коромысло 39 освобожда- 4 еет пружину-двигатель 21. При этом, зубчатый сектор 23, воздействуя на зубчатое колесо 22, обеспечивает расклинивание шариков 18 обгонной муфты в отведенных для них пространствах,. в результате чего ведущая полумуфта

19 захватывает ведомую полумуфту 20 и вращает зубчатое колесо 14 как одно целое с зубчатым колесом 22. Вращение зубчатого колеса 14 через

55 триб 16, зубчатое колесо 15 и триб 17, передается ходовому колесу 13, имеющему вследствие большей скорости, по сравнению с зубчатым колесом 14, значительно меньший момент вращения.

Это создает благоприятные условия для механического взаимодействия ходового колеса 13 с якорем 12 ° В результате такого взаимодействия происходит соударение вершин зубьев ходового колеса с палетами якоря 12.

Прн этом, баланс 11 совершает колебательное движение на своей оси, а ходовое колесо 13 тормозит его движение. В результате этого происходит потеря части энергии, запасенной пружиной-двигателем 21, что обеспечивает замедленное угловое перемещение зубчатого сектора 23 и кинематически связанных с ним звеньев.

Через некоторое время, необходимое для осуществления процесса измерения одного из угловых параметров, зафиксированных измерительной системой 2, зубчатый сектор 23 входит в зону соприкосновения с соответствующей стойкой 10, а исполнительное звено 24 при помощи поворотного рычага

31, толкателя 32, пружинного рычага .33 и рессоры 34 переводит скачком контактную пружину 35 в исходную по.зицию, обеспечивая замыкание контактов 5 и 6 выключателя 7, а следова= тельно, и готовность электромагнита 4 к новому циклу работы. Баланс

11 приходит в состояние покоя, а все остальные звенья механизма занимают исходное положение.

1089247

Рида зг

Заказ 2890/29

Подгисное

ВН1ИПИ

Тираж 564

Предлагаемый инклинометр, по сравнению с ранее известными, имеет более высокую термостойкость, ограничиваемую лишь теплофизическими свойствами применяемых материалов, 5 более высокую барростойкость в компенсированном охранном кожухе, ограничиваемую лишь свойствами диэлектрических жидкостей, компенсирующих давление, более высокую долговечность, определяемую в основном изноФилиал П1Ш "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соустойчивостью контактных элементов и подвижных соединений, малый поперечный габарит скважинного прибора, зависящий лишь от габарита измерительной системы. Кроме того, очевидно, что достигнутая в описанном инклинометре независимость работы силовой и измерительной электрических цепей от знака питающего напряжения, открывает новые возможности в разработке электрической схемы прибора.