Ротационный электровискозиметр

 

Изобретение относится к области исследования физико-механических характеристик вязких сред и выполняет непрерывное измерение свойств, в частности, горных пород, слагающих, например, забой скважины. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение области применения. Для этого вал двигателя соединяют со статором генератора, вводят электронную схему для измерения периодов вращения насадки и двигателя, управляемую нагрузку генератора и вычислительное устройство, обрабатывающее результаты кодирования периодов. Благодаря этому моменты трения в опоре роторной насадки и подшипниковых узлах генератора, а также изменение параметров генератора не сказываются на процессе измерения момента вязкого сопротивления среды вращению насадки . 1 ил. i (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН цц 4 G 01 N 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4100259/24-25 (22) 04,08.86 (46) 15.02.88. Бюл. У 6 (71) Научно-исследовательский институт по проблемам развития КанскоАчинского угольного бассейна (72) И.М.Федоров, П.Н.Беляев и В.И.Уткин (53) 532.137(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н - 174430, кл. G 01 N 11/14, 1964.

Белкин И.M., Виноградов Г.В., Леонов А.И. Ротационные приборы. Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов. M.:

Машиностроение, 1968, с. 45.. (54) РОТАЦИОННЫИ ЭЛЕКТРОВИСКОЗИМЕТР (57) Изобретение относится к области исспедования физико-механических ха„„SU„„1374099 А1 рактеристик вязких сред и выполняет непрерывное измерение свойств, в частности, горных пород, слагающих, например, забой скважины. Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение области применения.

Для этого вал двигателя соединяют со статором генератора, вводят электрон.ную схему для измерения периодов вращения насадки и двигателя, управляе мую нагрузку генератора и вычислительное устройство, обрабатывающее результаты кодирования периодов. Благодаря этому моменты трения в опоре роторной насадки и подшипниковых узлах генератора, а также изменение параметров генератора не сказываются на процессе измерения момента вязкого сопротивления среды вращению насадки. 1 ил.. 1374099

Изобретение относится к технике исследования физико-механических характеристик вязких сред, в частности непрерывного измерения свойств горных 5 пород, слагающих забой скважины, в процессе ее проходки, например, шнековой буровой установкой.

Цель изобретения — увеличение точности измерений и расширение области применения ротационного электровискозиметра.

На чертеже представлена структурная схема ротационного электровиско- . зиметра. 15

На чертеже обозначены: 1 — роторная насадка и 2 — грунт забоя скважины. Вал 3 соединяет насадку 1 и ро.тор 4, например, синхронного генератора с возбуждением от постоянного 20 магнита 5, закрепленного на роторе

4. Устройство содержит также статор

6 генератора с выходной обмоткой 7, вал 8, соединяющий статор 6 генератора и двигатель 9, сигнальный вход

10 и вход "Запуск" 12 первого измерителя 11 периода, блок 13 управления, демультиплексор 14, переключатель 15, резистор 16, стабилизатор

17 тока, вход 18 управления переклю- ЗО чателя 15, оперативное запоминающее устройство 19, вычислительное устрой- ство 20, информационный выход 21 и выход "Готов" 22 электровискозиметра, вход "Запуск" 23 вычислительного устройства, вал 24, соединяющий двигатель 9 и датчик 25 положения вала

8, второй измеритель 26 периода и вход "Запуск" 27 устройства.

Роторная насадка 1, внедренная в 4р грунт 2 забоя скважины, посредством вала 3 соединяется с ротором 4 генератора, статор 6 которого с помощью валов 8 и 24 связан соответственно с двигателем 9 и датчиком 25 поло- 45 жения (ДП) вала 8. Обмотка 7 статора

6 генератора через переключатель 15 подсоединяется к резистору 16 или стабилизатору 17 тока (СТ). Указанная обмотка подключена также к сигнальному входу 10 первого измерителя

11 периода (ИП), вход "Запуск" 12 которого соединен с одним из выходов блока 13 управления (БУ). Другой выход БУ 13 связан с входом 18 управле-5 ния переключателя 15. Информационные выходы первого ИП 11 через демультиплексор (ДИ) 14, управляемый БУ 13, соединены с входами зон И Nr N > оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 19, Выход ДП 25 подключен к входу второго ИП 26, выход которого связан с входом зоны Б.„ ОЗУ 19.

Выходы ОЗУ 19 подсоединены к входам вычислительного устройства (ВУ) 20, управляемого по входу 23 блоком 13.

Выходы 21 и 22 BY 20 являются выходами электровискозиметра.

Функционирование электровискозиметра начинается после поступления на вход 27 БУ 13 короткого запускающего импульса. В первом такте работы переключатель 15 по соответствующей команде БУ 13 отключает от генератора резистор 16 и стабилизатор

17 тока. Роторная насадка 1 вращается со скоростью ш,, определяемой из уравнения

Mv =М (4) — ы), (1) где ю — скорость вращения статора генератора;

И, — эквивалентный момент потерь, слагающийся из моментов трения в уплотнительном кольце и подшипниковых узлах и момента собственных электромагнитных потерь генератора ;

M — искомый момент вязкого сопротивления исследуемой среды движению роторной насадки.

Генератор вырабатывает напряжение частотой, равной разности частот вращения его статора 6 и ротора 4. По истечении времени, необходимого для затухания переходного процесса, вызванного коммутацией переключателем

15 нагрузки генератора, БУ 13 запускает ИП 11, который измеряет период

T, = 2 H/(w — ы„) выходного напряжения генератора и формирует код

Nr = м/(ы — ы,), где ю — частота последовательности квантующих импульсов в измерителе 11 периода. После этого операнд Nr по соответствующей т, команде БУ 13 через ДИ 14 размещается в зоне Nr, ОЗУ 19.

Во втором такте БУ 13 посредством переключателя 15 подсоединяет к обмотке 7 генератора резистор 16 с сопротивлением R. В данном случае

M g(M — ). + 1 (о

<„> )г/Б (2) где и), — скорость вращения роторной насадки, 1374099

10

30

К вЂ” постоянная, зависящая от конструкции генератора и индукции магнита 5.

С некоторой задержкой относительно начала второго такта, обеспечиваемой БУ 13, ИП 11 производит измерение периода Т, выходного напряжения и формирует код N = ы/ (ш —

Т1 — и,), размещаемый в зоне N т ОЗУ 19 по соответствующей команде БУ 13.

В третьем такте работы системы

БУ 13 подключает к генератору стабилизатор 17 тока. B этом случае

M q = M.(ø — 4f ) + Кт(и — в м ) (3) где ы — скорость вращения роторной насадки; ток СТ 17.

Затем с помощью ИП l1 производится измерение периода Т выходного напряжения, формирование кода Н

=9)/(И -Мр) и размещение его в зоне

N т ОЗУ 19.

В течение всех трех тактов работы устройства датчик 25 положения вала

8 вырабатывает короткие импульсы при каждом повороте вала 8 на один оборот. Последовательность этих импульсов управляет работой второго ИП 26, который формирует код N 1- = /й, размещаемый в зоне М т ОЗУ 19.

По заполнении ОЗУ 19 начинается четвертый такт работы системы. БУ 13 по входу 23 запускает ВУ 20. Вычислительное устройство обрабатывает содержимое эон ОЗУ и формирует цифровой эквивалент М искомого момента вя,.— кого сопротивления среды вращению роторной насадки. Считывание полученной информации производится после появления на выходе 22 БУ 20 потенциала "Готов", сигнализирующего о завершении процесса вычислений.

Предлагаемый электровискозиметр характеризуется повышенной точностью, так как паразитные моменты трения в узлах устройства и нестабильность параметров генератора не влияют на результат измерений, и расширенной областью применения вследствие незначительной скорости .вращения роторной насадки и соединения вала приводного двигателя, размещаемого, например, на поверхности земли, со статором генератора, что позволяет использовать систему в составе скважинных измерительных приборов при изучении механических характеристик горных пород забоя скважины.

Формула из обре те ния

Ротационный электровискозиметр, содержащий роторную насадку, соединенную с ротором генератора, и двигатель, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений и расширения области применения, в него введены датчик положения, переключатель, резистор, стабилизатор тока, первый и второй измерители периода, блок управления, демультиплексор, оперативное запоминающее устройство и вычислительное устройство, информационные входы которого соединены с выходами оперативного запоминающего устройства, а вход "Запуск" совместно с входом управления переключателя, входом

"Запуск" первого измерителя периода и входами управления демультиплексора подключен к выходам блока управления, причем демультиплексор установлен между выходами первого измерителя периода и входами оперативного запоминающего устройства, сигнальный вход первого измерителя периода подсоединен к обмотке генератора через переключатель, соединенный с резистором и стабилизатором тока, а статор генератора связан с двигателем и датчиком положения, выход которого через второй измеритель периода подключен к оперативному запоминающему устройству.

1374099

Составитель В.Вощанкин

Техред И.Верес Корректор М.Шароши

Редактор А.Лежнина

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 567/39

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4