Преобразователь механических усилий в электрический сигнал

юз Советскмх

Сецналметнчееинх

Республик

< 647562 (6l) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 13.07,77 (21) 2506629/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.79Бюллетень № 6

Дата опубликования опнсання15.02.79 (5 l ) Km?

С 01 L Э/10

Гасударетаенный намнтат

СССР на делам нэобрвтеннй н аткрмтнй (53) УДК 531.781 г. (088. 8) (72) Авторы изобретения

М. М. Стронгин, В. А. Турков и А. М. Хазен

Научно-исследовательский институт механи ки (71) Заявитель

Целью изобретения является увеличение выходного сигнала и диапазона измерения усилий скручивания.

Цель достигается за счет того, что в предлагаемом преобразователе стержни предварительно напряжены и наклонены попарно в противоположные стороны относительно образующей корпуса, а силопередающий элемент соединен с другими концами всех стержней.

На чертеже показан предлагаемый преобразователь.

Преобразователь механических усилий в электрический сигнал содержит корпус 1 из немагнитного материала, стержни 2, 3, 4, 5 магнитоупругого чувствительного элемента, которые расположены в наклонных каналах корпуса, причем направления наклона кайалов противоположны для каждой пары диаметрально расположенных стержней магнитоупругого чувствительного элемента. Стержни расположены таким образом, 20 что их верхние. концы симметрично распределены в плоскости, перпендикулярной оси датчика. Стержни опираются на магниты 6, ?, 8, 9, полюса которых чередуются через один. Магниты 6 — 9 расположены Аа замыИзобретение относится к области силоизмерительной техники, в частности к устройствам для измерения усилий скручивания бурильных труб в процессе бурения.

Известные магнитоупругие датчики крутящего момента, содержащие чувствительный элемент и неподвижную кольцевую электромагнитную систему, не обеспечивают требуемой надежности при работе в агрессивной среде (!).

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является преобразователь механических усилий в электрический сигнал, содержащий цилиндрический корпус, возбуждающую систему на постоянных магнитах, силопередающнй элемент, измеритель индукции магнитного поля и магнитоупругий чувствительный элемент, выполненный в виде стержней, механически соединенных одними концами с разноименными полюсами постоянных магнитов возбуждающей системы (2) . Преобразователь не обеспечивает требуемой величины выход-ного сигнала и обладает ограниченным диапазоном измерения. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

647562

ЙНИИПИ Закаэ 294 35 Тираж 1Ñ89 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 кателе l0, изготовленном из ферромагнитного материала. Силопередающий элемент вы- полнен в виде винтов ll, 12, 13, 14, служа " "UIAx "одновременио для создания в стержнях предварительного механического напряжения. По оси преобразователя на уровне верхних торцов стержней расположен измеритель индукции магнитного поля 15, в качестве которого может быть использован кольцевой феррозондовый магнитометр. Орвентация оси чувствительности магнитометра on- 10 ределяется из следующего очевидного требования — при отсутствии усилия скручивания выходной сигнал магнитометра равен нулю. Преобразователь работает следующим образом.

При монтаже преобразователя во всех стержнях магии гоупругого чувствительного элемента с помощью винтов 11, 12, 13, 14 создают предварительное напряжение в гределах линейного участка характеристики 20 магнитострикции материала, величина которого контролируется с помощью динамометрического ключа, прйчем величина предварительного напряжения определяет диапазон измеряемой величины, так как алгебраическая сумма напряжений предварительного и 2а обусловленного приложен» ым измеряемым усилием скручивания не должна выводить рабочую точку с линейного участка характеристики;

При воздействии на преобразователь уси лия скручивания, направленного (на черте-. же) по часовой стрелке, в стержнях 2 и 3, кроме предварительного напряжения, созданного с помоц;ью винтов, появляется до " нынйтельное напряжение сжатия, а в стержнях 4 и 5 указанное предварительное напря4 жение ослабляется. В результате в зоне установки магнитометра нарушает я первоначальная симметрия магнитного поля, на выходной об.|отке магнитометра появляется сигнал, пропорциональный величине усилия скручивания. В случае изменения направления усилия скручивания действие напряжений в стержнях меняется на обратное, и выходной сигнал меняет фазу.

Использование преобразователя позволит увеличить выходной снгнал и диапазон измерения усилий скручивания бурильных труб в процессе бурения.

Формула изобретения

Преобразователь механических усилий в электрический сигнал, содержащий цилиндрический корпус, возбуждающую систему на постоянных магнитах, силопередающий элемент, измеритель индукции магнитного поля и магнитоупругий чувствительный элемент, выполненный в виде стержней, меха. нически соединенных одними концами с раз ноименными полюсами постоянных магнитов возбуждающей системы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхбдного сигнала и диапазона измерения, усилий скручивания, стержни предварительно напряжены и наклонены попарно в противопбложные стороны относительно ооразующей корпуса, а силопередающий элемент соединен с другими концами всех стержней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гинзбург В. Б. Магнитоупругие датчики, «Энергия», М., 1970, с. 53.

С

2. Заявка № 2307673, кл, G Ol L 1/12, 1977, по которой принято положительное решение.