RU2204815C1 - Transmitter of tension of flexible element - Google Patents

Transmitter of tension of flexible element Download PDF

Info

Publication number
RU2204815C1
RU2204815C1 RU2002103671/28A RU2002103671A RU2204815C1 RU 2204815 C1 RU2204815 C1 RU 2204815C1 RU 2002103671/28 A RU2002103671/28 A RU 2002103671/28A RU 2002103671 A RU2002103671 A RU 2002103671A RU 2204815 C1 RU2204815 C1 RU 2204815C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tension
sensor according
elastic element
flexible
clamps
Prior art date
Application number
RU2002103671/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Н. Зуев
О.В. Силина
Original Assignee
Зуев Валентин Никитович
Силина Ольга Валентиновна
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 Зуев Валентин Никитович, Силина Ольга Валентиновна filed Critical Зуев Валентин Никитович
Priority to RU2002103671/28A priority Critical patent/RU2204815C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2204815C1 publication Critical patent/RU2204815C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: transmitter has springy member 1, clamps 3 holding springy member 1 on flexible element 2, tie-rod 5 placed in parallel with springy member 1 and possessing same coefficient of thermal expansion. One end of tie-rod 5 is linked to springy member 1 and its other end is connected to input of deformation converter 6. Tension compensator 8 is installed inside flexible element 2 between clamps. EFFECT: increased measurement precision. 8 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения натяжения неподвижного гибкого органа, например каната, на подъемниках, применяемых при текущем и капитальном ремонте скважин. The invention relates to measuring equipment and can be used to determine the tension of a stationary flexible body, such as a rope, on lifts used in the routine and overhaul of wells.

Известно устройство для измерения длины и натяжения гибкого органа, содержащее опорную раму, гидроцилиндр с плунжером, соединенный с индикатором усилия, три обводных ролика, один из которых укреплен на рычаге. (см. авт. свид. 977739, МКИ Е 21 В 47/00). Данное устройство позволяет измерять силу натяжения гибкого органа, однако это устройство натяжения каната имеет низкую точность. A device is known for measuring the length and tension of a flexible organ, comprising a support frame, a hydraulic cylinder with a plunger connected to a force indicator, three bypass rollers, one of which is mounted on a lever. (see ed. certificate 977739, MKI E 21 V 47/00). This device allows you to measure the tension force of a flexible organ, however, this rope tension device has low accuracy.

Известно силоизмерительное устройство натяжения каната типа гидравлического индикатора веса (ГИВ), содержащее корпус со стойками, несущие ролики, средний ролик действует на мембрану, сжимающую жидкость, манометр, показывающий натяжение гибкого органа и зажим для крепления на гибком органе (См. кн. Технологические измерения и приборы. Исакович Р.Я. М.: Недра, 1970, стр.337-343). A force-measuring device for rope tension, such as a hydraulic weight indicator (GIV), is known, which contains a body with racks, bearing rollers, the middle roller acts on a membrane, compressing liquid, a pressure gauge showing the tension of a flexible organ and a clip for fastening on a flexible organ (See the book Technological measurements and instruments.Isakovich R.Ya. M.: Nedra, 1970, pp. 337-343).

Устройство позволяет измерять натяжение гибкого органа. Однако данное устройство обладает низкой точностью измерений и сложно в исполнении. The device allows you to measure the tension of a flexible organ. However, this device has low measurement accuracy and is difficult to perform.

Известно силоизмерительное устройство для измерения натяжения неподвижного гибкого органа (Свидетельство на полезную модель 19088 от 08.02.2001). Known force measuring device for measuring the tension of a stationary flexible body (Certificate for utility model 19088 from 08.02.2001).

В данном устройстве для прижимания гибкого органа с помощью прижимно-прогибочного устройства (ППУ) между гибким органом и упругой балкой установлен ложемент, а в качестве измерительного преобразователя использованы тензорезисторы, установление на упругой балке между прижимно-прогибочным устройством и стойкой в плоскости, параллельной плоскости нагрузки, стойки выполнены с вырезами овальной формы. In this device, for clamping a flexible organ using a clamping and bending device (PUF), a lodgement is installed between the flexible organ and the elastic beam, and strain gauges are used as a measuring transducer, mounted on an elastic beam between the clamping and bending device and the stand in a plane parallel to the load plane , racks made with oval-shaped cutouts.

При установке известного устройства на гибкий орган, например канат, применяемый на подъемниках в нефтяной и газовой промышленности, пряди каната ложатся в овальные вырезы стоек. При ослаблении и последующем натяжении гибкого органа пряди могут повернуться и угол прогиба гибкого органа изменится, что приводит к погрешности измерения натяжения гибкого органа. When installing the known device on a flexible organ, for example, a rope used on lifts in the oil and gas industry, the strands of the rope lie in the oval cutouts of the uprights. With the weakening and subsequent tension of the flexible organ, the strands can turn and the deflection angle of the flexible organ changes, which leads to an error in measuring the tension of the flexible organ.

Изобретение направлено на повышение точности измерения натяжения гибкого органа, обеспечение удобства в эксплуатации. The invention is aimed at improving the accuracy of measuring the tension of a flexible organ, ensuring ease of use.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в том, что, регулируя натяжение упругого элемента, достигают нулевой нагрузки на участке гибкого органа, расположенного параллельно упругому элементу, что позволит уменьшить погрешность и повысить точность измерения при любом температурном режиме, а беспроводная передача информации обеспечивает удобство в эксплуатации. The technical result that mediates the solution of this problem lies in the fact that by adjusting the tension of the elastic element, they reach zero load in the area of the flexible body located parallel to the elastic element, which will reduce the error and improve the accuracy of measurement at any temperature, and the wireless transmission of information provides ease of use.

Указанный технический результат достигается тем, что в датчик натяжения гибкого органа, содержащий зажимы, удерживающие упругий элемент на гибком органе, жестко соединенный с преобразователем деформации, выход которого связан со входом формирователя выходного сигнала, дополнительно введена тяга, расположенная параллельно упругому элементу и имеющая с ним одинаковый температурный коэффициент линейного расширения, причем один конец тяги соединен с упругим элементом, а другой - со входом преобразователя деформации, внутри гибкого органа между зажимами установлен компенсатор натяжения. Преобразователь деформации выполнен в виде емкостных, индуктивных и других датчиков перемещения. Формирователь выходного сигнала выполнен в виде преобразователя напряжение/ток-частота или код или в виде преобразователя напряжение-ток/напряжение или в виде беспроводного передатчика сигнала, например радиопередатчика. Формирователь выходного сигнала содержит память, предназначенную для хранения данных, а также индикатор, предназначенный для индикации текущих значений натяжения гибкого органа. В качестве преобразователя деформации используют датчик силы типа С50. В качестве материала упругого элемента используют стали с высоким модулем Юнга. The specified technical result is achieved by the fact that in the tension sensor of the flexible body, containing clamps holding the elastic element on the flexible body, rigidly connected to the strain transducer, the output of which is connected to the input of the output signal shaper, additionally introduced traction located parallel to the elastic element and having it the same temperature coefficient of linear expansion, with one end of the rod connected to the elastic element, and the other to the input of the strain transducer, inside the flexible organ and a tension compensator is installed between the clamps. The strain transducer is made in the form of capacitive, inductive and other displacement sensors. The output signal generator is made in the form of a voltage / current-frequency converter or code, or in the form of a voltage-current / voltage converter or in the form of a wireless signal transmitter, for example, a radio transmitter. The output signal shaper contains a memory intended for storing data, as well as an indicator designed to indicate the current values of the tension of the flexible organ. As a strain transducer, a C50 type force sensor is used. As the material of the elastic element, steel with a high Young's modulus is used.

На фиг.1 представлен общий вид датчика натяжения гибкого органа, на фиг. 2 представлен вид его сбоку. In Fig.1 presents a General view of the tension sensor of a flexible body, in Fig. 2 is a side view thereof.

Датчик содержит упругий элемент 1, расположенный на гибком органе 2 и удерживаемый на нем с помощью двух зажимов 3 и крепежных элементов 4, тягу 5, соединенную одним концом с упругим элементом 1, а другим - с преобразователем деформации 6, выход которого связан со входом формирователя выходного сигнала 7, внутри гибкого органа 2 между зажимами 3 расположен компенсатор натяжения 8, зажимы 3 выполнены с выступами 9 и пазами 10 (фиг.2). The sensor contains an elastic element 1 located on a flexible body 2 and held thereon with two clamps 3 and fasteners 4, a rod 5 connected at one end to the elastic element 1, and the other to a strain transducer 6, the output of which is connected to the input of the shaper the output signal 7, inside the flexible body 2 between the clamps 3 is a tension compensator 8, the clamps 3 are made with protrusions 9 and grooves 10 (figure 2).

Работает датчик следующим образом. The sensor operates as follows.

Датчик устанавливается на неподвижном конце гибкого органа 2 подъемника, применяемого при ремонте нефтяных и газовых скважин или буровой установки, следующим образом. Зажимы 3 предназначены для неподвижного закрепления и удержания на гибком органе 2 упругого элемента 1. Выполнены зажимы в виде, например, полухомутов с выступами 9 и пазами 10 для удобства установки и закрепления упругого элемента 1, охватывающих гибкий орган и скрепляемых между собой крепежными элементами 4 (например, болты, гайки, винты, шайбы и т.п.). Зажатие гибкого органа 2 должно быть плотным, чтобы зажимы 3 не могли перемещаться вдоль гибкого органа. Расстояние между зажимами 3 определяется длиной упругого элемента 1. После закрепления зажимов 3 на гибком органе 2 в пазы 10 выступов 9 вставляется упругий элемент 1, который закрепляется с помощью гайки 4 (см. фиг.2). Гайка 4 (фиг.2) на упругом элементе 1 затягивается до тех пор, чтобы участок гибкого органа 2 между зажимами 3 был не нагружен силой зажатия гайки 4. Внутри гибкого органа между зажимами 3 установлен компенсатор натяжения 8, который увеличивает диаметр гибкого органа. Компенсатор является упругим и может быть выполнен, например, из резины, пружины. В процессе измерения натяжения гибкого органа 2 зажимы 3 смещаются друг относительно друга вдоль гибкого органа. В этом случае при натяжении гибкого органа участок, расположенный между зажимами, практически не будет воспринимать нагрузку натяжения гибкого органа, а всю силу натяжения будет брать на себя упругий элемент 1, так как этот участок в данном случае может свободно вытягиваться за счет возможности уменьшения диаметра гибкого органа. The sensor is installed on the fixed end of the flexible body 2 of the lift used in the repair of oil and gas wells or a drilling rig, as follows. Clips 3 are designed for fixed fixing and holding elastic element 1 on flexible organ 2. Clamps are made in the form of, for example, half-clamps with projections 9 and grooves 10 for ease of installation and fixing of elastic element 1, covering the flexible organ and fastened together by fasteners 4 ( e.g. bolts, nuts, screws, washers, etc.). The clamping of the flexible organ 2 must be tight so that the clamps 3 cannot move along the flexible organ. The distance between the clamps 3 is determined by the length of the elastic element 1. After fixing the clamps 3 on a flexible organ 2, an elastic element 1 is inserted into the grooves 10 of the protrusions 9, which is fixed with a nut 4 (see figure 2). The nut 4 (figure 2) on the elastic element 1 is tightened until the portion of the flexible organ 2 between the clamps 3 is not loaded with the clamping force of the nut 4. Inside the flexible organ between the clamps 3 there is a tension compensator 8, which increases the diameter of the flexible organ. The compensator is elastic and can be made, for example, of rubber, spring. In the process of measuring the tension of the flexible organ 2, the clamps 3 are displaced relative to each other along the flexible organ. In this case, when the flexible organ is tensioned, the section located between the clamps will practically not perceive the tension load of the flexible organ, and the elastic element 1 will take on all the tension force, since this section in this case can be freely stretched due to the possibility of reducing the diameter of the flexible body.

Такое исполнение устройства при работе дает возможность повысить точность измерения за счет исключения нагружения участка гибкого органа, находящегося между зажимами. Так как жесткость упругого элемента больше жесткости гибкого органа, то при натяжении гибкого органа всю его нагрузку воспринимает на себя упругий элемент 1. Упругий элемент 1, выполненный из материала, например стали 40х13, воспринимая силу натяжения гибкого органа, деформируется. Эти деформации воспринимаются тягой 5 и преобразовываются в пропорциональный усилию натяжения электрический сигнал с помощью преобразователя деформации 6. В качестве преобразователя деформации 6 применен интегральный тензопреобразователь силы серии "С", например С50. Корпус преобразователя 6 жестко прикреплен к торцу упругого элемента 1. На входе преобразователя 6 установлен свободный торец тяги 5. Под действием измеряемого усилия деформация (удлинение) упругого элемента 1 вызывает перемещение торца тяги 5, присоединенного к входу преобразователя 6. Воздействие тяги 5 на вход преобразователя 6 приводит к появлению выходного сигнала, пропорционального натяжению гибкого органа. Выходной сигнал преобразователя 6 поступает на вход формирователя выходного сигнала 7, который предназначен для получения на выходе преобразователя стандартного сигнала согласно ИСО и ГОСТ или сигнала, удобного для восприятия потребителем. Датчик натяжения гибкого органа подключается к любой аппаратуре при помощи устройства ввода-вывода, например при помощи герметичного разъема типа ШРГ. This embodiment of the device during operation makes it possible to increase the accuracy of the measurement by eliminating the loading of the portion of the flexible organ located between the clamps. Since the stiffness of the elastic element is greater than the stiffness of the flexible organ, when the flexible organ is tensioned, the elastic element 1 assumes all its load. The elastic element 1, made of a material, for example, steel 40x13, perceiving the tension force of the flexible organ, is deformed. These deformations are perceived by the thrust 5 and are converted into an electric signal proportional to the tensile force by means of the strain transducer 6. As a strain transducer 6, an integral strain transducer of the “C” series, for example, C50, is used. The housing of the transducer 6 is rigidly attached to the end of the elastic element 1. At the input of the transducer 6, a free end of the thrust is installed 5. Under the action of the measured force, deformation (elongation) of the elastic element 1 causes the end of the thrust 5 to be connected to the input of the transducer 6. The impact of the thrust 5 on the inlet of the transducer 6 leads to the appearance of an output signal proportional to the tension of the flexible organ. The output signal of the converter 6 is fed to the input of the output signal shaper 7, which is designed to receive a standard signal at the output of the converter according to ISO and GOST or a signal convenient for the consumer to perceive. The flexible organ tension sensor is connected to any equipment using an input / output device, for example, using a sealed connector of the SHRG type.

Как правило, датчики натяжения гибкого органа работают при температуре окружающей среды, изменяющейся от минус 50 градусов С до плюс 50 градусов С. В этих условиях возникают погрешности измерения от температурного изменения размеров датчиков. Так, например, при изменении температуры окружающей среды от -50 градусов С до +50 градусов С упругий элемент из стали, имеющий начальную длину 150 мм, получает приращение длины 0,16 мм. Такой же порядок имеют приращения длины упругого элемента и от нагрузок гибкого органа. Поэтому в предлагаемом датчике для устранения температурной погрешности тяга 5, расположенная параллельно упругому элементу 1, имеет одинаковый с ним температурный коэффициент линейного расширения. As a rule, the sensors of the tension of a flexible organ operate at an ambient temperature that varies from minus 50 degrees C to plus 50 degrees C. Under these conditions, measurement errors arise from temperature changes in the size of the sensors. So, for example, when the ambient temperature changes from -50 degrees C to +50 degrees C, an elastic steel element having an initial length of 150 mm receives an increment of 0.16 mm in length. The increments of the length of the elastic element and from the loads of the flexible organ have the same order. Therefore, in the proposed sensor to eliminate the temperature error, the rod 5, located parallel to the elastic element 1, has the same temperature coefficient of linear expansion.

При эксплуатации датчиков натяжения гибкого органа часто бывает необходимость беспроводной передачи выходного сигнала, так как применение проводов создает неудобства при работе. В этом случае формирователь выходного сигнала включает в себя миниатюрные радиомодули для передачи цифровой информации типа CDP-TX-01 (см. журнал Радиолюбитель 9, стр.43 и 11, стр.39 за 1996 г.). When operating tension sensors of a flexible organ, it is often necessary to wirelessly transmit the output signal, since the use of wires creates inconvenience during operation. In this case, the output driver includes miniature radio modules for transmitting digital information of the CDP-TX-01 type (see the journal Amateur Radio 9, p. 43 and 11, p. 39 for 1996).

В других ситуациях, наоборот, нет необходимости передавать информацию на расстояние. В этом случае формирователь выходного сигнала включает в себя индикатор, который предназначен для индикации нагрузок в гибком органе на месте его эксплуатации. Индикатор представляет собой блок, выполненный на базе знакосинтезирующих светодиодных индикаторов. In other situations, on the contrary, there is no need to transmit information over a distance. In this case, the driver of the output signal includes an indicator that is designed to indicate loads in a flexible body at the place of its operation. The indicator is a block made on the basis of sign-synthesizing LED indicators.

Для регистрации информации об усилиях, возникающих в гибком органе в процессе его работы с целью дальнейшего анализа и контроля, формирователь выходного сигнала включает в себя FLASH-память с энергонезависимым питанием типа PA28F008SA фирмы Intel. Для переноса информации из датчика к нему подключается переносный блок памяти или ноутбук. To record information about the efforts arising in a flexible body during its operation for the purpose of further analysis and control, the output driver includes a FLASH-memory with non-volatile power supply type Intel PA28F008SA. To transfer information from the sensor, a portable memory unit or laptop is connected to it.

Claims (9)

1. Датчик натяжения гибкого органа, содержащий зажимы, удерживающие упругий элемент на гибком органе, жестко соединенный с преобразователем деформации, выход которого связан со входом формирователя выходного сигнала, отличающийся тем, что дополнительно введена тяга, расположенная параллельно упругому элементу и имеющая с ним одинаковый температурный коэффициент линейного расширения, причем один конец тяги соединен с упругим элементом, а другой - со входом преобразователя деформации, внутри гибкого органа между зажимами установлен компенсатор натяжения. 1. The tension sensor of the flexible body, containing clamps holding the elastic element on the flexible body, rigidly connected to the strain transducer, the output of which is connected to the input of the output signal shaper, characterized in that it additionally introduced a thrust located parallel to the elastic element and having the same temperature linear expansion coefficient, with one end of the rod connected to the elastic element, and the other to the input of the strain transducer, a lump is installed between the clamps inside the flexible body ensator tension. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь деформации выполнен в виде емкостных, индуктивных и других датчиков перемещения. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that the strain transducer is made in the form of capacitive, inductive and other displacement sensors. 3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что формирователь выходного сигнала выполнен в виде преобразователя напряжение/ток - частота или код. 3. The sensor according to claim 1, characterized in that the output driver is made in the form of a voltage / current converter - frequency or code. 4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что формирователь выходного сигнала выполнен в виде преобразователя напряжение - ток/напряжение. 4. The sensor according to claim 1, characterized in that the output driver is made in the form of a voltage-current / voltage converter. 5. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что формирователь выходного сигнала выполнен в виде беспроводного передатчика сигнала, например, радиопередатчика. 5. The sensor according to claim 1, characterized in that the output driver is made in the form of a wireless signal transmitter, for example, a radio transmitter. 6. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что формирователь выходного сигнала содержит память, предназначенную для хранения данных. 6. The sensor according to claim 1, characterized in that the output driver includes a memory for storing data. 7. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что формирователь выходного сигнала содержит индикатор, предназначенный для индикации текущих значений натяжения гибкого органа. 7. The sensor according to claim 1, characterized in that the shaper of the output signal contains an indicator designed to indicate the current values of the tension of the flexible organ. 8. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что в качестве преобразователя деформации используют датчик силы типа С50. 8. The sensor according to claim 1, characterized in that a force sensor of type C50 is used as a strain transducer. 9. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала упругого элемента используют стали с высоким модулем Юнга. 9. The sensor according to claim 1, characterized in that steel with a high Young's modulus is used as the material of the elastic element.
RU2002103671/28A 2002-02-08 2002-02-08 Transmitter of tension of flexible element RU2204815C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002103671/28A RU2204815C1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Transmitter of tension of flexible element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002103671/28A RU2204815C1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Transmitter of tension of flexible element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2204815C1 true RU2204815C1 (en) 2003-05-20

Family

ID=20255261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002103671/28A RU2204815C1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Transmitter of tension of flexible element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2204815C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA029231B1 (en) * 2013-10-30 2018-02-28 Воссло Кожифер С.А. Spacing point lock device of special track parts on a sleeper
RU2681456C2 (en) * 2014-12-11 2019-03-06 Спансет Интер Аг Device and method for measuring tension in tension belt

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA029231B1 (en) * 2013-10-30 2018-02-28 Воссло Кожифер С.А. Spacing point lock device of special track parts on a sleeper
RU2681456C2 (en) * 2014-12-11 2019-03-06 Спансет Интер Аг Device and method for measuring tension in tension belt

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5728953A (en) Cable load sensing device
US4838173A (en) Draw bar force sensing locomotive control system
US7424832B1 (en) Cable tensiometer for aircraft
CN107300432A (en) A kind of method and apparatus for being used to realize live adaptive cable force measurement
CN105043664A (en) Calibration device for special high-temperature force measurement sensor
US3176510A (en) Wire line strain gauge
RU2204815C1 (en) Transmitter of tension of flexible element
CN208012523U (en) Exempt to destroy U-shaped strain gauge
RU24507U1 (en) FLEXIBLE BODY TENSION SENSOR
KR101519237B1 (en) Axial-load-measuring-device of truck and operation-method thereof
CN2303265Y (en) Sliding trough like ring deformation measuring arrangement
CN110082015A (en) A kind of anchoring dynamic search hydraulic steel gate hoisting capacity dynamic monitor and monitoring method
CN2689206Y (en) Wirerope tension detecting A/D converters
RU201387U1 (en) SPRING TEST, COMPRESSION AND TORSION RIG
GB2162329A (en) Tension measuring device
RU2205375C1 (en) Flexible member tension meter
RU22967U1 (en) FLEXIBLE BODY TENSION SENSOR
RU19088U1 (en) STRENGTH DEVICE FOR MEASURING TENSION OF A FIXED FLEXIBLE BODY
CN109443673B (en) Deflection measuring device and measuring method thereof
RU2188941C1 (en) Dynamometer for measurement of fixed flexible member tension
RU2246705C2 (en) Method of calibration of balance without use of weights and device for realization of this method
RU156561U1 (en) DEVICE FOR MEASURING SUPPORT REACTIONS
RU55469U1 (en) DEVICE FOR MEASURING SUPPORT REACTIONS
RU22502U1 (en) STRENGTH DEVICE FOR MEASURING TENSION OF A FIXED FLEXIBLE BODY
RU211575U1 (en) CLAMPING DEVICE FOR TESTING A THREADED JOINT ON FLAT SPECIMENS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050209