Гидравлический преобразователь веса бурового инструмента

Гидравлический преобразователь веса бурового инструмента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ(н7345)6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5! )М. Кл.

Cj 01 1- 7/08

С 01 1 1/02 (22) Заявлено 24.03.78 (21) 2597051/18-10 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) П риоритет

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 17.05.80 ло делам изобретений н открытий (53) УДК 5

781(088 8) Г. М. Кузнецов, Л. А. Афонин, Ю. Г. Штомпель, Ю. И. Сипунов и М. Г. Кузнецов (72) Авторы изобретения

Грозненское научно-производственное объединение

Промавтоматика (71) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕСА

БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроительной промышленности, например, в первичных гидравлических силоизмерительных преобразователях веса бурового инструмента.

Известен гидравлический преобразователь, содержащий жесткий центр, манжетный эластичный разделитель с каркасом из расположенных радиально в несколько слоев с перекрытием силовых элементов, которые выполнены из ленточных пружин прямоугольного сечения, обхватывающих манжетный разделитель, концы которых закреплены соответственно на кольце жесткого центра и кольце основания мембраны, а слои пружин отделены от другого прокладками из антифрикционного материала.

Недостатками этого преобразователя являются сложность его сборки из-за необходимости укладки и заделки торцов пружин и невозможность его работы при высоких давлениях рабочей .жидкости 1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является гидравлический преобразователь, содержащий корпус и поршень, сочлененные эластичной мембраной, армированной не5 эластичными нитями и образующие полость контролируемого давления, в котором армируюшие нити размещены на наружной поверхносги мембраны и имеют выступающие концы, которые жестко прикреплены к корпусу и поршню с помощью прокладок и закладных колец, вокруг которых обмотаны концы нитей 2 .

Однако этот силоизмеритель также нетехнологичен, так как требует ручной укладки нитей, обмотки их вокруг закладных колец. Еще сложнее делать формовку и равномерное распределение нитей по поверхности эластичной мембраны, так как по мере удаления от центра окружность мембраны увеличивается, вследствие чего толщина распределения слоев нитей по поверхности мембраны неравномерная, что увеличивает

734

Фланцы металлических мембран 14 и резиновых мембран 15 своими буртами 17 входят в кольцевые выточки 19, которые выполнены в крышке 1. Выточки

19 выполнены с переменными геометрическими размерами ступенчато в теле крышки 1.

Ответный фланец 4 снабжен штуцером

20 для подсоединения вторичного при— бора (на чертеже не показан).

Крышка 1 с фланцем 2, ответный фланец 4 и прижимное кольцо 5 соединены между собой болтами 21 и 22. Гидрав50

55 жесткость и неравномерность деформации и распределение нагрузок.

Кроме того, при такой конструкции пра> тически цевозмо>кпо равномерно распределить нагрузки ца каждую нить„ что спи>кает эффективность работы и прочностцые характеристики.

Целью изобретения является расши,.рение диапазона преобразования путем обеспечения работы преобразователя при высоких давлениях рабочей жидкости и упрощение oro конструкции и сборки.

1Хель достигается тем, что в гидравлическом преобразователе, содержащем корпус, снаб>кенный крышкой с фланцами и проушиной, поршень со штоком и нижней проушиной, сочлененные посредством гофрированных металлических мембран, расположенных снаружи эластичных неметаллических мембран с корпусом и обрвзуюших рабочую полость, мембраны (мембранные разделители) выполнены из чередующихся металлических и неметаллических гофрированных мембран, гоф ры которых выполнены -с переменными геометрическими размерами так, что гофра последующей мембраны вписывается в гофру предыдущей, а гофры металлических мембран в зоне их упругих деформаций снабжены плавно расширяющимися от центра к периферии радиаль>гыми прорезями, причем прорези каждой последующей мембраны ориентированы относительно прорезей предыдущей со смешением в пределах шага прорезей, а фланец последующей мембраны выполнен больших размеров, чем фланец прудыдущей, "края фланцев мембран отбортованы в сторону гофр и сопряжены с кольцевыми проточками, которые выполнены ступенчато в корпусе и поршне.

На фиг. 1 приведен предлагаемый преобразователь," на фиг. 2 — разрез

A-А на фиг. 1.

Преобразователь содержит крышку 1, выполненную за одно целое с фланцем 2 и проушиной 3, ответный флацец 4, снаб>кенный прижимным кольцом 5, которые образуют корпус; поршень 6 со штоком 7, конец которого резьбовым соединением соединен с нижней проушиной

8. Между фланцем 2 крышки 1 и отве гным фланцем 4 прочно и герметично зажат наружный торец гофрированного мембранного разделителя 9. Внутренний фланец разделителя 9 герметично и прочно зажат между поршнем 6 и втулкой 10 посредством гайки 11. Вспомогательный

10 !

5 о

6 4 мембранный разделитель 12,аналогично закрепленный посредством кольца 5, гер-, метизирует выход штока 7.

Мембранные разделители 9 и 12, поршень 6 со штоком 7, крышка 1 с фланцем 2 образуют рабочую полость 13, заполненную жидкостью.

С целью обеспечения прочностных характеристик гофрированных мембранных разделителей при сохранении их эластичных свойств, обеспечения равномерного распределения усилий между силовыми элементами, каждый мембранный разделитель 9 выполнен из чередующихся металлической мембраны 14 с гофрой и неметаллической эластичной, например, резиновой мембраны 15. Причем гофра каждой последующей мембраны вписывается в гофру предыдущей, т.е. мембраны выполнены с переменными геометрическими размерами. Однако гофрированные металлические мембраны 14 обладают значительно большей жесткостью по сравнению с резиновыми мембранами 15.

С целью обеспечения эластичных характеристик металлических мембран 14 в зоне упругих деформаций при перемещении поршня 6 гофры в зоне их перекатывания выполнены с радиально располо>кенными и плавно расширяющимися прорезями 16. Наличие расширяющихся от центра мембраны к периферии прорезей 16 на гофрах значительно снижает жесткость мембраны при незначительном снижении их прочностных характеристик и исключает набегания элементов гофр друг на друга при их перекатывании. При этом каждая последующая металлическая мембрана ориентирована относительно предыдущей так, что прорези 16 их гофр сдви— нуты одна относительно другой.

Для обеспечения прочности и наде>кности крепления фланцы металлических мембран 14 выполнены с отбортовкой 17, 18 в сторону гофр.

5 7345 лический преобразователь веса бурового инструмента посредством своих проушин 3,8 и пальцев 23 и 24 соединяется с рычагами 25 и 26 обводной или перепускной системы талевого каната.

Преобразователь веса бурового инстру. мента работает следующим образом.

Усилие, развиваемое на рычагах 25 и 26, через проушины 3 и 8, сжимая жидкость в рабочей полости 13, создает 1о избыточное давление, пропорциональное приложенному усилию, которое через штуцер 20 передается вторичному прибору (на чертеже не показан)..

Под действием рабочего избыточного 15 давления резиновые эластичные мембраны 15 плотно прижимаются к гофрам металлических мембран 14 и обеспечивают надежную герметизацию рабочей полости

13, исключая утечку жидкости. Усилие, 2о создающее избыточное давление в рабочей полости 13, полностью воспринимается металлическими мембранами 9, а резиноI вые мембраны 15 за счет эластичных свойств обеспечивают равномерное распре25 деленйе усилий между металлическими мембранами 9. 3а счет смещения прорезей 16 гофр относительно друг друга в пределах их шага исключается вьщавливание резиновых мембран 15 в прорези .16.

3а счет выполнения прорезей 16 с расширением к периферии исключается заклинивание и набегание элементов гофр

9 друг на друга при их перекатывании 35 по поверхности поршня 6, что дополнительно обеспечивает минимальный гистерезис при максимальном продольном перемещении поршня 6. При перемещении поршня 6 происходит перекатывание гофр и их упругая деформация в зоне прорезей и перемещение элементов гофр относительно друг друга, а возникающие. силы трения между элементами гофр металлических мембран 14 значительно ос- 45 лабляются за счет разобщения металлических мембран 14 резиновыми мембранами 15 с высокими эластичными свойства16 6 ми, что обеспечивает хорошие метрологические характеристики.

Выполнение гидравлического преобразователя веса бурового инструмента такой конструкции обеспечивает высокую надежность, технологичность в изготовлении и работу преобразователя при высоких давлениях жидкости в рабочей полости. За счет высокого давления обеспечиваются высокие метрологические характеристики выходного сигнала при компактности конструкции. За счет компактности конструкции обеспечивается экономия легированных сплавов, удобство монтажа, обслуживание.

Фор мула изобретения

Гидравлический преобразователь веса бурового инструмента, содержащий корпус, поршень со штоком и гофрированные мембранные разделители, образующие заполненную жидкостью рабочую полость, о т— личающийся тем,что, сцелью расширения диапазона преобразования, в нем гофрированные мембранные разделители выполнены многослойными из вставленных друг в друга чередующихся металлических и неметаллических мембран, причем фланец каждой последующей мембраны больше фланца предыдущей мембраны,,а края фланцев выполнены с буртиками, которые вставлены в кольцевые ступенчатые проточки корпуса и поршня при этом гофры металлических мембран выполнены с плавно расширяющимися от центра к периферии радиальными прорезями, Ю которые в каждой последующей мембране смещены относительно прорезей в предыдущей мембране в пределах шага прорезей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Мя 518655, кл. G 01 L 7/08, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

% 531781, кл. Ц 01 j 1/02, 1976 (прототип).

734516

Составитель В. Парфентьев

Редактор И. Шубина Техред H. Бабурка Корректор А, Гриценко

Заказ 2155/47 Тираж 1018 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4