DE2322474A1

DE2322474A1 - Ueberwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2322474A1
Application number: DE2322474A
Authority: DE
Inventors: Michael David Lowen
Original assignee: John Laing and Son Ltd
Current assignee: John Laing and Son Ltd
Priority date: 1972-05-04
Filing date: 1973-05-04
Publication date: 1973-11-15
Also published as: FR2183284A1; JPS4949658A; GB1382845A; US3886665A; FR2183284B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sioh auf eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung der Messung der Veränderung von Radien von Krümmungen einer Achse einer Bohrung oder dgl., die die innere Oberfläche eines vertikal oder horizontal verlaufenden Rohres oder deines Bohrloohes im Gebirge sein kann. Wenn die Bohrung ein horizontal verlaufendes Rohr im oder auf dem Boden ist, kann das Rohr lührungsrohre umfassen, die innerhalb außerordentlich genauer Grenzen des minimal zulässigen Radiusses verlegt werden müssen.

Das Arbeitsverfahren für die Meßvorrichtung besteht darin, die Versetzung zu einer bekannten Sehne zu messen und dann diesen Wert vermittels Tabellen oder Berechnungen auf den zugehörigen Radius zu beziehen. Der Begriff "Versetzung¹¹ bedeutet die maximale Entfernung zwischen der Sehne eines Kreises und dem Umfang desselben auf einer Linie, die senkrecht auf der Sehne steht. In der Praxis werden bei der Ver-

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wendung der Vorrichtung in einer horizontalen Stellung gleichzeitig Messungen auf horizontalen und vertikalen Achsen durchgeführt, mit denen es möglich ist, die re-

und
sultierende Versetzung/demgemäß sowohl die Größe als auch

die Riohtung der Krümmung festzustellen.

In einer besonderen Ausführungsform, die nachfolgend beschrieben werden wird, ist die Sehnenlänge 1,500 m, und wenn man zunehmende Krümmungsradien von 100 m bis zu 3 km gegen die Sehnenlänge aufträgt, erhält man einen Versetzungsbereich von 2,800 bis 0,094 mm.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und es zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Überwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in einem horizontal liegenden Rohr, Pig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, und im vergrößerten Maßstab, des Wandlerwagens, der in Pig. 1 zum Teil sichtbar ist, Pig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

und im vergrößerten Maßstab, eines der Laufgestelle, die in Pig. 1 gezeigt sind, Pig. 4 einen Schnitt auf der Linie 4-4 der Pig. 2, Pig. 5 einen Schnitt auf der Linie 5-5 der Pig. 2, Pig. 6 einen Schnitt auf der Linie 6-6 der Pig. 3,

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Fig. 7 einen. Teil einer abgeänderten Überwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in einem vertikal verlaufenden Rohr und

Fig. 8 eine Seitenansicht einer modifizierten Überwachungsvorrichtung nach Mg. 7.

Die vorliegende Erfindung besteht in einer Überwachungsvorrichtung zur Messung von Veränderungen der Radien einer Krümmung einer Achse einer leitung, wobei die Vorrichtung einen langgestreckten Körper umfaßt, an dessen Enden Vorrichtungen schwenkbar aufgehängt sind, die die Achse des Körpers genau zu der Leitung ausrichten, und diese Einrichtungen eine bestimmte Entfernung voneinander getrennt sind, so daß sie eine Länge einer Sehne darstellen, und Meßvorriohtungen, die über den Körper verteilt sind und die die Länge der Versetzung, wie oben erwähnt, anzeigen.

Zur Durchführung der Erfindung umfaßt die Überwachungsvorrichtung eine in der Mitte liegende Hülse 10, die einen Wandlerwagen 11 enthält mit einem rohrförmigen Körper 12 mit sich verjüngenden Enden 13, die sich axial von jedem Ende der Hülse 10 aus erstrecken und vermittels eines Zugankers 14 gehalten werden, wobei an jedem Endteil 13 ein laufgestell 15 angeordnet ist.

Der Wandlerwagen 11 enthält getrennt liegende Rollenanordnungen 16, von denen eine jede Anordnung drei Rollen

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umfaßt, die schwenkbar gelagert und in einem Kreisbogenabstand von 120° zueinander angeordnet sind und durch längs verlaufende Schlitze 18 ragen, die in der Hülse 10 gebildet sind. Jede Rolle 17 ist am Ende eines schwenkbar gelagerten Armes 19 angeordnet und wird durch eine mit einem Flansch versehene Hülse 20, auf die eine Feder 21 einwirkt, nach außen gedrückt. Die Hülse 20 erfaßt dabei ein radial innen liegendes Teil 22 des Armes 19, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Mitte des Wagens mit der Längsachse des Rohres zusammenfällt. .

Zwei Wandler 23 und 24 sind unter rechten Winkeln zueinander im Mittelteil des Wagens 11 angeordnet, wobei jeder Wandler einen Fühler 25 besitzt, der von einer Feder nach außen gedruckt und in berührung mit einer planen inneren Fläche 26 eines Bezugsringes 27 gehalten wird. Der Bezugsring 27 ist fest an der Hülse 10 angeordnet. Jeder Wandler 23, besteht aus einem linear veränderlichen Differential-Transformator mit eigenem eingebautem Oszillator, Demodulator und Filter, so daß der Ausgang des Wandlers Gleichstrom ist, der direkt proportional einer Stellung seines Fühlers 25 ist, der mit einem beweglichen Kern des Differential-Transformators verbunden ist oder einen Teil desselben bildet. Im Gebrauch messen die Wandler 23, 24 die Verschiebung an zwei Achsen mit Bezug auf den Körper der Überwachungsvorrichtung.

Jedes Laufgestell 15 ist ähnlich wie der Wandlerwagen 11 ausgebildet. Es umfaßt auch getrennt voneinander angeordnete

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Rollengestelle,* von denen ein jedes drei gleich weit voneinander entfernte Rollen 28 umfaßt, die federbelastet sind und nach außen gegen die innere Oberfläche einer verlegten Rohrleitung gedrückt werden, wenn sich das Gerät in Benutzung befindet. Jede Rolle 28 liegt wieder am Ende eines Winkelarmes 29, die durch eine Feder 30 auseinandergedrückt werden, wobei die Feder zwischen mit Plansch versehenen Hülsen 31 angeordnet ist, welohe mit ihren Planschen radial naoh innen ragende Teile 32 der Arme 29 erfassen. Jedes Laufgestell ist an dem ihm benachbarten abgeschrägten Teil 13 vermittels einer sich selbst ausrichtenden Lagerung 33 gelagert, in der der Überwaohungskörper während seiner Bewegung durch das Rohr verschwenken kann. Es ist zu erkennen, daß die Lagerung des Körpers der Überwachungsvorrichtung auf den getrennt voneinander liegenden Rollenanordnungen 15 die Auswirkung von Oberflächenunregelmäßigkeiten in dem zu verlegenden Rohr auf die aufzuzeichnenden Messungen verringert. Der Abstand zwischen den mittigen ümfangsebenen der entsprechenden Lager 33 stellt die effektive Sehnenlänge der Vorrichtung für die durchzuführenden Messungen dar. Me Vorrichtung, die hier als Ausführungsbeispiel beschrieben wird, besitzt eine Sehnenlänge von 1,500 m.

Ein Gewicht 34 oder mehrere Gewichte sind in dem unteren Teil des Körpers 12 angeordnet, um in in einer bestimmten Stellung relativ zum Rohr, das zu vermessen ist, zu halten, damit die Wandler 23, 24 immer im wesentlichen vertikal

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und horizontal liegen. In ähnlicher Weise ist das eine Ende des Wandlerwagens 11 mit gleitbaren Teilen 35 versehen, die eine runde Platte 36 erfassen, die ihrerseits wieder in einer geschlitzten Wand 36a gleitet, die in die Hülse 10 eingedübelt ist, so daß eine Rotation des Wandlerwagens relativ zur Hülse verhindert wird.

Im Gebrauch wird zusammen mit der Überwachungsvorrichtung eine Entfernungsmeßvorrichtung 37 durch das Rohr bewegt, damit die Lage des ersteren in dem Rohr zu jeder Zeit genau bestimmt werden kann. Die Meßvorrichtung umfaßt einen Wagen 38 mit einem hart-verchromten Rad 39 bekannten Umfangs, das mit einer Feder gegen die Innenwand des Rohres gedruckt wird. Die Umdrehungen des Rades 39 werden sowohl hinsichtlich der Drehrichtung als auch hinsichtlich der Anzahl gemessen, so daß daraus die lage der Überwachungsvorrichtung bestimmt werden kann.

Signale von der Überwachungsvorrichtung und der Entfernungsmeßvorriohtung werden über ein vieladriges Kabel 40, das am vorderen Ende der Entfernungsmeßvorrichtung 37 abgeht, übertragen, wobei die Entfernungsmeßvorrichtung außerdem noch ein Sonleppauge 4-1 trägt. Das hintere Ende der Vorrichtung 37 ist mit einem Mehrfachsteoker 42 versehen und mit einer Scbäkelverbindung 43 zur Befestigung des vorderen laufgestelles der Überwachungsvorrichtung.

Während der Bewegung durch das Rohr in der durch den Pfeil R angegebenen Richtung werden Signale von der vertikalen und horizontalen Meßvorrichtung vermittels der Wandler

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23, 24 einer Ablesevorrichtung zugeführt, wo die Zahlen mit theoretischen Zahlen verglichen werden können oder unabhängig davon verwendet werden können, um den G-Bd der Dämpfung zu bestimmen, die in einer Wellenführung, die in dem Rohr angeordnet ist, vorhanden ist. Andererseits können die Zahlen auch dazu benutzt werden, eine einfache Ja- oder Nein-Vorrichtung zu betreiben, wenn die Grenzen einmal bestimmt sind.

Selbstverständlich kann mit der erfindungsgemäißen Vorrichtung auch der sich verändernde Radius einer Krümmung eines anderen Teiles gemessen werden.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine modifizierte Überwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung für die vertikale Lage. Die Vorrichtung ist ähnlich der mit Bezug auf die Figuren 1 bis 6 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß ein Kreisel 50 in dem Teil 12 anstelle des Gewichtes 34 angeordnet ist.

Im Gebrauch kann die Vorrichtung frei um die Längsachse bei vertikaler Stellung rotieren, und es sind Einrichtungen vorgesehen, durch die die Richtung oder die Winkelstellung der Vorrichtung zur Achse bestimmt wird, d.h., eine Kreiselvorrichtung 50 mit einem Schwungrad 51 und einem Motor 52 ist relativ beweglich zu dem Körper 12 der Vorrichtung um seine Längsachse gelagert, Der Kreisel 50 ist mit einer Welle eines Drehpotentiometers 53 verbunden, das mit dem rohrförmigen Körper 12 verbunden ist, so daß eine Rotation des rohrförmigen Körpers 12 um seine vertikale Achse eine Rotation des Gehäuses

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des Potentiometers 53 relativ zu der Kreiselvorrichtung 50 bewirkt. Der Widerstand an den leitungen 54 des Potentiometers 53 wird dann dazu benutzt, die Winkelstellung der Vorrichtung zu bestimmen, und gestattet mithin die richtige Interpretation der Messungen der beiden Wandler 23, 24.

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Claims

Patentansprüche

f 1.JÜberwachungsvorrichtung zur Überwachung der Messung der ^"^^ Veränderung von Radien von Krümmungen einer Aohse einer Bohrung oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen langgestreckten Körper (12) umfaßt, an dessen Enden schwenkbare Einrichtungen (15) gelagert sind, durch die die Aohse des Körpers genau zur Bohrung oder zum Teil ausgerichtet ist, wobei die den rohrförmigen Körper ausrichtenden Einrichtungen (15) in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind und die Länge einer Sehne darstellen, wobei Meßeinrichtungen in dem Körper angeordnet sind, durch die die Länge der Versetzung gemessen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Meßvorrichtung/Wandler (23, 24) sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (23, 24) in einem Wagen (11) angeordnet sind, dessen Achse im Gebrauch mit der Längsachse der Bohrung zusammenfällt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandlerwagen (11) getrenntliegende Rollenanordnungen (16) besitzt, deren Rollen (17) durch Federn durch Schlitze (18) hindurohgedrückt sind.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Rotation des Wandlerwagens (11) relativ zum Körper (12) verhindern.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wandler (23, 24) unter rechten Winkeln zueinander in dem Wagen (11) angeordnet sind und ein !Fühler (25) von jedem Wandler (23, 24) nach außen gedrückt und in Berührung mit einer Innenfläche (26) eines Bezugsringes (27) gehalten ist, der fest in dem Körper (12) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede schwenkbar gelagerte Einrichtung eine Rollenanordnung (16) umfaßt, deren Rollen (17) federbelastet nach außen in Berührung mit der Innenwand einer Bohrung oder eines Teiles gehalten werden, wenn die Vorrichtung im Gebrauch ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rollenanordnung (16) an dem zugehörigen Ende des Körpers (12) vermittels eines selbst ausrichtenden Lagers gelagert ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Körper (12) Ballast enthalten ist.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Körper (12) ein Kreisel (50) und ein Potentiometer (53) enthalten sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit einer Meßvorriohtung/verwendet wird, die zu jeder Zeit die Entfernung mißt, über die sich die Vorrichtung bewegt hat.

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