CN102589485A - 螺杆钻具定子内孔直线度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，应用于测量长管类零件内孔直线度。包括通过装配在螺杆钻具定子两端的中心线支架、设置在螺杆钻具定子内孔的中心线位置的中线基准钢丝，在中线基准钢丝上穿接有在中线基准钢丝上滑动的测量板，测量板的外圆周上带有若干块侧面带有圆弧型尺寸线的具有向外弹力的活动的圆弧形刻度板，在测量板的侧面还设置有与测量板同步滑动的位置与刻度板对应的观测刻度板上的尺寸线变化的高清晰度CCD探头。本发明能够测量类似石油钻井机械的马达定子形状的长管类零件的长孔的直线度，从而提高产品的质量，解决马达使用寿命短的问题。

Description

螺杆钻具定子内孔直线度测量装置

技术领域

本发明涉及一种测量长管类零件内孔直线度的工具，具体的说是一种石油钻井机械中的螺杆钻具定子的内孔直线度的测量工具。

背景技术

在石油钻探设备中，螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具，螺杆钻具包括定子和转子。其定子是一根直径约为200mm、长度为数米的长管，长管型的定子内衬有橡胶层，橡胶层的内表面有螺旋状的多头的凹槽，而转子是一根长度和直径与橡胶层内孔配合的长杆，长杆型的转子表面是与橡胶层的内表面的多头凹槽配合的螺旋状凸轮。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入螺杆钻具后，在螺杆钻具的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业；因此螺杆钻具也称为螺杆马达。定子内的橡胶层是在长管加工完成后，在定子内孔中放入相应的模具，然后通过注胶机将橡胶压入定子与模具之间的间隙，使橡胶粘附在定子的内壁上。注胶是在定子内进行，不但在注胶过程中无法观测橡胶层的形态，即使注胶完成后，由于定子太长，而内孔又小其表面又有凹凸槽，也无法观查和检测定子内部的橡胶层的情况。如果定子衬胶的直线度不好，会造成定子和转子的之间产生同轴度的偏差，会造成马达动力不稳定，动力不足，橡胶层磨损加剧，降低马达使用寿命。现有技术还没有发现可以测出定子内腔衬胶直线度的方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种测量长管类零件的内孔直线度的工具，尤其适用于类似石油钻井机械的马达定子形状的长管类零件的长孔的直线度检测。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，包括通过装配在螺杆钻具定子两端的中心线支架设置在螺杆钻具定子内孔中的中线基准钢丝，中线基准钢丝所在的位置对应螺杆钻具定子的内孔的中心线，在中线基准钢丝上穿接有在中线基准钢丝上滑动的测量板，测量板的外圆周上带有若干块侧面带有圆弧型尺寸线的具有向外弹力的活动的圆弧形刻度板，在测量板的侧面还设置有与测量板同步滑动的位置与刻度板对应的观测刻度板上的尺寸线变化的高清晰度CCD探头。

本发明的进一步改进在于：中心线支架包括一套筒，套筒的外壁与螺杆钻具定子端部的内壁精密配合，套筒的外端为一端板，端板的中心为设置中线基准钢丝的定位孔，所述定位孔的中心与套筒外圆中心一致。

上述技术方案的进一步改进在于：所述中心线支架的端板上还设置有若干个通孔，用于观测高清晰度CCD探头的运动情况。

本发明的进一步改进在于：所述螺杆钻具定子的两端中心线支架的外侧还设置有用于拉紧中线基准钢丝的钢丝紧固架。

上述技术方案的进一步改进在于：所述钢丝紧固架包括主框架，主框架的外侧设置沿主框架左右移动的水平调整架，水平调整架的外侧设置沿水平调整架上下移动的垂直调整架，垂直调整架的中心设置有穿接中线基准钢丝的中心孔，在垂直调整架的侧面设置有将中线基准钢丝顶紧的固定螺栓；主框架下面设置有带有地脚螺栓支座的固定架。

    本发明的进一步改进在于：所述测量板包括两块两侧带有同心圆弧尺寸线的刻度板，每块刻度板的外缘为相同直径的圆弧，每块刻度板通过弹簧与位于两刻度板中心的支撑架连接，支撑架的中心设置有与两刻度板的外圆同心的滑孔，支撑架及刻度板通过此滑孔装配在中线基准钢丝上；在支撑架及刻度板的两侧还分别设置有与支撑架固定连接的探头支架，探头支架上对应刻度板的位置设置高清晰度CCD探头，探头支架或者支撑架上还连接有延伸到螺杆钻具定子两端外部的用于拉动测量板及高清晰度CCD探头移动的控制线。

上述技术方案的进一步改进在于：所述测量板的侧面设置有刻度板防护架，刻度板防护架通过连接螺栓与支撑架固定连接，两刻度板防护架之间的距离与刻度板的厚度对应并间隙配合，所述探头支架通过连接螺栓与支撑架及刻度板防护架固定连接，支撑架、刻度板防护架、探头支架的中心的滑孔同轴设置。

上述技术方案的进一步改进在于：所述探头支架或者支撑架上连接的控制线在测量板两侧各连接2～4根并均匀布置。

上述技术方案的进一步改进在于：所述刻度板上的尺寸线的精度不小于1mm。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明的装置能够测量长管类零件的内孔直线度，尤其适用于类似石油钻井机械的马达定子形状的长管类零件的长孔的直线度检测。它能够测量出螺杆钻具定子内腔衬胶层的直线度，从而从根本上杜绝因螺杆钻具定子衬胶直线度不好，造成马达使用寿命缩短的问题。

螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，是通过测量板在中线基准钢丝的移动，当螺杆钻具定子衬胶层的尺寸发生变化时，测量板的外圆周上刻度板就会缩回或者弹出，而装在其一侧的高清晰度CCD探头就会观测出刻度板上的尺寸线变化，从而测量出螺杆钻具定子内孔的直线度。

中心线支架的套筒的外壁与螺杆钻具定子端部的内壁精密配合，其尺寸公差应在0.02mm左右，从而保证位于端板上的定位孔与螺杆钻具定子内孔中心线位置一致。中心线支架端板上的通孔可以用来观测测量板及高清晰度CCD探头在螺杆钻具定子内孔中的移动情况，还可以将控制线从此孔中引出，方便拉动测量板移动。

本发明的钢丝紧固架的设置可以方便的将中线基准钢丝拉紧，使中线基准钢丝与螺杆钻具定子的中心线保持一致，而不下垂弯曲。钢丝紧固架水平调整架和垂直调整架还可以调整中线基准钢丝使其与中心线支架的定位孔基本一致，使中线基准钢丝对中心线支架不产生过大的径向力，保证中心线支架能够精确对中。

  本发明的刻度板防护架的设置可以使刻度板做准确的径向移动，而不会产品过大的倾斜，保证测量的准确性。探头支架与支撑架及刻度板防护架固定连接为一体，使高清晰度CCD探头测量板同步移动，在移动过程中只有刻度板会发生径向移动，因此可以准确测量长孔内的各个位置的尺寸。控制线在测量板的均匀布置可以准确的拉动测量板，以防测量板产生偏斜。

附图说明

图1是本发明的测量时的结构示意图；

图2是本发明的测量板的结构示意图；

图3是本发明的刻度板支撑架及探头支架的结构示意图；

图4是本发明的中心线支架结构示意图；

图5是本发明的钢丝紧固架的侧面示意图。

其中，1、螺杆钻具定子，2、橡胶层，3、中心线支架，4、中线基准钢丝，5、控制线，6、高清晰度CCD探头，7、测量板，8、探头支架，9、钢丝紧固架，10、连接螺栓，31、套筒，32、通孔，34、定位孔，71、支撑架，72、弹簧，73、弹簧杆，74、滑孔，75、刻度板，76、尺寸线，77、连接孔，78、刻度板防护架，81、滑孔，82、连接孔，91、主框架，92、水平调整架，93、垂直调整架，94、固定螺栓，95、固定架。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

螺杆钻具定子1为长管状零件，除螺杆钻具定子1的内孔的端部没有橡胶层外，其内壁均衬有橡胶层。螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，是在螺杆钻具定子1内设置一与螺杆钻具定子1内孔中心线一致的中线基准钢丝4，在中线基准钢丝4上穿接一能够随螺杆钻具定子1内孔尺寸变化的带刻度板的测量板7以及随测量板7一起滑动的高清晰度CCD探头，在拉动测量板7和高清晰度CCD探头时，刻度板75随内孔的尺寸缩进或者弹出，高清晰度CCD探头就可以观测出刻度板75上的尺寸线的变化，而从高清晰度CCD探头外接的显示器上读出变化的数据，从而得出螺杆钻具定子1的内孔直线度。

本发明包括设置在螺杆钻具定子1两端的中心线支架3，中心线支架3包括一套筒31，套筒31的外壁插入到螺杆钻具定子1内孔的端部，与螺杆钻具定子1端部的内孔精密配合，其配合公差应在0.02mm以内。套筒31的外端为一端板，端板靠在螺杆钻具定子1端面上，端板的中心设置定位孔34，定位孔34的中心与套筒31外圆中心一致，用来插接中线基准钢丝4。在中心线支架3的端板上还设置有若干个通孔32，用来观测测量板及高清晰度CCD探头在螺杆钻具定子内孔中的移动情况，还可以将控制线或者高清晰度CCD探头的导线从此孔中引出，方便拉动测量板移动。

在螺杆钻具定子1的两端中心线支架3的外侧还各设置一钢丝紧固架9，钢丝紧固架9用于拉紧中线基准钢丝4。钢丝紧固架9包括一主框架91，主框架91外侧设置沿主框架91左右移动的水平调整架92，以调节中线基准钢丝4的水平方向的左右位置，水平调整架92的外侧设置沿水平调整架92上下移动的垂直调整架93，以调节中线基准钢丝4的垂直方向的上下位置，垂直调整架93的中心设置有穿接中线基准钢丝4的中心孔，在垂直调整架93的侧面设置有内置固定螺栓94的螺栓孔，中线基准钢丝4穿过此中心孔后拉直，并用固定螺栓94将中线基准钢丝4顶紧；主框架91下面设置有固定架95，固定架95的支座上设置螺栓孔，并用地脚螺栓将钢丝紧固架9固定在地面上。连接在中心线支架3上的中线基准钢丝4所在的位置是螺杆钻具定子1的内孔的中心线位置。

在中线基准钢丝4上还预先穿接有测量板7，测量板7包括刻度板75、支撑架71和连接刻度板和支撑架的弹簧72。测量板7的外圆周上带有两块活动的刻度板75，刻度板75为两块半圆弧型的铝板，刻度板75的圆弧的内侧设置有三根弹簧杆73，弹簧72一端插接在弹簧杆73上，另一端插接在支撑架71对应位置的三个弹簧孔内，支撑架71位于各刻度板75的中心，刻度板75在被压缩时能够向内收缩，在弹簧作用下具有向外的弹力而恢复。每块刻度板75的外缘为相同直径的圆弧，刻度板75的两侧带有尺寸线76，尺寸线76为与刻度板75的外圆弧同心的圆弧线，尺寸线的精密度应不小于1mm。当然刻度板还可以是三块或者四块，他们的形状完全相同并组成一个整圆。

测量板7的两侧设置有刻度板防护架78，刻度板防护架78位于刻度板75和支撑架71两侧，将刻度板75和支撑架71夹持在中间，刻度板防护架78和支撑架71上均对应设置连接孔，两刻度板防护架78之间以及支撑架71通过连接螺栓10固定连接在一起。两刻度板防护架78之间的距离与刻度板75的厚度对应并间隙配合，以保证刻度板75能够自由缩回和弹起，并且不会产出倾斜。

在测量板7的两侧的一定距离内还分别设置有一个探头支架8，探头支架8也设置连接孔并通过连接螺栓10与测量板7的支撑架和刻度板防护架78固定连接在一起，探头支架8也穿接在中线基准钢丝4上。测量板的支撑架71、刻度板防护架78的中心分别设置有与各刻度板75的外圆同心的滑孔74，探头支架8的中心也设置同样的滑孔81，这些滑孔同轴设置，使测量板、刻度板防护架和探头支架能够整体沿中线基准钢丝4滑动。

探头支架8上对应刻度板75的位置设置高清晰度CCD探头6，高清晰度CCD探头6与螺杆钻具定子1外端的显示器连接。两个探头支架8上还分别连接有2～4根控制线5，控制线5延伸到螺杆钻具定子1两端的外部。控制线5均匀布置，可以均匀的拉动测量板7及高清晰度CCD探头6沿螺杆钻具定子1的轴线移动，而不产生倾斜。

当一端的控制线5被拉动时，测量板7及高清晰度CCD探头6在螺杆钻具定子1内沿中线基准钢丝4即螺杆钻具定子1橡胶层的内孔中心线移动，当定子衬胶的尺寸或者直线度发生变化时，刻度板75会缩回或者弹出，高清晰度CCD探头6的探头就能读取到刻度板75上的尺寸线的变化，并将其传输到显示器上，从而测量出螺杆钻具定子1橡胶层内孔的直线度。 

Claims (9)

1.螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于：包括通过装配在螺杆钻具定子（1）两端的中心线支架（3）设置在螺杆钻具定子（1）内孔中的中线基准钢丝（4），中线基准钢丝（4）所在的位置对应螺杆钻具定子（1）的内孔的中心线，在中线基准钢丝（4）上穿接有在中线基准钢丝（4）上滑动的测量板（7），测量板（7）的外圆周上带有若干块侧面带有圆弧型尺寸线（76）的具有向外弹力的活动的圆弧形刻度板（75），在测量板（7）的侧面还设置有与测量板（7）同步滑动的位置与刻度板（75）对应的观测刻度板（75）上的尺寸线变化的高清晰度CCD探头（6）。

2.根据权利要求1所述的螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于所述中心线支架（3）包括一套筒（31），套筒（31）的外壁与螺杆钻具定子（1）端部的内壁精密配合，套筒（31）的外端为一端板，端板的中心为设置中线基准钢丝（4）的定位孔（34），所述定位孔（34）的中心与套筒（31）外圆中心一致。

3.根据权利要求2所述的螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于所述中心线支架（3）的端板上还设置有若干个通孔（32）。

4.根据权利要求1或者2任一项所述的螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于所述螺杆钻具定子（1）的两端中心线支架（3）的外侧还设置有用于拉紧中线基准钢丝（4）的钢丝紧固架（9）。

5.根据权利要求4所述的螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于所述钢丝紧固架（9）包括主框架（91），主框架（91）的外侧设置沿主框架（91）左右移动的水平调整架（92），水平调整架（92）的外侧设置沿水平调整架（92）上下移动的垂直调整架（93），垂直调整架（93）的中心设置有穿接中线基准钢丝（4）的中心孔，在垂直调整架（93）的侧面设置有将中线基准钢丝（4）顶紧的固定螺栓（94）；主框架（91）下面设置有带有地脚螺栓支座的固定架（95）。

6.根据权利要求1所述的螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于所述测量板（7）包括两块两侧带有同心圆弧尺寸线的刻度板（75），每块刻度板（75）的外缘为相同直径的圆弧，每块刻度板（75）通过弹簧（72）与位于两刻度板（75）中心的支撑架（71）连接，支撑架（71）的中心设置有与两刻度板（75）的外圆同心的滑孔（74），支撑架（71）及刻度板（75）通过此滑孔（74）装配在中线基准钢丝（4）上；在支撑架（71）及刻度板（75）的两侧还分别设置有与支撑架（71）固定连接的探头支架（8），探头支架（8）上对应刻度板（75）的位置设置高清晰度CCD探头（6），探头支架（8）或者支撑架（71）上还连接有延伸到螺杆钻具定子（1）两端外部的用于拉动测量板（7）及高清晰度CCD探头（6）移动的控制线（5）。

7.根据权利要求6所述的螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于所述测量板（7）的侧面设置有刻度板防护架（78），刻度板防护架（78）通过连接螺栓（10）与支撑架（71）固定连接，两刻度板防护架（78）之间的距离与刻度板（75）的厚度对应并间隙配合，所述探头支架（8）通过连接螺栓（10）与支撑架（71）及刻度板防护架（78）固定连接，支撑架（71）、刻度板防护架（78）、探头支架（8）的中心的滑孔同轴设置。

8.根据权利要求6或者7任一项所述的螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于所述探头支架（8）或者支撑架（71）上连接的控制线（5）在测量板（7）两侧各连接2～4根并均匀布置。

9.根据权利要求1、6、7任一项所述的螺杆钻具定子内孔直线度测量装置，其特征在于所述刻度板（75）上的尺寸线（76）的精度不小于1mm。

Images