CN103344163A - 外螺纹接头中径测量仪、杆、定位样板及中径测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外螺纹接头中径测量仪，属于计量工具技术领域。该外螺纹接头中径测量仪固定臂、固定测头、固定测球、活动臂、活动测头、活动测球、千分表和连杆。本发明还公开了用于对该外螺纹接头中径测量仪进行校准的杆，用于对该外螺纹接头中径测量仪的固定测球、活动测球在待测外螺纹接头上进行定位的定位样板，以及应用该外螺纹接头中径测量仪、杆、定位样板对待测外螺纹接头进行中径测量的方法。该外螺纹中径测量仪、杆、定位样板配合使用，能够直接用于测量待测外螺纹接头规定截面处的作用中径值。

Description

外螺纹接头中径测量仪、杆、定位样板及中径测量方法

技术领域

本发明涉及计量工具技术领域，特别涉及一种外螺纹接头中径测量仪、杆、定位样板及中径测量方法。

背景技术

API SPEC7-2《旋转台肩螺纹连接的加工和测量》钻具类螺纹规范中通常采用环规来间接测量钻具外螺纹接头中径。该方法通常是根据外螺纹接头是否匹配环规间接地说明外螺纹接头是否符合要求。参见附图1，检测外螺纹接头01时，通过手紧将环规02与外螺纹接头01旋紧。测量时，环规02与外螺纹接头01旋紧后紧密距在允许的公差范围内，即环规02大端面至外螺纹接头小端面03沿轴向不超过0.625+（-0.005～+0.01）英寸。操作过程中，若紧密距04在公差范围内，检测人员推定产品符合要求，若紧密距04超出公差范围，检测人员推定产品不符合要求。对于不符合要求的螺纹接头，通常其补救措施就是再加工，通过再加工，通常得到的结果就是使外螺纹接头更小，通过这种再加工，并不能解决螺纹之间的匹配性问题。在现行的API规范中，除中径外，其余螺纹参数均是独立测量，并且有自己的公差范围。一直以来外螺纹接头中径都是通过环规来控制，没有公差要求和推荐测量方法。环规是通过测量规定平面间轴向距离（standoff）来间接反映距离外螺纹接头台肩15.875mm的基准平面处的作用中径尺寸，基准平面通过轴向公差控制。但实际上环规在制造过程中或多或少的带入了例如锥度、螺距、齿高等偏差，尤其是螺距偏差对紧密距影响甚大；另外，紧密距值受检测人员力量大小、环境温度、接头加工质量等各方面因素影响较大。因此通过环规测量紧密距的方式无法真实、有效的反映基准平面处的作用中径尺寸。因此有必要建立一种钻具外螺纹接头中径测量方法将外螺纹接头中径从环规紧密距中独立出来，直接通过中径测量仪检查规定截面处的作用中径，在设计扭矩下上扣，可确保更多的牙侧（螺纹副）啮合。通过设计，保证螺纹先于或至少于台肩接触的同时啮合。

现有技术中公开的外螺纹接头中径测量仪是通过测量大径的变化量来间接反映中径的变化量，并非直接测量中径。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种能够直接用于测量待测外螺纹接头规定截面处的作用中径的外螺纹接头中径测量仪，用于对该外螺纹接头中径测量仪进行校准的杆，用于对该外螺纹接头中径测量仪进行定位的定位样板及应用该外螺纹接头中径测量仪对外螺纹接头中径进行测量的测量方法。

本发明提供的外螺纹中径测量仪包括固定臂、固定测头、固定测球、活动臂、活动测头、活动测球、千分表、和连杆，

所述固定测头连接于所述固定臂，所述固定测球连接于所述固定测头，所述活动测头连接于所述活动臂，所述活动测球连接于所述活动测头，所述固定臂与所述活动臂通过所述连杆连接在一起，使得所述固定测头和活动测头处于同一轴线上，

所述千分表能够对所述活动测头在所述轴线上的位移进行测量。

作为优选，所述连杆为伸缩杆。

本发明提供的杆用于对所述外螺纹接头中径测量仪进行校准时，所述杆卡置于所述固定测球和活动测球之间。

本发明提供的定位样板包括本体和记号笔，所述本体上设有能够与待测外螺纹接头相互配合的螺纹，所述记号笔嵌于与所述螺纹部分对应的本体处；

将所述定位样板用于对所述外螺纹接头中径测量仪的固定测球、活动测球在待测外螺纹接头上进行定位时，用所述记号笔在待测外螺纹接头的待测位置做记号。

作为优选，所述定位样板还包括凸缘，所述凸缘固定连接于所述本体自由端，

将所述定位样板用于对所述外螺纹接头中径测量仪的固定测球、活动测球在待测外螺纹接头中进行定位时，所述凸缘的末端抵顶于外螺纹接头的根部，用所述记号笔在待测外螺纹接头的待测位置做记号。

作为优选，所述记号笔的轴线到外螺纹根部的距离为15.875mm。

本发明提供的外螺纹接头中径测量方法包括以下步骤：

调整所述外螺纹接头中径测量仪的活动测头，所述杆卡置于所述固定测球和活动测球之间，记录所述杆长度，对所述外螺纹接头中径测量仪进行校准；

用所述定位样板在待测外螺纹接头上进行定位，并用所述记号笔在待测外螺纹接头的待测位置做记号；

将所述外螺纹接头中径测量仪的固定测球和活动测球对准所述记号，调整所述活动测头对所述活动测球进行微调，使所述固定测球和活动测球与待测外螺纹接头贴合，记录所述千分表的读数；

所述杆的长度与所述活动测头在所述微调过程中的位移差即为待测外螺纹接头中径值。

作为优选，还包括对所述杆的长度进行修正的步骤，当所述杆顺时针旋转时，所述杆的长度修正值为

当所述逆时针旋转时，所述杆的长度修正值为

其中，θ为待测内螺纹接头的理论螺旋升角，

为待测内螺纹接头的理论半锥角，D₀为待测螺纹接头在基准平面处对应的理论中径值，此时，所述杆的长度修正值与所述活动侧头在微调过程中的位移差即为待测外螺纹接头中径值。

作为优选，所述基准平面为在距离外螺纹根部的距离为15.875mm处。

应用本发明提供的外螺纹接头中径测量仪对待测外螺纹接头中径进行测量时，首先利用本发明提供的杆对外螺纹接头中径测量仪进行校准，然后借助本发明提供的定位样板及记号笔在待测外螺纹接头中定位，对外螺纹接头中径进行测量时，使外螺纹接头中径测量仪的固定测球、活动测球对准由记号笔定出的位置，使活动测头生位移，该位移能够由千分表读出，杆的长度与活动测头的位移差即得待测内螺纹接头被测定处的中径测量值。

附图说明

图1为现有技术中应用环规对外螺纹接头中径进行定性测量的示意图；

图2为本发明实施例提供的外螺纹接头中径测量仪主视示意图；

图3为本发明实施例提供的杆的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的定位样板的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的内螺纹接头中径测量仪在校准过程中，外螺纹接头中径测量仪与本发明实施例提供的杆的配合状态结构示意图；

图6为本发明实施例提供的定位样板在外螺纹接头中径中进行定位时定位样板与外螺纹接头相配合的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的外螺纹接头中径测量仪与外螺纹接头的配合状态示意图；

图8为应用本发明实施例提供的外螺纹接头中径测量方法时对本发明实施例提供的杆的长度进行修正时的结构示意图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

参见附图2，本发明提实施例供的外螺纹中径测量仪包括固定臂5、固定测头3、固定测球6a、活动臂2、活动测头4、活动测球6b、千分表7和连杆8。

固定测头3连接于固定臂5，固定测球6a连接于固定测头3，活动测头4连接于活动臂2，活动测球6b连接于活动测头4，固定臂5与活动臂2通过连杆8连接在一起，使得固定测球6a和活动测球6b处于同一轴线上，

千分表7能够对活动测头4在该轴线上的位移进行测量。

其中，连杆8为伸缩杆，从而使本发明实施提供的外螺纹中径测量仪的固定测球6a与活动测球6b之间的距离可以通过该伸缩杆进行调整，进而增强本发明实施例提供的外螺纹接头中径测量仪的应用范围。

参见附图3和附图5，用本发明实施例提供的杆1用于对外螺纹接头中径测量仪进行校准时，杆1卡置于固定测球6a和活动测球6b之间。

参见附图4和附图6，本发明实施例提供的定位样板包括本体9和记号笔12，本体9上设有能够与待测外螺纹接头15相互配合的螺纹10，记号笔12嵌于与螺纹10部分对应的本体9处；

将定位样板用于对外螺纹接头15中径测量仪的固定测球6a、活动测球6b在待测外螺纹接头15上进行定位时，用记号笔12在待测外螺纹接头15的待测位置做记号16。

其中，定位样板还包括凸缘11，凸缘11固定连接于本体9自由端，

将定位样板用于对外螺纹接头中径测量仪的固定测球6a、活动测球6b在待测外螺纹接头15上进行定位时，凸缘11的末端抵顶于外螺纹接头15的根部，用记号笔12在待测外螺纹接头15的待测位置做记号16。

本发明提供的外螺纹接头中径测量方法包括以下步骤：

调整外螺纹接头中径测量仪的活动测头4，将杆1卡置于固定测球6a和活动测球6b之间，记录杆1长度，对外螺纹接头中径测量仪进行校准；

用定位样板在待测外螺纹接头上进行定位，并用记号笔12在待测外螺纹接头15的待测位置做记号16；

将外螺纹接头中径测量仪的固定测球6a和活动测球6b对准记号16，调整活动侧头4对活动测球6b进行微调，使固定测球6a和活动测球6b与待测外螺纹接头15贴合，记录千分表的读数；

杆1的长度与活动测头4在微调过程中的位移差即为待测外螺纹接头中径值。

其中，还包括对杆1的长度进行修正的步骤，当外螺纹为顺时针时，杆1的长度修正值为当外螺纹为逆时针时，杆1的长度修正值为

其中，θ为待测内螺纹接头的理论螺旋升角，

为待测内螺纹接头的理论半锥角，D₀为待测螺纹接头在基准平面处对应的理论中径值，此时，杆1的长度修正值与活动侧头在微调过程中的位移差即为待测外螺纹接头中径值。

以钻具外螺纹（NC50）接头15为例。在距离外螺纹根部为15.875mm的基准平面处的理论中径值为128.0592mm，螺旋升角为0.9043°，理论半锥角为4.7636°，则对应的杆1长度为128.2449mm。

应用本发明提供的外螺纹接头中径测量仪对待测外螺纹接头中径进行测量时，首先利用本发明提供的杆对外螺纹接头中径测量仪进行校准，然后借助本发明提供的定位样板及记号笔在待测外螺纹接头中定位，对外螺纹接头中径进行测量时，使外螺纹接头中径测量仪的固定测球、活动测球对准由记号笔定出的位置，使活动测头生位移，该位移能够由千分表读出，杆的长度与活动测头的位移差即得待测外螺纹接头被测定处的中径测量值。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种外螺纹中径测量仪，其特征在于，包括固定臂、固定测头、固定测球、活动臂、活动测头、活动测球、千分表和连杆，

所述固定测头连接于所述固定臂，所述固定测球连接于所述固定测头，所述活动测头连接于所述活动臂，所述活动测球连接于所述活动测头，所述固定臂与所述活动臂通过所述连杆连接在一起，使得所述固定测头和活动测头处于同一轴线上，

所述千分表能够对所述活动测头在所述轴线上的位移进行测量。

2.根据权利要求1所述的外螺纹中径测量仪，其特征在于，所述连杆为伸缩杆。

3.一种杆，其特征在于，将所述杆用于对权利要求1或2所述的外螺纹接头中径测量仪进行校准时，所述杆卡置于所述固定测球和活动测球之间。

4.一种定位样板，其特征在于，包括本体和记号笔，所述本体上设有能够与待测外螺纹接头相互配合的螺纹，所述记号笔嵌于与所述螺纹部分对应的本体处；

将所述定位样板用于对权利要求1或2所述的外螺纹接头中径测量仪的固定测球、活动测球在待测外螺纹接头上进行定位时，用所述记号笔在待测外螺纹接头的待测位置做记号。

5.根据权利要求4所述的定位样板，其特征在于，所述定位样板还包括凸缘，所述凸缘固定连接于所述本体自由端，

将所述定位样板用于对权利要求1或2所述的外螺纹接头中径测量仪的固定测球、活动测球在待测外螺纹接头中进行定位时，所述凸缘的末端抵顶于外螺纹接头的根部，用所述记号笔在待测外螺纹接头的待测位置做记号。

6.根据权利要求5所述的定位样板，其特征在于，所述记号笔的轴线到外螺纹根部的距离为15.875mm。

7.一种外螺纹接头中径测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

调整所述外螺纹接头中径测量仪的活动测头，所述杆卡置于所述固定测球和活动测球之间，记录所述杆长度，对所述外螺纹接头中径测量仪进行校准；

用所述定位样板在待测外螺纹接头上进行定位，并用所述记号笔在待测外螺纹接头的待测位置做记号；

将所述外螺纹接头中径测量仪的固定测球和活动测球对准所述记号，调整所述活动测头对所述活动测球进行微调，使所述固定测球和活动测球与待测外螺纹接头贴合，记录所述千分表的读数；

所述杆的长度与所述活动测头在所述微调过程中的位移差即为待测外螺纹接头中径值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括对所述杆的长度进行修正的步骤，当外螺纹为顺时针时，所述杆的长度修正值为

当外螺纹为逆时针时，所述杆的长度修正值为其中，θ为待测内螺纹接头的理论螺旋升角，

为待测内螺纹接头的理论半锥角，D₀为待测螺纹接头在基准平面处对应的理论中径值，此时，所述杆的长度修正值与所述活动侧头在微调过程中的位移差即为待测外螺纹接头中径值。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述基准平面为在距离外螺纹根部的距离为15.875mm处。

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