CN104634225A - 测量接箍内密封锥面直径的三触头式检测器具、校零环规及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具及其校零环规，所述三点杠杆检测器具由手持滑杆、固定滑块、固定杆、固定触点、活动触点、滑动滑块、杠杆式百分表架和百分表，固定触点和活动触点相对于垂直线向外侧面倾斜角为30°～60°，所有固定触点和活动触点的球面半径相同，都大于待测接箍的密封锥面的圆弧半径。它设计原理正确，结构精巧，校准和测量技术要求不高，简单便捷，测量精度主要依赖百分表的精度，人为因素对测量精度的影响大幅降低。测量误差小，精度高，稳定性好。

Description

测量接箍内密封锥面直径的三触头式检测器具、校零环规及其测量方法

技术领域：

本发明涉及螺纹接头的检测技术，尤其涉及螺纹接头内锥密封面直径的检测。

背景技术：

随着石油开发难度的加大，在石油天然气勘探开发过程中，尤其是深井、超深井、高压气井、超高温井、定向井、含有硫化氢、二氧化碳腐蚀介质井等，以及随着石油钻采工艺技术自身的进步，使过去无法开采的井现在成为可能，对油套管的连接强度和密封性能提出了更高的要求。为此国内外一些有实力的油套管生产企业纷纷展开特殊螺纹接头的开发和研究。

特殊螺纹接头种类众多，结构形式各不相同，但基本结构总体上有三部分组成：一是螺纹部分；二是密封部分；三是扭矩台肩部分。密封机理是金属/金属径向过盈阻止气体或液体通过，产生密封作用。其主要结构形式有锥面/锥面、锥面/球面、柱面/球面、柱面/柱面等形成主密封，由扭矩台肩形成副密封。其中，锥面/锥面的密封形式，由于加工比较容易，抗拉、抗压、抗挤能力优越，密封性能可靠，是世界上应用最多的特殊螺纹接头，约占螺纹接头总量的80％以上，这种螺纹接头中的接箍结构如图1、图2所示，这种锥面/锥面特殊扣接头内密封面结构形式有如下特点：

①主密封锥面11，主密封锥面11的半角为α；

②主密封锥面11的长度为L；

③在主密封锥面11内侧设有扭矩台肩锥面12，扭矩台肩锥面12的半角为β，β＝0～-15°，扭矩台肩锥面12同时起抗过扭矩和辅助密封作用；

④主密封锥面11与扭矩台肩锥面12之间通过过渡圆弧连接，过渡圆弧的半径为R；

⑤所述密封面直径D1为主密封锥面11与扭矩台肩锥面12之间交点处的直径尺寸，这一直径尺寸无法直接测量，通常选用二点测量法，根据触点球面直径、主密封锥面11与扭矩台肩锥面12的偏角，结合二触点的实测主密封锥面11与扭矩台肩锥面12之间过渡圆弧面13处实际尺寸夹角处的直径通过计算后方能得出，触头的球面直径须大于过渡圆弧面13的半径R。

⑥接箍端面到密封面直径D1之间的距离为L1。

由此可知，密封面直径D1的测量是十分困难的，通过对国内外涉及API螺纹及特殊螺纹量具制造企业对接箍锥面密封检测量具的产品样本或使用说明书的检索和研究，目前，国内外只有二触头式结构的量具，例如：美国GAGEMAKER、汉中万目仪电有限责任公司《石油管特殊螺纹测量仪》、西安泰锐精密机械有限公司等都出产这类量具，而这种二点检具其原理与二腿卡规相同，通过二点测得圆内的最大间距，依此作为待测锥面的直径，这种检具在检测精度与操作者的技术技能紧密相关，若操作不当或不够细心，使二个测点没有精确测量锥面密封面的最大直径时，所得尺寸就不准，同样操作姿势不对也会影响测量精度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种测量接箍内密封锥面直径的三触头式检测器具及其配套使用的校零环规。

一种测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具，其特征是：包括手持滑杆、固定滑块、固定杆、固定触点、活动触点、滑动滑块、杠杆式百分表架和百分表，所述活动触点相对于垂直线向外侧面偏斜，偏斜角度为30°～60°，两个固定触点相对于垂直线向外侧面偏斜，偏斜角度也为30°～60°，所有固定触点和活动触点的触点球面半径相同，都大于待测接箍的密封锥面的过渡圆弧半径R。

进一步，在所述测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具中，活动触点和固定触点相对于垂直线向外侧面偏斜的偏斜角度为45°。

一种与上述测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具配套使用的校零环规，其特征是：包括标准密封圆锥面、标准扭矩台肩面和标准过渡圆弧面，标准过渡圆弧面同时与标准密封圆锥面、标准扭矩台肩面相切，标准密封圆锥面、标准扭矩台肩面和标准过渡圆弧面按接箍内主密封锥面、扭矩台肩锥面和过渡圆弧面设计尺寸加工形成，标准密封圆锥面和标准扭矩台肩面的交点所形成的圆的直径为标准密封锥面直径D0，标准密封圆锥面、标准扭矩台肩面和标准过渡圆弧面设置在环规体的端面上。

进一步，在所述校零环规中，在环规体的两个端面上均设有标准密封圆锥面、标准扭矩台肩面和标准过渡圆弧面。

进一步，在所述校零环规中，在环规体的端面上设有一组不同规格的标准密封圆锥面、标准扭矩台肩面和标准过渡圆弧面，每一规格的标准密封圆锥面、标准扭矩台肩面和标准过渡圆弧面的尺寸及形状要求与对应接箍上的主密封锥面、扭矩台肩锥面和过渡圆弧面的尺寸及形状设计要求相同。

所述测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具的使用方法如下：

第一步，校零处理，用校零环规对三点杠杆测量表进行校零，调节三点杠杆测量表上的滑动滑块，使杠杆式百分表架、百分表和活动触点的结合件移动到适当位置，使活动触点和两个固定触点都与校零环规上标准过渡圆弧面接触，此时百分表的指针有小幅偏动，使百分表校零；

第二步，实体测量，将第一步校零后的三点杠杆测量表伸入接箍内孔中，使活动触点和两个固定触点都与接箍上待测密封锥面的过渡圆弧面接触，观察百分表指针的偏转方向和偏转量，根据百分表的精度和读法确定待测量接箍的密封锥面的实际直径值。

由于在三点杠杆测量表上设置了两个斜置的固定触点、一个斜置的活动触点，且两个斜置的固定触点和一个斜置的活动触点都相对于垂直线向外斜伸，三个触点的触点球面半径相同，且都大于待测接箍的密封锥面的圆弧半径R，这样，三个向外伸展的触点球面就能顺利地伸入待测接箍的密封锥面的指定圆弧处，同时与主密封锥面和扭矩台肩面相切，就能够精确可靠地测量出待测接箍的密封锥面直径D1；同时，杠杆式百分表架、百分表和活动触点的结合件能随滑动滑块在手持滑杆移动，能满足不规接箍的测量要求。

本发明设计原理正确，结构精巧，校准和测量技术要求不高，简单便捷，在校零时，二个固定触头在标准块上不动，活动触头轻微晃动，使三触头与标准块全部接触，即可校准零位，这对检验人员技能和熟练程度要求不高。测量实物时，其操作方法与校零方法相同，测量精度主要依赖本发明百分表的精度，人为因素对测量精度的影响大幅降低。

本发明与现有技术相比具有以下优越性：

①操作简单，一般检验人员都能操作；

②校零、实测结构一致，方便实用；

③测量简捷、省时，明显减少检验人员劳动强度；

④读数稳定，在表面指针稳定不动中读数；

⑤测量波动范围小、测量误差小，测量精度高，更接近实物尺寸。

附图说明：

图1为待测接箍的结构示意图；

图2中图1中I处的局部放大图，即接箍密封锥面的结构示意图；

图3为三点杠杆测量表的结构示意图。

图4为校零环规的结构示意图；

图中：1-接箍；2-三点杠杆测量表；3-校零环规；11-主密封锥面；12-扭矩台肩面；13-过渡圆弧面；21-手持滑杆；22-固定滑块；23-固定杆；24-固定触点；25-活动触点；26-滑动滑块；27-杠杆式百分表架；28-百分表；31-标准密封圆锥面；32-标准扭矩台肩面；33-标准过渡圆弧面。

具体实施方式：

下面详细说明本发明的具体实施方式：

实施例1：一种测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具，如图3所示，包括手持滑杆21、固定滑块22、固定杆23、固定触点24、活动触点25、滑动滑块26、杠杆式百分表架27和百分表28，所述活动触点25相对于垂直线向外侧面偏斜，偏斜角度为45°，两个固定触点24相对于垂直线向外侧面偏斜，偏斜角度也为45°，所有固定触点24和活动触点25的触点球面半径相同，都大于待测接箍的密封锥面的过渡圆弧半径R。

一种与上述测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具配套使用的校零环规3，如图4所示，包括标准密封圆锥面31、标准扭矩台肩面32和标准过渡圆弧面33，标准过渡圆弧面33同时与标准密封圆锥面31、标准扭矩台肩面32相切，标准密封圆锥面31、标准扭矩台肩面32和标准过渡圆弧面33是按接箍内主密封锥面11、扭矩台肩锥面12和过渡圆弧面13设计尺寸加工形成，标准密封圆锥面31和标准扭矩台肩面32的交点所形成的圆的直径为标准密封锥面直径D0，标准密封圆锥面31、标准扭矩台肩面32和标准过渡圆弧面33设置在环规体的端面上。

用所述测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具与校零环规3测量待检接箍的方法如下：

第一步，校零处理，用校零环规3对三点杠杆测量表2进行校零，调节三点杠杆测量表2上的滑动滑块26，使杠杆式百分表架27、百分表28和活动触点25的结合件移动到适当位置，使活动触点25和两个固定触点24都与校零环规3上标准过渡圆弧面33接触，此时百分表28的指针有小幅偏动，使百分表28校零；

第二步，实体测量，将第一步校零后的三点杠杆测量表2伸入接箍内孔中，使活动触点25和两个固定触点24都与接箍1上待测密封锥面的过渡圆弧面13接触，观察百分表28指针的偏转方向和偏转量，根据百分的精度和读法确定待测量接箍的密封锥面的实际直径值。

实施例2：与实施例1不同之处在于：在所述校零环规3中，在环规体的两个端面上均设有标准密封锥面31、标准扭矩台肩锥面32和标准过渡圆弧面33。

实施例3：与实施例1不同之处在于：在所述校零环规3中，在环规体的端面上设有一组不同规格的标准密封锥面31、标准扭矩台肩锥面32和标准过渡圆弧面33，每一规格的标准密封锥面31、标准扭矩台肩锥面32和标准过渡圆弧面33的尺寸及形状要求与对应接箍上的主密封锥面11、扭矩台肩锥面12和过渡圆弧面13的尺寸及形状设计要求相同。

Claims (6)

1.一种测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具，其特征是：包括手持滑杆(21)、固定滑块(22)、固定杆(23)、固定触点(24)、活动触点(25)、滑动滑块(26)、杠杆式百分表架(27)和百分表(28)，所述活动触点(25)相对于垂直线向外侧面偏斜，偏斜角度为30°～60°，两个固定触点(24)相对于垂直线向外侧面偏斜，偏斜角度也为30°～60°，所有固定触点(24)和活动触点(25)的触点球面半径相同，都大于待测接箍的密封锥面的过渡圆弧半径R。

2.根据权利要求1所述测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具，其特征是：活动触点(25)和固定触点(24)相对于垂直线向外侧面偏斜的偏斜角度为45°。

3.一种与权利要求1所述测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具配套使用的校零环规(3)，其特征是：包括标准密封圆锥面(31)、标准扭矩台肩面(32)和标准过渡圆弧面(33)，标准过渡圆弧面(33)同时与标准密封圆锥面(31)、标准扭矩台肩面(32)相切，标准密封圆锥面(31)、标准扭矩台肩面(32)和标准过渡圆弧面(33)按接箍内主密封锥面(11)、扭矩台肩锥面(12)和过渡圆弧面(13)设计尺寸加工形成，标准密封圆锥面(31)和标准扭矩台肩面(32)的交点所形成的圆的直径为标准密封锥面直径D0，标准密封圆锥面(31)、标准扭矩台肩面(32)和标准过渡圆弧面(33)设置在环规体的端面上。

4.根据权利要求3所述校零环规(3)，其特征是：在环规体的两个端面上均设有标准密封圆锥面(31)、标准扭矩台肩面(32)和标准过渡圆弧面(33)。

5.根据权利要求3所述校零环规(3)，其特征是：在环规体的端面上设有一组不同规格的标准密封圆锥面(31)、标准扭矩台肩面(32)和标准过渡圆弧面(33)，每一规格的标准密封圆锥面(31)、标准扭矩台肩面(32)和标准过渡圆弧面(33)的尺寸及形状要求与对应接箍上的主密封锥面(11)、扭矩台肩锥面(12)和过渡圆弧面(13)的尺寸及形状设计要求相同。

6.权利要求1的述测量接箍内锥密封面直径的三触头式检测器具的使用方法如下：

第一步，校零处理，用校零环规(3)对三点杠杆测量表(2)进行校零，调节三点杠杆测量表(2)上的滑动滑块(26)，使杠杆式百分表架(27)、百分表(28)和活动触点(25)的结合件移动到适当位置，使活动触点(25)和两个固定触点(24)都与校零环规(3)上标准过渡圆弧面(33)接触，此时百分表(28)的指针有小幅偏动，使百分表(28)校零；

第二步，实体测量，将第一步校零后的三点杠杆测量表(2)伸入接箍内孔中，使活动触点(25)和两个固定触点(24)都与接箍(1)上待测密封锥面的过渡圆弧面(13)接触，观察百分表(28)指针的偏转方向和偏转量，根据百分的精度和读法确定待测量接箍的密封锥面的实际直径值。