CN106768974B - 水力锚试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水力锚试验装置，包括自下而上依次设置在一支架上的液压千斤顶、压力传感器、传感器托盘、试验接头和试验套管；传感器托盘顶面和底面上各开设有一个底面为平面的盲孔，使压力传感器底端压配在液压千斤顶的顶面上、顶端插装在传感器托盘底面上的盲孔内；压力传感器顶端加工为与传感器托盘底面上的盲孔内径相适应的凸球面，使传感器托盘能够进行居中调整；试验接头为一顶面开设有盲孔的圆柱体结构，其盲孔内侧设有连接内螺纹，试验接头底端插装并固定在传感器托盘顶面上的盲孔内；试验套管通过连接件设置在试验接头上方；该水力锚试验装置采用垂直居中设计，更合理的模拟水力锚受力情况，有效提高水力锚锚定力试验数据的准确性。

Description

水力锚试验装置
技术领域
本发明涉及石油工具性能测试装置技术领域，特别涉及一种水力锚试验装置。
背景技术
水力锚各项参数试验在国内外都没有专门的试验装置。特别是水力锚的锚定力试验，在很多情况下都是在地面采用拉压装置进行水平拉、压锚定力试验。水力锚的启动压差试验、工作压差试验、密封性能试验、锚爪伸缩性能试验、锚定力试验等都是在地面水平放置试验，没有专门的试验装置，具体试验过程繁琐而且危险性高。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高水力锚试验时的居中效果，使试验数据的准确度有效提高的水力锚试验装置。
为此，本发明技术方案如下：
一种水力锚试验装置，包括自下而上依次设置在一支架上的液压千斤顶、压力传感器、传感器托盘、试验接头和试验套管；其中，所述传感器托盘顶面和底面上各开设有一个底面为平面的盲孔，使所述压力传感器底端压配在所述液压千斤顶的顶面上、顶端插装在所述传感器托盘底面上的盲孔内；所述压力传感器顶端端面加工为与所述传感器托盘底面上的盲孔内径相适应的凸球面，使所述传感器托盘能够进行居中调整；所述试验接头为一顶面开设有盲孔的圆柱体结构，其盲孔内侧设有用于连接固定待测试水力锚底端的连接内螺纹，所述试验接头底端插装并固定在所述传感器托盘顶面上的盲孔内；所述试验套管通过连接件设置在所述试验接头上方。
其中，所述压力传感器顶端端面加工为与所述传感器托盘底面上的盲孔内径相适应的凸球面，使自上而下依次连接的待测试水力锚、所述试验接头和所述传感器托盘形成的整体结构能够微调至居中状态。
进一步地，所述支架包括底板、均布设置在所述底板上的四根底柱、固定在所述四根底柱顶端的中间连接板和快装转换接头；其中，所述快装转换接头包括可拆装连接的卡套和连接轴套；所述卡套套装并固定在所述中间连接板的中心通孔内，所述传感器托盘和所述试验接头设置在所述卡套内，所述试验套管底端连接固定在所述连接轴套上。
其中，所述底板和所述中间连接板可以为圆形板，也可以为方形板；中间连接板用于承受下部液压千斤顶的推力和上部试验套管的拉力，而所有的力最终由底板承受，保证了整体水力锚试验装置的稳定性。
所述卡套为一筒形结构，其上部内壁上开设有一环形凹槽，且自其顶端端面沿轴向向下开设有至少三个间隔设置并与所述环形凹槽形成连通的弧形凹槽；所述连接轴套为一筒形结构，其底端外壁局部向外延伸形成有间隔设置且沿所述卡套圆周方向均布的至少三段弧形部；所述弧形部的个数与所述弧形凹槽的个数一致，且每个所述弧形部的长度与所述卡套内壁上的弧形凹槽的长度相适应、宽度和厚度分别与所述卡套内壁上的环形凹槽的凹槽深度和凹槽宽度相适应，使所述连接轴套的弧形部能够自所述卡套的弧形凹槽处插入所述卡套的环形凹槽处并通过顺时针或逆时针旋转使所述连接轴套的弧形部旋入所述卡套具有封闭上端面的环形凹槽内，将使所述连接轴套和所述卡套连接固定为一体。
其中，采用具有上述结构的所述快装转换接头代替普通的螺纹连接方式，有效降低了试验过程中频繁上扣卸扣的劳动强度，特别是在水力锚上下试验接头密封情况不好的时候，需要上扣卸扣次数递增，增加劳动强度；同时，利用上述快装转换接头的卡套和连接轴套相互配合的连接关系，通过旋转一步到位即可起到高强度的连接作用，并在测试过程中由弧形部与环形凹槽的相互配合端面承受拉力，使用寿命更长。
为便于所述连接轴与所述卡套进行安装或拆卸，在所述连接轴套上部的外壁对侧各对称安装有一旋转手柄。
该水力锚试验装置采用垂直居中设计，更合理的模拟水力锚受力情况，有效提高水力锚锚定力试验数据的准确性；此外，通过采用具有特殊设计的快装转换接头，避免螺纹频繁上扣卸扣和承受高拉力时对螺纹的疲劳损坏，同时便于待测试水力锚的快速装卸，有效提高工作效率，降低劳动强度。
附图说明
图1为本发明的水力锚试验装置的结构示意图；
图2为图1的A-A’剖面结构示意图；
图3(a)为本发明的水力锚试验装置的快装转换机构的卡套的俯视图；
图3(b)为图3(a)的B-B’剖面结构示意图；
图3(c)为图3(a)的C-C’剖面结构示意图；
图4(a)为本发明的水力锚试验装置的快装转换机构的卡套的结构示意图；
图4(b)为图4(a)的D-D’剖面结构示意图；
图5为本发明的水力锚试验装置的中间连接板的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1～2所示，该水力锚试验装置包括自下而上依次设置在一支架上的液压千斤顶2、压力传感器4、传感器托盘5、试验接头11和试验套管9；具体地，
所述支架包括底板1、四根底柱3、中间连接板6和快装转换接头8；其中，所述底板1上开设有均布的四个轴向通孔，且每个所述轴向通孔内壁上均加工有连接内螺纹；
如图5所示，所述中间连接板6中心开设有一大内径轴向通孔601且沿所述大内径轴向通孔601周向开设有四个均布的小内径轴向通孔602，且四个小内径轴向通孔602与所述底板1开设四个轴向通孔分别一一对应；其中，大内径轴向通孔601和四个小内径轴向通孔602内壁上均设有连接内螺纹；
四根底柱3具有相同尺寸，每根所述底柱3顶端外壁均向内凹陷形成有环形台阶，且顶端和底端外壁上均设有连接外螺纹，使所述四根底柱3的底端分别插装并螺纹连接在所述底板1的四个所述轴向通孔内；所述小内径轴向通孔602的内径与所述底柱3顶端外壁相适应，使所述中间连接板6上的四个小内径轴向通孔602分别套装在四根所述底柱3上，所述中间连接板6的底面压在所述底柱3的环形台阶的上端面上形成限位，并通过螺纹安装在每根所述底柱3顶端的螺母10，使所述中间连接板6与四根所述底柱3连接固定；
所述快装转换接头8用于连接所述中间连接板6和所述试验套管9；具体地，所述快装转换接头8包括卡套801和连接轴套802；
如图3a、图3b和图3c所示，所述卡套801为一筒形结构，所述卡套801上部内壁上开设有一环形凹槽，自所述卡套801顶端端面沿轴向向下开设有三个间隔设置且与所述环形凹槽形成连通的弧形凹槽，三个所述弧形凹槽沿所述卡套801内壁圆周方向均布且每段弧形凹槽的对应弧形角度α为60°；所述卡套801外径与所述中间连接板6的大内径轴向通孔601内径相适应，且底端外壁上加工有连接外螺纹，使所述卡套801套装并螺纹连接固定在所述大内径轴向通孔601内；
如图4a和图4b所示，所述连接轴套802也为一筒形结构，且外径与所述卡套801内径相适应，使所述连接轴套802恰好套装在所述卡套801内侧；自所述卡套801底端外壁局部向外延伸形成有间隔设置且沿所述卡套801圆周方向均布的三段弧形部，所述弧形部的长度与所述卡套801内壁上的弧形凹槽的长度相适应、宽度和厚度分别与所述卡套801内壁上的环形凹槽的凹槽深度和凹槽宽度相适应，使所述连接轴套802和所述卡套801之间相互配合形成插入式旋转卡扣机构，当所述连接轴套802的弧形部自所述卡套801的弧形凹槽处插入所述卡套801的环形凹槽处时，通过顺时针或逆时针旋转60°，使所述连接轴套802的弧形部旋入所述卡套801具有封闭上端面的环形凹槽内，将使所述连接轴套802和所述卡套801连接固定为一体；
为便于所述连接轴套802和所述卡套801拆装，在所述连接轴套802上部外壁上对称各安装有一个一字型旋转手柄；
所述液压千斤顶2和压力传感器4均可以从目前市售的产品采购获得并作为该水力锚试验装置的组成部件；所述压力传感器4压配在所述液压千斤顶2的顶面上，试验时通过起升所述液压千斤顶2向所述压力传感器4施加对抗水力锚锚定力的压力；其中，所述压力传感器4顶端，即压力感应端的端面加工为凸球面；
所述传感器托盘5作为所述压力传感器4和所述试验接头11之间的连接部件，具体地，所述传感器托盘5为自顶面和底面分别开设有一盲孔的圆柱体结构；所述传感器托盘5底面上的盲孔底面为一平面且盲孔内径与所述压力传感器4顶端凸球面的最大外径相适应，使所述传感器托盘5插装在所述压力传感器4顶端并能够进行一定角度的调整，保证待测试水力锚垂直居中设置在试验套管9内，在所述液压千斤顶2施加垂直轴向向上的推力时，使水力锚各锚爪均匀受力，有效提高试验数据的准确度；
所述试验接头11为一顶面开设有盲孔的圆柱体结构，其底端插装在所述传感器托盘5顶面开设的盲孔内并与通过螺纹连接固定在所述传感器托盘5上；所述试验接头11顶面开设的盲孔内壁上也设有连接内螺纹，用于与待测试的水力锚底端螺纹连接固定；其中，所述传感器托盘5与所述快装转换接头8的所述卡套801以存在缝隙的形式套装在所述卡套801内侧，给所述传感器托盘5留有一定调整空间，使连接有水力锚的试验接头11居中，便于所述液压千斤顶2沿轴向施加推力。
采用该水力锚试验装置对水力锚的锚定力进行测试时，将待测试的水力锚螺纹连接固定在试验接头11上，并坐入传感器托盘5顶面的盲孔内；将连接有试验套管9的连接轴套802插入卡套801后旋转60°连接固定为一体，即可开始进行水力锚的锚定性能测试；将待测试的水力锚与试验接头11连接并置于试验套管9内，进而向水力锚内注液施压至规定值，使水力锚的锚爪均向外伸出并锚定在试验套管9的内壁上，然后通过液压千斤顶2施加向上的轴向推力，观察压力传感器4的压力读数，不断增大液压千斤顶2施加的轴向推力，直至观测到压力传感器4读数发生突然下降的变化，记录此时液压千斤顶2的施加轴向推力的大小，即为待测水力锚在该规定内压值时的最大锚定力的大小。

Claims (4)

1.一种水力锚试验装置，其特征在于，包括自下而上依次设置在一支架上的液压千斤顶(2)、压力传感器(4)、传感器托盘(5)、试验接头(11)和试验套管(9)；其中，所述传感器托盘(5)顶面和底面上各开设有一个底面为平面的盲孔，使所述压力传感器(4)底端压配在所述液压千斤顶(2)的顶面上、顶端插装在所述传感器托盘(5)底面上的盲孔内；所述压力传感器(4)顶端端面加工为与所述传感器托盘(5)底面上的盲孔内径相适应的凸球面，使所述传感器托盘(5)能够进行居中调整；所述试验接头(11)为一顶面开设有盲孔的圆柱体结构，其盲孔内侧设有用于连接固定待测试水力锚底端的连接内螺纹，所述试验接头(11)底端插装并固定在所述传感器托盘(5)顶面上的盲孔内；所述试验套管(9)通过连接件设置在所述试验接头(11)上方。
2.根据权利要求1所述的水力锚试验装置，其特征在于，所述支架包括底板(1)、均布设置在所述底板(1)上的四根底柱(3)、固定在所述四根底柱(3)顶端的中间连接板(6)和快装转换接头(8)；其中，所述快装转换接头(8)包括可拆装连接的卡套(801)和连接轴套(802)；所述卡套(801)套装并固定在所述中间连接板(6)的中心通孔内，所述传感器托盘(5)和所述试验接头(11)设置在所述卡套(801)内，所述试验套管(9)底端连接固定在所述连接轴套(802)上。
3.根据权利要求2所述的水力锚试验装置，其特征在于，所述卡套(801)为一筒形结构，其上部内壁上开设有一环形凹槽，且自其顶端端面沿轴向向下开设有至少三个间隔设置并与所述环形凹槽形成连通的弧形凹槽；所述连接轴套(802)为一筒形结构，其底端外壁局部向外延伸形成有间隔设置且沿所述卡套(801)圆周方向均布的至少三段弧形部；所述弧形部的个数与所述弧形凹槽的个数一致，且每个所述弧形部的长度与所述卡套(801)内壁上的弧形凹槽的长度相适应、宽度和厚度分别与所述卡套(801)内壁上的环形凹槽的凹槽深度和凹槽宽度相适应，使所述连接轴套(802)的弧形部能够自所述卡套(801)的弧形凹槽处插入所述卡套(801)的环形凹槽处并通过顺时针或逆时针旋转使所述连接轴套(802)的弧形部旋入所述卡套(801)具有封闭上端面的环形凹槽内，将使所述连接轴套(802)和所述卡套(801)连接固定为一体。
4.根据权利要求3所述的水力锚试验装置，其特征在于，在所述连接轴套(802)上部的外壁对侧各对称安装有一旋转手柄。
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