CN107621208B - 一种异径管串定心和测量夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异径管串定心和测量夹具，包括外筒、螺钉Ⅰ、卡块、指示筒、螺钉Ⅱ、推筒、压紧盖、轴承。所述夹具利用外筒与压紧盖之间的螺纹副将旋转运动转化为推筒的轴向直线运动，并进而利用卡块与外筒的斜面结构，将轴向直线运动转化为卡块的径向分运动，实现管串直径段的定心和夹紧，并且可通过读取外筒刻度值实现管串直径的测量。主要用于解决由于同一或不同管串存在不同直径段导致在工具管串在试验过程中难以相对固定和定心装夹的问题，同时兼具测量功能。

Description

一种异径管串定心和测量夹具

技术领域

本发明属于装备制造技术领域，涉及一种异径管串定心和测量夹具。

背景技术

石油钻井装备中有多种系列管串，例如钻杆、采油管、连续管及井下工具等。石油钻采过程往往需要不同直径管串配合完成钻采作业。(1)在井下工具试验过程中，往往需要装夹管串，固定后安全地完成相关功能试验或密封试验。但是车间空间有限，并且试验过程中往往会有流体喷射或溢出，因此试验地点常选择室外试验。使用车间工作台配合台虎钳或者专用试验台架虽然能完成装夹，但是体积庞大，移动性差，并且定心精度不易保证，对试验顺利进行造成比较大的影响。(2)管串在现场下井之前技术人员需要对直径参数确认，避免卡钻事故，采用游标卡尺测量时由于油污或其他化学物品污染影响使用寿命和精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种异径管串定心和测量夹具，解决了现有技术中存在的不同直径管串定心不准、装夹困难的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种异径管串定心和测量夹具，包括外筒，外筒两端均开设有缺口Ⅰ，缺口Ⅰ底面设置为斜面Ⅰ，缺口Ⅰ处安装有卡块，卡块与缺口Ⅰ相接触的面为斜面Ⅱ，斜面Ⅰ与斜面Ⅱ对应配合，缺口Ⅰ处还安装有推筒，推筒一端面与卡块远离缺口Ⅰ的一端面对应配合，外筒外套设有指示筒，指示筒一端开设有缺口Ⅱ，缺口Ⅱ与缺口Ⅰ对应设置，卡块伸入缺口Ⅱ中，指示筒与推筒固定连接，外筒的两端还通过螺纹连接的方式连接有压紧盖，推筒远离卡块的一端抵住压紧盖的内表面，外筒的外表面还刻有刻度。

本发明的特点还在于，

外筒两端的缺口Ⅰ为沿外筒沿筒壁均匀开设，两端各自开设有3个，且两端的缺口Ⅰ一一对应开设，外筒外表面设有对方Ⅰ，外筒中部还开设有观察窗。

外筒两端的缺口Ⅰ处设置有螺纹结构，压紧盖内侧设置有内螺纹段，外筒与压紧盖通过螺纹结构和内螺纹段旋合连接。

卡块与推筒相配合的一面也设置为斜面Ⅲ，卡块位于外筒外的端面上旋合有螺钉Ⅰ，卡块位于外筒内的端面设置为牙面。

指示筒一端开设有3个缺口Ⅱ，指示筒上还开设有螺纹孔Ⅱ。

推筒一端设置有3个长条结构，长条结构底部设置为斜面Ⅳ，长条结构伸入缺口Ⅰ内，斜面Ⅳ与斜面Ⅲ对应配合，长条结构上还开设有与螺纹孔Ⅱ对应的螺纹孔Ⅲ，螺纹孔Ⅱ和螺纹孔Ⅲ共同连接有螺钉Ⅱ，推筒的另一端安装有轴承。

轴承包括轴承内圈和轴承外圈，推筒与轴承的轴承内圈连接，轴承外圈与压紧盖底部内侧安装配合。

压紧盖底部内侧设置有底部阶梯，底部阶梯与轴承外圈配合。

压紧盖外表面设置有对方Ⅱ。

本发明的有益效果是，利用本发明的一种异径管串定心和测量夹具对钻采工具管串进行试验或者测量时：1)可以同时实现一种或者两种管径的定心装夹和直径测量；2)并且本发明相对工作台或其它类型试验架体积小，重量轻，便于携带和移运，明显降低成本；3)若两种不同直径段偏心，只需将推筒(6)的三个长条结构尺寸进行重新设计就能实现偏心装夹。

附图说明

图1是本发明一种异径管串定心和测量夹具的结构示意图；

图2是本发明一种异径管串定心和测量夹具外筒的结构示意图；

图3是图1的半剖视图；

图4是本发明一种异径管串定心和测量夹具指示筒的结构示意图；

图5是本发明一种异径管串定心和测量夹具的测量原理运动示意图。

图中，1.外筒，2.螺钉Ⅰ，3.卡块，4.指示筒，5.螺钉Ⅱ，6.推筒，7.压紧盖，8.轴承；101.刻度值，102.观察窗，103.对方Ⅰ，104.间断螺纹结构，105.缺口Ⅰ，106.斜面Ⅰ；201.螺帽；301.斜面Ⅱ，302.斜面Ⅲ，303.牙面，304.螺纹孔Ⅰ；401.缺口Ⅱ，402.螺纹孔Ⅱ；601.长条结构，602.螺纹孔Ⅲ，603.斜面Ⅳ；701.对方Ⅱ，702.内螺纹段，703.底部阶梯；801.轴承内圈，802.轴承外圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供的一种异径管串定心和测量夹具，其结构如图1所示，包括外筒1，如图2所示，外筒1两端均开设有缺口Ⅰ105，缺口Ⅰ105底面设置为斜面Ⅰ106，缺口Ⅰ105处安装有卡块3，如图3所示，卡块3与缺口Ⅰ105相接触的面为斜面Ⅱ301，斜面Ⅰ106与斜面Ⅱ301对应配合，缺口Ⅰ105处还安装有推筒6，推筒6一端面与卡块3远离缺口Ⅰ105的一端面对应配合，外筒1外套设有指示筒4，如图4所示，指示筒4一端开设有缺口Ⅱ401，缺口Ⅱ401与缺口Ⅰ105对应设置，卡块3伸入缺口Ⅱ401中，指示筒4与推筒6固定连接，外筒1的两端还通过螺纹连接的方式连接有压紧盖7，推筒6远离卡块3的一端抵住压紧盖7的内表面，外筒1的外表面还刻有刻度101。

外筒1两端的缺口Ⅰ105为沿外筒1沿筒壁均匀开设，两端各自开设有3个，且两端的缺口Ⅰ105一一对应开设，外筒1外表面设有对方Ⅰ103，外筒1中部还开设有观察窗102。

外筒1两端的缺口Ⅰ105处设置有螺纹结构104，压紧盖7内侧设置有内螺纹段702，外筒1与压紧盖7通过螺纹结构104和内螺纹段702旋合连接。

卡块3与推筒6相配合的一面也设置为斜面Ⅲ302，卡块3位于外筒1外的端面上旋合有螺钉Ⅰ2，卡块3位于外筒1内的端面设置为牙面303。

指示筒4一端开设有3个缺口Ⅱ401，指示筒4上还开设有螺纹孔Ⅱ402。

推筒6一端设置有3个长条结构601，长条结构601底部设置为斜面Ⅳ603，长条结构601伸入缺口Ⅰ105内，斜面Ⅳ603与斜面Ⅲ302对应配合，长条结构601上还开设有与螺纹孔Ⅱ402对应的螺纹孔Ⅲ602，螺纹孔Ⅱ402和螺纹孔Ⅲ602共同连接有螺钉Ⅱ5，推筒6的另一端安装有轴承8。

轴承8包括轴承内圈801和轴承外圈802，推筒6与轴承8的轴承内圈801连接，轴承外圈802与压紧盖7底部内侧安装配合。

压紧盖7底部内侧设置有底部阶梯703，底部阶梯703与轴承外圈802配合。

压紧盖7外表面设置有对方Ⅱ701。

本发明一种异径管串定心和测量夹具的的工作原理为：将螺钉Ⅰ2通过设置在卡块3上的螺纹孔Ⅰ304和卡块3螺纹连接后装入外筒1两端的缺口Ⅰ105，并保持斜面Ⅰ106与斜面Ⅱ301配合，螺帽201处于外筒1外表面，利用螺帽201对卡块3向外筒1中心的运动进行限位，然后将推筒6一端长条结构601插入外筒1的缺口Ⅰ105，指示筒4缺口Ⅱ401端对齐卡块3镶入后，卡块3的斜面Ⅱ301和斜面Ⅲ302分别与外筒1的斜面Ⅰ105与推筒6斜面Ⅳ603对应配合，螺钉Ⅱ5连接指示筒4和推筒6相对固定，推筒6另一端装入轴承内圈801，轴承外圈802及滚动体等装置在压紧盖7底部阶梯703部分，压紧盖7再同轴一起装入，并推动推筒6，随着压紧盖7与外筒1的旋合，逐渐不断推动推筒6，推筒6推动卡块3沿斜面Ⅲ302向外筒中心运动，直至卡块3的牙面303夹持住待夹持管串，推筒6的推动距离通过刻度101的刻度值识别。

如图3和图5所示，本发明在使用过程中，假设需要装夹的管串为管串Ⅰ9和管串Ⅱ10，将管串Ⅰ9和管串Ⅱ10插入夹具内部，通过观察窗102确定合适位置，利用管钳或者其它工具夹住外筒1的对方Ⅰ103，另一管钳或者工具夹住压紧盖7的对方Ⅱ701施加扭矩。当所述压紧盖7旋转动φ(弧度制)，由于外筒1与压紧盖7之间传动螺纹副作用，其中，螺距为P，推动推筒6产生轴向直线运动位移为y，并利用有斜面Ⅱ301与斜面Ⅰ105、斜面Ⅲ302与斜面Ⅳ603对应配合限位，卡块3的牙面303由离距夹具轴心距离为H的初始位置开始移动，随之产生径向直线分位移x与轴向直线分位移y，即如图5所示卡块由位置A运动至位置B，牙面303抵达外筒1内径圆柱面，其内径值为d，后便能开始夹持一定尺寸范围内的管串Ⅰ9，同时能够通过人工有效读取外筒1刻度101的刻度值，即被定心夹持的管串Ⅰ9外径D，参数之间存在的函数关系为：

D＝d+2H-2x

其中，P的单位为：mm；φ的单位为：rad；H的单位为：mm；d的单位为：mm；D的单位为：mm；x的单位为：mm；y的单位为：mm；α为斜面Ⅲ302的夹角，β为斜面Ⅱ301的夹角，单位为：rad。

重复上述过程使用工具另一端夹住管串Ⅱ10。通过上述操作，管串Ⅰ9和管串Ⅱ10完成定心装夹，相对固定，并且能够读取管径值，然后可进行下一步需要的工具试验或者其它操作。

Claims (8)

1.一种异径管串定心和测量夹具，其特征在于，包括外筒(1)，所述外筒(1)两端均开设有缺口Ⅰ(105)，所述缺口Ⅰ(105)底面设置为斜面Ⅰ(106)，所述缺口Ⅰ(105)处安装有卡块(3)，所述卡块(3)与缺口Ⅰ(105)相接触的面为斜面Ⅱ(301)，所述斜面Ⅰ(106)与斜面Ⅱ(301)对应配合，所述缺口Ⅰ(105)处还安装有推筒(6)，所述推筒(6)一端面与所述卡块(3)远离缺口Ⅰ(105)的一端面对应配合，所述外筒(1)外套设有指示筒(4)，所述指示筒(4)一端开设有缺口Ⅱ(401)，所述缺口Ⅱ(401)与缺口Ⅰ(105)对应设置，所述卡块(3)伸入所述缺口Ⅱ(401)中，所述指示筒(4)与所述推筒(6)固定连接，所述外筒(1)的两端还通过螺纹连接的方式连接有压紧盖(7)，所述推筒(6)远离所述卡块(3)的一端抵住所述压紧盖(7)的内表面，所述外筒(1)的外表面还刻有刻度(101)；

所述外筒(1)两端的缺口Ⅰ(105)为沿筒壁均匀开设，两端各自开设有3个，且两端的缺口Ⅰ(105)一一对应开设，所述外筒(1)外表面设有对方Ⅰ(103)，所述外筒(1)中部还开设有观察窗(102)。

2.根据权利要求1所述的一种异径管串定心和测量夹具，其特征在于，所述外筒(1)两端的缺口Ⅰ(105)处设置有螺纹结构(104)，所述压紧盖(7)内侧设置有内螺纹段(702)，所述外筒(1)与所述压紧盖(7)通过螺纹结构(104)和内螺纹段(702)旋合连接。

3.根据权利要求1所述的一种异径管串定心和测量夹具，其特征在于，所述卡块(3)与所述推筒(6)相配合的一面也设置为斜面Ⅲ(302)，所述卡块(3)位于外筒(1)外的端面上旋合有螺钉Ⅰ(2)，所述卡块(3)位于外筒(1)内的端面设置为牙面(303)。

4.根据权利要求3所述的一种异径管串定心和测量夹具，其特征在于，所述指示筒(4)一端开设有3个缺口Ⅱ(401)，所述指示筒(4)上还开设有螺纹孔Ⅱ(402)。

5.根据权利要求4所述的一种异径管串定心和测量夹具，其特征在于，所述推筒(6)一端设置有3个长条结构(601)，所述长条结构(601)底部设置为斜面Ⅳ(603)，所述长条结构(601)伸入所述缺口Ⅰ(105)内，所述斜面Ⅳ(603)与斜面Ⅲ(302)对应配合，所述长条结构(601)上还开设有与螺纹孔Ⅱ(402)对应的螺纹孔Ⅲ(602)，所述螺纹孔Ⅱ(402)和螺纹孔Ⅲ(602)共同连接有螺钉Ⅱ(5)，所述推筒(6)的另一端安装有轴承(8)。

6.根据权利要求5所述的一种异径管串定心和测量夹具，其特征在于，所述轴承(8)包括轴承内圈(801)和轴承外圈(802)，所述推筒(6)与所述轴承(8)的轴承内圈(801)连接，所述轴承外圈(802)与所述压紧盖(7)底部内侧安装配合。

7.根据权利要求6所述的一种异径管串定心和测量夹具，其特征在于，所述压紧盖(7)底部内侧设置有底部阶梯(703)，所述底部阶梯(703)与轴承外圈(802)配合。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种异径管串定心和测量夹具，其特征在于，所述压紧盖(7)外表面设置有对方Ⅱ(701)。