CN109470121B - 一种石油管椭圆度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油管椭圆度测量装置，通过设置测量架主体、连接座、数显测量本体以及用于安装数显测量本体的固定座，利用成角度设置于测量架主体的两个辅助测量装置组成V型固定测量角，然后利用连接座和固定座可滑动安装数显测量本体，利用数显测量本体与两个辅助测量装置组成偏V型测量结构，保证在测量过程中本装置能够利用自身重量找正中心基准放置于管道上，通过转动石油管，从而得到石油管的测量数据，记录数显测量本体上的最大示值和最小示值之差，即是该管道的实际椭圆度值，得到石油管的椭圆度，本装置能够确保在产品的使用过程中，使测量仪和被测量管道轴线一直保持垂直状态，排除人为因素，从而提高椭圆度测量的精度。

Description

一种石油管椭圆度测量装置

技术领域

本发明属于螺纹检测仪器技术领域，涉及一种石油管椭圆度测量装置。

背景技术

我国的石油资源大部分分布在海洋、沙漠、山地、高原、沼泽等非常复杂恶劣的地理环境中，这样的环境下导致我国石油开采难度越来越大，石油管材的服役工况也越来越恶劣，这就对石油管材的连接牢固性提出了更高的要求，在加上一般石油管材失效，造成的后果比较严重小则造成油井的报废，大则能造成严重的环境污染；

目前传统测量大口径管道椭圆度的工具有两大类：一类是采用内径千分尺测量，一类是采用游标卡尺测量，这种测量方法是通过测量管道最大直径和最小直径来确定管道的椭圆度，这种人工测量方法难以有效确定出钢管的最大直径和最小直径，影响钢管椭圆度测量的准确性，并且采用手工操作存在很大的主观因素，无法保证数据的稳定性，并且量具的尺寸和重量较大，需要多人配合完成，劳动强度大，效率低，而且量具易变性。

目前专利公开号为CN203550882U的钢管椭圆度测量装置，是使量具在钢管上做圆周运动，指示表上的最大偏差即钢管的椭圆度，这种结构的测量方案在使用的过程中无法确保量具与钢管轴线一直保持垂直，操作也存在很大的主观因素，无法确保数据的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油管椭圆度测量装置，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石油管椭圆度测量装置，包括测量架主体、连接座、数显测量本体以及用于安装数显测量本体的固定座，数显测量本体固定安装在固定座上端，数显测量本体的测量头端设有测头架，测头架上设有能够相对测头架转动的测头滚轮，测头滚轮位于固定座外侧；固定座可滑动设置于连接座上端，连接座上设有固定座锁紧装置，固定座相对连接座在水平方向滑动；测量架主体的内表面为半圆凹型结构，测量架主体一侧设有用于安装连接座的卡槽，连接座能够在测量架主体的卡槽内滑动，测量架主体上设有用于锁紧连接座的锁紧螺钉；测量架主体的侧面设有两个辅助测量装置，辅助测量装置包括辅助测量块以及设置于辅助测量块一端的辅助滚轮，辅助滚轮的轴线与测头滚轮的轴线平行，两个辅助测量装置的辅助滚轮与待测管材接触点的切线构成V型角，V型角2α为60°，测头滚轮接触待测管材表面触点至待测管材圆心半径和V型角的平分线之间夹角β为30°；辅助测量块和测量架主体表面分别设有用于测量规格调整的刻度指针和刻度线。

进一步的，辅助测量装置上沿辅助滚轮转动轴线方向设有至少两个辅助滚轮；辅助测量块上设有连接轴，连接轴通过锁紧螺母固在辅助测量块的一端，辅助滚轮通过轴承安装在连接轴上，轴承与转轴轴肩之间设有垫片，辅助滚轮通过螺钉固定在连接轴上。

进一步的，连接座上端设有滑槽，固定座下端设有能够在连接座滑槽内滑动的滑块，连接座的滑槽内一端设有限制限制滑块上下移动的限位台，滑块的一端设有与限位台配合限制滑块上下移动的挡块，滑块的另一端设有调节杆，调节杆上套设有弹簧，连接座的滑槽内另一端设有弹簧定位块，弹簧定位块上设有用于调节杆穿过的通孔槽，弹簧位于弹簧定位块与滑块之间。

进一步的，辅助测量块通过螺栓组固定在测量架主体上；测量架主体一侧设有T型卡槽，连接一侧设有匹配T型卡槽滑动的T型结构。

进一步的，测量架主体的侧面还设有两个辅助测量块，辅助测量块上设有台阶通孔槽，通过螺栓组固定在测量架主体，辅助测量块的一端设有辅助滚轮，辅助滚轮指向测量架主体内表面半圆形结构圆形。

进一步的，固定座上设有用于固定数显测量本体的凹槽，数显测量本体通过胶粘或者紧固螺钉固定座上；固定座上端设有表盖，表盖通过螺钉固定在固定座上。

进一步的，测头架与数显测量本体的测量头端通过螺纹连接，滑块通过固定螺钉固定在固定座下端。

进一步的，连接座的滑槽内设有滑块定位块，滑块定位块通过沉头螺钉固定在连接座的滑槽内一端，滑块定位块为L型，滑块一端设有与滑块定位块L型端配合限位的L型结构。

进一步的，弹簧定位块通过螺钉固定在连接座的滑槽内；调节杆的外端设有调节旋钮，调节旋钮与调节杆螺纹连接；测量架主体通过螺钉固定在连接座侧面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种石油管椭圆度测量装置，通过设置测量架主体、连接座、数显测量本体以及用于安装数显测量本体的固定座，利用成角度设置于测量架主体的两个辅助测量装置组成V型固定测量角，然后利用连接座和固定座可滑动安装数显测量本体，利用数显测量本体与两个辅助测量装置组成偏V型测量结构，保证在测量过程中本装置能够利用自身重量找正中心基准放置于管道上，使石油管椭圆度测量仪相对石油管转动，利用记录数显测量本体得到石油管的最大示值和最小示值，最大示值和最小示值之差即是该管道的实际椭圆度值，得到石油管的椭圆度，本装置能够确保在产品的使用过程中，使测量仪和被测量管道轴线一直保持垂直状态，排除人为因素，从而提高石油管最大示值和最小示值的测量精度，能够快速得到石油管的椭圆度。

进一步的，通过设置测头滚轮和辅助滚轮，使测量更加方便、简捷，降低操作人员的劳动强度。

进一步的，辅助测量块和测量架主体表面分别设有用于测量规格调整的刻度指针和刻度线，使客户在使用过程中，在测量不同规格产品的时候，调整更可准确和方便。

进一步的，设置了滑块移动结构，通过滑块在平行于辅助滚轮轴线方向移动，能达到在不移动石油管椭圆度测量仪本体的情况下，对管道不同位置的椭圆度进行测量，确保所测量管道的椭圆度的真实性。

进一步的，辅助测量装置上沿辅助滚轮转动轴线方向设有至少两个辅助滚轮，能够保证在测量管材结构时，本装置能够保持平行稳定与管材结构表面接触。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1俯视图。

图3为辅助测量装置局部放大示意图。

图4为固定座和连接座局部放大示意图。

图5为本发明测量原理图。

其中，1、固定座；2、表盖；3、螺钉；4、数显测量本体；5、测量架主体；6、辅助测量块；7、螺栓组；8、测头架；9、测头滚轮；10、销钉；11、连接座；12、滑块定位块；13、沉头螺钉；14、滑块；15、固定螺钉；16、弹簧；17、螺钉件；18、调节旋钮；19、弹簧定位块；20、锁紧螺母；21、垫片；22、辅助滚轮；23、轴承；24、螺钉；25、锁紧螺钉；26、紧固螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1至图4所示，一种石油管椭圆度测量装置，包括测量架主体5、连接座11、数显测量本体4以及用于安装数显测量本体4的固定座1，数显测量本体4固定安装在固定座1上端，数显测量本体4的测量头端设有测头架8，测头架8上设有能够相对测头架8转动的测头滚轮9，测头滚轮9位于固定座1外侧；固定座1可滑动设置于连接座11上端，固定座1通过滑槽与连接座11相对滑动，固定座1相对连接座11在水平方向滑动，连接座11上设有固定座锁紧装置；测量架主体5的内表面为半圆凹型结构，测量架主体5一侧设有用于安装连接座11的卡槽，连接座11能够在测量架主体5的卡槽内滑动，测量架主体5上设有用于锁紧锁测量架主体5的锁紧螺钉25；测量架主体5的侧面设有两个辅助测量装置，辅助测量装置包括辅助测量块6以及设置于辅助测量块6一端的辅助滚轮22，辅助滚轮22的轴线与测头滚轮9的轴线平行，测头滚轮9的轴线即为测量轴线，两个辅助测量装置的辅助滚轮22与待测管材接触点的圆形表面切线构成V型角，V型角2α为60°；测头滚轮9接触待测管材表面触点至待测管材圆心半径和V型角的平分线之间夹角β为30°，辅助测量块6和测量架主体5表面分别设有用于测量规格调整的刻度指针和刻度线，通过在测量架主体5上移动辅助测量块6，从而改变需要测量管径尺寸，满足不同管径尺寸测量要求；

数显测量本体4为电子数显仪或者指示表结构；

辅助测量装置上沿辅助滚轮22转动轴线方向设有至少两个辅助滚轮22；辅助测量块6上设有连接轴27，连接轴27通过锁紧螺母20固在辅助测量块6的一端，辅助滚轮22通过轴承23安装在连接轴27上，轴承23与转轴轴肩之间设有垫片21，垫片21将滚动轴承23的位置固定在辅助滚轮22的几何中心，通过螺钉24将辅助滚轮22安装在连接轴27两端；

连接座11上端设有滑槽，固定座1下端设有能够在连接座11滑槽内滑动的滑块14，连接座11的滑槽内一端设有用于限制滑块14上下移动的限位台，滑块14的一端设有与限位台配合限制滑块14上下移动的挡块，滑块14的另一端设有调节杆，调节杆上套设有弹簧16，连接座11的滑槽内另一端设有弹簧定位块19，弹簧定位块19上设有用于调节杆穿过的通孔槽，弹簧16位于弹簧定位块19与滑块14之间；

具体的，两个辅助测量装置的中心线之间的夹角为120°；

具体的，其中一个辅助测量装置的辅助测量块6中心线与其辅助滚轮22圆心的连接线和测头架8中心线在同一平面内；

辅助测量块6通过螺栓组7固定在测量架主体5上；

测量架主体5一侧设有T型卡槽，连接座11一侧设有匹配T型卡槽滑动的T型结构；

测量架主体5的侧面还设有两个辅助测量块6，辅助测量块6上设有台阶通孔槽，通过螺栓组7固定在测量架主体5，辅助测量块6的一端设有辅助滚轮22，辅助滚轮22指向测量架主体5内表面半圆形结构圆形，其中一个辅助测量块6及其辅助滚轮22与数显测量本体4及数显测量本体4上的测头滚轮在一条直线上；

辅助测量块6上设有调整刻度指针；

固定座1上设有用于固定数显测量本体4的凹槽，数显测量本体4通过胶粘或者紧固螺钉26固定座1上；

固定座1上端设有表盖2，表盖2通过螺钉固定在固定座1上；

测头架8与数显测量本体4的测量头端通过螺纹连接，

滑块14通过固定螺钉15固定在固定座1下端；

如图4所示，连接座11的滑槽内设有滑块定位块12，滑块定位块12通过沉头螺钉13固定在连接座11的滑槽内一端，滑块定位块12为L型，滑块14一端设有与滑块定位块12L型端配合限位的L型结构；

弹簧定位块19通过螺钉件17固定在连接座11的滑槽内；

调节杆的外端设有调节旋钮18，调节旋钮18与调节杆螺纹连接；

测量架主体5通过螺钉固定在连接座11侧面；

下面结合附图对本发明的结构原理和使用步骤作进一步说明：

使用本装置采用偏V法测量被测量管的椭圆度，使用时，先松开螺栓组7，根据被测量管道规格，调整辅助测量块6上的箭头与被测量管道的规格对应线对齐，然后锁紧螺栓组7；

然后扭开锁紧螺钉25，调节滑块保护壳11，使之沿垂直于被测量管道轴线的方向运动，调节到合适的位置后，测头滚轮9与管道接触，同时数显测量本体4具有一定的压缩量，保证测量时，测头滚轮9能够始终与被测量管道表面接触，然后扭紧锁紧螺钉25；

使全部的辅助滚轮22与被测量管道的外表面接触，然后用手调节杆，滑块14将向左移动，弹簧16被压缩，然后将固定座1沿平行于被测量管道轴线方向运动，调整至合适的位置后手松开手调节杆，利用弹簧16的压力将滑块14压缩定位，同时数显测量本体4位置调整完成；

然后按压数显指示表开关，并且数据归零，然后测头滚轮9和辅助滚轮22以被测量管道轴线为圆心，围绕管道外周做圆周运动，因管道存在椭圆度，测头滚轮9将带动数显测量本体4的测量杆在垂直于轴线的有轻微的移动，记录数显测量本体4上的最大示值和最小示值之差，即是该管道的实际椭圆度值；

因一般的无缝钢管外表面都比较粗糙，为了确定管道真实的椭圆度值，可以通过调节滑块14的不同位置多测量几次。

滑块14的调节方法为：给调节旋钮18一个向左的拉力，与滑块14一起的固定座1和数显测量本体4和测头架结构将整体向左移动，弹簧16被压缩，然后给调节旋钮18一个平行于被测管道轴线平行方向的力，滑块14将在连接座11的滑槽内水平移动并带动整个固定座结构水平移动，调整到合适的位置时，松开调节旋钮18，利用弹簧16的压力将滑块14压缩定位，测头滚轮9和被测量管道的外表面接触，同时指示表4位置调整完成；然后重复上述的测量动作。

测量结束后，扭开锁紧螺钉25，使滑块保护壳11向左移动，然使测头滚轮9离开管端外表面，然后取下椭圆度规测量仪即可。

测量原理，结合V型测量法和倾斜测量，本发明最佳实施方式，如图5所示，测头滚轮9接触待测管材表面触点至待测管材圆心半径和V型角的平分线之间夹角β为30°，V型角2α为60度；其关系式为:

Δ＝k2Δ

即

当2α与β不同角度组合时按上式计算的K2值列于表2

表2

2α	60	90	120	150	120	135	60
								β	30	30	30	30	60	22.5	20
K2	1.41	1.65	2	2.23	2.38	2	1

由此可知，取2＝120°、＝30和2＝135°、＝22.5°的测量装置来测量椭圆度较好，因为这时的的最大示值和最小示值之差＝2，即就等于椭圆度。但是使用这两种方案，会使两个辅助滚轮的位置夹角比较小，产品在使用的过程中，难度比较大，因此我们可选2＝60°，＝30°；2＝90°，＝30°的测量装置也是可行的

经过综合比较，选用2＝60°，＝30°的位置关系为最优方案，不仅精度可以满足，所形成的结构也方便客户使用，如图5所形成的两个辅助测量装置的夹角为120度，这样量具可以放置在管道上，并且利用自身重量找正中心基准。

Claims (10)

1.一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，包括测量架主体(5)、连接座(11)、数显测量本体(4)以及用于安装数显测量本体(4)的固定座(1)，数显测量本体(4)固定安装在固定座(1)上端，数显测量本体(4)的测量头端设有测头架(8)，测头架(8)上设有能够相对测头架(8)转动的测头滚轮(9)，测头滚轮(9)位于固定座(1)外侧；固定座(1)可滑动设置于连接座(11)上端，连接座(11)上设有固定座锁紧装置，固定座(1)相对连接座(11)在水平方向滑动；测量架主体(5)的内表面为半圆凹型结构，测量架主体(5)一侧设有用于安装连接座(11)的卡槽，连接座(11)能够在测量架主体(5)的卡槽内滑动，测量架主体(5)上设有用于锁紧连接座(11)的锁紧螺钉(25)；测量架主体(5)的侧面设有两个辅助测量装置，辅助测量装置包括辅助测量块(6)以及设置于辅助测量块(6)一端的辅助滚轮(22)，辅助滚轮(22)的轴线与测头滚轮(9)的轴线平行，两个辅助测量装置的辅助滚轮(22)与待测管材接触点的切线构成V型角，V型角2α为60°，测头滚轮(9)接触待测管材表面触点至待测管材圆心半径和V型角的平分线之间夹角β为30°。

2.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，辅助测量装置上沿辅助滚轮(22)转动轴线方向设有至少两个辅助滚轮(22)；辅助测量块(6)上设有连接轴(27)，连接轴(27)通过锁紧螺母(20)固在辅助测量块(6)的一端，辅助滚轮(22)通过轴承(23)安装在连接轴(27)上，轴承(23)与转轴轴肩之间设有垫片(21)，辅助滚轮(22)通过螺钉(24)固定在连接轴(27)上。

3.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，连接座(11)上端设有滑槽，固定座(1)下端设有能够在连接座(11)滑槽内滑动的滑块(14)，连接座(11)的滑槽内一端设有限制限制滑块(14)上下移动的限位台，滑块(14)的一端设有与限位台配合限制滑块(14)上下移动的挡块，滑块(14)的另一端设有调节杆，调节杆上套设有弹簧(16)，连接座(11)的滑槽内另一端设有弹簧定位块(19)，弹簧定位块(19)上设有用于调节杆穿过的通孔槽，弹簧(16)位于弹簧定位块(19)与滑块(14)之间。

4.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，辅助测量块(6)通过螺栓组(7)固定在测量架主体(5)上；测量架主体(5)一侧设有T型卡槽，连接座(11)一侧设有匹配T型卡槽滑动的T型结构。

5.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，测量架主体(5)的侧面还设有两个辅助测量块(6)，辅助测量块(6)上设有台阶通孔槽，通过螺栓组(7)固定在测量架主体(5)，辅助测量块(6)的一端设有辅助滚轮(22)。

6.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，固定座(1)上设有用于固定数显测量本体(4)的凹槽，数显测量本体(4)通过胶粘或者紧固螺钉(26)固定座(1)上；固定座(1)上端设有表盖(2)，表盖(2)通过螺钉固定在固定座(1)上。

7.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，测头架(8)与数显测量本体(4)的测量头端通过螺纹连接，滑块(14)通过固定螺钉(15)固定在固定座(1)下端。

8.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，连接座(11)的滑槽内设有滑块定位块(12)，滑块定位块(12)通过沉头螺钉(13)固定在连接座(11)的滑槽内一端，滑块定位块(12)为L型，滑块(14)一端设有与滑块定位块(12)L型端配合限位的L型结构。

9.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，弹簧定位块(19)通过螺钉固定在连接座(11)的滑槽内；调节杆的外端设有调节旋钮(18)，调节旋钮(18)与调节杆螺纹连接；测量架主体(5)通过螺钉固定在连接座(11)侧面。

10.根据权利要求1所述的一种石油管椭圆度测量装置，其特征在于，辅助测量块(6)和测量架主体(5)表面分别设有用于测量规格调整的刻度指针和刻度线。