CN209820354U - 一种接箍密封面直径的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种接箍密封面直径的测量装置。包括对称布置的滑座通过平行的连接杆相连，上测量杆设有百分表且内部安装有杠杆机构用来传递测头的动作，杠杆机构和下测量杆内部装有弹簧‑伸缩杆系统，弹簧‑伸缩杆系统借助锁紧套固定。伸缩杆上有压缩指示标线，在测量时用以确定弹簧的压缩量，进而控制测头的接触压力。为了使用方便，测头轴线在水平方向存在夹角α，测量杆轴线在竖直方向存在夹角β。本实用新型的有益效果是：由于在测量杆内设有伸缩系统，该测量装置既可以稳定的置于接箍端面，测量时又可以实现测头与密封面‑台肩结构的紧密接触，特别适用于带有台肩结构的接箍密封面的直径测量。并能有效消除了人为因素对测量精度的影响。

Description

一种接箍密封面直径的测量装置

技术领域

本实用新型涉及油套管行业接箍的参数测量，尤其涉及一种用于接箍密封面直径的测量装置。

背景技术

接箍是石油管接头连接的重要部件，油井管通过接箍连接成数千米的管串。在井下，管串需要承受很大的轴向载荷与内外压力载荷作用，接箍是管串中最薄弱的环节，很多密封失效都发生在此。为了提高接箍的气密封能力，在接箍内部设计了锥面、柱面或球面等相互匹配的密封结构和大角度的锥形限位台肩，拧接后，密封面的过盈配合提高了接头的密封能力，接头定位准确，特殊扣由此而生。

特殊扣以其特有的密封面结构成为各生产厂竞相开发的高附加值产品，这种特殊扣接箍，螺纹具有连接作用，台肩具有拧接定位功能，而密封面则具有抗泄漏功能。密封性是评价特殊扣接箍的重要指标，在加工中，密封面过盈配合量非常关键，过盈量小则接触压力低密封能力差，过盈量大则接触应力高会损伤密封面，密封面的加工是控制接箍密封性能的重要参数，因此，生产质量控制对接箍密封面直径的加工与测量有着严格的要求。

接箍密封面位于特殊扣接箍中心内部，根据接箍规格，现有的测量工具可以分为两种，选取代表性实例如下。

1)测量小规格接箍(＜7in)：

以GAGEMAKER IT5106测量装置为代表，测量时需要手持表架两端保持直立，转动表架时需保持尽量平衡的压力使俩测头与密封面-台肩结构紧密接触，不同的测量者施加在测头上的接触压力不同，转动时很容易出现测量误差，同时，测量工具在接箍上无法自行直立放置。这种测量方式如以下专利：

a)专利号为200920269982.9、发明名称为螺纹接头内密封锥面直径测量装置；

b)专利号为201020583078.8、发明名称为用于测量特殊扣油套管密封段直径的量具；

上述两专利申请的特点：表架需手持直立，测头与密封面的接触靠人工控制，测量方式与GAGEMAKER IT5106相似。

c)专利号为201420128551.1、发明名称为气密封双台肩钻杆接头内密封面直径测量仪；

d)专利号为201410381545.1、发明名称为特殊扣油套管的内螺纹密封面直径测量装置及其测量方法；

上述两专利申请的特点：该装置可以放置在接箍端面，测量杆是固定结构，测头的测量位置受测量杆的定位长度控制，测量装置使用矩形标定块进行标零，测头在测量时处于“悬置”状态，当密封深度存在加工误差时，由于密封面是锥形结构，造成测头的测量位置与设计的测量位置不一致。

e)专利号为201510060880.6、发明名称为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，表架需手持直立，测头与密封面的接触靠人工控制，由于有两个定测头，在测量时定测头与动测头必须同步转动。标零时，定测头与动测头需要保持严格的等腰三角形，否则测量值就不是密封面直径，也无法寻找接箍密封面直径的极值。同时，转动测量时需要准确的控制测量装置保持直立才能保证两个定测头接触压力的一致性，另外，轴向缺少弹性的间隙补偿装置，在转动测量时，无法确定测头是否与台肩面相切接触。

2)测量大规格接箍(≥7in)：

使用伸缩式百分表+加长杆。百分表在两测头之间，一端测头固定，另一端测头可以伸缩，为了适应不同规格，定测头端可以串接不同长度的加长杆，手持测量装置伸入接箍内部的密封面位置，旋转测量时需人工控制测头与密封面- 台肩结构的接触压力，形成测量误差；伸入接箍内部的手臂对百分表的读数形成遮挡，视线效果差。如果接箍太大，百分表与定测头之间需连接过长的加长杆，人工控制接触压力与加长杆的挠度变形影响测量精度；另外，测量工具无法自行保持百分表正面朝上，必须人工手持；在测量时，测量者弯腰并手持测量工具伸入，再围着接箍转圈，测量难度大。这种测量方式有以下专利：

a)发明名称为石油套管气密封螺纹接头密封锥面直径的测量装置，专利号为02209454.7，该实用新型专利结构由百分表+加长杆组成，用于测量上述的中规格与大规格接箍，存在的问题不再重复。

b)发明名称为特殊螺纹接头石油管接箍密封面测量装置，专利号为201120516876.3，该实用新型专利只是解决了测量时需要借助手臂手持百分表深入接箍内部并旋转的问题，并没有解决测量装置定位放置与控制测头接触压力的问题。

c)发明名称为一种套管密封内径检验规，专利号为200910251250.1，该发明专利通过立柱连接百分表代替了手臂手持百分表深入接箍内部的问题，并借助基准靠板解决了测量装置在接箍端面上定位放置的问题。该测量装置的标定适用于一体式组合模具，而且通过锁紧螺母固定了深度螺杆的长度，实际中，接箍密封深度存在一定的公差，正公差则造成测头与台肩不接触，负公差则造成基准靠板与接箍端面不接触，无形中给测量增加了不确定因素。

综上所述，以上测量工具分别存在以下问题：

1.测量工具在接箍上无法稳定放置，需依靠人工控制，如上述a、b、f、g、 h所述专利；

2.在测量过程中，测头接触压力无法一致，如上述a、b、f、g、h所述专利；

3.测量位置与标定值有可能不一致，如上述a、b、c、d、e所述专利；

4.过长的加长杆增加了测量误差，如上述f、g、h所述专利。

本实用新型提供的接箍密封面直径测量装置。

发明内容

为解决上述测量问题，本实用新型提供一种接箍密封面直径的测量装置，能够有效克服了现有测量工具的以上弊端，并能适应不同规格特殊扣接箍密封面公差的测量。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种接箍密封面直径的测量装置，包括上测量杆和下测量杆，所述上测量杆和下测量杆分别通过滑座对称安装在连接杆上；所述上测量杆或下测量杆下部均设有伸缩杆、弹簧、锁紧套和测头，所述伸缩杆上有指示标线；所述上测量杆内部设置有杠杆机构，杠杆机构下部与伸缩杆连接、上部通过固定装置连接百分表。

所述上测量杆或下测量杆下部均设有容纳伸缩杆、弹簧的腔室，所述弹簧通过锁紧套固定在伸缩杆上。

所述伸缩杆为沿测量杆轴向方向伸缩的方形杆。

所述测头轴线的水平夹角α＝30～60°，测量杆轴线的竖直方向夹角β＝10～30°。

在测量装置静置状态下，所述伸缩杆上的指示标线与锁紧套间距△L＝5～10mm，弹簧的倔强系数K＝20～30N/m。

所述连接杆和测头与接箍相适配。

所述接箍具有密封面和测头轴向定位台肩。

所述滑座穿过连接杆且通过螺丝固定。

该装置校零用一体式组合模具，所述一体式组合模具设有与测头相适配的密封面和台肩。

附图说明：

图1是本实用新型测量装置结构示意图；

图2是上测量杆内弹簧伸缩机构剖面示意图；

图3是下测量杆内弹簧伸缩机构剖面示意图；

图4是伸缩杆及截面图C₁与C₂示意图；

图5是测量装置的连接杆与滑座示意图；

图6是本实用新型测量装置在一体式组合模具上的标定示意图；

图7是本实用新型测量装置测量接箍示意图；

图8是本实用新型测量装置杠杆机构示意图。

图中：

1、连接杆 2、一体式组合模具 3、接箍

10、滑座 11、上测量杆 12、下测量杆

13、固定装置 14、百分表 15、杠杆机构

16、伸缩杆 17、弹簧 18、测头

19、锁紧套 110、锁紧螺丝 111、指示标线

21、模具台肩 22、模具密封面 31、接箍台肩

32、接箍密封面

α-测头轴线的水平方向夹角

β-测量杆轴线的竖直方向夹角

具体实施方式

结合附图与具体测量实例对本实用新型测量装置的使用加以说明。

该测量装置专门针对具有台肩结构的接箍密封面直径测量。如图1至8所示，一种接箍密封面直径的测量装置，两个滑座(10)通过连接杆(1)相连，上测量杆(11)通过固定装置(13)连接百分表(14)，上测量杆内部有杠杆机构(15)用来传递测头(18)的动作，在杠杆机构下端内部装有伸缩杆(16)、弹簧(17)和锁紧套(19)，下测量杆下端内部装有弹簧、伸缩杆和锁紧套，滑座上有锁紧螺丝(110)用以固定连接杆及测量杆的位置。伸缩杆其大端截面为圆形，小端截面为方形，圆形截面配合弹簧进行滑动，方形截面配合锁紧套限制伸缩杆的转动。

为了限定伸缩杆的转动自由度，将其杆件设计为方形。同时，伸缩杆上有压缩指示标线，伸缩杆的位移决定了弹簧的压缩量，进而控制测头的接触压力。为了避免测量时测头与接箍干涉，测头与测量杆都进行了倾斜设计，测头的轴线水平方向夹角α＝30～60°，测量杆的轴线竖直方向夹角β＝10～30°。

使用前先将测量装置进行标零，本实用新型测量装置用一体式组合模具进行标零。松开锁紧螺丝，将滑座搭放在一体式组合模具上，下滑测量杆使测头与密封面-台肩结构21-22相切接触，由于测量杆内装有弹簧-伸缩杆系统，继续下滑测量杆使伸缩杆上的指示标线与锁紧套齐平，旋紧测量杆的锁紧螺丝。调整滑座的位置，使百分表处于压缩量程的中间位置，旋紧连接杆的锁紧螺丝，手持连接杆两端，使测量装置在水平面内小幅摆动，观察百分表，在其最小示值时停止摆动并将百分表调零锁紧，此时，两测头相对位置即为密封直径设计值。

实施例1

测量一个5〞接箍的密封直径值：

1)使用直径0.25〞测头，使用12〞连接杆，使用5〞一体式组合模具进行标零。

2)松开所有锁紧螺丝，移动滑座将测量装置放置在模具上端，调节测量杆使测头与模具的密封面-台肩结构相切接触。

3)下压测量杆，当压缩指示标线与锁紧套齐平时，固定其锁紧螺丝。

4)调节滑座，观察百分表示值，当指针移动到量程中部时，锁紧滑座。

5)手持连接杆两端，测量装置小幅摆动，观察百分表示值，在其最小值时停止摆动并将百分表调零并锁紧，完成测量装置标定。

6)进行接箍测量，方法同5)，在360°圆周方向测量，按照左正右负的规则进行读数，得到接箍密封直径的极大值与极小值。

实施例2

测量一个9.625〞接箍的密封直径值。

使用直径0.125〞测头，使用24〞连接杆，使用9.625〞一体式组合模具进行标零。操作步骤同例1。

本实用新型测量装置使用方法如下：

测量前，首先在一体式组合模具上进行标零，如图6所示；再进行接箍测量，如图7所示。步骤如下：

1、松开全部锁紧螺丝，调整滑并搭放在模具上，下滑上测量杆使测头与密封面21-台肩22结构相切接触。

2、下滑上测量杆使伸缩杆上的指示标线与锁紧套齐平，旋紧锁紧螺丝，固定测量杆。

3、同步骤2调整下测量杆并固定。

4、调整连接杆上滑座的位置，使百分表处于压缩量程的中间位置，旋紧连接杆的锁紧螺丝。

5、手持连接杆两端，测量装置小幅摆动，观察百分表，在其最小示值时停止摆动并将百分表调零锁紧，此时，两测头相对位置即为密封直径设计值。

6、测量装置放置在竖直的接箍端面上，转动测量时，测头在弹簧的作用下与密封面-台肩结构之间形成稳定的接触。

7、依次转动并摆动测量装置，可以读出每个位置的密封直径与标准值的偏差，在360°圆周方向的极大与极小值即为密封面直径的公差。

这里需要说明的是，测头在密封直径方向的位移变化量是1:1传递给百分表的，这就要求在杠杆机构的设计时，需要满足以下尺寸要求，如图8所示。

百分表触头O₁；杠杆销钉O；测头O₂；

L₁：百分表触头与销钉的距离，O₁O；

L₂：销钉与测头的距离，OO₂；

L：百分表触头与测头距离；

△L压缩指示标线与锁紧套的距离；△L＝L₂-L₁(亦：指示标线与锁紧套齐平时，弹簧的变形量)

在弹簧-伸缩杆-测头的组合机构中：

F₀：弹簧作用在伸缩杆上的平衡力，来自于组合机构在安装时的预压缩；

K：弹簧的倔强系数；

F：测头在测量杆轴向的受力

在自由状态时，伸缩杆处于上下弹簧压缩作用的平衡状态，根据设计：△L＝5～10mm，选用弹簧的倔强系数K＝20～30N/m，标零后，测头在测量杆轴向的F满足下式：

F₀+K△L＝F+F₀-K△L

进而：F＝2K(L₂-L₁)＝2K△L＝0.2～0.6N

以此轴向力为参考，同理设计下测量杆端的弹簧结构，实践表明，此值大小适宜。

本实用新型测量装置根据接箍密封面的结构特点及测量要求，特别设计了弹簧-伸缩杆系统，测量时能够自动补偿模具与实物接箍密封深度的差值，克服了现有的其他测量装置的不足之处，在使用时具有下列特点：

1.标定时，滑座在连接杆上滑动调整间距并可锁紧固定，测量装置可保持直立并稳定放置在模具上，测量杆调节方便。

2.测量杆内置弹簧-伸缩杆系统，测头与密封面-台肩结构之间保持稳定接触。

3.测头可更换，连接杆可更换，能够适应各种规格尺寸的接箍测量。

4.转动测量时，当接箍与模具的密封深度存在公差时，测量杆内置的弹簧- 伸缩杆系统自动给与补偿，保证测头与密封面-台肩结构的良好接触，有效消除测量误差。

5.转动测量时，滑座与接箍端面贴合接触，测量装置放置稳定，百分表示值稳定。

6.百分表外置，读数方便、清晰准确。

将该测量装置放置在竖直的接箍3端面上，测量杆深入接箍内部，由于测量装置的独特设计，弹簧-伸缩杆系统会自动补偿测量深度的加工误差，保证测头与接箍的密封面-台肩结构31-32紧密接触。在整个转动过程中，测头与接箍密封面-台肩结构之间形成稳定的接触，使测量结果精度更高，该测量装置彻底消除人为因素的不可控性使测量方式更科学。

Claims (9)

1.一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：包括上测量杆(11)和下测量杆(12)，所述上测量杆(11)和下测量杆(12)分别通过滑座(10)对称安装在连接杆(1)上；所述上测量杆(11)或下测量杆(12)下部均设有伸缩杆(16)、弹簧(17)、锁紧套(19)和测头(18)，所述伸缩杆上有指示标线(111)；所述上测量杆(11)内部设置有杠杆机构(15)，杠杆机构(15)下部与伸缩杆(16)连接、上部通过固定装置(13)连接百分表(14)。

2.根据权利要求1所述的一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：所述上测量杆(11)或下测量杆(12)下部均设有容纳伸缩杆(16)、弹簧(17)的腔室，所述弹簧(17)通过锁紧套(19)固定在伸缩杆(16)上。

3.根据权利要求1或2所述的一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：所述伸缩杆(16)为沿测量杆轴向方向伸缩的方形杆。

4.根据权利要求1所述的一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：所述测头轴线的水平夹角α＝30～60°，测量杆轴线的竖直方向夹角β＝10～30°。

5.根据权利要求1所述的一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：在测量装置静置状态下，所述伸缩杆上的指示标线与锁紧套间距△L＝5～10mm，弹簧的倔强系数K＝20～30N/m。

6.根据权利要求1所述的一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：所述连接杆(1)和测头(18)与接箍(3)相适配。

7.根据权利要求6所述的一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：所述接箍具有接箍密封面(32)和测头轴向定位台肩(31)。

8.根据权利要求1所述的一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：所述滑座(10)穿过连接杆(1)且通过螺丝固定。

9.根据权利要求1所述的一种接箍密封面直径的测量装置，其特征是：该装置校零用一体式组合模具(2)，所述一体式组合模具(2)设有与测头相适配的模具密封面(22)和台肩(21)。