圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝置的製作方法

2023-12-10 04:45:11 1

專利名稱：圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田鑽井、採油領域所用的一種試驗裝置，具體 的說是涉及圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝置。
技術背景
在模擬鑽井、採油行業中所特有的細長杆柱旋轉的工作狀態時， 試驗裝置不但模擬杆柱的旋轉運動、軸向運動趨勢，而且內杆柱與井 壁之間有流體運動。在試驗中，內杆柱與井壁的初始間隙可能不同， 而杆柱與井壁的碰撞接觸隨井深和井眼圓周方向又呈隨機分布狀態。 由於內杆柱處於旋轉運動，在與井壁碰撞接觸處，不僅有法向碰撞接 觸反力存在，還有摩擦阻力或阻力矩存在。如何保證密封狀態下準確 的測試出杆柱與井壁的接觸力以及內杆柱的運動規律，成為了解旋轉 杆柱動力學行為的關鍵。
目前國內外尚無專用的杆柱測試裝置的介紹，在鑽柱動力學試驗 裝置中，現有一種應用拉杆式位移傳感器來測量位移的裝置，內杆柱 上安裝有鋁環，當內杆柱運動時，鋁環帶動其上的探針運動，位^傳 感器即可測出探針的位移量。由於杆柱運動的不確定性，因此當內杆 柱在較長時間的運動後，探針因受力容易彎曲，導致測量數據的不準 確性甚至憋針現象，影響測量結果。並且該裝置只能測量位移，而不 能測量杆柱與筒壁接觸力的大小，在應用上有局限。 實用新型內容
為了克服現有的旋轉杆柱測試裝置不能測力的大小、且長時間使 用後測量位移數據不準確的不足，本實用新型提供一種圓筒內旋轉杆 柱碰撞接觸測試裝置，該圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝置具有可同 時測量杆柱與井壁的接觸力及杆柱的徑向位移、測量結果準確、安裝 靈活的特點。
本實用新型的技術方案是 一種圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝 置，包括外套筒、內杆柱、力傳感器、位移傳感器，外套筒側壁上固 定有閥座，閥座中部上、下各有一個槽，閥座內部右側有力傳感器，力傳感器左側連接固定彈簧的彈簧座，彈簧左側置於與閥座間隙配合 的閥杆斜頭內，閥杆斜頭的上部為斜面，位移傳感器下部觸頭穿過槽 與斜面接觸，闊杆斜頭左側連接另一端與內杆柱相接觸的閥杆，且閥 杆外部有與閥座固定在一起的密封圈座體。
上述的閥杆斜頭上的斜面也可在其下部，相對應的位移傳感器則 在閥座下部。
上述的密封圈座體內、外與閥杆、閥座接觸部位均有密封圈，閥 座右側有擋板。
本實用新型具有如下有益效果由於採取上述方案，閥杆斜頭的 斜面與位移傳感器的觸頭接觸，將內杆柱的徑向位移轉化為軸向位移 來測量，克服了測量空間不足的問題；內杆柱徑向移動時推動閥杆並 壓縮彈簧，當內杆柱與井壁接觸時，閥杆斜頭與彈簧座相接觸，對力 傳感器產生推力，從而測量出內杆柱與外套筒的接觸力；由於閥杆與 內杆柱在彈簧力的作用下始終保持接觸，將內杆柱的載荷傳遞給閥杆 斜頭及彈簧，因此，閥杆不會出現磨損及彎曲的現象，可以始終保持 測量結果準確；安裝簡便，可根據需要在任意位置測量，若布置在圓 筒X、 Y方向上，可測得X、 Y方向的位移和接觸力，據此即可刻劃每 個測點在平面上的運動軌跡。


附圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖中1-外套筒，2-位移傳感器，3-外套管卡子，4-內杆柱，5-閥杆，6-密封圈，7-密封圈座體，8-閥杆斜頭，9-彈簧座，10-彈簧， 11-閥座，12-力傳感器，13-擋板，14-槽，15-斜面。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明
由圖l所示， 一種圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝置，包括外套 筒1、內杆柱4、位移傳感器2、力傳感器12，外套筒1側壁上有孔， 孔外部固定有中空的閥座11，閥座ll中部上、下各有一個槽14，閥 座11內部右側有力傳感器12，力傳感器12左側連接放置彈簧10的 彈簧座9，彈簧10左側置於閥杆斜頭8內，閥杆斜頭8與閥座11為間隙配合，可在其內自由滑動，閥杆斜頭8上部為斜面15，位移傳 感器2下部觸頭穿過槽14與斜面15接觸，斜面15的長度應大於外 套筒1內徑與內杆柱4的外徑差，保證當閥杆斜頭8移動時，位移傳 感器2的觸頭始終與斜面15接觸；閥杆斜頭8左側連接閥杆5，閥 杆5在彈簧10的力的作用下始終與內杆柱4接觸，並且在初始狀態 下，內杆柱4在彈簧10的作用下靠在外套筒1內壁左側，當內杆柱 4向右移動時，閥杆斜頭8隨之向右移動，則斜面15推動位移傳感 器2的觸頭向上運動，從而將內杆柱4的徑向位移轉化為軸向位移通 過位移傳感器2測出，同時，當內杆柱4靠在外套筒1右側壁時，閥 杆斜頭8與彈簧座9接觸，對其產生推力，反應在力傳感器12上， 從而測出推力的大小。閥杆5外部有密封圈座體7，密封座體7與閥 座ll固定在一起，內、外與閥杆5、閥座ll接觸的部位均安裝密封 圈6，保證了該測試裝置的密封性；閥座ll的右部有擋板13，考慮 安裝方便，擋板13可以通過螺釘擰在閥座11上。
該測試裝置還有另外一種實施方式，即閥杆斜頭8上的斜面15 在其下部，相對應的位移傳感器2則在閥座11下部，其他部件的位 置及連接不變。
工作時，將該測試裝置安裝在需測量的位置，低剛度彈簧10推 動內杆柱4靠向外套筒1內壁左側，此時彈簧力為零。當內杆柱4 旋轉時若徑向移動，則推動閥杆5、閥杆斜頭8移動，斜面15推動 位移傳感器2的觸頭上升，而將內杆柱4的徑向位移轉化為軸向位移 由位移傳感器2測出。當內杆柱4與外套筒1接觸時，閥杆斜頭8 與彈簧座9相接觸，對力傳感器12產生推力，從而可以測量出內杆 柱4與外套筒1的接觸力。該測試裝置布置在外套筒1的X、 Y方向 上，可測得X、 Y方向的位移和接觸力，據此可刻劃每個測點在平面 上的運動軌跡。
由於該測試裝置將內杆柱4的徑向位移轉化為軸向位移來測量， 因而克服了測量空間不足的問題；在測量位移的同時，力傳感器12 在閥杆斜頭8及彈簧座9的作用下還可測出內杆柱4與外套筒1的接 觸力；由於閥杆5與內杆柱4始終保持接觸，將內杆柱4的載荷傳遞 給閥杆斜頭8及彈簧10，因此，閥杆5不會出現磨損及彎曲的現象，
5可以始終保持測量結果準確；並且該裝置安裝簡便，可根據需要在任
意位置測量，為測試圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸力與內杆柱運動規律提 供了可靠的保障。
權利要求1、一種圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝置，包括外套筒(1)、內杆柱(4)、傳感器(2，12)，其特徵在於外套筒(1)側壁上固定有閥座(11)，閥座(11)中部上、下各有一個槽(14)，閥座(11)內部右側有力傳感器(12)，力傳感器(12)左側連接內置彈簧(10)的彈簧座(9)，彈簧(10)左側置於與閥座(11)間隙配合的閥杆斜頭(8)內，閥杆斜頭(8)的上部為斜面(15)，位移傳感器(2)下部觸頭穿過槽(14)與斜面(15)接觸，閥杆斜頭(8)左側連接另一端與內杆柱(4)相接觸的閥杆(5)，且閥杆(5)外部有與閥座(11)固定在一起的密封圈座體(7)。
2、 根據權利要求1所述的圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝置， 其特徵在於閥杆斜頭(8)上的斜面(15)在其下部，相對應的位移傳 感器(2)則在閥座(11)下部。
3、 根據權利要求1或2所述的圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝 置，其特徵在於密封圈座體(7)內、外與閥杆(5)、閥座(ll)接觸部 位均有密封圈(6)。
4、 根據權利要求1或2所述的圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝 置，其特徵在於閥座(11)右側有擋板(13)。
專利摘要一種圓筒內旋轉杆柱碰撞接觸測試裝置。主要解決現有的旋轉杆柱測試裝置不能測力的大小、且長時間使用後測量位移數據不準確的問題。其特徵在於外套筒(1)側壁上固定有閥座(11)，閥座(11)中部有槽(14)，內部右側有力傳感器(12)，力傳感器(12)左側連接內置彈簧(10)的彈簧座(9)，彈簧(10)左側置於閥杆斜頭(8)內，閥杆斜頭(8)上部為斜面(15)，位移傳感器(2)下部觸頭穿過槽(14)與斜面(15)接觸，閥杆斜頭(8)左側連接另一端與內杆柱(4)相接觸的閥杆(5)。該測試裝置具有可同時測量杆柱與井壁的接觸力及杆柱的徑向位移、測量結果準確、安裝靈活的特點。
文檔編號G01M99/00GK201392280SQ200920148229
公開日2010年1月27日 申請日期2009年3月30日 優先權日2009年3月30日
發明者丁宇奇, 劉巨保, 崔旭明, 李治淼, 敏 羅 申請人:大慶石油學院