用于测定中空装置的内轮廓的设备和方法制造方法及图纸

在一个方面中，提供了一种用于测定被测装置的内轮廓的设备，在一个实施例中该设备包括：壳体，该壳体具有第一轴线；测量装置，该测量装置构造成沿偏离第一轴线的第二轴线发射光束；偏转装置，该偏转装置构造成将发射光束引导至被测装置的内表面；以及驱动器，该驱动器构造成使测量装置围绕第一轴线旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2012年3月2日提交的美国申请No.13/411333的权益，该美国专利通过引用而整体并入本文中。
本公开总体上涉及用在采用渐进腔动力装置的井眼操作中的设备。
技术介绍
为了获得烃(油和气)，通过使连接至钻柱端部的钻头旋转来钻取井眼或井筒。当前，大量的钻井活动包括钻取用于烃生产的斜井井眼或水平井眼。当前，用来钻取这种井眼的钻井系统通常采用在底部处具有钻头的钻柱，该钻头被马达(通常被称作“泥浆马达”或“钻井马达”)转动。典型的泥浆马达包括动力部分，该动力部分包括转子，转子具有放置在定子内的外瓣状表面，定子具有相配的内瓣状表面。所述动力部分在转子的瓣状表面和定子的瓣状表面之间形成渐进腔(progressive cavities)。所述马达通常被称作渐进腔马达或莫伊诺(Moineau)马达。某些用在石油工业中的泵也采用渐进腔动力部分。定子通常包括金属壳体，该金属壳体内部衬有螺旋式异形的或瓣状的弹性体材料。泥浆马达的容积效率在很大程度上取决于转子在定子内旋转期间在定子瓣状部和转子瓣状部之间形成的密封，该效率取决于定子瓣状部和转子瓣状部之间的配合。转子瓣状部在外部，能采用多种检测工具精确地测量它们的尺寸。通常不能精确地测量位于定子的内表面上的定子瓣状轮廓。定子轮廓与所期望的尺寸或所设计的尺寸之间相对小的偏差会导致：(i)泥浆马达效率较低，例如由于与光r>学间隙相比转子瓣状部和定子瓣状部之间的间隙过大；(ii)降低马达的工作寿命，这是因为转子瓣状部和定子瓣状部之间的过度接触(较小的公差)。能够用于无损地检测装置内轮廓的装置是两点测量装置，这种两点测量装置测量定子的内径，但是不测量定子内轮廓的整个截面。本公开在此提供了用于测量装置(例如，渐进腔泵、泥浆马达的定子以及管状部件)的异形内轮廓的设备和方法。
技术实现思路
在一个方面中，公开了一种用于测定中空部件的内轮廓的设备，在一个实施例中该设备包括：壳体，该壳体具有第一轴线；测量装置，该测量装置位于壳体内并构造成沿第二轴线发射光束，其中第一轴线偏离第二轴线；可旋转偏转装置，该可旋转偏转装置构造成将发射光束引导至中空部件的内表面；驱动器，该驱动器构造成使测量装置围绕第一轴线旋转；以及处理器，该处理器利用从中空部件的内轮廓反射的光束来测定中空部件的内轮廓。在其他方面中，公开了一种用于测定具有中心轴线的装置(被测装置)的异形内表面的轮廓的方法，在一个实施例中，该方法包括：将光束从被测装置内的选定位置处由旋转偏转装置引导到装置的内表面上，其中该选定位置偏离中心轴线；接收从被测装置的内表面反射的光；以及利用反射光测定被测装置的内表面和反射位置之间的距离。为了更好地理解以下对本设备和方法的详细描述，相当广泛地总结了在本文中所公开的设备和方法的特定特征的示例。当然，还有以下所公开的本设备和方法的附加特征，这些附加特征将形成所附权利要求的主题。附图说明参考附图能最好地理解本公开，在附图中相同的附图标记通常指代相同的元件，其中：图1A和1B(现有技术)示出了具有瓣状的内表面的示例性定子的截面，可以采用本文中所述的设备和方法来获取该瓣状的内表面的轮廓；图2是可以用于测定装置(例如图1A和1B中所示的装置)的内表面的轮廓或尺寸的装置的等距视图；图3是图2所示装置和用于操作图2的装置的控制单元以及根据本公开的一个实施例的用于测定装置的内轮廓的基于计算机的单元的截面；图4示出了各个距离相对于从图3中所示的偏转装置到示例性定子(例如图1A和1B中所示的定子)的内轮廓的旋转光束的关系；图5是示出了对应于图3中所示装置的实施例的同轴的发射光束和反射光束的示意图；以及图6是示出了旋转发射光和从定子(例如图3中所示的定子)的内表面反射的反射光束的线性和旋转关系。具体实施方式图1A和1B(现有技术)示出了渐进腔装置(例如泥浆马达或泵)的典型定子100的纵截面和横截面。所示的定子100包括具有带多个瓣状部114的内表面112的金属壳体110。内表面112可以是金属表面或者含有由弹性体材料组成的层。在A-A处选取的定子100的截面在图1B中作为元件120示出。图2是构造成测量中空装置(在本文中也被称作“被测装置”)——例如，泥浆马达或渐进腔泵的定子、管等——的内轮廓的尺寸的检测装置200的等距视图。装置200包括沿着装置200的中心轴线210的可旋转壳体202。壳体202包围传感器部分220(也被称作测量装置)以及偏转装置部分250。传感器部分220包括光学传感器222，光学传感器222沿着以距离“a”偏离中心轴线210的轴线251引导发射光。部分250包括构造成围绕在轴线251上的一位置旋转的偏转装置252。因此，偏转装置的中心和发射光束都以距离“a”偏离装置200的中心轴线210。装置200还包括靠近传感器部分220的端部的夹紧装置230a以及靠近偏转装置部分250的端部的夹紧装置230b。当装置200被放置在异形部件或装置(例如图1A中所示的定子100)内时，夹紧装置230a以及夹紧装置230b会被致动，从而将装置200定位在被测装置内并将装置200夹紧在定子100内，使得装置200的中心轴线210与定子的中心轴线同轴。在多个方面中，偏转装置252围绕在发射光束轴线251上的一位置旋转，并且壳体202可以围绕中心轴线210在夹紧装置230a和夹紧装置230b之间旋转。因此，旋转壳体202会使偏转装置部分250和传感器部分220围绕中心轴线210旋转。偏转装置252以及传感器部分可以以不同的旋转速度互相独立地旋转。图3是图2中所示的装置200和用于操作传感器222和偏转装置252的控制单元370的纵向截面。装置200包括驱动器350(例如马达)，该驱动器350使壳体202在夹紧装置230a和夹紧装置230b之间以选定的旋转速度围绕装置中心轴线210旋转。偏转部分250包括偏转装置驱动器340，该偏转装置驱动器340构造使偏转装置252围绕在传感器轴线254上的固定位置360以选定的旋转速度旋转。在操作中，传感器222将光束312沿着光束轴线251引导到偏转装置252上。光束312从偏转装置252反射，并且被导向如下部件的内部——在该部件中装置200被夹紧装置230a和夹紧装置230b夹紧。装置20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测定部件的内轮廓的设备，该设备包括：壳体，该壳体具有第一轴线；测量装置，该测量装置构造成沿着以距离“a”偏离所述第一轴线的第二轴线发射光束；偏转装置，该偏转装置构造成将发射光束引导至所述部件的内表面；以及驱动器，该驱动器构造成使所述测量装置围绕所述第一轴线旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.02 US 13/411,3331.一种用于测定部件的内轮廓的设备，该设备包括：
壳体，该壳体具有第一轴线；
测量装置，该测量装置构造成沿着以距离“a”偏离所述第一轴线
的第二轴线发射光束；
偏转装置，该偏转装置构造成将发射光束引导至所述部件的内表
面；以及
驱动器，该驱动器构造成使所述测量装置围绕所述第一轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括位于所述测量装
置内的传感器，该传感器构造成将所述发射光束引导至所述偏转装置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述传感器还构造成接收通
过可旋转的偏转装置从所述部件的内表面反射的光束。
4.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括构造成控制所述
偏转装置的旋转的控制器。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述控制器还构造成独立于
所述偏转装置的旋转地控制所述测量装置的旋转。
6.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括使所述偏转装置
围绕所述第一轴线上的一位置旋转的装置。
7.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括处理器，该处理
器构造成处理从所述部件的内表面反射的光束，以提供以下之一：(i)
所述部件的内表面的二维内轮廓；以及(ii)所述部件的内表面的三维
内轮廓。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述发射光束和反射光束是
同轴的。
9.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括夹紧装置，该夹
紧装置构造成以所述驱动器能够使所述测量装置围绕所述第一轴线旋
转的方式地将所述设备接合到所述部件的内表面。
10.一种用于测定具有中...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·约英，M·阿尔达格，G·米夏埃利斯，H·格里默尔，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US