测量容积式马达定子、内表面的多个内直径的装置及方法制造方法及图纸

公开了测量容积式马达定子、内表面的多个内直径的装置及方法，该装置包括：检测器组件，其包括本体，轮组件和传感器组件；本体包括被配置成与构件的内表面滑动接触的滑动部分；轮组件在滑动部分的基本相反侧被连接至本体，使得轮组件的至少一部分从本体突起以与内表面滚动接触；检测器组件被配置成响应于内表面的直径的改变而在轮组件与滑动部分之间相对位移；传感器组件被设置在本体中，且连接至轮组件并被配置成将轮组件的位移转换为表示构件的内表面的直径的电信号；以及平移组件，其被连接至检测器组件且被配置成将检测器组件插入构件的内部和将检测器组件从构件的内部收回。

【技术实现步骤摘要】

这里公开和教导的专利技术大体涉及定子内孔量规，具体涉及用于对与井下动力钻具(mud motor)和莫依诺式泵(Moyno-style pump)相似的结构的马达和泵的定子部分进行探测的系统和方法。
技术介绍
一些装置(如，一些马达和泵)具有带凸起部(lobed)的定子，其尺寸对于装置的正确操作是重要的，例如，油田向下打眼操作通常使用井下动力钻具，而市政供水系统通常使用莫依诺式泵来输送粘性材料。为了以下讨论的目的，对作为示例性装置的井下动力钻具进行了说明，然而应理解所说明的主题可应用于其它装置。在较高的水平，井下动力钻具为容积式泵(positive displacement pump)的形式，其包括长的转子部分和长的定子部分。该转子部分通常由诸如钢等的硬化材料形成，且具有限定一个或多个螺旋形凸起部(lobe)的外轮廓。该定子部分通常限定中心内孔且具有限定多个凸起部的大体螺旋形凹槽内部，其中该定子内部限定的凸起部的数量与转子外部限定的凸起部数量不同，且通常更多。该定子内孔的内部通常由弹性可变形材料形成或者衬有弹性可变形材料，如橡胶。图1(现有技术)中示出了示例动力钻具的代表部分，其是取自现有技术专利申请公开第US 2011/0116959号。在所示的附图中，该井下动力钻具转子由构件302表示，且该井下动力钻具定子由构件308表示。如图所示，定子内孔304的内部限定多个不同的山脊式元件，其可限定多个最大内部定子内孔直径“凹部”以及多个脊，其限定多个最小内部定子内孔直径脊。由于定子内孔内部的形状，所以如果沿着定子内孔的纵(即，纵向)轴线移动则会碰到多个脊和凹部。因此，内部内孔的形状是不一致的且随着沿着定子内孔的纵轴线移动定子内孔的内直径的确切直径可改变。对于大多数井下动力钻具定子内孔，内部定子内孔直径尺寸可随着从定子内孔的一端沿着其纵
轴线至另一端而从大体与最大内径对应的尺寸至大体与最小内径的尺寸来回变化。在操作中，加压流体(其可以是钻井液，钻井泥浆，压缩空气或其它气体，或者任何其它合适流体的形式)被推动通过转子和定子之间的空间，且产生引起转子旋转的转矩。该旋转的转子通常经由驱动轴被连接至钻头，以有助于钻井操作。在井下动力钻具的转子与定子之间的正确的配合对于马达的正确操作是重要的。为了保证正确的配合，具有与定子内孔的最小直径相关联的精确测量数据是有利的。知道这些尺寸可允许选择合适尺寸的转子用于给定的定子和/或确定之前使用的定子的橡胶内里需要被翻修或者更换。此外，知道这些尺寸可潜在地允许确定定子的磨损水平和/或定子内部的不同区域是否处于与其它区域不同的磨损水平。有时使用定子内孔量规来获得与井下动力钻具定子的内径相关的信息。已知的定子内孔量规，如由Gagemaker所提供的SBG-5000定子量规，通常使用具有浮动元件撑(floating element shoe)的宽底座的、较长的量规头部，以测量在各种不同位置处的井下动力钻具定子最小内径。该长的量规头部通常在其跨度上具有多个定子内孔脊。在这样的量规中，该量规通常使用圆形设置标准(round setting standard)预设或校准，且接着插入待探测的定子的内孔中。接着该量规被设置在预定的位置间隔处，且在各预定位置，操作者对杆进行致动以从模拟指示器或者从数字读取框获取尺寸读数。接着该尺寸测量值被分析以提供与最小定子内孔直径相关的信息。平坦的、长的定子内孔量规延伸部(extension)可用于该装置以允许在不同尺寸的定子中使用该量规。在一些情况下，量规可包括电子测量装置和有线连接，用于向计算装置(例如笔记本电脑)提供测量数据以进行显示和处理。在图2中示出了所述的现有技术定子内孔量规200的代表示例。如图中所示，具有宽的、长形浮动测量撑的宽底座的头部202经由长的(通常是不锈钢或者碳纤维)带脊轴204连接至具有可移动杆的手柄元件206。该手柄元件206经由连接电缆208连接至计算装置(如便携台式或笔记本电脑)210，其经由标准电线212获得电力。长的平坦撑214可用于大直径的定子内孔。在使用中，定子内孔量规200被插入定子内孔且操作者将头部202移动至第一位置并致动在手柄元件206上的杆来获取第一读数。接着该操作者将头部
202移动至不同的位置且获得第二读数。该过程重复多次以获得在特定位置的分离测量值。尽管诸如结合图2所述的量规的已知量规能够提供与井下动力钻具定子内孔相关的精确信息，然而需要时间来进行该多个的分离测量，且基于在哪进行该分离的测量以及在进行测量时的使用者的手位置该测量的精确度是变化的。此外，由于头部202跨越几个定子内孔脊，所以没有获得在定子内孔中的多个最小直径单独测量值。
技术实现思路
这里所述和总结的本专利技术涉及一个或多个不同的实施方式，其中没有一个实施方式旨在对所附权利要求的范围进行限制。这里所公开的至少一个专利技术的简要说明包括一种装置，用于测量内表面的多个内直径，包括具有本体、轮组件和传感器组件的探测器组件；该本体具有滑动部分，其被配置成与构件的内表面滑动接触；所述轮组件基本在所述滑动部分相反侧被连接至所述本体，使得所述轮组件的至少一部分从所述本体突起，用于与内表面滚动接触；所述探测器组件被配置成响应于内表面直径的变化而在轮组件和滑动部分之间相对位移；位于本体中的传感器组件被连接至轮组件，且被配置成将轮组件的位移转换为表示构件的内表面直径的电信号；以及连接至探测器组件的平移组件，其被配置成将所述检测器组件插入所述构件的内部并将所述检测器组件从所述构件的内部收回。这里所述的本专利技术的其它摘要可由所附权利要求以及这里所述的几个实施方式总结。附图说明附图形成本说明书的部分且被包括以进一步显示所公开的实施方式的一些方面。根据这里的多种教导。图1示出了现有技术的井下动力钻具。图2示出了现有技术的井下动力钻具定子内孔量规。图3A和3B示出了根据这里的一些教导构建的示例定子内孔量规。图4示出了图4的定子内孔量规的方面。图5A-5F示出了根据这里的多种教导构建的定子内孔量规的端部分的代表性特征。图6A和6B示出了根据这里的多种教导的定子内孔量规的端部分的代表性特征。图7A和7B示出了可有利于用于根据这里的一些教导将示例性端部连接至示例性手柄部分的连接件。图8A-8G示出了可用于这里所述的定子内孔量规的一个实施方式的延伸装置和支架的多种形式，以便于将量规用于多种尺寸的马达定子内孔。图9A示出了根据这里的教导的手柄组件的实施方式的示例形式。图9B示出了用于线性传感器实施方式的示例性校准曲线。图10A-10H示出了可用于这里所教导的定子内孔量规的示例人机界面以及使用所述定子内孔量规的方法的模拟“截屏”。图11A-11F示出了可用于这里所教导的定子内孔量规的可选示例人机界面以及使用所述定子内孔量规的方法的模拟“截屏”。图12示出了如这里所述的定子内孔量规的可选结构。图13A-13D示出了一种方法，通过该方法可将根据一些教导的定子内孔量规用于检测在定子内孔中的脊或凸起部，并确定定子内孔的最小直径。图14中示出了用于表征给定装置的示例性的装置。尽管这里所公开的本专利技术可进行多种修改可改为其它形式，然而附图中仅示例地示出以及以下仅详细地说明几个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量内表面(304)的多个内直径的装置，包括：检测器组件，其包括本体，轮组件和传感器组件；所述本体包括被配置成与构件的内表面滑动接触的滑动部分；所述轮组件在所述滑动部分的基本相反侧被连接至所述本体，使得所述轮组件的至少一部分从所述本体突起以与所述内表面滚动接触；所述检测器组件被配置成响应于所述内表面的直径的改变而在所述轮组件与所述滑动部分之间相对位移；所述传感器组件被设置在所述本体中，且连接至所述轮组件并被配置成将所述轮组件的位移转换为表示所述构件的内表面的直径的电信号；以及平移组件，其被连接至所述检测器组件且被配置成将所述检测器组件插入所述构件的内部和将所述检测器组件从所述构件的内部收回。

【技术特征摘要】
2014.10.27 US 62/068,936;2015.10.23 US 14/921,2101.一种用于测量内表面(304)的多个内直径的装置，包括：检测器组件，其包括本体，轮组件和传感器组件；所述本体包括被配置成与构件的内表面滑动接触的滑动部分；所述轮组件在所述滑动部分的基本相反侧被连接至所述本体，使得所述轮组件的至少一部分从所述本体突起以与所述内表面滚动接触；所述检测器组件被配置成响应于所述内表面的直径的改变而在所述轮组件与所述滑动部分之间相对位移；所述传感器组件被设置在所述本体中，且连接至所述轮组件并被配置成将所述轮组件的位移转换为表示所述构件的内表面的直径的电信号；以及平移组件，其被连接至所述检测器组件且被配置成将所述检测器组件插入所述构件的内部和将所述检测器组件从所述构件的内部收回。2.如权利要求1所述的装置，其中所述轮组件还包括支撑机构，该支撑机构将径向位移转换为纵向位移。3.如权利要求2所述的装置，其中所述传感器组件包括线性位移传感器。4.如权利要求2所述的装置，其中所述轮组件提供约0.2英寸的径向位移。5.如权利要求1所述的装置，其中所述轮组件包括偏置元件，所述偏置元件被配置成将所述轮从所述滑动部分偏置至最大径向位移。6.如权利要求5所述的装置，其中所述偏置元件提供的偏置力没有引起所述内表面的变形。7.如权利要求6所述的装置，其中所述偏置元件提供的偏置力为大约0.3磅或更少。8.如权利要求1所述的装置，其中所述平移组件包括具有电源的手柄部分和用于从所述传感器组件向所述手柄部分传递信号的导线。9.如权利要求8所述的装置，其中所述平移组件具有可调节长度。10.如权利要求8所述的装置，其中所述平移组件包括一个或多个接头，所述一个或多个接头被配置成允许所述本体与所述手柄之间的相对移动。11.如权利要求10所述的装置，其中所述一个或多个接头是球窝接头或者U型接头。12.如权利要求1所述的装置，还包括具有视觉显示器的人机界面，所述视觉显示器被配置成显示来自所述传感器组件的电信号的表示。13.如权利要求12所述的装置，其中所述人机界面与所述手柄部分相关联。14.如权利要求12所述的装置，其中所述人机界面与所述检测器组件无线通信。15.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JR道格拉斯，KL道森，C克劳德，
申请(专利权)人：高美科量具制造有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US