一种圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置。主要解决现有的旋转杆柱测试装置不能测力的大小、且长时间使用后测量位移数据不准确的问题。其特征在于：外套筒（１）侧壁上固定有阀座（１１），阀座（１１）中部有槽（１４），内部右侧有力传感器（１２），力传感器（１２）左侧连接内置弹簧（１０）的弹簧座（９），弹簧（１０）左侧置于阀杆斜头（８）内，阀杆斜头（８）上部为斜面（１５），位移传感器（２）下部触头穿过槽（１４）与斜面（１５）接触，阀杆斜头（８）左侧连接另一端与内杆柱（４）相接触的阀杆（５）。该测试装置具有可同时测量杆柱与井壁的接触力及杆柱的径向位移、测量结果准确、安装灵活的特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及油田钻井、采油领域所用的一种试验装置，具体 的说是涉及圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置。技术背景在模拟钻井、采油行业中所特有的细长杆柱旋转的工作状态时， 试验装置不但模拟杆柱的旋转运动、轴向运动趋势，而且内杆柱与井 壁之间有流体运动。在试验中，内杆柱与井壁的初始间隙可能不同， 而杆柱与井壁的碰撞接触随井深和井眼圆周方向又呈随机分布状态。 由于内杆柱处于旋转运动，在与井壁碰撞接触处，不仅有法向碰撞接 触反力存在，还有摩擦阻力或阻力矩存在。如何保证密封状态下准确 的测试出杆柱与井壁的接触力以及内杆柱的运动规律，成为了解旋转 杆柱动力学行为的关键。目前国内外尚无专用的杆柱测试装置的介绍，在钻柱动力学试验 装置中，现有一种应用拉杆式位移传感器来测量位移的装置，内杆柱 上安装有铝环，当内杆柱运动时，铝环带动其上的探针运动，位^传 感器即可测出探针的位移量。由于杆柱运动的不确定性，因此当内杆 柱在较长时间的运动后，探针因受力容易弯曲，导致测量数据的不准 确性甚至憋针现象，影响测量结果。并且该装置只能测量位移，而不 能测量杆柱与筒壁接触力的大小，在应用上有局限。
技术实现思路
为了克服现有的旋转杆柱测试装置不能测力的大小、且长时间使 用后测量位移数据不准确的不足，本技术提供一种圆筒内旋转杆 柱碰撞接触测试装置，该圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置具有可同 时测量杆柱与井壁的接触力及杆柱的径向位移、测量结果准确、安装 灵活的特点。本技术的技术方案是 一种圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装 置，包括外套筒、内杆柱、力传感器、位移传感器，外套筒侧壁上固 定有阀座，阀座中部上、下各有一个槽，阀座内部右侧有力传感器，力传感器左侧连接固定弹簧的弹簧座，弹簧左侧置于与阀座间隙配合 的阀杆斜头内，阀杆斜头的上部为斜面，位移传感器下部触头穿过槽 与斜面接触，阔杆斜头左侧连接另一端与内杆柱相接触的阀杆，且阀 杆外部有与阀座固定在一起的密封圈座体。上述的阀杆斜头上的斜面也可在其下部，相对应的位移传感器则 在阀座下部。上述的密封圈座体内、外与阀杆、阀座接触部位均有密封圈，阀 座右侧有挡板。本技术具有如下有益效果由于采取上述方案，阀杆斜头的 斜面与位移传感器的触头接触，将内杆柱的径向位移转化为轴向位移 来测量，克服了测量空间不足的问题；内杆柱径向移动时推动阀杆并 压縮弹簧，当内杆柱与井壁接触时，阀杆斜头与弹簧座相接触，对力 传感器产生推力，从而测量出内杆柱与外套筒的接触力；由于阀杆与 内杆柱在弹簧力的作用下始终保持接触，将内杆柱的载荷传递给阀杆 斜头及弹簧，因此，阀杆不会出现磨损及弯曲的现象，可以始终保持 测量结果准确；安装简便，可根据需要在任意位置测量，若布置在圆 筒X、 Y方向上，可测得X、 Y方向的位移和接触力，据此即可刻划每 个测点在平面上的运动轨迹。附图说明附图1是本技术的结构示意图。图中1-外套筒，2-位移传感器，3-外套管卡子，4-内杆柱，5-阀杆，6-密封圈，7-密封圈座体，8-阀杆斜头，9-弹簧座，10-弹簧， 11-阀座，12-力传感器，13-挡板，14-槽，15-斜面。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明由图l所示， 一种圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置，包括外套 筒1、内杆柱4、位移传感器2、力传感器12，外套筒1侧壁上有孔， 孔外部固定有中空的阀座11，阀座ll中部上、下各有一个槽14，阀 座11内部右侧有力传感器12，力传感器12左侧连接放置弹簧10的 弹簧座9，弹簧10左侧置于阀杆斜头8内，阀杆斜头8与阀座11为间隙配合，可在其内自由滑动，阀杆斜头8上部为斜面15，位移传 感器2下部触头穿过槽14与斜面15接触，斜面15的长度应大于外 套筒1内径与内杆柱4的外径差，保证当阀杆斜头8移动时，位移传 感器2的触头始终与斜面15接触；阀杆斜头8左侧连接阀杆5，阀 杆5在弹簧10的力的作用下始终与内杆柱4接触，并且在初始状态 下，内杆柱4在弹簧10的作用下靠在外套筒1内壁左侧，当内杆柱 4向右移动时，阀杆斜头8随之向右移动，则斜面15推动位移传感 器2的触头向上运动，从而将内杆柱4的径向位移转化为轴向位移通 过位移传感器2测出，同时，当内杆柱4靠在外套筒1右侧壁时，阀 杆斜头8与弹簧座9接触，对其产生推力，反应在力传感器12上， 从而测出推力的大小。阀杆5外部有密封圈座体7，密封座体7与阀 座ll固定在一起，内、外与阀杆5、阀座ll接触的部位均安装密封 圈6，保证了该测试装置的密封性；阀座ll的右部有挡板13，考虑 安装方便，挡板13可以通过螺钉拧在阀座11上。该测试装置还有另外一种实施方式，即阀杆斜头8上的斜面15 在其下部，相对应的位移传感器2则在阀座11下部，其他部件的位 置及连接不变。工作时，将该测试装置安装在需测量的位置，低刚度弹簧10推 动内杆柱4靠向外套筒1内壁左侧，此时弹簧力为零。当内杆柱4 旋转时若径向移动，则推动阀杆5、阀杆斜头8移动，斜面15推动 位移传感器2的触头上升，而将内杆柱4的径向位移转化为轴向位移 由位移传感器2测出。当内杆柱4与外套筒1接触时，阀杆斜头8 与弹簧座9相接触，对力传感器12产生推力，从而可以测量出内杆 柱4与外套筒1的接触力。该测试装置布置在外套筒1的X、 Y方向 上，可测得X、 Y方向的位移和接触力，据此可刻划每个测点在平面 上的运动轨迹。由于该测试装置将内杆柱4的径向位移转化为轴向位移来测量， 因而克服了测量空间不足的问题；在测量位移的同时，力传感器12 在阀杆斜头8及弹簧座9的作用下还可测出内杆柱4与外套筒1的接 触力；由于阀杆5与内杆柱4始终保持接触，将内杆柱4的载荷传递 给阀杆斜头8及弹簧10，因此，阀杆5不会出现磨损及弯曲的现象，5可以始终保持测量结果准确；并且该装置安装简便，可根据需要在任意位置测量，为测试圆筒内旋转杆柱碰撞接触力与内杆柱运动规律提 供了可靠的保障。权利要求1、一种圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置，包括外套筒(1)、内杆柱(4)、传感器(2，12)，其特征在于外套筒(1)侧壁上固定有阀座(11)，阀座(11)中部上、下各有一个槽(14)，阀座(11)内部右侧有力传感器(12)，力传感器(12)左侧连接内置弹簧(10)的弹簧座(9)，弹簧(10)左侧置于与阀座(11)间隙配合的阀杆斜头(8)内，阀杆斜头(8)的上部为斜面(15)，位移传感器(2)下部触头穿过槽(14)与斜面(15)接触，阀杆斜头(8)左侧连接另一端与内杆柱(4)相接触的阀杆(5)，且阀杆(5)外部有与阀座(11)固定在一起的密封圈座体(7)。2、 根据权利要求1所述的圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置， 其特征在于阀杆斜头(8)上的斜面(15)在其下部，相对应的位移传 感器(2)则在阀座(11)下部。3、 根据权利要求1或2所述的圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装 置，其特征在于密封圈座体(7)内、外与阀杆(5)、阀座(ll)接触部 位均有密封圈(6)。4、 根据权利要求1或2所述的圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装 置，其特征在于阀座(11)右侧有挡板(13)。专利摘要一种圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置。主要解决现有的旋转杆柱测试装置不能测力的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置，包括外套筒（１）、内杆柱（４）、传感器（２，１２），其特征在于：外套筒（１）侧壁上固定有阀座（１１），阀座（１１）中部上、下各有一个槽（１４），阀座（１１）内部右侧有力传感器（１２），力传感器（１２）左侧连接内置弹簧（１０）的弹簧座（９），弹簧（１０）左侧置于与阀座（１１）间隙配合的阀杆斜头（８）内，阀杆斜头（８）的上部为斜面（１５），位移传感器（２）下部触头穿过槽（１４）与斜面（１５）接触，阀杆斜头（８）左侧连接另一端与内杆柱（４）相接触的阀杆（５），且阀杆（５）外部有与阀座（１１）固定在一起的密封圈座体（７）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李治淼，刘巨保，崔旭明，罗敏，丁宇奇，
申请(专利权)人：大庆石油学院，
类型：实用新型
国别省市：23[中国|黑龙江]
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