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用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器，包括頭部構(gòu)件、中間連接構(gòu)件以及尾部構(gòu)件，頭部構(gòu)件的一端具有方形凸部，頭部構(gòu)件的另一端具有第一內(nèi)凹套筒，中間連接構(gòu)件的一端具有用于與第一內(nèi)凹套筒配合的第一圓柱形部，中間連接構(gòu)件的另一端具有第二內(nèi)凹套筒，尾部構(gòu)件具有與第二內(nèi)凹套筒配合的第二圓柱形部，第一、二內(nèi)凹套筒的底部的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有第一、二環(huán)形滑槽，在第一、二圓柱形部的端部上沿周向方向一體地設(shè)有分別連接于第一、二彈性元件的一端的多個(gè)第一、二圓柱體，第一、二彈性元件的另一端固定連接于第一、二內(nèi)凹套筒的底部的螺紋孔中，多個(gè)第一、二圓柱體能夠在第一、二彈性元件的作用下沿第一、二環(huán)形滑槽滑動(dòng)。
【專利說明】用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及諸如采油螺桿泵抽油桿柱之類的石油機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器。
【背景技術(shù)】
[0002]螺桿泵作為一種石油舉升設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、占地面積小、節(jié)能等特點(diǎn)，同時(shí)具有效率高，能廣泛適應(yīng)粘稠度高、含砂雜質(zhì)等油層，具有抽油機(jī)柱塞泵、潛油電泵無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。由于井深很深，通常過千米，因而會(huì)在抽油桿柱內(nèi)存儲(chǔ)大量的彈性扭轉(zhuǎn)勢(shì)能，這些能量在螺桿泵停機(jī)或卡泵時(shí)，會(huì)迅速釋放，使螺桿反轉(zhuǎn)，危及設(shè)備和人員安全。目前螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置上安裝了多種防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)只有在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作時(shí)才能得知其制動(dòng)性能是否可靠，這就給現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用帶來了隱患，目前還沒有針對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的專用裝置，原因在于很難模擬井下工況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器，該模擬器用于模擬抽油桿柱彈性變形能釋放過程，用以檢測(cè)防反轉(zhuǎn)裝置能否起到安全制動(dòng)作用。該模擬器可以簡(jiǎn)便地、準(zhǔn)確地模擬用于不同井深的桿柱的扭轉(zhuǎn)變形。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器，其包括頭部構(gòu)件、中間連接構(gòu)件以及尾部構(gòu)件。頭部構(gòu)件的一端具有方形凸部，方形凸部用于與固定部件連接以傳遞扭矩，頭部構(gòu)件的另一端具有第一內(nèi)凹套筒，第一內(nèi)凹套筒設(shè)有第一周向引導(dǎo)槽。中間連接構(gòu)件的一端具有用于與第一內(nèi)凹套筒配合的第一圓柱形部，第一圓柱形部的外周面上設(shè)有第一螺紋孔，第一緊固構(gòu)件穿過第一周向引導(dǎo)槽固定到第一螺紋孔中，使得頭部構(gòu)件相對(duì)于中間連接構(gòu)件能夠沿第一周向引導(dǎo)槽在周向方向上轉(zhuǎn)動(dòng)而不能在軸向方向上移動(dòng)，中間連接構(gòu)件的另一端具有第二內(nèi)凹套筒，第二內(nèi)凹套筒設(shè)有第一周向引導(dǎo)槽。尾部構(gòu)件的一端具有方形部，方形部用于與防反轉(zhuǎn)裝置連接，尾部構(gòu)件的另一端具有與第二內(nèi)凹套筒配合的第二圓柱形部，第二圓柱形部的外周面上設(shè)有第二螺紋孔，第二緊固構(gòu)件穿過第二周向引導(dǎo)槽固定到第二螺紋孔中，使得中間連接構(gòu)件相對(duì)于尾部構(gòu)件能夠沿第二周向引導(dǎo)槽在周向方向上轉(zhuǎn)動(dòng)而不能在軸向方向上移動(dòng)。第一內(nèi)凹套筒的底部的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有第一環(huán)形滑槽，在第一圓柱形部的端部上沿周向方向一體地設(shè)有多個(gè)第一圓柱體，多個(gè)第一圓柱體分別連接于第一彈性元件的一端，第一彈性元件的另一端通過第三緊固構(gòu)件而固定連接于第一內(nèi)凹套筒的底部的螺紋孔中，多個(gè)第一圓柱體能夠在第一彈性元件的作用下沿第一環(huán)形滑槽滑動(dòng)。第二內(nèi)凹套筒的底部的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有第二環(huán)形滑槽，在第二圓柱形部的端部上沿周向方向一體地設(shè)有多個(gè)第二圓柱體，多個(gè)第二圓柱體分別連接于第二彈性元件的一端，第二彈性元件的另一端通過第四緊固構(gòu)件而固定連接于第二內(nèi)凹套筒的底部的螺紋孔中，多個(gè)第二圓柱體能夠在第二彈性元件的作用下沿第二環(huán)形滑槽滑動(dòng)。模擬器的控制器控制第一彈性元件以及第二彈性元件的變形量，從而使中間連接構(gòu)件相對(duì)于頭部構(gòu)件和尾部構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)與變形量相應(yīng)的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)于抽油桿柱的扭轉(zhuǎn)變形角。
[0005]該模擬器能夠良好地模擬抽油桿柱的扭轉(zhuǎn)變形角并檢測(cè)出瞬時(shí)彈性變形恢復(fù)所引起的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩大則速度快，這與現(xiàn)場(chǎng)情況相符合，因而能檢驗(yàn)防反轉(zhuǎn)裝置的有效性，在最短的時(shí)間內(nèi)起到制動(dòng)作用，從而有效防止危險(xiǎn)的發(fā)生。
[0006]通過本文提供的說明，其他的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。應(yīng)該理解，本部分中描述的特定示例和實(shí)施方式僅出于說明目的而不是試圖限制本發(fā)明的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]這里所描述的附圖僅是出于說明目的而并非意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍，附圖并非按比例繪制，可放大或縮小一些特征以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。在附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器的主視圖。
[0008]圖2為沿圖1中的線D-D截取的模擬器的剖視圖。
[0009]圖3為沿圖2中的線A-A截取的模擬器的剖視圖。
[0010]圖4為沿圖2中的線B-B截取的模擬器的剖視圖。
[0011]圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下文的描述本質(zhì)上僅是示例性的而并非意圖限制本發(fā)明、應(yīng)用及用途。應(yīng)當(dāng)理解，在所有這些附圖中，相應(yīng)的參考數(shù)字指示相似的或相應(yīng)的零件及特征。
[0013]下面將參照?qǐng)D1至圖4描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器。
[0014]如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器包括頭部構(gòu)件1、中間連接構(gòu)件2以及尾部構(gòu)件3，頭部構(gòu)件I的一端(圖2的右側(cè)一端)具有方形凸部，方形凸部用于與固定部件連接(例如，通過螺栓將固定部件固定到方形凸部的螺紋孔16中)以傳遞扭矩，頭部構(gòu)件I的另一端具有第一內(nèi)凹套筒，第一內(nèi)凹套筒設(shè)有第一周向引導(dǎo)槽13。中間連接構(gòu)件2的一端具有用于與第一內(nèi)凹套筒配合的第一圓柱形部，第一圓柱形部的外周面上設(shè)有第一螺紋孔，第一緊固構(gòu)件5穿過第一周向引導(dǎo)槽13固定到第一螺紋孔中，使得頭部構(gòu)件I相對(duì)于中間連接構(gòu)件2能夠沿第一周向引導(dǎo)槽13在周向方向上轉(zhuǎn)動(dòng)而不能在軸向方向上移動(dòng)，中間連接構(gòu)件2的另一端具有第二內(nèi)凹套筒，第二內(nèi)凹套筒設(shè)有第一周向引導(dǎo)槽23，尾部構(gòu)件3的一端(圖2的左側(cè)一端)具有方形部，方形部用于與防反轉(zhuǎn)裝置連接(例如，通過螺栓將防反轉(zhuǎn)裝置固定到方形部的螺紋孔6中)，尾部構(gòu)件3的另一端具有與第二內(nèi)凹套筒配合的第二圓柱形部，第二圓柱形部的外周面上設(shè)有第二螺紋孔，第二緊固構(gòu)件15穿過第二周向引導(dǎo)槽23固定到第二螺紋孔中，使得中間連接構(gòu)件2相對(duì)于尾部構(gòu)件3能夠沿第二周向引導(dǎo)槽23在周向方向上轉(zhuǎn)動(dòng)而不能在軸向方向上移動(dòng)。第一內(nèi)凹套筒的底部的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有第一環(huán)形滑槽11，在第一圓柱形部的端部上沿周向方向一體地設(shè)有多個(gè)(例如，4個(gè))第一圓柱體12，多個(gè)第一圓柱體12分別連接于第一彈性元件9的一端，第一彈性元件9的另一端通過第三緊固構(gòu)件10 (例如，螺桿或螺釘)而固定連接于第一內(nèi)凹套筒的底部的螺紋孔8中，多個(gè)第一圓柱體12能夠在第一彈性元件9的作用下沿第一環(huán)形滑槽11滑動(dòng)。第二內(nèi)凹套筒的底部的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有第二環(huán)形滑槽21，在第二圓柱形部的端部上沿周向方向一體地設(shè)有多個(gè)(例如，4個(gè))第二圓柱體22，多個(gè)第二圓柱體22分別連接于第二彈性元件19的一端，第二彈性元件19的另一端通過第四緊固構(gòu)件20 (例如，螺桿或螺釘)而固定連接于第二內(nèi)凹套筒的底部的螺紋孔18中，多個(gè)第二圓柱體22能夠在第二彈性元件19的作用下沿第二環(huán)形滑槽21滑動(dòng)。
[0015]模擬器的控制器(圖中未示出)控制第一彈性元件9以及第二彈性元件19的變形量，從而使中間連接構(gòu)件2相對(duì)于頭部構(gòu)件I和尾部構(gòu)件3轉(zhuǎn)動(dòng)與變形量相應(yīng)的轉(zhuǎn)角，例如，使第一彈性元件9以及第二彈性元件19由圖2和圖3中實(shí)線指示的位置變形到由圖2和圖3中虛線指示的位置，即，使中間連接構(gòu)件2相對(duì)于頭部構(gòu)件I和尾部構(gòu)件3轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)角α，該轉(zhuǎn)角α對(duì)應(yīng)于抽油桿柱的扭轉(zhuǎn)變形角。
[0016]當(dāng)作用在抽油桿柱上的扭矩消失時(shí)抽油桿彈性恢復(fù)變形，此時(shí)控制器釋放所有的彈性變形元件9、19，使其自由收縮，這樣就可以模擬抽油桿柱自身在短時(shí)間內(nèi)彈性恢復(fù)所形成的高轉(zhuǎn)速大扭矩變形，在短時(shí)間內(nèi)就可以檢測(cè)防反轉(zhuǎn)裝置能否在第一時(shí)刻發(fā)生反應(yīng)，從而將抽油桿柱制動(dòng)，以免危險(xiǎn)情況發(fā)生。
[0017]參照?qǐng)D5描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器。
[0018]其中，根據(jù)第二實(shí)施方式的模擬器與根據(jù)第一實(shí)施方式的模擬器在頭部構(gòu)件I和尾部構(gòu)件3方面具有相似的結(jié)構(gòu)，因而在此不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)地描述，下文僅對(duì)根據(jù)第二實(shí)施方式的模擬器與根據(jù)第一實(shí)施方式的模擬器的不同之處進(jìn)行描述，在根據(jù)第二實(shí)施方式的模擬器中，在頭部構(gòu)件I與尾部構(gòu)件3之間設(shè)有多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的中間連接構(gòu)件2，其中，相鄰的中間連接構(gòu)件2通過使一個(gè)中間連接構(gòu)件2的內(nèi)凹套筒與另一個(gè)中間連接構(gòu)件2的圓柱形部相配合而連接。在有多個(gè)中間連接構(gòu)件2的情況下，例如，中間連接構(gòu)件2的數(shù)量對(duì)應(yīng)于抽油桿柱的數(shù)量或中間連接構(gòu)件2的總長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于抽油桿柱的長(zhǎng)度，這樣，就可以模擬長(zhǎng)度不同的抽油桿柱在井下的扭轉(zhuǎn)變形。
[0019]盡管在此已詳細(xì)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明并不局限于這里詳細(xì)描述和示出的【具體實(shí)施方式】，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍的情況下可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)其它的變型和改型。所有這些變型和改型均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于模擬抽油桿柱扭轉(zhuǎn)變形及彈性恢復(fù)的模擬器，所述模擬器包括: 頭部構(gòu)件(1)，所述頭部構(gòu)件(I)的一端具有方形凸部，所述方形凸部用于與固定部件連接以傳遞扭矩，所述頭部構(gòu)件(I)的另一端具有第一內(nèi)凹套筒，所述第一內(nèi)凹套筒設(shè)有第一周向引導(dǎo)槽(13); 中間連接構(gòu)件(2)，所述中間連接構(gòu)件(2)的一端具有用于與所述第一內(nèi)凹套筒配合的第一圓柱形部，所述第一圓柱形部的外周面上設(shè)有第一螺紋孔，第一緊固構(gòu)件(5)穿過所述第一周向引導(dǎo)槽(13)固定到所述第一螺紋孔中，使得所述頭部構(gòu)件(I)相對(duì)于所述中間連接構(gòu)件(2)能夠沿所述第一周向引導(dǎo)槽(13)在周向方向上轉(zhuǎn)動(dòng)而不能在軸向方向上移動(dòng)，所述中間連接構(gòu)件(2)的另一端具有第二內(nèi)凹套筒，所述第二內(nèi)凹套筒設(shè)有第二周向引導(dǎo)槽(23);以及 尾部構(gòu)件(3)，所述尾部構(gòu)件(3)的一端具有方形部，所述方形部用于與防反轉(zhuǎn)裝置連接，所述尾部構(gòu)件(3)的另一端具有與所述第二內(nèi)凹套筒配合的第二圓柱形部，所述第二圓柱形部的外周面上設(shè)有第二螺紋孔，第二緊固構(gòu)件(15)穿過所述第二周向引導(dǎo)槽(23)固定到所述第二螺紋孔中，使得所述中間連接構(gòu)件(2)相對(duì)于所述尾部構(gòu)件(3)能夠沿所述第二周向引導(dǎo)槽(23)在周向方向上轉(zhuǎn)動(dòng)而不能在軸向方向上移動(dòng)； 其特征在于，所述第一內(nèi)凹套筒的底部的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有第一環(huán)形滑槽(11)，在所述第一圓柱形部的端部上沿周向方向一體地設(shè)有多個(gè)第一圓柱體(12)，所述多個(gè)第一圓柱體(12)分別連接于第一彈性元件(9)的一端，所述第一彈性元件(9)的另一端通過第三緊固構(gòu)件(10)而固定連接于所述第一內(nèi)凹套筒的所述底部的螺紋孔(8)中，所述多個(gè)第一圓柱體(12)能夠在所述第一彈性元件(9)的作用下沿所述第一環(huán)形滑槽(11)滑動(dòng)，并且 其中，所述第二內(nèi)凹套筒的底部的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有第二環(huán)形滑槽(21)，在所述第二圓柱形部的端部上沿周向方向一體地設(shè)有多個(gè)第二圓柱體(22)，所述多個(gè)第二圓柱體(22)分別連接于第二彈性元件(19)的一端，所述第二彈性元件(19)的另一端通過第四緊固構(gòu)件(20)而固定連接于所述第二內(nèi)凹套筒的所述底部的螺紋孔(18)中，所述多個(gè)第二圓柱體(22)能夠在所述第二彈性元件(19)的作用下沿所述第二環(huán)形滑槽(21)滑動(dòng)， 所述模擬器的控制器控制所述第一彈性元件(9)以及第二彈性元件(19)的變形量，從而使中間連接構(gòu)件(2)相對(duì)于所述頭部構(gòu)件(I)和所述尾部構(gòu)件(3)轉(zhuǎn)動(dòng)與所述變形量相應(yīng)的轉(zhuǎn)角，所述轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)于所述抽油桿柱的扭轉(zhuǎn)變形角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬器，其特征在于，在所述頭部構(gòu)件(I)與所述尾部構(gòu)件(3)之間設(shè)有多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的所述中間連接構(gòu)件(2)，并且在所述中間連接構(gòu)件(2)的數(shù)量對(duì)應(yīng)于所述抽油桿柱的數(shù)量，或者所述中間連接構(gòu)件(2)的總長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于所述抽油桿柱的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬器，其特征在于，所述多個(gè)第一圓柱體(12)和所述多個(gè)第二圓柱體(22)的數(shù)量均為四個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK103759963SQ201410038782
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】李大奇, 韓道權(quán), 祖海英, 葉衛(wèi)東, 杜秀華, 宋玉杰 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)