一种便携式变径钻具外螺纹自动检测装置的制作方法

本发明涉及一种石油钻具检测装置，尤其是一种基于磁记忆检测技术的便携式变径钻具外螺纹自动检测装置。

背景技术：

石油钻具在井下工作的运动状态极其复杂，对其造成破坏的因素比较复杂，如承受扭力、拉力、弯曲载荷、氢脆、应力腐蚀、疲劳等，实验数据和现实事故统计结果都表明钻具的螺纹部位极易在这种复杂工况下产生裂纹，进而可能导致断裂事故，给钻井生产带来巨大的经济损失。

目前国内外已经采用了多种钻具缺陷无损检测技术，具体到螺纹部位，经常采用的是磁粉探伤或涡流探伤，但是这些常规静态无损检测方法很难发现氢脆、应力腐蚀及疲劳断裂等裂纹形成初期的特征。而磁记忆检测技术可在裂纹形成初期检测到铁磁性材料的应力集中情况，应用到钻具的螺纹检测上可更方便、更科学、更早的对钻具螺纹状态进行诊断。磁记忆检测过程中，稳定的提离值可以提高检测结果的可靠性。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于磁记忆检测技术的便携式变径钻具外螺纹自动检测装置，以达到使用磁记忆检测技术对不同尺寸钻具外螺纹进行自动检测的目的。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种便携式变径钻具外螺纹自动检测装置，其特征在于，该自动检测装置包括：传动机构，所述传动机构包括驱动部、传动部、连接部和导杆，传动部主要由电机丝杠、丝杠支架和丝杠螺母组成，驱动部与所述电机丝杠的一端连接，所述电机丝杠的另一端与安装于所述丝杠支架轴向上端的所述丝杠螺母螺纹连接；所述连接部紧固连接于所述驱动部的下方，若干所述导杆的一端沿周向与所述连接部铰接；固定机构，所述固定机构包括外螺纹安装架、外螺纹支撑架和直线轴承；所述外螺纹安装架沿环向均匀布置若干个支撑杆槽口，并在所述支撑杆槽口内开有螺纹孔；在相邻两个所述支撑杆槽口的间隔部位沿轴向开有供安装所述直线轴承的通孔，每个所述通孔均向所述外螺纹安装架环向外侧倾斜，所述传动机构的导杆一一对应地插入所述直线轴承的通孔中组成一个外层锥形桶结构；所述外螺纹安装架的中心与所述丝杠支架紧固连接，所述外螺纹支撑架主要由上下两部分组成，上部分为长方体结构，可完全贴合所述支撑杆槽口并固定在所述外螺纹安装架上；下部分为楔形结构，其环向外侧水平，环向内侧带有与待检外螺纹相同的倾斜度，环向分布的若干个所述外螺纹支撑架与所述外螺纹安装架组成一个内层锥形桶结构；检测机构，所述检测机构包括连接于所述传动机构的导杆末端的传感器盒，以及安装于所述传感器盒内的磁记忆传感器。

在一个优选的实施例中，所述驱动部包括步进电机和电机罩，所述电机罩主体为一中空圆柱体，所述步进电机固定在所述电机罩内部。

在一个优选的实施例中，所述连接部包括多爪件和连杆，所述多爪件的每个爪分别与一个所述连杆铰接，每一所述连杆的另一端分别与一所述导杆的一端铰接。

在一个优选的实施例中，所述导杆轴向中空，所述传动机构和检测机构的线路分布于中空的所述导杆中。

在一个优选的实施例中，所述外螺纹支撑架的上下两部分为可拆卸连接，并且能够依据不同待检钻具型号进行更换所述外螺纹支撑架的下部分以保证其倾角与待检外螺纹倾角相同。

在一个优选的实施例中，所述固定机构所组成的内层锥形桶结构与所述传动机构所组成的外层锥形桶结构具有相同的倾斜角。

在一个优选的实施例中，所述外螺纹安装架主体为圆盘状，其中心开有供所述电机丝杠做往复运动的通孔。

在一个优选的实施例中，所述传感器盒沿纵向开有两个长方形传感器槽，所述磁记忆传感器安装于所述传感器槽中；所述传感器盒沿纵向还开有通孔，所述传动机构的导杆末端插入此通孔，并由所述传感器盒侧面的两个螺钉限制住所述导杆的环向运动。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过固定机构中的外螺纹安装架与不同尺寸的外螺纹支撑架的结合，构成不同尺寸的内层锥形桶结构，进而使得该装置可以方便、牢固的贴合在待检外螺纹表面。2、本发明通过传动机构中的导杆与固定机构中的直线导轨结合，构成外层锥形桶结构，配合上述相同锥度的内层锥形桶结构，可保证检测过程中提离值的一致性，从而保证了检测信号的准确性，进而提高诊断的精度。3、本发明中环向多个外螺纹支撑杆与多个传感器盒交叉安装，用于将该装置固定在待检外螺纹上的内层锥形桶结构与用于限制传感器路径的外层锥形桶结构具有相同的锥度，保证了外螺纹表面磁记忆信号的完整性与精确性。4、本发明将丝杠支架固定在外螺纹安装架中心，并设置通孔，减少不必要的支撑，使得该装置更加小巧灵活。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明传动机构的结构示意图；

图4为本发明固定机构的结构示意图；

图5为本发明固定机构的俯视图；

图6为本发明检测机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1、图2所示，本发明提供的便携式变径钻具外螺纹自动检测装置主要由固定机构1、传动机构2和检测机构3组成。

如图2、图3所示，传动机构2主要由电机丝杠201、丝杠支架202、连杆203、导杆204、步进电机205、电机罩206、六爪207、丝杠螺母208组成。电机罩206主体为一中空圆柱体，步进电机205固定在电机罩206内部，六爪207固定在电机罩206的下部。六爪206的每个爪分别与一个连杆203铰接，以限制连杆203在传动机构2的环向运动。连杆203的另一端与导杆204的一端铰接，以限制导杆204在传动机构2的环向运动。丝杠支架202主体为一中空圆柱体，其轴向上端安装丝杠螺母208，其轴向下端固定在固定机构1的中心。电机丝杠201的一端与步进电机205连接，另一端与丝杠螺母208螺纹连接，可并在丝杠支架202内做轴向往复运动。

如图2、图4和图5所示，固定机构1主要由外螺纹安装架101、外螺纹支撑架102和直线轴承103组成。外螺纹安装架101主体为圆盘状，在其环向均匀布置6个方形支撑杆槽口105，并在支撑杆槽口105内开有螺纹孔。在6个支撑杆槽口的间隔部位分别沿轴向开有供安装直线轴承103的6个通孔，6个通孔均向外螺纹安装架101环向外侧倾斜一定角度，传动机构2的6个导杆204分别插入6个直线轴承103的通孔中组成一个外层锥形桶结构。外螺纹安装架101的中心开有供安装丝杠支架202的凹台，同时外螺纹安装架101的中心还开有供电机丝杠201做往复运动的通孔。外螺纹支撑架102主要由上下两部分组成，上部分为长方体结构，可完全贴合支撑杆槽口105并通过支撑杆紧固螺栓104固定在外螺纹安装架101上；下部分为楔形结构，其环向外侧水平，环向内侧带有与待检外螺纹相同的倾斜度，环向6个外螺纹支撑架102与外螺纹安装架101组成一个内层锥形桶结构。

如图2、图5所示，检测机构3主要由传感器盒301和磁记忆传感器(图中未示出)组成。传感器盒301沿纵向开有两个长方形传感器槽302，磁记忆传感器安装于传感器槽302中。传感器盒301沿纵向还开有通孔，传动机构2中的导杆204末端插入此通孔，并由传感器盒301侧面的两个螺钉限制住导杆204的环向运动。

在一个优选的实施例中，导杆204轴向中空，传动机构2和检测机构3的线路分布于中空的导杆204中。

在一个优选的实施例中，外螺纹支撑架102的上下两部分为可拆卸连接，并且可依据不同待检钻具型号进行更换外螺纹支撑架102的下部分以保证其倾角与待检外螺纹倾角相同。

在一个优选的实施例中，固定机构1所组成的内层锥形桶结构与传动机构2所组成的外层锥形桶结构具有相同的倾斜角，从而使内层锥形桶结构保证完全贴合在待检外螺纹的基础上，外层锥形桶结构可保证检测过程中传感器与待检外螺纹表面距离保持完全一致。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。