本发明专利技术公开了一种铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的热组装装置，是由钢接头加热机构、给进机构、钢接头回转机构、杆体夹持机构、铝合金钻杆杆体内冷却机构、钢接头外部冷却机构、参数检测机构和实验台架组成；本发明专利技术采用热组装装置进行铝合金钻杆杆体与钢接头的组装。热组装时，先把钢接头加热到一定温度使其膨胀，随后在热状态下拧到铝合金钻杆杆体上，随后对其冷却，待冷却后螺纹连接处可获得一定的预紧力，满足铝合金钻杆传递扭矩和承受载荷的需要。本发明专利技术可在同一实验台架上，仅通过更换不同材质和尺寸的钻杆杆体和接头，来实现其热组装，提高其连接强度和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的热组装装置
本专利技术涉及一种铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的热组装装置。
技术介绍
在地质勘探、石油天然气、煤炭、金属矿山等勘查开发的钻探过程中，都需要用到钻杆。随着钻探深度的增加，难度也在增大，对钻杆的质量要求更高。铝合金钻杆具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强等优点，随着钻探深度的增加其优势更为明显，但其耐磨性较低，而在钻井操作中，接头需要经常地拧卸，因此在实际使用时，一般将铝合金钻杆管体与钢接头组装在一起形成钻杆柱，由钢接头来承受拧卸操作。由于铝合金与钢在弹性模量、热膨胀系数、延伸率、屈服强度等方面的差异，经常出现连接不可靠的情况。钻杆杆体和接头的连接也一直是钻杆的薄弱环节。一般采用将铝合金钻杆杆体施加一定的扭矩与钢接头组装的方法，该方法尽管应用较广，但却有其不足之处，如当铝合金钻杆和钢接头沿螺纹同时相对移动时，当达到较高的接触压力时仍不能完全避免局部的铝合金与钢紧扣。当这样扣紧的地方很多时，组装过程中螺纹连接可能被卡住，在以后的使用过程中这样的接头会损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的的提供一种铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的热组装装置。本专利技术采用热组装装置进行铝合金钻杆杆体与钢接头的组装。热组装时，先把钢接头加热到一定温度使其膨胀，随后在热状态下拧到铝合金钻杆杆体上，随后对其冷却，待冷却后螺纹连接处可获得一定的预紧力，满足铝合金钻杆传递扭矩和承受载荷的需要。本专利技术是由钢接头加热机构、给进机构、钢接头回转机构、杆体夹持机构、铝合金钻杆杆体内冷却机构、钢接头外部冷却机构、参数检测机构和实验台架组成；所述钢接头加热机构的感应加热器固定在滑动支架上，感应加热器与感应线圈连接，感应线圈套装在钢接头上，可对钢接头进行加热，加热后可取出感应线圈；所述给进机构的手轮通过螺纹连接在丝杠上，丝杠另一端通过丝杠固定板固定在实验台架上，丝杠上连接有开合螺母，开合螺母上边与滑动支架连接，滑块固定在滑动支架的下面，滑块与导轨相连，可通过导轨做直线运动，导轨固定在实验台架上；所述钢接头回转机构固定在滑动支架上，钢接头回转机构的电机通过固定板安装在滑动支架上，电机的输出轴链轮安装在电机输出轴上，链条绕设在输出轴链轮和传动轴链轮上，传动轴链轮通过传动轴及轴承座固定在位于滑动支架的固定板上，传动轴连接扭矩传感器，再连接滑环固定管，滑环固定管另一端连接变径接头，并通过轴承座安装在位于滑动支架的安装板上，滑环安装在滑环固定管上，变径接头连接钢接头，钢接头下面放置有滚动支架，滚动支架连接在滑动支架上，滚动支架可随钢接头转动，起导正作用，使钢接头保证平行度。所述杆体夹持机构通过固定底板固定在实验台架上，杆体夹持机构通过夹持器上的三个夹持螺钉来夹持铝合金钻杆杆体，三个夹持螺钉布置在同一平面，等角度排布，半圆夹持器通过螺栓连接来抱紧夹持器，半圆夹持器下面通过螺栓连接固定底板，并可通过调整螺栓来调整铝合金钻杆杆体的高度，与钢接头在同一平面。所述铝合金杆体内冷却机构的水箱放置在实验台架下面，水泵与水箱连通，水泵从水箱中抽水，通过进水管进入双壁冷却管的进水通道，从进水通道的水眼中喷出，喷到铝合金钻杆杆体的螺纹区内壁上，双壁冷却管的两端放置橡胶垫用以密封，使水再通过双壁冷却管的排放通道进入回水管返回水箱，形成闭式循环，在水箱中设置过滤网。所述钢接头外部冷却机构的潜水泵放置在水箱中，通过外冷却水管连接环形冷却器，环形冷却器内壁设有喷水孔，喷水孔成环形排布，可对钢接头进行360°喷水冷却，形成循环；所述参数检测机构的无纸记录仪放置在实验台架上的固定底板上，参数检测机构通过传感器把加热过程中的加热温度，钢接头温度，铝合金钻杆杆体温度，冷却液流量，上扣转速，上扣扭矩这些关键参数采集到无纸记录仪中，实时检测，钢接头及铝合金钻杆杆体上布置有温度传感器。本专利技术采用热组装装置进行铝合金钻杆杆体与钢接头的组装。热组装时，先把钢接头加热到一定温度使其膨胀，随后在热状态下拧到铝合金钻杆杆体上，随后对其冷却，待冷却后螺纹连接处可获得一定的预紧力，满足铝合金钻杆传递扭矩和承受载荷的需要。本专利技术的具体工作过程是:本专利技术的钢接头加热机构为钢接头加热到组装所需的温度；给进机构在钢接头加热到需要的高温后，带动钢接头向铝合金钻杆杆体方向前进，至钢接头前端面与铝合金钻杆杆体端面接触，螺纹啮合；同时铝合金钻杆杆体内冷却机构启动，通过双壁冷却管形成闭式循环，冷却铝合金杆体内部，防止因接触高温的钢接头带来的温度升高，导致其材料强度的降低；钢接头回转机构在钢接头和铝合金钻杆杆体接触后，使钢接头回转，沿着螺纹旋入铝合金钻杆杆体，达到配合端面，形成可靠连接；杆体夹持机构可调整铝合金钻杆杆体的中心高度，使其与钢接头在同一平面，并固定铝合金钻杆杆体；钢接头外部冷却机构在组装完成后提供冷却，使钢接头温度降到室温；而参数检测机构可以通过传感器把整个过程中的加热温度，冷却液流量，钢接头温度，铝合金钻杆杆体温度，上扣转速，上扣扭矩这些关键参数采集到记录仪中，实时检测。本专利技术的有益效果是:通过热组装方法来实现铝合金钻杆和钢接头的可靠连接，使钢接头温度升高，产生膨胀，同时在铝合金管体内部降温，把铝合金杆体的温度控制在材料许可的范围内，实现两者的紧固配合，产生预紧力。本专利技术可在同一实验台架上，仅通过更换不同材质和尺寸的钻杆杆体和接头，来实现其热组装，提高其连接强度和可靠性。【附图说明】图1是本专利技术的主视图。图2是本专利技术的俯视图。图3是本专利技术的左视图。[0021 ] 图4是本专利技术的立体示意图。图中:1—钢接头加热机构；11—感应加热器；12—加热线圈；13—钢接头；2—给进机构；21—手轮；22—丝杠；23—开合螺母；24—滑动支架；25—丝杠固定板；26—滑块；27—导轨；3—回转机构；31—电机；32—输出轴链轮；33—链条；34—传动轴链轮；35—轴承座；36一传动轴；37一扭矩传感器；38—滑环固定管；39—滑环；310—变径接头；311—滚动支架；13—钢接头；4一杆体夹持机构；41一招合金钻杆杆体；42—夹持螺钉；43—夹持器；44一半圆型夹持器；45—固定底板；5—招合金钻杆杆体内冷却机构；51—7jC箱；52—水泵；53—过滤网；54—进水管；55 —回水管；56—双壁冷却管；57—橡胶垫；6—钢接头外部冷却机构；61—潜水泵；62—外冷却水管；63—环形冷却器；7—参数检测机构；71—无纸记录仪；72—温度传感器；8—实验台架。【具体实施方式】本专利技术是由钢接头加热机构1、给进机构2、钢接头回转机构3、杆体夹持机构4、铝合金钻杆杆体内冷却机构5、钢接头外部冷却机构6、参数检测机构7和实验台架8组成；所述钢接头加热机构I的感应加热器11固定在滑动支架24上，感应加热器11与感应线圈12连接，感应线圈12套装在钢接头13上，可对钢接头13进行加热，加热后可取出感应线圈12 ；所述给进机构2的手轮21通过螺纹连接在丝杠22上，丝杠22另一端通过丝杠固定板25固定在实验台架上，丝杠22上连接有开合螺母23，开合螺母23上边与滑动支架24连接，滑块26固定在滑动支架24的下面，滑块26与导轨27相连，可通过导轨27做直线运动，导轨27固定在实验台架8上；所述钢接头本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的热组装装置，其特征在于：是由钢接头加热机构（1）、给进机构（2）、钢接头回转机构（3）、杆体夹持机构（4）、铝合金钻杆杆体内冷却机构（5）、钢接头外部冷却机构（6）、参数检测机构（7）和实验台架（8）组成；所述钢接头加热机构（1）的感应加热器（11）固定在滑动支架（24）上，感应加热器（11）与感应线圈（12）连接，感应线圈（12）套装在钢接头（13）上，可对钢接头（13）进行加热，加热后取出感应线圈（12）；所述给进机构（2）的手轮（21）通过螺纹连接在丝杠（22）上，丝杠（22）另一端通过丝杠固定板（25）固定在实验台架上，丝杠（22）上连接有开合螺母（23），开合螺母（23）上边与滑动支架（24）连接，滑块（26）固定在滑动支架（24）的下面，滑块（26）与导轨（27）相连，可通过导轨（27）做直线运动，导轨（27）固定在实验台架（8）上；所述钢接头回转机构（3）固定在滑动支架（24）上，钢接头回转机构（3）的电机（31）通过固定板安装在滑动支架（24）上，电机（31）的输出轴链轮（32）安装在电机（31）输出轴上，链条（33）绕设在输出轴链轮（32）和传动轴链轮（34）上，传动轴链轮（34）通过传动轴（36）及轴承座（35）固定在位于滑动支架（24）的固定板上，传动轴（36）连接扭矩传感器（37），再连接滑环固定管（38），滑环固定管（38）另一端连接变径接头（310），并通过轴承座安装在位于滑动支架（24）的安装板上，滑环（39）安装在滑环固定管（38）上，变径接头（310）连接钢接头（13），钢接头（13）下面放置有滚动支架（311），滚动支架（311）连接在滑动支架（24）上，滚动支架（311）可随钢接头（13）转动；所述杆体夹持机构（4）通过固定底板（45）固定在实验台架（8）上，杆体夹持机构（4）通过夹持器（43）上的三个夹持螺钉（42）来夹持铝合金钻杆杆体（41），三个夹持螺钉（42）布置在同一平面，等角度排布，半圆夹持器（44）通过螺栓连接来抱紧夹持器（43），半圆夹持器（44）下面通过螺栓连接固定底板（45），并可通过调整螺栓来调整铝合金钻杆杆体（41）的高度，与钢接头（13）在同一平面；所述铝合金杆体内冷却机构（5）的水箱（51）放置在实验台架（8）下面，水泵（52）与水箱（51）连通，水泵（52）从水箱（51）中抽水，通过进水管（54）进入双壁冷却管（56）的进水通道，从进水通道的水眼中喷出，喷到铝合金钻杆杆体（41）的螺纹区内壁上，双壁冷却管（56）的两端放置橡胶垫（57）用以密封，使水再通过双壁冷却管（56）的排放通道进入回水管（55）返回水箱（51），形成闭式循环，在水箱（51）中设置过滤网（53）；所述钢接头外部冷却机构（6）的潜水泵（61）放置在水箱（51）中，通过外冷却水管（62）连接环形冷却器（63），环形冷却器（63）内壁设有喷水孔，喷水孔成环形排布，可对钢接头（13）进行360°喷水冷却，形成循环；所述参数检测机构（7）的无纸记录仪（71）放置在实验台架（8）上的固定底板（45）上，参数检测机构（7）通过传感器把加热过程中的加热温度，钢接头（13）温度，铝合金钻杆杆体（41）温度，冷却液流量，上扣转速，上扣扭矩采集到无纸记录仪（71）中，钢接头（13）及铝合金钻杆杆体（41）上布置有温度传感器（72）。...
【技术特征摘要】
1.一种铝合金钻杆杆体和钢接头连接使用的热组装装置，其特征在于:是由钢接头加热机构(I)、给进机构(2 )、钢接头回转机构(3 )、杆体夹持机构(4)、铝合金钻杆杆体内冷却机构(5)、钢接头外部冷却机构(6)、参数检测机构(7)和实验台架(8)组成； 所述钢接头加热机构(I)的感应加热器(11)固定在滑动支架(24 )上，感应加热器(11)与感应线圈(12)连接，感应线圈(12)套装在钢接头(13)上，可对钢接头(13)进行加热，力口热后取出感应线圈(12)； 所述给进机构(2)的手轮(21)通过螺纹连接在丝杠(22)上，丝杠(22)另一端通过丝杠固定板(25 )固定在实验台架上，丝杠(22 )上连接有开合螺母(23 )，开合螺母(23 )上边与滑动支架(24)连接，滑块(26)固定在滑动支架(24)的下面，滑块(26)与导轨(27)相连，可通过导轨(27)做直线运动，导轨(27)固定在实验台架(8)上； 所述钢接头回转机构(3)固定在滑动支架(24)上，钢接头回转机构(3)的电机(31)通过固定板安装在滑动支架(24 )上，电机(31)的输出轴链轮(32 )安装在电机(31)输出轴上，链条(33 )绕设在输出轴链轮(32 )和传动轴链轮(34 )上，传动轴链轮(34 )通过传动轴(36 )及轴承座(35)固定在位于滑动支架(24)的固定板上，传动轴(36)连接扭矩传感器(37)，再连接滑环固定管(38)，滑环固定管(38)另一端连接变径接头(310)，并通过轴承座安装在位于滑动支架(24)的安装板上，滑环(39)安装在滑环固定管(38)上，变径接头(310)连接钢接头(13)，钢接头(13)下面放置有滚动支架(311)，滚...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙友宏，毛建设，王晓峰，刘宝昌，范晓鹏，薛军，高科，郭威，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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