一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置，包括：一主支架、一固定軸支座、一固定軸、兩旋轉(zhuǎn)軸支座、一旋轉(zhuǎn)軸、一第一耳板、一第二耳板、一第一油缸、一移動支座、一第二油缸、一第三耳板、一第四耳板、一第三油缸、一旋轉(zhuǎn)曲柄、兩第四油缸、一第一提手、一第一棘輪、一曲柄以及一第二提手。本發(fā)明依次設(shè)置有用于移動固定軸支座以便于安裝軟管的油缸、強迫軟管發(fā)生垂向彎曲的油缸和驅(qū)動旋轉(zhuǎn)曲柄轉(zhuǎn)動從而使軟管發(fā)生扭轉(zhuǎn)的油缸，實現(xiàn)了同時測量軟管彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的功能；且本發(fā)明原理簡單、操作便捷，具有較強的工程實用性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測量裝置，特別是關(guān)于一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝 置。 一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著軟管技術(shù)的發(fā)展，越來越多的油田開發(fā)項目采用軟管。軟管在應(yīng)用前，需先獲 知其性能以為其使用提供較為可靠的依據(jù)，軟管的截面特性是軟管的一個基本參數(shù)，而剛 度是截面物性的基礎(chǔ)，是管線應(yīng)用分析的一個關(guān)鍵參數(shù)。然而，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軟管來說， 理論無法得到剛度的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
[0003] 軟管是由金屬及非金屬材料組合而成的，典型的軟管結(jié)構(gòu)包括骨架層、內(nèi)壓密封 層、抗壓鎧裝層、抗拉鎧裝層及外包覆層，每層之間是通過擠壓力傳遞荷載，其中骨架層、抗 壓鎧裝層及抗拉鎧裝層均為金屬纏繞而成的，內(nèi)壓密封層及外包覆層為非金屬層，由聚合 物擠塑而成。由于軟件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，簡單的力學(xué)公式無法考慮各層之間的相互作用，所以 需通過試驗來測得軟管的剛度。
[0004] 目前測試軟管彎曲剛度的方法是利用簡支梁原理，軟管一端利用鋼結(jié)構(gòu)架限制位 移，另一端利用吊機牽引鋼鏈給軟管施加力，在鋼連上添加傳感器，測量拉力及變形。使用 該方法進行測量存在以下缺點：一是測量精度低，吊機通過鋼鏈加力后不穩(wěn)定，導(dǎo)致傳感器 的數(shù)據(jù)一直變化，而且變化范圍較大，從而導(dǎo)致測量結(jié)構(gòu)不準(zhǔn)確定；二是測量時沒有安裝接 頭，軟管是通過接頭傳力的，如果不考慮接頭無法考慮各層之間的相互作用，所以剛度測量 值也不準(zhǔn)。
[0005] 目前測試軟管扭轉(zhuǎn)剛度的方法是將安裝有接頭的軟管一端固定，另一端接頭上焊 接鋼梁，通過吊車在鋼梁的另一端加力，該力傳到軟管上即為扭矩，吊車的牽引線上布置傳 感器測力，鋼梁上布置感感器測量鋼梁的位置，從而推出軟管的扭轉(zhuǎn)角度，通過力及扭轉(zhuǎn)角 度計算得出軟管的扭轉(zhuǎn)剛度。該試驗方法的缺點在于測量精度低，一是由于吊車的力不穩(wěn) 定；二是由于接頭的剛度與軟管的剛度不一致，所以鋼梁的扭轉(zhuǎn)角度無法準(zhǔn)確反映軟管的 扭轉(zhuǎn)角度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種測量準(zhǔn)確的軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度 測量裝置。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測 量裝置，其特征在于，它包括：一主支架；一滑動連接在所述主支架一端頂部的固定軸支 座；一緊固連接在所述固定軸支座上的固定軸；兩間隔緊固連接在所述主支架另一端頂部 的旋轉(zhuǎn)軸支座；一轉(zhuǎn)動連接在兩所述旋轉(zhuǎn)軸支座上的旋轉(zhuǎn)軸；一設(shè)置在所述主支架端側(cè)且 向下伸出的第一耳板；一設(shè)置在所述固定軸支座底部的第二耳板；一連接所述第一耳板與 所述第二耳板的第一油缸；一滑動連接在所述主支架中部的頂部的移動支座；一緊固連接 在所述移動支座上且垂直向上的第二油缸；一設(shè)置在所述移動支座底部且向下伸出的第三 耳板；一設(shè)置在所述主支架底部的第四耳板；一連接所述第三耳板與所述第四耳板的第三 油缸；一位于兩所述旋轉(zhuǎn)軸支座之間的旋轉(zhuǎn)曲柄；兩分別連接所述旋轉(zhuǎn)曲柄的一端與所述 主支架底部的第四油缸；一設(shè)置在所述選擇曲柄頂部且可上下移動的第一提手；一緊固套 接在所述第一提手所正對的旋轉(zhuǎn)軸上的第一棘輪；一緊固連接在一所述旋轉(zhuǎn)軸支座一側(cè)的 曲柄；一設(shè)置在所述所述曲柄頂端的第二提手；以及一緊固套接在所述第二提手所正對的 旋轉(zhuǎn)軸上的第二棘輪；其中，所述固定軸與所述旋轉(zhuǎn)軸具有同軸關(guān)系，所述第一油缸平行于 所述固定軸的軸線，所述第二油缸的輸出端延長線與所述固定軸的軸線垂直相交，所述第 三油缸平行于所述固定軸的軸線。
[0008] 所述固定軸和旋轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有一個或多個補償孔。
[0009] 所述第四油缸與所述主支架的底部之間的連接為鉸接。
[0010] 所述第一提手為螺桿，與所述螺桿配合的螺母緊固連接在所述旋轉(zhuǎn)曲柄的頂部， 當(dāng)旋轉(zhuǎn)所述螺桿時，所述螺桿上移或者下移以抵住或松開所述第一棘輪。
[0011] 所述第二提手為螺桿，與所述螺桿配合的螺母緊固連接在所述曲柄的頂部，當(dāng)旋 轉(zhuǎn)所述螺桿時，所述螺桿上移或者下移以抵住或松開所述第二棘輪。
[0012] 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明依次設(shè)置有用于移動 固定軸支座以便于安裝軟管的油缸、強迫軟管發(fā)生垂向彎曲的油缸和驅(qū)動旋轉(zhuǎn)曲柄轉(zhuǎn)動從 而使軟管發(fā)生扭轉(zhuǎn)的油缸，實現(xiàn)了同時測量軟管彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的功能。2、本發(fā)明利 用油缸實施壓載，使所加載的荷載更加穩(wěn)定，同時荷載加上后能夠固定荷載，便于測量過程 中的記錄，所測得的剛度更加準(zhǔn)確。3、本發(fā)明原理簡單、操作便捷，具有較強的工程實用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明主視示意圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明側(cè)視示意圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明俯視示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述。
[0017] 如圖1?3所示，本發(fā)明包括一主支架1，在主支架1 一端的頂部滑動連接一固定 軸支座2,在固定軸支座2上緊固連接一固定軸3,在主支架1另一端的頂部緊固連接兩間 隔布置的旋轉(zhuǎn)軸支座4,兩旋轉(zhuǎn)軸支座4轉(zhuǎn)動連接一旋轉(zhuǎn)軸5,固定軸3與旋轉(zhuǎn)軸5具有同 軸關(guān)系。固定軸支座2的底部設(shè)置有一向下伸出的耳板2-1，主支架1的端側(cè)設(shè)置有一向下 伸出的耳板1-1，兩耳板1-U2-1之間通過一油缸6連接，油缸6平行于固定軸3的軸線。 在主支架1中部的頂部滑動連接一移動支座7,移動支座7上緊固連接一垂直向上的油缸 8,油缸8的輸出端延長線與固定軸3的軸線垂直相交。移動支座7的底部設(shè)置有一向下伸 出的耳板7-1，耳板7-1通過一油缸9與一設(shè)置在主支架1底部的耳板1-2連接，油缸9平 行于固定軸3的軸線。本發(fā)明還包括一位于兩旋轉(zhuǎn)軸支座4之間的旋轉(zhuǎn)曲柄10,旋轉(zhuǎn)曲柄 10的兩端分別通過一油缸11連接主支架1的底部，在旋轉(zhuǎn)曲柄10的頂部設(shè)置一可上下移 動的提手12。在提手12所正對的旋轉(zhuǎn)軸5上緊固套接一棘輪13,當(dāng)提手12下移時可緊密 抵住棘輪13。在一旋轉(zhuǎn)軸支座4的一側(cè)緊固連接一曲柄14,曲柄14的頂部設(shè)置有一可上 下移動的提手15,在提手15所正對的旋轉(zhuǎn)軸5上緊固套接另一棘輪16。
[0018] 上述實施例中，固定軸3和旋轉(zhuǎn)軸5上分別設(shè)置有一個或多個補償孔17,補償孔 17用于固定軸3、旋轉(zhuǎn)軸5與軟管18之間的連接。
[0019] 上述實施例中，油缸11與主支架1的底部之間的連接采用鉸接。
[0020] 上述實施例中，提手12、15可以具體采用螺桿，與螺桿配合的螺母緊固連接在旋 轉(zhuǎn)曲柄10或曲柄14的頂部，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺桿時，即可使螺桿下移或者上移，以便抵住或者松開 棘輪13、16。
[0021] 使用本發(fā)明測量軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度的方法如下：
[0022] ( -）使用本發(fā)明測量軟管的彎曲剛度時，首先通過油缸6將固定軸支座2向外移 出，然后將長度為L的軟管18 -端安裝在旋轉(zhuǎn)軸5上（利用插銷插到旋轉(zhuǎn)軸的補償孔17 上），然后通過油缸6使固定軸支座2向內(nèi)移動，當(dāng)固定軸3與軟管18接頭接觸后，使兩者 連接（利用銷軸插到固定軸3的補償孔17上）；再利用油缸9推動移動支座7,使油缸8移 動到軟管18的L/2的位置，通過油缸8頂升軟管18,頂升過程中記錄油缸8的壓力P及軟 管18的位移y，試驗結(jié)束后，通過油缸8的內(nèi)徑R、及油缸8的壓力P及軟管18的位移y，計 算軟管彎曲剛度EI = π R2PLV(48y)。
[0023] (二）使用本發(fā)明測量軟管的扭轉(zhuǎn)剛度時，首先在軟管18上畫一條軸向記錄線，然 后利用與（一）同樣的方法將軟管18安裝到位，再使提手12向下移動緊密抵住棘輪13。 測量順時針扭轉(zhuǎn)剛度時，利用油缸11推動旋轉(zhuǎn)曲柄10,旋轉(zhuǎn)曲柄10帶動棘輪13旋轉(zhuǎn)從而 對軟管18加載扭矩，當(dāng)加載到特定扭矩T時停止加載，此時使提手15下移緊密抵住棘輪16 以固定扭轉(zhuǎn)力，測量此時記錄線的轉(zhuǎn)角Θ，測量完成后，提起提手15將扭矩泄載，然后計算 扭轉(zhuǎn)剛度GI P = TL/ Θ。然后使用同樣的方法可測量逆時針扭轉(zhuǎn)剛度。
[0024] 本發(fā)明僅以上述實施例進行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有 所變化的。在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進行的改進或等同 變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1. 一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置，其特征在于，它包括： 一主支架； 一滑動連接在所述主支架一端頂部的固定軸支座； 一緊固連接在所述固定軸支座上的固定軸； 兩間隔緊固連接在所述主支架另一端頂部的旋轉(zhuǎn)軸支座； 一轉(zhuǎn)動連接在兩所述旋轉(zhuǎn)軸支座上的旋轉(zhuǎn)軸； 一設(shè)置在所述主支架端側(cè)且向下伸出的第一耳板； 一設(shè)置在所述固定軸支座底部的第二耳板； 一連接所述第一耳板與所述第二耳板的第一油缸； 一滑動連接在所述主支架中部的頂部的移動支座； 一緊固連接在所述移動支座上且垂直向上的第二油缸； 一設(shè)置在所述移動支座底部且向下伸出的第三耳板； 一設(shè)置在所述主支架底部的第四耳板； 一連接所述第三耳板與所述第四耳板的第三油缸； 一位于兩所述旋轉(zhuǎn)軸支座之間的旋轉(zhuǎn)曲柄； 兩分別連接所述旋轉(zhuǎn)曲柄的一端與所述主支架底部的第四油缸； 一設(shè)置在所述選擇曲柄頂部且可上下移動的第一提手； 一緊固套接在所述第一提手所正對的旋轉(zhuǎn)軸上的第一棘輪； 一緊固連接在一所述旋轉(zhuǎn)軸支座一側(cè)的曲柄； 一設(shè)置在所述所述曲柄頂端的第二提手；以及 一緊固套接在所述第二提手所正對的旋轉(zhuǎn)軸上的第二棘輪； 其中，所述固定軸與所述旋轉(zhuǎn)軸具有同軸關(guān)系，所述第一油缸平行于所述固定軸的軸 線，所述第二油缸的輸出端延長線與所述固定軸的軸線垂直相交，所述第三油缸平行于所 述固定軸的軸線。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置，其特征在于，所述 固定軸和旋轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有一個或多個補償孔。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置，其特征在于，所述 第四油缸與所述主支架的底部之間的連接為鉸接。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置，其特征在于，所述 第四油缸與所述主支架的底部之間的連接為鉸接。
5. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置，其特 征在于，所述第一提手為螺桿，與所述螺桿配合的螺母緊固連接在所述旋轉(zhuǎn)曲柄的頂部，當(dāng) 旋轉(zhuǎn)所述螺桿時，所述螺桿上移或者下移以抵住或松開所述第一棘輪。
6. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種軟管的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度測量裝置，其特 征在于，所述第二提手為螺桿，與所述螺桿配合的螺母緊固連接在所述曲柄的頂部，當(dāng)旋轉(zhuǎn) 所述螺桿時，所述螺桿上移或者下移以抵住或松開所述第二棘輪。
【文檔編號】G01N3/22GK104101545SQ201410291312
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】曹靜, 周巍偉, 陳星 , 沙勇, 李麗瑋, 劉國璋, 宋平娜, 劉棟杰 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院