CN101324477A - 高清晰度管道漏磁检测器机械系统 - Google Patents

Abstract

本发明是在线检测管道金属损失程度的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，涉及测量磁变量、厚度线性尺寸的测量及管道系统技术领域。它是载体分为两节，两节之间由万向节[12]连接，第一节的壳体是圆管形磁铁[5]，其前端(以检测器前进方向为前)有防撞头[1]，尾部有万向节[12]，壳体外周从前到后以次为前支承机构[2]、前驱动皮碗[3]、前钢刷[4]、主探头系统[7]、后钢刷[9]、后驱动皮碗[10]、后钢刷[9]、后支承机构[11]；内装电子仓[14]的第二节的壳体是圆管形仓，其前端为万向节[12]，尾部密封，壳体外周从前到后以次为内外径探头系统[13]、尾支承机构[15]、里程轮系统[16]。本发明使检测器动态性能得以改善，精度提高。

Description

高清晰度管道漏磁检测器机械系统

技术领域

本发明是在线检测管道金属损失程度的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，涉及测量磁变量、厚度线性尺寸的测量及管道系统技术领域。

背景技术

运营的埋地钢质管道，特别是运营时间较久的钢质管道都会存在一定程度的腐蚀，为确保埋地管道运行安全，通常都要定期对管道作在线的腐蚀检测。目前管道腐蚀检测均用内检测方式，主要是漏磁检测方法。现在的埋地管道漏磁检测器虽已应用多年，有一定的精度和信息的处理能力，对管道的腐蚀检测基本可以满足需要。就其中的机械系统而言，它既是载体，又关系检测的精度。作为载体要有好的动态性能，即要在管道中通过能力好，遇卡阻压差超一定值时能打翻；还能为信息的采集及精度的提高提供基本的保证。但由于该技术已较陈旧，检测器的机械系统存在诸多不足，如动态性能不高，信息的采集量不够多，检测的精度不够高，已不能适应管道技术发展的需要。

发明内容

本发明的目的是发明一种在线检测管道金属损失程度动态性能好、信息拾取能力强、精度高的高清晰度管道漏磁检测器机械系统。

高清晰度管道漏磁检测器与传统漏磁检测器的主要区别在于检测器的动态性能改善，检测精度明显提高。作为检测器的机械系统，它既是载体，又关系检测的精度。影响管道漏磁检测器检测精度的因素除了对检测器检测到的信息的处理能力外，就是检测器本身的拾取管道信息的能力，主要通过增加检测探头数量、提高探头检测精度、减小采样间距等来实现。

据此，本发明虽与已有技术一样，也由载体、磁铁系统、探头系统、驱动皮碗、支承系统、里程轮系统组成，但其(见图1、图2、图3、图4、图5)特征是载体分为两节，两节之间由万向节12连接，第一节的壳体是圆管形磁铁5，其前端(以检测器前进方向为前)有防撞头1，尾部有万向节12，壳体外周从前到后以次为前支承机构2、前驱动皮碗3、前钢刷4、主探头系统7、后钢刷9、后驱动皮碗10、后钢刷9、后支承机构11；内装电子仓14的第二节的壳体是圆管形仓，其前端为万向节12，尾部密封，壳体外周从前到后以次为内外径探头系统13、尾支承机构15、里程轮系统16。

为了支承及探头系统拾取信号强，防撞前支承机构2和浮动前驱动皮碗3位于载体第一节的磁铁心5前，浮动后驱动皮碗10和防撞后支承机构11位于载体第一节的磁铁心5后；主探头系统7位于柔性前钢刷4与柔性后钢刷9中间偏后；柔性后钢刷9与第二节上的内外径探头系统13之间距离…；

其中磁铁系统由磁铁5和柔性前钢刷4、柔性后钢刷9组成，在磁铁5的前后部各安装的柔性前钢刷4、柔性后钢刷9(见图10、图11)是将多根直钢丝44外镀非导磁材料锡后，多根直钢丝44一端间隔由锡焊接在钢丝座45内构成钢丝束46；多个钢丝座45由“乐泰胶”粘贴在钢丝束安装钢板47上而成。

其中支承系统(见图6、图7、图8、图9)由位于第一节防撞头后的防撞前支承机构2、位于第一节后部万向节总成外的防撞后支承机构11、位于第二节后部的防撞尾支承机构15组成，每套防撞支承机构由6-12套支承轮均匀安装在第一节、第二节的壳体上，而每套支承轮包括轮子39、轮轴50、轮臂(1)30、轮臂(2)40、弹簧轴26、长轴31、防护套筒27、弹簧23、支架22等，轮子39经轮轴50固定在轮臂(1)30、轮臂(2)40顶部之间，轮臂(1)30、轮臂(2)40的中部由长轴31和平垫36、锁紧螺母35转动连接，根部各转动连接弹簧轴26，而弹簧轴26套垫圈29后穿过支架22的孔、钢丝档圈28和防护套筒27套上弹簧23、垫圈25和端盖24，再由锁紧螺母锁紧。其特征是轮子39内安装有轴承机构，轮子39偏下方的轮臂(1)30、轮臂(2)40上安装有防撞机构，且弹簧23为碟形弹簧。

其中轮子39内安装的轴承机构是在其轮轴50和空心的轮子39之间由左往右依次为套管45、球轴承46、套管48、球轴承46、套管49，而轮轴50为一端平头的直通式压注油杯，另一端是螺扣。而直通式压注油杯是在轴向打孔直通到轮子中部，并与径向的孔相通，直通到中部的套管48里。

其中轮臂(1)30、轮臂(2)40上安装的防撞机构是在轮子39处的轮臂(1)30、轮臂(2)40偏下方向各安装一防撞块(1)21、防撞块(2)41。防撞块(1)21、防撞块(2)41由聚脂材料制成外端圆、里端方的长方条，由外加钢板和螺栓、螺母固定在轮臂(1)30、轮臂(2)40的外侧。它是为了防止轮子与支架相撞，即对轮子39起一个限位作用。但因聚脂材料较软，为了不使防撞块(1)21、防撞块(2)41过度受压，对防撞块(1)21、防撞块(2)41另加保护限位装置，即在防撞块(1)21右上方的轮臂(1)30上还开螺孔拧入一个旋有内六角螺母19的内六角头螺栓20，以内六角螺母19调节内六角头螺栓20伸出的长度。

其中探头系统(见图12、图13、图14、图15)由主探头系统7、内外径探头系统13组成，主探头系统7、内外径探头系统13主要由浮动圈61、铰接机构6、探头座59、探头弹簧57、探头56组成；浮动圈61在检测器前进方向的前部与磁铁心5之间由3～6个铰接机构6连接，中后部由探头座59与浮动圈61连接，探头座59上安装探头臂58和探头弹簧57，由探头臂58和探头弹簧57固定上有探头滑片55的探头56，探头56以间距8-16mm周向排列，其数量以管径大小确定；探头弹簧57为由聚氨酯制成近似于三角形或梯形的弹环。

铰接机构6是由连杆65、支架(1)63、支架(2)71、套管69、套管70、杆端关节轴承64、螺钉67和螺母66组成，连杆65两端由螺母66各连接一杆端关节轴承64，连杆65一端的杆端关节轴承64由螺钉67定位在支架(1)63上，连杆65另一端的杆端关节轴承64由螺钉67定位在支架(2)71上。

其中浮动驱动皮碗(见图16、图17)是将皮碗72固定在浮动机构上。浮动机构由皮碗压板73、皮碗浮动板74、耐磨板75、皮碗浮动端板76、皮碗浮动架77、螺钉78、螺钉79、锁紧螺母80、螺柱81组成，圆环形皮碗浮动架77由多个螺钉78与皮碗浮动端板76连结，并在皮碗浮动架77与皮碗浮动端板76之间留有圆环形空隙，将圆环形皮碗浮动板74夹于空隙中并成松配合，与皮碗浮动板74松配合的皮碗浮动架77与皮碗浮动端板76两内侧各固连一耐磨板75；而皮碗72外压皮碗压板73由多个螺柱81、锁紧螺母80固定于皮碗浮动板76的外边缘。最后由多个螺钉78、螺钉79固定在磁铁心5上。

其中皮碗72成空心的碗(碟)状，碗底向碗帮的过渡呈圆弧形，用聚氨脂材料制作成不同硬度(国际橡胶硬度等级IRHD A-D比例-10 to 100度)的皮碗。此种皮碗53在压差5巴时打翻，可保证卡阻时即时打翻，不致憋压爆管，酿成事故。

由上可见，本漏磁检测器机械系统由于采用了浮动驱动皮碗、柔性钢刷I7、防撞支承系统及周向排列密集的高精度主探头系统、内外径探头系统，故使检测器在管道内通行能力大大提高，动态性能得以改善；增加了检测探头数量，减小了采样间距，信息拾取能力强并使精度提高。

附图说明

图1高清晰度管道漏磁检测器机械系统正视图

图2高清晰度管道漏磁检测器机械系统正视图中A-A向剖视图

图3高清晰度管道漏磁检测器机械系统正视图中B-B向剖视图

图4高清晰度管道漏磁检测器机械系统正视图中C-C向剖视图

图5高清晰度管道漏磁检测器机械系统正视图中D-D向剖视图

图6高清晰度管道漏磁检测器支承轮正视图

图7高清晰度管道漏磁检测器支承轮侧视图

图8高清晰度管道漏磁检测器支承轮图6的A-A向视图

图9高清晰度管道漏磁检测器轮子剖视图

图10高清晰度管道漏磁检测器钢丝束结构图

图11高清晰度管道漏磁检测器钢刷结构图

图12高清晰度管道漏磁检测器探头弹簧结构图

图13高清晰度管道漏磁检测器探头浮动圈正视图

图14高清晰度管道漏磁检测器探头浮动圈

图15高清晰度管道漏磁检测器探头浮动圈剖视图

图16高清晰度管道漏磁检测器皮碗正视图

图17高清晰度管道漏磁检测器皮碗侧视图

其中1-防撞头             2-前支承机构

    3-前驱动皮碗         4-前钢刷

    5-磁铁心             6-铰接机构

    7-主探头系统         8-磁铁

    9-后钢刷             10-后驱动皮碗

    11-后支承机构        12-万向节总成

    13-内外径探头系统    14-电子仓

    15-尾支承机构        16-里程轮系统

    17-压注油杯          18-螺钉

    19-内六角螺母        20-内六角螺钉

    21-防撞块            22-支架

    23-碟形弹簧          24-端盖

    25-螺母              26-弹簧轴

27-防护套筒             28-钢丝档圈

29-垫圈                 30-轮臂(1)

31-长轴                 32-耐磨套

33-紧定螺钉             34-垫圈

35-螺母                 36-平垫

37-短轴                 38-耐磨套

39-轮子                 40-轮臂(2)

41-防撞块               42-平垫

43-螺母                 44-轴承盖

45-套管                 46-球轴承

47-沉头螺钉             48-套管

49-套管                 50-轮轴

51-钢丝                 52-钢丝座

53-钢丝束               54-钢丝束安装钢板

55-探头滑片             56-探头

57-探头弹簧             58-探头臂

59-探头座               60-连杆

61-浮动圈               62-探头

63-支架(1)              64-杆端关节轴承

65-连杆                 66-螺母

67-螺钉                 68-垫圈

69-套管                 70-套管

71-支架(2)              72-皮碗

73-皮碗压板             74-皮碗浮动板

75-耐磨板               76-皮碗浮动端板

77-皮碗浮动架           78-螺钉

79-螺钉                 80-锁紧螺母

81-螺柱

具体实施方式

实施例.以本例来说明本发明的具体实施方式并对本发明作进一步的说明。本例是Φ1016mm高清晰度管道漏磁检测器实验样机的机械系统，其构成如图1、图2、图3所示。检测器总重量2857kg，支承轮(见图6、图7、图8)的主要尺寸：总高285mm，总长264mm，总宽197mm；轮子39：Φ125mm，厚100mm，轮轴50Φ30mm，长140mm；碟形弹簧23长134mm，Φ50mm，(d＝18.4t＝3 h＝4.4材料60S12MnA)刚度666N/mm；防撞块(1)21和防撞块(2)41是用聚脂制成。螺母35和螺母43为非金属嵌件，用A2-70材料制成

浮动驱动皮碗：皮碗72碗边外径∮1016.6mm，厚36.1mm，内径∮715mm，用聚氨脂材料制作成国际橡胶硬度等级：邵氏硬度78A；皮碗浮动板5外径∮796mm，内径∮482mm，厚16mm；皮碗浮动架端板76外径∮610mm，内径∮325mm，厚20mm；皮碗浮动架77外径∮610mm，内径∮325mm，厚72mm，对应内六角圆柱头螺钉78的螺孔处厚51mm，对应内六角圆柱头螺钉79的螺孔处厚85mm；螺栓78为M12×55mm内六角圆柱头螺钉；螺栓79为M16×110mm内六角圆柱头螺钉；螺柱81为M12×90mm双头螺柱；螺母80为M122型非金属嵌件锁紧螺母；耐磨板75由聚四氟乙烯材料制成。

浮动圈61与磁铁心5之间设有4套铰接机构，铰接机构的结构如图15所示。支架(1)63为88×40×76mm“E”形架，固定杆端关节轴承64的高度46mm；支架(2)71为40×40×46mm槽形架；螺钉67为M12×50mm内六角螺钉；套管69为Φ22mm管段；套管70为Φ26mm厚壁管段；连杆65为19mm六角钢、管内螺纹M12mm，左、右螺纹各一；杆端关节轴承64的螺杆为M12×33mm；螺母66为M12mm，左、右螺纹各一支；按图将各另件组装，并与检测器连接。

柔性钢刷：钢丝51为Φ0.7mm，长210mm，外镀锡；钢丝座52为外Φ12mm，内Φ10mm，高20mm，其上打有246个孔；钢丝束安装钢板54为160(周向)×250(轴向)，其上安装钢丝束53计288束，整个检测器共有8块钢丝束安装钢板54。

本机械系统经样机进行管道腐蚀的工业现场试验，证明其能顺利、安全地通过按标准设计管线上的各种管件、管段，并能保证检测数据的完整性、准确性。使检测器在管道内通行能力大大提高，动态性能得以改善；增加了检测探头数量，减小了采样间距，信息拾取能力强并使精度提高。

Claims (12)

1.一种在线检测管道金属损失程度的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，包括载体、磁铁系统、探头系统、驱动皮碗、支承系统、里程轮系统，其特征是载体分为两节，两节之间由万向节[12]连接，第一节的壳体是圆管形磁铁[5]，其前端(以检测器前进方向为前)有防撞头[1]，尾部有万向节[12]，壳体外周从前到后以次为前支承机构[2]、前驱动皮碗[3]、前钢刷[4]、主探头系统[7]、后钢刷[9]、后驱动皮碗[10]、后钢刷[9]、后支承机构[11]；内装电子仓[14]的第二节的壳体是圆管形仓，其前端为万向节[12]，尾部密封，壳体外周从前到后以次为内外径探头系统[13]、尾支承机构[15]、里程轮系统[16]。

2.根据权利要求1所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是防撞前支承机构[2]和浮动前驱动皮碗[3]位于载体第一节的磁铁心[5]前，浮动后驱动皮碗[10]和防撞后支承机构[11]位于载体第一节的磁铁心[5]后；主探头系统[7]位于柔性前钢刷[4]与柔性后钢刷[9]中间偏后。

3.根据权利要求1所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述磁铁系统由磁铁[5]和柔性前钢刷[4]、柔性后钢刷[9]组成，在磁铁[5]的前后部各安装的柔性前钢刷[4]、柔性后钢刷[9]是将多根直钢丝[44]外镀非导磁材料锡后，多根直钢丝[44]一端间隔由锡焊接在钢丝座[45]内构成钢丝束[46]；多个钢丝座[45]由“乐泰胶”粘贴在钢丝束安装钢板[47]上而成。

4.根据权利要求1所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述支承系统是轮子[39]内安装有轴承机构，轮子[39]偏下方的轮臂(1)[30]、轮臂(2)[40]上安装有防撞机构，且弹簧[23]为碟形弹簧。

5.根据权利要求4所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述轮子[39]内安装的轴承机构是在其轮轴[50]和空心的轮子[39]之间由左往右依次为套管[45]、球轴承[46]、套管[48]、球轴承[46]、套管[49]，而轮轴[50]为一端平头的直通式压注油杯，另一端是螺扣；而直通式压注油杯是在轴向打孔直通到轮子中部，并与径向的孔相通，直通到中部的套管[48]里。

6.根据权利要求4所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述轮臂(1)[30]、轮臂(2)[40]上安装的防撞机构是在轮子[39]处的轮臂(1)[30]、轮臂(2)[40]偏下方向各安装一防撞块(1)[21]、防撞块(2)[41]；防撞块(1)[21]、防撞块(2)[41]由聚脂材料制成外端圆、里端方的长方条，由外加钢板和螺栓、螺母固定在轮臂(1)[30]、轮臂(2)[40]的外侧。

7.根据权利要求6所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是在防撞块(1)[21]右上方的轮臂(1)[30]上还开螺孔拧入一个旋有内六角螺母[19]的内六角头螺栓[20]，以内六角螺母[19]调节内六角头螺栓[20]伸出的长度。

8.根据权利要求1所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述探头系统由主探头系统[7]、内外径探头系统[13]组成，主探头系统[7]、内外径探头系统[13]主要由浮动圈[61]、铰接机构[6]、探头座[59]、探头弹簧[57]、探头[56]组成；浮动圈[61]在检测器前进方向的前部与磁铁心[5]之间由3～6个铰接机构[6]连接，中后部由探头座[59]与浮动圈[61]连接，探头座[59]上安装探头臂[58]和探头弹簧[57]，由探头臂[58]和探头弹簧[57]固定上有探头滑片[55]的探头[56]，探头[56]以间距8-1 6mm周向排列，其数量以管径大小确定。

9.根据权利要求8所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述探头弹簧[57]为由聚氨酯制成近似于三角形或梯形的弹环。

10.根据权利要求8所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述铰接机构[6]是由连杆[65]、支架(1)[63]、支架(2)[71]、套管[69]、套管[70]、杆端关节轴承[64]、螺钉[67]和螺母[66]组成，连杆[65]两端由螺母[66]各连接一杆端关节轴承[64]，连杆[65]一端的杆端关节轴承[64]由螺钉[67]定位在支架(1)[63]上，连杆[65]另一端的杆端关节轴承[64]由螺钉[67]定位在支架(2)[71]上。

11.根据权利要求1所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述浮动驱动皮碗是将皮碗[7]2固定在浮动机构上，浮动机构由皮碗压板[73]、皮碗浮动板[74]、耐磨板[75]、皮碗浮动端板[76]、皮碗浮动架[77]、螺钉[78]、螺钉[79]、锁紧螺母[80]、螺柱[81]组成，圆环形皮碗浮动架[77]由多个螺钉[78]与皮碗浮动端板[76]连结，并在皮碗浮动架[77]与皮碗浮动端板[76]之间留有圆环形空隙，将圆环形皮碗浮动板[74]夹于空隙中并成松配合，与皮碗浮动板[74]松配合的皮碗浮动架[77]与皮碗浮动端板[76]两内侧各固连一耐磨板[75]；而皮碗[72]外压皮碗压板[73]由多个螺柱[81]、锁紧螺母[80]固定于皮碗浮动板[76]的外边缘。最后由多个螺钉[78]、螺钉[79]固定在磁铁心[5]上。

12.根据权利要求11所述的高清晰度管道漏磁检测器机械系统，其特征是所述其中皮碗[72]成空心的碗(碟)状，碗底向碗帮的过渡呈圆弧形，用聚氨脂材料制作成不同硬度(国际橡胶硬度等级IRHD A-D比例-10 to 100度)的皮碗。

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