CN103592364B - 浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元 - Google Patents
浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元 Download PDFInfo
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Abstract
浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,由固定元件、活动元件和弹性元件三部分组成,固定元件如同人手的手掌,活动元件如同人手的手指,弹性元件如同人手的韧带和肌肉,采用模仿人手的手指关节,将检测探头做成机械手指结构,很好地解决了浮动式管道内漏磁检测装置探头设计与安装问题。
Description
技术领域
本发明涉及油气管道的漏磁检测装置技术领域,具体涉及浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元。
背景技术
油气管道在使用过程中会产生缺陷,确保油气管道使用安全至关重要。在常用的油气管道缺陷内检测装置中,浮动式管道内漏磁检测装置具有较高的通过能力和管道变形适应能力,具有更好的综合性能。浮动式管道内漏磁检测装置浮动块上磁极间间距和探头安装高度有限,需要相应的漏磁检测探头单元。已有的漏磁检测探头单元大多采用垂直铰链形式,探头的铰链摆臂较长,探头安装位置较高,其代表是申请号为200620158737.7的专利“管道腐蚀检测器探头铰链”,这在固定磁化芯轴式管道内漏磁检测器上较为适用,但安装在浮动式管道内漏磁检测装置浮动块上,由于浮动块上的磁极高度有限,探头安装位置往往会高过磁极高度,此探头结构不适合应用在浮动式管道内漏磁检测装置浮动块上。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,采用模仿人手的手指关节,将检测探头做成机械手指结构,很好地解决了浮动式管道内漏磁检测装置探头设计与安装问题。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,由固定元件、活动元件和弹性元件三部分组成。
固定元件如同人手的手掌,包括弧形下绞支座6和绞支座上盖板4,中间手指转向关节块10拧紧在下绞支座6,侧向手指转向关节块7通过销轴3和下绞支座6连接,端面锁紧销轴的螺纹挡块12连接在绞支座上盖板4上,绞支座上盖板4把紧在下绞支座6上;
活动元件如同人手的手指,包括一个中间手指探头5和四个侧向手指探头1,中间手指探头5通过弹性圆柱销14和中间手指转向关节块10连接,四个侧向手指探头1通过弹性圆柱销14和四个侧向手指转向关节块7连接,四个侧向手指探头1能够上下抬起、左右摆动,一个中间手指探头5能够上下抬起;
弹性元件如同人手的韧带和肌肉,包括底面片簧11,底面片簧11压在每个转向关节块的底面,第一侧向片簧2和侧向手指探头1连接,第二侧向片簧13和中间手指探头5连接,限位片簧8拧紧在绞支座上盖板4后壁上的两个侧面,其中底面片簧5个,侧向片簧3个,限位片簧2个。
所述的下绞支座6的弧形面和绞支座上盖板4的弧形面构成了一个圆弧槽,将绞支座上盖板4通过螺钉把紧在下绞支座6后,垂直于圆弧槽等角度镗出5个销轴孔,其正中间的销轴孔为螺钉安装孔,其余4个侧孔为销轴安装孔,转向关节块分别通过螺钉和销轴安装在圆弧槽内,除中间手指转向关节块10用螺钉把紧在圆弧槽内固定不动,其余侧向手指转向关节块7均可沿圆弧面左右灵活摆动。
所述的中间手指探头5包括磁敏元件19,磁敏元件19和ID/OD传感器17焊接在第一电路板16上,第一电路板16引出数据电缆,将第一电路板16水平置于中间手指探头5腔室内,磁敏元件19紧贴中间手指探头5腔室底面,用封装材料将手指探头腔室灌封,封装材料选用环氧树脂,封装料固化后,检测电路与第一探头手指15成为一体,其中第一探头手指15为不导磁的不锈钢加工制成,第一探头手指15的下盖板18开有过线孔,将下盖板18及第一侧向片簧2、第二侧向片簧13一起用螺钉拧紧在手指探头底面上。
所述的侧向手指探头1磁敏元件19,磁敏元件19和ID/OD传感器17焊接在第二电路板21上,第二电路板21引出数据电缆,将第二电路板21水平置于侧向手指探头1腔室内,磁敏元件19紧贴侧向手指探头1腔室底面,用封装材料将手指探头腔室灌封,封装材料选用环氧树脂,封装料固化后,检测电路与第二探头手指20成为一体,其中第二探头手指20为不导磁的不锈钢加工制成,第二探头手指20的下盖板18开有过线孔将下盖板18及第一侧向片簧2、第二侧向片簧13一起用螺钉拧紧在手指探头底面上。
第一探头手指15、第二探头手指20采用不锈钢材质,完成机械加工工序后,对探头手指的上表面进行表面喷涂处理,喷涂材料为陶瓷粉料,喷涂层厚度0.10~0.25毫米,喷涂工艺采用爆炸喷涂工艺。
与其他漏磁检测测量探头装置相比,本发明的浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元更加小巧灵活,安装方便,功能更多。本发明的浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头,适用于8英寸以上(含8英寸)各种口径管道的浮动式管道内漏磁检测装置。
附图说明
图1是本发明手指探头单元的俯视图。
图2是本发明手指探头单元去掉绞支座上盖板4的俯视图。
图3是本发明手指探头单元的底视图。
图4是本发明手指探头单元的中指探头的剖视图。
图5是本发明手指探头单元的侧指探头的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
参照图1、图2和图3,浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,由固定元件、活动元件和弹性元件三部分组成。
固定元件如同人手的手掌,包括弧形下绞支座6和绞支座上盖板4,中间手指转向关节块10通过内六角螺钉9拧紧在下绞支座6,侧向手指转向关节块7通过销轴3和下绞支座6连接,端面锁紧销轴的螺纹挡块12连接在绞支座上盖板4上,绞支座上盖板4通过螺钉把紧在下绞支座6;
活动元件如同人手的手指,包括一个中间手指探头5和四个侧向手指探头1,中间手指探头5通过弹性圆柱销14和中间手指转向关节块10连接,四个侧向手指探头1通过弹性圆柱销14和四个侧向手指转向关节块7连接,四个侧向手指探头1能够上下抬起、左右摆动,一个中间手指探头5能够上下抬起;
弹性元件如同人手的韧带和肌肉,包括底面片簧11,底面片簧11压在每个转向关节块的底面,第一侧向片簧2和侧向手指探头1连接,第二侧向片簧13和中间手指探头5连接,限位片簧8拧紧在绞支座上盖板4后壁上的两个侧面,其中底面片簧5个,侧向片簧3个,限位片簧2个。
所述的下绞支座6的弧形面和绞支座上盖板4的弧形面构成了一个圆弧槽,将绞支座上盖板4通过螺钉把紧在下绞支座6后,垂直于圆弧槽等角度镗出5个销轴孔,其正中间的销轴孔为螺钉安装孔,其余4个侧孔为销轴安装孔,转向关节块分别通过螺钉和销轴安装在圆弧槽内,除中间手指转向关节块10用螺钉把紧在圆弧槽内固定不动,其余侧向手指转向关节块7均可沿圆弧面左右灵活摆动。这样的结构可使手指探头单元的5个手指探头像人手一样张开和并拢,手指探头在张开和并拢时始终沿圆弧方向,此圆弧方向与被测管道壁圆弧一致,保证了手指上表面能够贴合管道壁,手指内的检测传感器始终处于垂直管道壁的状态。手指探头的前端处于圆弧槽内,通过弹性圆柱销挂在转向关节块后面,可上下转动抬起,又被圆弧槽限制抬起和落下的角度。转向关节块和手指联接销采用弹性圆柱销方式,安装时弹性圆柱销涨紧在转向关节块销孔内,使得手指探头与转向关节块铰接可靠。布置于转向关节块下的底面片簧11U形面包紧转向关节块的侧面,随转向关节块转动,底面片簧11将手指探头弹性抬起贴紧被测管道内表面。手指间的4个侧向片簧将手指探头张开,分开的角度刚好满足手指内的检测传感器等间距分布,张开的范围又由拧紧在绞支座上盖板4后壁上的侧面限位片簧约束,使得置于不同浮动块上外侧的手指探头不互相干涉。手指探头单元的手指探头不仅可完成浮动块范围内漏磁场检测,又可完成浮动块间漏磁场检测,这些处于不同浮动块上的手指探头内的检测传感器沿管道壁圆周方向均匀分布。
本发明的弹性元件由多种不同形状的片簧组成。这些片簧都采用铍青铜板材或不锈钢板材,制成后采用电炉淬火定型,达到所需要的弹性。其中又因为作用不同,这些片簧采用铍青铜板的厚度也不相同,淬火定型温度也不相同。手指间的侧向片簧采用较薄的铍青铜板,淬火定型温度也相对较低,获得的侧向片簧弹性较软;底面片簧相对侧向片簧弹性较大,而侧面限位片簧需采用厚一些的铍青铜板,淬火定型温度高,获得较硬的弹性。这些不同形状,不同板厚片簧的弹性系数自然不同,振动频率也不同,但它们共同组成手指探头单元的弹性系统时,就起到了对手指探头减震的作用,在浮动式管道内漏磁检测装置工作时,减少了振动噪声,提高了检测精度。
参照图4,所述的中间手指探头5包括磁敏元件19,磁敏元件19和ID/OD传感器17焊接在第一电路板16上,第一电路板16引出数据电缆,将第一电路板16水平置于中间手指探头5腔室内,磁敏元件19紧贴中间手指探头5腔室底面,用封装材料将手指探头腔室灌封,封装材料选用环氧树脂,封装料固化后,检测电路与第一探头手指15成为一体,其中第一探头手指15为不导磁的不锈钢加工制成,第一探头手指15的下盖板18开有过线孔,便于走线;为了保护手指探头的灌封底面,将下盖板18及第一侧向片簧2、第二侧向片簧13一起用螺钉拧紧在手指探头底面上。
参照图5,所述的侧向手指探头1磁敏元件19,磁敏元件19和ID/OD传感器17焊接在第二电路板21上,第二电路板21引出数据电缆,将第二电路板21水平置于侧向手指探头1腔室内,磁敏元件19紧贴侧向手指探头1腔室底面,用封装材料将手指探头腔室灌封,封装材料选用环氧树脂,封装料固化后,检测电路与第二探头手指20成为一体,其中第二探头手指20为不导磁的不锈钢加工制成,第二探头手指20的下盖板18开有过线孔,便于走线;为了保护手指探头的灌封底面,将下盖板18及第一侧向片簧2、第二侧向片簧13一起用螺钉拧紧在手指探头底面上。
为了使手指探头单元的手指探头具有良好的耐磨性,第一探头手指15、第二探头手指20采用不锈钢材质,完成机械加工工序后,对探头手指的上表面进行表面喷涂处理,喷涂材料为陶瓷粉料,喷涂层厚度0.10~0.25毫米,因为手指探头零件是薄壁零件,为了减少喷涂时零件的变形,喷涂工艺采用爆炸喷涂工艺。
本发明的工作原理为:5个手指探头在底面片簧和侧面片簧的作用下绕铰链转动贴合管道壁,并沿管道周向张开一定角度,使得磁敏元件19的检测提离值尽可能小,磁敏元件19尽可能沿管道周向均匀分布。这种手指探头结构在检测器过焊缝或碰到管道变形时,会上下和左右转动,从而保护手指探头。
本发明的浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元不仅可作为海洋石油管道浮动式管道内漏磁检测装置的检测探头使用,也可用于陆地石油管道浮动形式的管道内漏磁检测装置。
Claims (5)
1.浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,由固定元件、活动元件和弹性元件三部分组成,其特征在于:
固定元件如同人手的手掌,包括弧形的下绞支座(6)和绞支座上盖板(4),中间手指转向关节块(10)拧紧在下绞支座(6),侧向手指转向关节块(7)通过销轴(3)和下绞支座(6)连接,端面锁紧销轴的螺纹挡块(12)连接在绞支座上盖板(4)上,绞支座上盖板(4)把紧在下绞支座(6);
活动元件如同人手的手指,包括一个中间手指探头(5)和四个侧向手指探头(1),中间手指探头(5)通过弹性圆柱销(14)和中间手指转向关节块(10)连接,四个侧向手指探头(1)通过弹性圆柱销(14)和四个侧向手指转向关节块(7)连接,四个侧向手指探头(1)能够上下抬起、左右摆动,一个中间手指探头(5)能够上下抬起;
弹性元件如同人手的韧带和肌肉,包括底面片簧(11),底面片簧(11)压在每个转向关节块的底面,第一侧向片簧(2)和侧向手指探头(1)连接,第二侧向片簧(13)和中间手指探头(5)连接,限位片簧(8)拧紧在绞支座上盖板(4)后壁上的两个侧面,其中底面片簧5个,侧向片簧4个,限位片簧2个。
2.根据权利要求1所述的浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,其特征在于:所述的下绞支座(6)的弧形面和绞支座上盖板(4)的弧形面构成了一个圆弧槽,将绞支座上盖板(4)通过螺钉把紧在下绞支座(6)后,垂直于圆弧槽等角度镗出5个销轴孔,其正中间的销轴孔为螺钉安装孔,其余4个侧孔为销轴安装孔,转向关节块分别通过螺钉和销轴安装在圆弧槽内,除中间手指转向关节块(10)用螺钉把紧在圆弧槽内固定不动,其余侧向手指转向关节块(7)均可沿圆弧面左右灵活摆动。
3.根据权利要求1所述的浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,其特征在于:所述的中间手指探头(5)包括磁敏元件(19),磁敏元件(19)和ID/OD传感器(17)焊接在第一电路板(16)上,第一电路板(16)引出数据电缆,将第一电路板(16)水平置于中间手指探头(5)腔室内,磁敏元件(19)紧贴中间手指探头(5)腔室底面,用封装材料将手指探头腔室灌封,封装材料选用环氧树脂,封装料固化后,检测电路与第一探头手指(15)成为一体,其中第一探头手指(15)为不导磁的不锈钢加工制成,第一探头手指(15)的下盖板(18)开有过线孔,将下盖板(18)及第二侧向片簧(13)一起用螺钉拧紧在手指探头底面上。
4.根据权利要求1所述的浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,其特征在于:所述的侧向手指探头(1)包括磁敏元件(19),磁敏元件(19)和ID/OD传感器(17)焊接在第二电路板(21)上,第二电路板(21)引出数据电缆,将第二电路板(21)水平置于侧向手指探头(1)腔室内,磁敏元件(19)紧贴侧向手指探头(1)腔室底面,用封装材料将手指探头腔室灌封,封装材料选用环氧树脂,封装料固化后,检测电路与第二探头手指(20)成为一体,其中第二探头手指(20)为不导磁的不锈钢加工制成,两个靠近中间手指探头(5)的侧向手指探头(1)的第二探头手指(20)的下盖板(18)开有过线孔将下盖板(18)及第一侧向片簧(2)、第二侧向片簧(13)一起用螺钉拧紧在手指探头底面上,最边上的两个侧向手指探头(1)的第二探头手指(20)的下盖板(18)也开有过线孔将下盖板(18)及第一侧向片簧(2)、限位片簧(8)一起用螺钉拧紧在手指探头底面上。
5.根据权利要求3或4所述的浮动式管道内漏磁检测装置的手指探头单元,其特征在于:第一探头手指(15)、第二探头手指(20)采用不锈钢材质,完成机械加工工序后,对探头手指的上表面进行表面喷涂处理,喷涂材料为陶瓷粉料,喷涂层厚度0.10~0.25毫米。
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