CN109870508A - 一种管道检测爬行装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管道检测爬行装置，属于焊缝检测技术领域，包括：环形支架，为整个装置的固定和支撑平台，使用时套设在被检测管道外部；三个以支撑轮总成，均匀分布设置在所述环形支架上，支撑轮总成上设置有驱动机构；旋转驱动机构，固定设置在所述环形支架上，用于驱动环形支架旋转；所述环形支架包括内圈和外圈，内圈外两个半圆形结构弧形板拼接而成，外圈为两个半圆形结构弧形板拼接而成，其一端铰连，另一端设置有锁紧机构，所述内圈和外圈之间设置有滑轨机构；旋转驱动机构包括固定在所述内圈上的旋转电机，所述旋转电机输出轴上设置有驱动齿轮，所述外圈内侧设置有齿圈，所述驱动齿轮与齿圈啮合。
Description
技术领域
本发明涉及特征设备焊缝检测技术领域，具体涉及一种管道检测爬行装置。
背景技术
大型特种设备或者设备的管道在焊接后，需要对焊缝进行检测，焊缝质量的好坏直接影响到承压类特种设备的安全性。现有技术中，一般采用超声波焊缝检测仪进行检测。
超声波焊缝检测仪是根据多种国家及行业标准研发的检测仪器，能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷如裂纹、焊缝、气孔、砂眼、夹杂、折叠等的检测、定位、评估及诊断。广泛应用在建设工程、钢结构制造、特种设备检验、锅炉压力容器制造、工程机械制造、钢铁冶金、船舶制造、石油天然气装备制造等行业的金属结构及焊接质量检测，是提高产品质量必备的无损检测仪器。
超声无损检测是管道检测的最主要手段之一，目前对管道超声检测的途径可分为人工检测法和自动检测法。人工检测法效率低、劳动强度大、数据不易保存，且有些场合人工检测非常不方便或不安全。因此，管道自动检测法和检测装置正逐渐得到越来越多重视。
现有的管道自动检测装置整体体型较大，安装操作繁琐，并且由于其体型大，导致其灵活性较差，对于有弧度的管道比较难通过。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种灵活性好的管道检测爬行装置，实现装置即能够沿被检测管道的轴向移动，又能够沿被检测管道周向移动。
一种管道检测爬行装置, 其关键视乎在于，包括：
环形支架，为整个装置的固定和支撑平台，使用时套设在被检测管道外部；
支撑轮总成，所述支撑轮总成为三个以上，均匀分布设置在所述环形支架上，支撑轮总成上设置有驱动机构，使用时与被检测管道外壁接触；
旋转驱动机构，固定设置在所述环形支架上，用于驱动环形支架旋转；
所述环形支架包括内圈和外圈，所述内圈外两个半圆形结构弧形板拼接而成，所述为圈为两个半圆形结构弧形板拼接而成，其一端铰连，另一端设置有锁紧机构，所述内圈和外圈之间设置有滑轨机构；
所述旋转驱动机构包括固定在所述内圈上的旋转电机，所述旋转电机输出轴上设置有驱动齿轮，所述外圈内侧设置有齿圈，所述驱动齿轮与齿圈啮合。
作为本发明的进一步改进，所述支撑轮总成包括两个支撑轮，两个所述支撑轮一前一后设置，两个支撑轮通过连接杆连接，所述连接杆两端均设置有用于和轮轴连接的轮叉；所述连接杆中部铰链设置有支撑杆装置，所述支撑杆装置与所述内圈固定连接，所述支撑腿装置与所述连接杆之间设置有弹性复位机构。两个支撑轮能实现与被检测管道稳定接触，能够实现采用一个环形支架便可以形成稳定支撑和运行的结构。弹性复位机构能够实现装置的灵活性、抗震减震等效果，适用于外部结构复杂的管道的检测。
作为本发明的进一步改进，所述连接杆中部设置有铰接通孔或铰接槽，所述支撑杆装置下端通过所述铰接通孔或铰接槽与所述连接杆铰连，使连接杆能够在所述支撑杆装置上摆动；所述弹性复位机构为多个第一弹簧，支撑杆装置左右两侧对称设置有一个或一对第一弹簧，所述第一弹簧一端与所述支撑杆装置连接，另一端与所述连接杆连接。
作为本发明的进一步改进，所述支撑杆装置下端由所述铰接通孔或铰接槽伸出形成端头部，所述端头部左右两侧对称设置有一个或一对第一弹簧，所述第一弹簧一端与所述支撑杆装置的端头部连接，另一端与所述连接杆连接。
作为本发明的进一步改进，所述支撑杆装置包括支腿和伸缩杆，所述支腿与所述连接杆铰连，所述支腿与所述伸缩杆套接，可调节长度，所述伸缩杆顶部与所述内圈连接。
作为本发明的进一步改进，所述支撑杆装置顶部设置有向下延伸的弹簧安装孔，所述弹簧安装孔内设置有第二弹簧，所述第二弹簧下端与所述支撑杆装置固定连接、上端与所述内圈固定连接。如此结构，环形支架与支撑轮总成之间能够相对移动和形变，提高装置的灵活性，抗震、减震，并且减少剪力对装置的破坏和阻碍。
作为本发明的进一步改进，支撑轮总成上设置的驱动机构包括固定设置在中部的驱动电机、设置在所述驱动电机输出轴上的两个主动链轮以及分别设置在两个支撑轮轮轴上的驱动链轮，两个所述主动链轮分别通过一链条与对应的驱动链轮连接。
作为本发明的进一步改进，支撑轮总成上设置的驱动机构包括两个驱动电机，所述两驱动电机分别对称设置在所述连接杆两侧，所述驱动电机输出轴上的主动链轮，两个支撑轮轮轴上设置驱动链轮，两个所述主动链轮分别通过一链条与对应侧的驱动链轮连接。
作为本发明的进一步改进，所述支撑轮左右两侧设置有凹槽，中间设置有橡胶凸台，所述凹槽上沿支撑轮的周向均匀分布设置有磁铁，所述橡胶凸台略高于所述磁铁。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明通过一个能够开合的环形支架作为整个装置的支撑结构，其具有结构简单，操作简单，并且能够实现内圈和外圈的相对转动的优点，将超声波检测探头装载到外圈上，既能够沿着被检测管道轴线前后移动，同时也能够沿着被检测管道的圆周方向移动，方便不同的检测操作。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明支撑轮总成的结构示意图；
图3为图2中A部的局部放大结构示意图；
图4为本发明支撑轮总成的俯视结构示意图；
图5为本发明支撑轮总成另一实施方式的结构示意图；
图6为本发明支撑轮的结构示意图；
图7为本发明检测探头组件与环形支架之间的连接结构示意图；
图8为本发明检测探头组件的结构示意图。
在附图中：1环形支架、1-1内圈、1-2外圈、1-3齿圈、1-4滑槽、1-5滑轨、1-6滚珠、1-7铰链、1-8锁扣、2支撑轮总成、2-1支撑轮、2-2连接杆、2-3支腿、2-4第一弹簧、2-5伸缩杆、2-6第二弹簧、2-7铰接通孔、2-8电机安装板、2-9驱动电机、2-10主动链轮、2-11电机安装架、2-12链条、2-13驱动链轮、2-14磁铁、2-15凹槽、2-16橡胶凸台、3检测探头组件、3-1下支撑杆、3-2上支撑杆、3-3超声波探头、3-4支撑板、3-5球窝壳体、3-6支撑滚珠、3-7钢珠、3-8第三弹簧、4旋转驱动机构、4-1旋转电机、4-2驱动齿轮、5-1支撑臂、5-2固定套、5-3连接套；100被检测管道。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1-8所示的一种管道检测爬行装置, 其包括环形支架1、支撑轮总成2、和旋转驱动机构4，所述环形支架1为整个装置的固定和支撑平台，使用时套设在被检测管道100外部；所述支撑轮总成2为三个以上，均匀分布设置在所述环形支架1上，所述支撑轮总成2上设置有驱动机构，使用时与被检测管道100外壁接触，支撑轮总成2转动时带动整个爬行装置沿着被检测管道100外部爬行；所述旋转驱动机构4固定设置在所述环形支架1上，用于驱动环形支架1旋转。
如图1和2所示，所述环形支架1包括内圈1-1和外圈1-2，所述内圈1-2为两个半圆形结构弧形板拼接而成，所述外圈为两个半圆形结构弧形板拼接而成，其一端通过铰链1-7铰连，另一端设置有锁紧机构，所述锁紧机构为锁扣1-8，所述内圈1-1和外圈1-2之间设置有滑轨机构；当内圈1-1和外圈1-2的接缝处正好对齐时，可以打开整个环形支架1，使其可以套装在被检测管道100外部。
如图3所示，所述滑轨机构包括设置在所述外圈1-2内侧壁上的滑槽1-4、设置在所述内圈1-1外侧壁上的滑轨1-5，所述滑轨1-5置于所述滑槽1-4内，滑槽1-4和滑轨1-5的两侧均设置有圆弧形凹槽，所述圆弧形凹槽之间设置有滚珠1-6，通过所述滑轨机构，可使所述外圈1-2能够顺利的在内圈1-1上转动。
所述旋转驱动机构4包括固定在所述内圈1-1上的旋转电机4-1，所述旋转电机4-1输出轴上设置有驱动齿轮4-2，所述外圈1-2内侧设置有齿圈1-3，所述驱动齿轮4-2与齿圈1-3啮合。旋转电机4-1采用伺服电机，旋转电机4-1转动可以驱动外圈1-2转动，并且其转动时绕被检测管道100的轴线旋转。
如图2所示，所述支撑轮总成2包括两个支撑轮2-1，两个所述支撑轮2-1一前一后设置，前后各设置一个支撑轮2-1使整个支撑轮总成2能够稳定的与被检测管道外壁支撑接触。
如图2和图4所示，两个支撑轮2-1通过连接杆2-2连接，所述连接杆2-2两端均设置有用于和轮轴连接的轮叉；所述连接杆2-2中部铰链设置有支撑杆装置，所述支撑杆装置与所述内圈1-1固定连接，所述支撑腿装置与所述连接杆2-2之间设置有弹性复位机构。
所述连接杆2-2中部设置有铰接通孔2-7或铰接槽，所述支撑杆装置下端通过所述铰接通孔2-7或铰接槽与所述连接杆2-2铰连，使连接杆2-2能够在所述支撑杆装置上摆动；所述弹性复位机构为多个第一弹簧2-4，支撑杆装置左右两侧对称设置有一个或一对第一弹簧2-4，所述第一弹簧2-4一端与所述支撑杆装置连接，另一端与所述连接杆2-2连接。所述支撑杆装置下端由所述铰接通孔2-7或铰接槽伸出形成端头部，所述端头部左右两侧对称设置有一个或一对第一弹簧2-4，所述第一弹簧2-4一端与所述支撑杆装置的端头部连接，另一端与所述连接杆2-2连接。
如图2和图4所示，本实施例中，在连接杆2-2的上、下、左、右、前、后均设置有第一弹簧2-4，共设置有8个第一弹簧2-4，保证支撑杆装置与连接杆2-2之间的结构具有一定的稳定性，在遇到被检测管道100出现弧度或者不平整的情况下，连接杆2-2可以在自身及支撑轮2-1的重力下绕支撑杆装置摆动，从而实现其形态的微调，适应不同的管道情况；其中第一弹簧2-4的强度及数量可以根据实际情况进行选择和调整，已达到上述的目的；注意调整的时候需要保持第一弹簧2-4的对称性。
如图2所示，所述支撑杆装置包括支腿2-3和伸缩杆2-5，所述支腿2-3与所述连接杆2-2铰连，所述支腿2-3与所述伸缩杆2-5套接，可调节长度，从而适用于不同直径的被检测管道。伸缩杆2-5上设置有顶丝，可固定伸缩杆2-5与支腿2-3的相对位置，所述伸缩杆2-5顶部与所述内圈1-1连接。
所述支撑杆装置顶部设置有向下延伸的弹簧安装孔，所述弹簧安装孔内设置有第二弹簧2-6，所述第二弹簧2-6下端与所述支撑杆装置固定连接、上端与所述内圈1-1固定连接。这样在受到外力的作用下，环形支架1可以相对于支撑杆装置在任意的方向产生一定程度的偏移，并且在第二弹簧2-6的作用下可以快速复位，这样大大提高了整个装置的结构灵活性。
如图4所示，为支撑轮总成2上设置的驱动机构的一种具体实施方式，其包括固定设置在中部的驱动电机2-9、设置在所述驱动电机2-9输出轴上的两个主动链轮2-10以及分别设置在两个支撑轮2-1轮轴上的驱动链轮2-13，两个所述主动链轮2-10分别通过一链条2-12与对应的驱动链轮2-13连接；所述连接杆2-2两端的轮叉之间固定设置有电机安装板2-8，电机安装板2-8上固定设置有电机安装架2-11，所述驱动电机2-9通过所述电机安装架2-11固定在所述电机安装板2-8上。
如图5所示，为支撑轮总成2上设置的驱动机构的另外一种具体实施方式，其包括两个驱动电机2-9，所述两驱动电机2-9分别对称设置在所述连接杆2-2两侧，所述驱动电机2-9输出轴上的主动链轮2-10，两个支撑轮2-1轮轴上设置驱动链轮2-13，两个所述主动链轮2-10分别通过一链条2-12与对应侧的驱动链轮2-13连接。所述连接杆2-2两端的轮叉之间固定设置有两个电机安装板2-8，两个电机安装板2-8，分别位于连接杆2-2两侧；电机安装板2-8上固定设置有电机安装架2-11，所述驱动电机2-9通过所述电机安装架2-11固定在所述电机安装板2-8上。
图4和图5所示的两种实施方式，一方面是通过一定的安装结构使驱动装置直接安装在支撑轮总成2上，这样能够减少传动部件，降低传动结构的设计难度，同时能够使驱动装置与支撑轮的相对位置不会发生变化，因此传动结构相对较简单；同时还有非常重要的一方面，即保证驱动机构相对于支撑杆装置是对称的，这样使支撑轮总成2前后两端的重量是一致的，在不受其他外力作用下，连接杆2-2相对于支撑杆装置使垂直的。采用图4所示的实施方式，只需要一个驱动电机2-9即可；若采用图5所示的实施方式，则需要采用两个驱动电机2-9，或者采用一些配重体代替一侧的链条和驱动链轮也是可行的。所述驱动电机2-9采用伺服电机。
如图6所示，所述支撑轮2-1左右两侧设置有凹槽2-15，中间设置有橡胶凸台2-16，所述凹槽2-15上沿支撑轮的周向均匀分布设置有磁铁2-14，所述橡胶凸台2-16略高于所述磁铁2-14。使支撑轮2-1与被检测管道100之间具有一定的磁性吸附力，保证了装置能够沿着倾斜或垂直的被检测管道100进行攀爬；所述橡胶凸台2-16高出所述磁铁2-14的距离为1-2mm，既能够保证吸附力，同时能够减少阻力，避免爬行受阻。
本发明所提供的管道检测爬行装置为一种搭载装置，在其上安装超声波检测机构，使其成为管道超声波爬行检测装置。如图1所示，可在环形支架1上可以固定安装检测探头组件3。
如图7和8所示，所述检测探头组件3包括下支撑杆3-1、上支撑杆3-2、超声波探头3-3等，所述上支撑杆3-2下端插装在所述下支撑杆3-1内，下支撑杆3-1和上支撑杆3-2之间设置有第三弹簧3-8，因此支撑杆3-1和上支撑杆3-2能够相对伸缩，并且自动复位；所述下支撑杆3-1下部为管状结构，所述超声波探头3-3固定在所述下支撑杆3-1内部底端。所述下支撑杆3-1和上支撑杆3-2内部设置有走线孔，用于使超声波检测仪与超声波探头3-3连接。
在所述下支撑杆3-1底端固定设置有支撑板3-4，所述支撑板3-4底部围绕所述超声波探头3-3均匀分布设置有至少3个球窝壳体3-5，所述球窝壳体3-5内设置有支撑滚珠3-6，所述支撑滚珠3-6和球窝壳体3-5之间设置有若干钢珠3-7，使支撑滚珠3-6能够顺利转动。所述支撑滚珠3-6最底端略低于所述超声波探头3-3，使超声波探头3-3与被检测管道100之间留有1mm左右的间隙。
如图7所示，所述外圈1-2上固定设置有固定套5-2，所述固定套5-2内设置有支撑臂5-1，支撑臂5-1端部固定设置有连接套5-3，所述上支撑杆3-2固定设置在所述连接套5-3内。上支撑杆3-2能够沿着连接套5-3滑动实现长度的调整，从而适用于不同直径的被检测管道。所述支撑臂5-1能够沿着固定套5-2调整位置长度，以便使超声波探头3-3避开支撑轮2-1的阻挡，使超声波探头3-3能够随着外圈1-2旋转，调整其位置。
使用时，所述支撑滚珠3-6抵触到所述被检测管道100，在装置沿着管道前行时，支撑滚珠3-6抵触在管道表面，起到保护超声波探头3-3的作用，并且由于上支撑杆3-2和下支撑杆3-1能够弹性伸缩，因此能够使超声波探头3-3保持与被检测管道100的位置关系是稳定的。因为外圈1-2能够旋转，因此使得超声波探头3-3既能够沿着被检测管道100轴线前后移动，同时也能够沿着被检测管道100的圆周方向移动，方便不同的检测操作。
超声波焊缝检测技术的原理及应用是成熟的，此处不再赘述。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种管道检测爬行装置, 其特征在于，包括：
环形支架（1），为整个装置的固定和支撑平台，使用时套设在被检测管道（100）外部；
支撑轮总成（2），所述支撑轮总成（2）为三个以上，均匀分布设置在所述环形支架（1）上，支撑轮总成（2）上设置有驱动机构，使用时与被检测管道（100）外壁接触；
旋转驱动机构（4），固定设置在所述环形支架（1）上，用于驱动环形支架（1）旋转；
所述环形支架（1）包括内圈（1-1）和外圈（1-2），所述内圈（1-2）为两个半圆形结构弧形板拼接而成，所述外圈为两个半圆形结构弧形板拼接而成，其一端铰连，另一端设置有锁紧机构，所述内圈（1-1）和外圈（1-2）之间设置有滑轨机构；
所述旋转驱动机构（4）包括固定在所述内圈（1-1）上的旋转电机（4-1），所述旋转电机（4-1）输出轴上设置有驱动齿轮（4-2），所述外圈（1-1）内侧设置有齿圈（1-3），所述驱动齿轮（4-2）与齿圈（1-3）啮合。
2.根据权利要求1所述的一种管道检测爬行装置, 其特征在于，所述支撑轮总成（2）包括两个支撑轮（2-1），两个所述支撑轮（2-1）一前一后设置，两个支撑轮（2-1）通过连接杆（2-2）连接，所述连接杆（2-2）两端均设置有用于和轮轴连接的轮叉；所述连接杆（2-2）中部铰链设置有支撑杆装置，所述支撑杆装置与所述内圈（1-1）固定连接，所述支撑腿装置与所述连接杆（2-2）之间设置有弹性复位机构。
3.根据权利要求2所述的一种管道检测爬行装置，其特征在于，所述连接杆（2-2）中部设置有铰接通孔（2-7）或铰接槽，所述支撑杆装置下端通过所述铰接通孔（2-7）或铰接槽与所述连接杆（2-2）铰连，使连接杆（2-2）能够在所述支撑杆装置上摆动；所述弹性复位机构为多个第一弹簧（2-4），支撑杆装置左右两侧对称设置有一个或一对第一弹簧（2-4），所述第一弹簧（2-4）一端与所述支撑杆装置连接，另一端与所述连接杆（2-2）连接。
4.根据权利要求3所述的一种管道检测爬行装置，其特征在于，所述支撑杆装置下端由所述铰接通孔（2-7）或铰接槽伸出形成端头部，所述端头部左右两侧对称设置有一个或一对第一弹簧（2-4），所述第一弹簧（2-4）一端与所述支撑杆装置的端头部连接，另一端与所述连接杆（2-2）连接。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种管道检测爬行装置，其特征在于，所述支撑杆装置包括支腿（2-3）和伸缩杆（2-5），所述支腿（2-3）与所述连接杆（2-2）铰连，所述支腿（2-3）与所述伸缩杆（2-5）套接，可调节长度，所述伸缩杆（2-5）顶部与所述内圈（1-1）连接。
6.根据权利要求2-4任一项所述的一种管道检测爬行装置，其特征在于，所述支撑杆装置顶部设置有向下延伸的弹簧安装孔，所述弹簧安装孔内设置有第二弹簧（2-6），所述第二弹簧（2-6）下端与所述支撑杆装置固定连接、上端与所述内圈（1-1）固定连接。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种管道检测爬行装置，其特征在于，支撑轮总成（2）上设置的驱动机构包括固定设置在中部的驱动电机（2-9）、设置在所述驱动电机（2-9）输出轴上的两个主动链轮（2-10）以及分别设置在两个支撑轮（2-1）轮轴上的驱动链轮（2-13），两个所述主动链轮（2-10）分别通过一链条（2-12）与对应的驱动链轮（2-13）连接。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种管道检测爬行装置，其特征在于，支撑轮总成（2）上设置的驱动机构包括两个驱动电机（2-9），所述两驱动电机（2-9）分别对称设置在所述连接杆（2-2）两侧，所述驱动电机（2-9）输出轴上的主动链轮（2-10），两个支撑轮（2-1）轮轴上设置驱动链轮（2-13），两个所述主动链轮（2-10）分别通过一链条（2-12）与对应侧的驱动链轮（2-13）连接。
9.根据权利要求2-4任一项所述的一种管道检测爬行装置，其特征在于，所述支撑轮（2-1）左右两侧设置有凹槽（2-15），中间设置有橡胶凸台（2-16），所述凹槽（2-15）上沿支撑轮的周向均匀分布设置有磁铁（2-14），所述橡胶凸台（2-16）略高于所述磁铁（2-14）。
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