CN110567407A - 一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，包括管夹、轴向运动机构、周向运动机构、壁厚检测环，其中周向运动机构包括第一U型滑块、轴向弧形轨道，轴向运动机构包括第二U型滑块、周向圆周轨道，壁厚检测环包括电动推杆、测厚探头，与沿弯管轴向设置的轴向弧形轨道和沿弯管周向设置的周向圆周轨道相配合的U型滑块带动壁厚检测环绕被测弯管周向和轴向做360⁰无死角旋转；电动推杆带动测厚探头沿被测弯管的径向方向运动，管夹为可变径管夹。本发明可实现对弯管壁厚状态进行全方位实时检测，从而防止弯管穿刺、泄露等高危失效发生，保障管道运营的安全，且具有适用于不同管径弯管，整体结构紧凑、安装操作简便等特点。

Description

一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置

技术领域

本发明涉及油气资源开发工程技术领域，具体涉及为一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置。

背景技术

管道是运输石油、天然气和成品油最经济、最安全有效的方式之一，广泛应用于原油、成品油和天然气的运输。管道运输已经成为我国国民经济的命脉，且每年都以很高的速度在增长，但是随着管道的增多，管龄的增长，管道因腐蚀破坏而造成的穿孔泄漏事故频发，油气管道的泄漏不仅带来了巨大的经济损失，还会严重地污染环境并破坏生态，甚至发生火灾爆炸，威胁人民的生命安全。因此，对油气管道缺陷检测的研究，是有重大意义的。

超声波测厚技术是用来进行厚度测量的，当探头发射的超声脉冲通过被测物体到达分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定材料的厚度，因其检测精度高、操作成本低而得到广泛应用。

目前在超声探头测厚技术本身上已经达到了很高的精度，很难在上面再进行突破，所以在弯管的全面检测上作深入的研究，既能提高整个系统的测量精度，又能降低整个系统的成本。国内外现有的弯管壁厚检测装置，基本上采用的是圆形环绕多点检测、背面竖形检测和直线检测，检测范围基本上也只是局限于一个横截面上或者一条直线上，不能对整个弯管进行全面的检测，存在检测范围不足、检测效率低下等问题；并且现有的弯管壁厚检测装置不能针对不同规格的管径进行检测，常常会因管径的不同而更换壁厚检测装置的型号，所以在其能否适用于不同管径方面做深入的研究，是管道检测装置发展的另一个侧重点。本发明可实现对弯管壁厚状态进行全方位实时检测，从而防止弯管穿刺、泄露等高危失效发生，保障管道运营的安全，且具有适用于不同管径弯管、整体结构紧凑、安装操作简便等特点。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中提出的问题，提供一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，实现了对不同管径的被测弯管进行全方位的实时壁厚检测。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，其特征在于，包括：

管夹，所述管夹均由四个圆弧型抓手组成，每两个圆弧型抓手之间通过销钉和回力弹簧连接，同侧的四圆弧型抓手均设置有一个螺柱；所述螺柱通过螺纹连接固定在管夹上；

轴向运动机构，所述轴向运动机构由轴向弧形轨道、第一U型滑块、齿轮1、电机转轴1、电机1，所述轴向弧形轨道与第一U型滑块配合，轴向弧形轨道上设置的齿条与第一U型滑块上的齿轮1相啮合，所述齿轮1通过电机转轴1安装在第一U型滑块上，电机1工作时带动电机转轴1转动，从而带动齿轮1 转动，因为轴向弧形轨道的上的齿条与齿轮1的啮合关系，所述第一U型滑块沿着轴向弧形轨道运动；所述轴向弧形轨道通过螺柱与管夹固定连接；

周向运动机构，所述周向运动机构由周向圆周轨道、第二U型滑块、齿轮2、电机转轴2、电机2，所述周向圆周轨道与第二U型滑块配合，周向圆周轨道上设置的轮齿与第二U型滑块上的齿轮2相啮合，所述齿轮2通过电机转轴2安装在第二U型滑块上，电机2转动时带动电机转轴2转动，从而带动齿轮2 转动，因为周向圆周轨道的上的齿条与齿轮2的啮合关系，所述第二U型滑块沿着周向圆周轨道运动；所述周向圆周轨道通过环形连接件1与第一U型滑块固定连接；所述第二U型滑块连接通过环形连接件2 与壁厚检测环连接；

壁厚检测环，所述壁厚检测环由半圆环1，半圆环2组成，两半圆环通过销钉连接，所述壁厚检测环上设有电动推杆；

电动推杆，所述电动推杆伸缩方向沿被测弯管的径向方向设置，所述电动推杆设置有四个，且沿壁厚检测环内壁均布设置，所述电动推杆上设有探头固定环；

测厚探头，所述测厚探头通过探头固定环安装于电动推杆的末端，所述测厚探头具体设置为超声探头。

优选地，所述管夹为可变径管夹，所述管夹通过两端设置的回力弹簧来改变其张开的弧度大小以适应不同的管径。

优选地，所述第一U型滑块通过电机1驱动；所述第二U型滑块通过电机2驱动；所述电机1、电机 2为带编码的扫查电机，对于检查定位可以实时反馈。

进一步地，所述轴向弧形轨道上设有限位开关1，所述周向圆周轨道上设有限位开关2。

进一步地，所述壁厚检测环与周向圆周同轴心。

本发明具有的有益效果是：

本发明提出的一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，其能实现对弯管壁厚实时在线监测，可防止管道出现突发性的穿刺、泄露而造成不必要的经济损失和环境污染。

本发明提出的一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，与沿弯管轴向设置的轴向弧形轨道和沿弯管周向设置的周向圆周轨道相配合的U型滑块的运动，带动壁厚检测环绕被测弯管周向和轴向做 360⁰无死角旋转，所以本发明能实现对弯管进行全方位的检测，有效的提高了弯管壁厚检测效率。

本发明提出的一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，安装于电动推杆上的测厚探头可以随着电动推杆沿被测弯管径向方向移动，所以本发明可针对不同的管径进行实时壁厚检测，大大的增加了本发明的适用场合。

本发明提出的一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，本发明使用的管夹为可变径管夹，通过两端设置的回力弹簧来改变其张开的弧度大小去适应不同的管径，且具有安装操作方便，结构紧凑的优点。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明的管夹示意图；

图4为本发明的管夹局部放大图；

图5为本发明的第一U型滑块与轴向弧形轨道配合局部剖视图；

图6为本发明的第二U型滑块与周向圆周轨道配合局部剖视图；

图7为本发明的周向圆周轨道的主视图；

图8为本发明的壁厚检测环的主视图；

图9为本发明的使用状态主视图；

图10为本发明的使用状态立体图；

图中：1—被测弯管，2—管夹，201—管夹1，202—管夹2，203—管夹3，204—管夹4，205—销钉， 206—销钉，207—回力弹簧，3—轴向弧形轨道，4—周向圆周轨道，401—半圆周轨道1，402—半圆周轨道2，403—销钉，5—壁厚检测环，501—半圆环1，502—半圆环2，503—销钉，6—第一U型滑块，7—第二U型滑块，8—环形连接件1，9—环形连接件2，10—电动推杆，11—测厚探头，12—螺柱，13—限位开关1，14—限位开关2，15—电机1，16—电机2，17—探头固定环，18—电机转轴1，19—滑轮1， 20—齿轮1，21—齿轮2，22—电机转轴2，23—滑轮2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应任落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非限定本发明可实施范围，其相应关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明的范畴。

如图1～图10所示，本发明涉及一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，它由管夹(2)、管夹1(201)，管夹2(202)，管夹3(203)，管夹4(204)，销钉(205)、销钉(206)、回力弹簧(207)、轴向弧形轨道(3)、周向圆周轨道(4)、半圆周轨道1(401)、半圆周轨道2(402)、销钉(403)、壁厚检测环(5)、半圆环1(501)、半圆环2(502)、销钉(503)、第一U型滑块(6)、第二U型滑块(7)、环形连接件1(8)、环形连接件2(9)、电动推杆(10)、测厚探头(11)、螺柱(12)、限位开关1(13)、限位开关2(14)、电机1(15)、电机2(16)、测厚探头(17)、电机转轴1(18)、滑轮1(19)、齿轮1 (20)、齿轮2(21)、电机转轴2(22)、滑轮2(23)组成，所述被测弯管(1)夹持在两幅均由四圆弧环组成的管夹(2)内固定连接，被测弯管(1)一端的四圆弧管夹均设置有一个螺柱(12)，所述轴向弧形轨道(3)通过螺柱(12)与所述管夹(2)相固定连接，轴向弧形轨道所在平面与周向圆周轨道所在平面相垂直，所述轴向弧形轨道(3)上设有第一U型滑块(6)，所述周向圆周轨道(4)上设有第二U型滑块(7)，所述周向圆周轨道(4)与所述被测管道(1)两侧的第一U型滑块(6)通过环形连接件1(8) 相固定连接，所述壁厚检测环(5)与所述第二U型滑块(7)通过环形连接件2(9)相固定连接，所述壁厚检测环(5)上设有电动推杆(10)，所述电动推杆(10)上设有测厚探头(11)，所述测厚探头(11) 位于被测管道(1)的周向上。

结合图3，所述管夹(2)为可变径管夹，其由四个抓手(201)、抓手(202)、抓手(203)、抓手(204) 组成，抓手(201)、抓手(203)分别与抓手(202)、抓手(204)通过销钉(205)连接，抓手(201)、抓手(202)分别与抓手(203)、抓手(204)通过销钉(206)和回力弹簧(207)连接，所述管夹(2) 通过两端设置的回力弹簧(207)来改变其张开的弧度大小以适应不同的管径。

在本实例中，所述轴向弧形轨道(3)设有齿条，所述第一U型滑块(6)上设有齿轮(20)，所述齿条与齿轮配合；所述周向圆周轨道(4)设有轮齿，所述第二U型滑块(7)上设有齿轮(21)，所述齿轮与齿轮啮合。如图5所示，第一滑块的工作原理为：所述轴向弧形轨道(3)与第一U型滑块(6)通过滑轮1(19)滑动配合，轴向弧形轨道(3)上设置的齿条与第一U型滑块(6)上的齿轮1(20)相啮合，所述齿轮1(20)通过电机转轴(18)安装在第一U型滑块(6)上，电机1(15)工作时带动电机转轴1 (18)转动，从而带动齿轮1(20)转动，因为轴向弧形轨道(3)的上的齿条与齿轮1(20)的啮合关系，所述第一U型滑块(6)会沿着轴向弧形轨道(3)运动。如图6所示，第二滑块的工作原理为：所述周向圆周轨道(4)与第二U型滑块(7)通过滑轮2(23)滑动配合，周向圆周轨道(4)上设置的轮齿与第二U型滑块(7)上的齿轮2(21)相啮合，所述齿轮2(21)通过电机转轴2(22)安装在第二U型滑块 (7)上，电机2(16)转动时带动电机转轴2(22)转动，从而带动齿轮2(21)转动，因为周向圆周轨道(4)的上的齿条与齿轮2(21)的啮合关系，所述第二U型滑块(7)会沿着周向圆周轨道(4)运动。

在本实例中，所述第一U型滑块通过电机1(15)驱动；所述第二U型滑块通过电机2(16)驱动。在本实施例中所述电机1(15)、电机2(16)分别驱动第一U型滑块(6)和第二U型滑块(7)上的齿轮转动，进而驱动第一U型滑块(6)和第二U型滑块(7)运动。作为方案的进一步优化，本发明中的电机1(15)、电机2(16)均为带编码的扫查电机，对于检测定位可以实时反馈，提高检测精度。

在本实例中，所述轴向弧形轨道(3)上设有限位开关1(13)；所述周向圆周轨道(4)上设有限位开关2(14)，所述限位开关1(13)、限位开关2(14)限定了U型滑块的运动行程。

在本实例中，所述壁厚检测环(5)与周向圆周轨道(4)同轴心，保证测厚探头(11)被测弯管(1) 的径向方向。

在本实例中，所述电动推杆(10)伸缩方向沿所述被测弯管(1)径向方向设置，所述电动推杆(10) 设置有四个，且沿所述壁厚检测环(5)内壁均布设置，所述测厚探头(11)通过探头固定环(17)安装于电动推杆(10)的末端，所述测厚探头(11)具体设置为超声波探头。

本发明采用的是双向轨道弧面检测路径，即轴向弧形轨道(3)上的第一U型滑块(6)带动周向圆周轨道(4)沿着被测弯管(1)的轴向方向运动，周向弧形轨道(4)上的第二U型滑块(7)带动壁厚检测环(5)沿着被测弯管(1)的周向方向运动；结合图1～图10，对本发明的使用进行阐述：实际使用时，先将管夹(2)安装在被测弯管(1)的上，即分别通过两个管夹(2)夹持在被测弯管(1)上，通过回力弹簧(207)夹紧；再将轴向弧形轨道(3)与管夹(2)上设置的螺柱(12)通过螺纹连接；由半圆周轨道1(401)、半圆周轨道2(402)通过销钉(403)连接组成的周向圆周轨道(4)与被测管道两侧的第一 U型滑块(6)通过环形连接件1(8)固定连接；同理，由半圆环1(501)、半圆环2(502)通过销钉(503) 连接组成的壁厚检测环(5)与第二U型滑块(7)通过环形连接件2(9)固定连接；电动推杆(10)通过螺纹连接安装于被测弯管(1)上，安装完成后工作人员可以控制电机1(15)、电机2(16)对被测管道(1)进行全面的检查，通过调节电动推杆(10)可实现对不同的管径弯管进行实时检测。

上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，其特征在于，包括：

管夹，所述管夹(2)均由四个圆弧型抓手组成，每两个圆弧型抓手之间通过销钉(206)和回力弹簧(207)连接，同侧的四圆弧型抓手均设置有一个螺柱(12)；所述螺柱(12)通过螺纹连接固定在管夹(2)上；

轴向运动机构，所述轴向运动机构由轴向弧形轨道(3)、第一U型滑块(6)、齿轮1(20)、电机转轴1(18)、电机1(15)，所述轴向弧形轨道(3)与第一U型滑块(6)配合，轴向弧形轨道(3)上设置的齿条与第一U型滑块(6)上的齿轮1(20)相啮合，所述齿轮1(20)通过电机转轴1(18)安装在第一U型滑块(6)上，电机1(15)工作时带动电机转轴1(18)转动，从而带动齿轮1(20)转动，因为轴向弧形轨道(3)的上的齿条与齿轮1(20)的啮合关系，所述第一U型滑块(6)会沿着轴向弧形轨道(3)运动；所述轴向弧形轨道(3)通过螺柱(12)与管夹(2)固定连接；

周向运动机构，所述周向运动机构由周向圆周轨道(4)、第二U型滑块(7)、齿轮2(21)、电机转轴2(22)、电机2(16)，所述周向圆周轨道(4)与第二U型滑块(7)配合，周向圆周轨道(4)上设置的轮齿与第二U型滑块(7)上的齿轮2(21)相啮合，所述齿轮2(21)通过电机转轴2(22)安装在第二U型滑块(7)上，电机2(16)转动时带动电机转轴2(22)转动，从而带动齿轮2(21)转动，因为周向圆周轨道(4)的上的齿条与齿轮2(21)的啮合关系，所述第二U型滑块(7)会沿着周向圆周轨道(4)运动；所述周向圆周轨道(4)通过环形连接件1(8)与第一U型滑块(6)固定连接；所述第二U型滑块(7)通过环形连接件2(9)与壁厚检测环(5)固定连接。

壁厚检测环，所述壁厚检测环包括电动推杆(10)、测厚探头(11)、探头固定环(17)，所述壁厚检测环(5)由半圆环1(501)，半圆环2(502)组成，两半圆检查环(501)、(502)通过销钉(503)连接，所述壁厚检测环(5)通过环形连接件1(8)与第二U型滑块(7)连接；所述壁厚检测环(5)上设有电动推杆(10)；所述电动推杆(10)伸缩方向沿被测弯管(1)的径向方向设置，所述电动推杆(10)设置有四个，且沿壁厚检测环(5)内壁均布设置，所述电动推杆(10)上设有探头固定环(17)；所述测厚探头(11)通过探头固定环(17)安装于电动推杆(10)的伸出端，所述测厚探头(11)具体设置为超声探头。

2.根据权利要求1所述的一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，其特征在于：所述管夹(2)为可变径管夹，通过两端设置的回力弹簧(207)来改变其张开的弧度大小去适应不同的管径。

3.根据权利要求1所述的一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，其特征在于：所述第一U型滑块通过电机1(15)驱动；所述第二U型滑块通过电机2(16)驱动，所述电机1(15)、电机2(16)均为带编码的扫查电机，对于检查定位可以实时反馈。

4.根据权利要求1所述的一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，其特征在于：所述壁厚检测环(5)与周向圆周轨道(4)同轴心。

5.根据权利要求1所述的一种适用于不同管径弯管的壁厚全方位实时检测装置，其特征在于：所述轴向弧形轨道(3)上设有限位开关1(13)，所述周向圆周轨道(4)上设有限位开关2(14)。