CN116772035B - 可制动的控速管道内检测器载体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可制动的控速管道内检测器载体，包括支架、制动单元、泄流调速单元、驱动单元、里程单元和电控单元。制动单元包括制动块和第一移位机构，制动块用于与管道内壁接触制动。第一移位机构用于使制动块与管道内壁接触或分离。泄流调速单元包括固定泄流板、移动泄流板和第二移位机构。固定泄流板具有泄流区域。移动泄流板用于遮挡泄流区域。第二移位机构用于移动移动泄流板，以调整泄流区域的面积。驱动单元用于为第一移位机构和第二移位机构提供动力。里程单元用于监测自身的移动速度和位置。电控单元用于接收里程单元的监测数据，并控制驱动单元的动作。相比于现有技术，本发明不但具有控制内检测运行速度的功能，还具有制动功能。

Description

可制动的控速管道内检测器载体

技术领域

本发明涉及管道内检测技术领域，特别是涉及一种可制动的控速管道内检测器载体。

背景技术

目前，管道内检测是应用最为广泛、最为有效的管道缺陷检测手段。速度可控是内检测仪器高质量数据获取的前提，内检测器因检测需求的不同会搭载各种不同的无损检测传感器，常用的无损检测传感器包括漏磁（MFL）、电磁超声（EMAT）和超声（UT）。内检测器运行速度的不稳定性，严重制约了内检测结果的准确性。

管道内检测器的运行速度调节机构（公开号为CN213065124 U）提供了一种通过改变泄流面积大小的方式来调节内检测器速度的技术方案，但其不具备制动功能。

管道内检测器调速装置（公开号为CN 115436463A）提供了一种通过改变摩擦力大小的方式来实现内检测器减速的技术方案，具体通过扭矩电机带动套有高耐磨橡胶的活塞挤压管壁。但是，在高压力管道中（如4Mpa），气体推动力高达几十吨甚至上百吨，单纯增加摩擦力的方式不仅减速效果不佳，还有破坏管道的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种可制动的控速管道内检测器载体，其具有控制内检测器运行速度的功能，还具有制动功能，能使内检测器停留在必要的位置进行检测作业。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种可制动的控速管道内检测器载体，包括：

支架；

制动单元，所述制动单元包括制动块和第一移位机构；所述制动块用于与管道内壁接触制动；所述第一移位机构安装于所述支架上，用于使所述制动块与管道内壁接触或分离；所述制动单元包括多个，多个所述制动单元沿所述支架的周向分布；

泄流调速单元，所述泄流调速单元包括固定泄流板、移动泄流板和第二移位机构；所述固定泄流板安装于所述支架上，所述固定泄流板具有供管道内流体通过的泄流区域；所述移动泄流板用于遮挡所述泄流区域；所述第二移位机构用于移动所述移动泄流板，以调整所述泄流区域的面积；

驱动单元，所述驱动单元安装于所述支架上，用于为所述第一移位机构和所述第二移位机构提供动力；

里程单元，所述里程单元安装于所述支架上，用于监测自身的移动速度和位置；

电控单元，所述电控单元安装于所述支架上，用于接收所述里程单元的监测数据，并控制所述驱动单元的动作。

优选地，所述第一移位机构包括支臂和撑杆；所述支臂的两端分别与所述制动块、所述支架铰接相连；所述支臂的数量为两个以上，所述支架、所述制动块以及任意两个所述支臂组成平行四边形连杆机构，以使所述制动块的轴线平行于管道的轴线；所述撑杆的第一端与所述支臂铰接，所述撑杆的第二端由所述驱动单元移动。

优选地，所述移动泄流板转动安装于所述固定泄流板上；所述第二移位机构包括转轴，所述转轴与所述移动泄流板周向限位，以带动所述移动泄流板旋转。

优选地，所述驱动单元包括电机、丝杠、螺母和减速器，所述电机的输出轴与所述丝杠传动相连，所述丝杠转动安装于所述支架上，所述螺母与所述丝杠螺纹连接；

所述减速器的输入轴与所述丝杠相连，所述减速器的输出轴与所述移动泄流板相连，以驱动所述移动泄流板旋转；所述螺母与所述撑杆的第二端铰接，所述支架上沿轴向设置导向槽，所述撑杆穿过所述导向槽，以驱动所述撑杆的第二端平移。

优选地，所述撑杆包括内杆、套筒和弹簧，所述内杆与所述套筒滑动套接，所述弹簧设置于所述套筒内且位于所述内杆与所述套筒之间，以施加使所述内杆与所述套筒相互远离的弹性推力；所述内杆与所述套筒中的一个与所述支臂铰接，另一个由所述驱动单元移动。

优选地，所述电控单元包括控制舱、电源、电机驱动器和控制器，所述控制舱安装于所述支架上，所述电源、所述电机驱动器和所述控制器安装于所述控制舱内；所述电源为所述驱动单元、所述里程单元、所述电机驱动器和所述控制器供电；所述控制器用于接收所述里程单元的监测信息并向所述电机驱动器输出控制信号；所述电机驱动器用于控制所述电机的动作。

优选地，所述里程单元包括滚轮和磁敏单元；所述滚轮转动安装于所述支架上，所述滚轮用于和管道内壁滚动接触；所述磁敏单元用于监测所述滚轮的转动圈数，所述磁敏单元与所述电控单元电连接。

优选地，所述里程单元还包括摆臂和复位弹簧；所述摆臂的一端与所述滚轮转动相连，所述摆臂的第二端与所述支架铰接，以使所述摆臂的角度能够调整；所述复位弹簧的第一端与所述支架相连，所述复位弹簧的第二端与所述摆臂的第三端相连，以对所述摆臂施加将所述滚轮压向管道内壁的弹力。

优选地，所述制动块包括强磁铁。

优选地，所述可制动的控速管道内检测器载体还包括皮碗，所述皮碗的内缘固定于所述支架上，所述皮碗的外缘用于和管道内壁滑动接触。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的可制动的控速管道内检测器载体能够控制内检测器在管道内的运行速度，使其运行稳定；同时具备制动功能，使其能在必要的位置停留，以进行检测作业。

本发明的优选方案中，制动块包括强磁铁，在摩擦力一定的情况下，可以减小制动块对管道内壁的推力，避免管道变形。

本发明的优选方案中，通过一个电机同时实现对制动单元和泄流调速单元的驱动，实现两者动作的联动，简化了装置结构和控制方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例可制动的控速管道内检测器载体的示意图；

图2为本发明实施例可制动的控速管道内检测器载体的内部示意图；

图3为支架的示意图；

图4为制动单元的示意图；

图5为泄流调速单元的示意图；

图6为驱动单元的示意图；

图7为里程单元的示意图；

图8为电控单元的示意图；

图9为制动单元、泄流调速单元、驱动单元的组合结构示意图。

附图标记说明：1支架；2皮碗；3制动单元；4泄流调速单元；5驱动单元；6里程单元；7电控单元；101里程单元固定法兰；102电控单元固定法兰；103后端皮碗固定法兰；104传感器安装平台；105支耳；106导向槽；107驱动单元支架；108前端皮碗固定法兰；109调速单元安装法兰；110光电传感器安装法兰；301制动块；302支臂；303内杆；304套筒；305铰接轴；401固定泄流板；402移动泄流板；403联轴器；404转轴；405第一轴承；406连接键；407端板；408密封圈；501电机；502第二轴承；503丝杠；504螺母；505减速器；506支撑法兰；601滚轮；602摆臂；603固定架；604第一连接件；605复位弹簧；606第二连接件；607磁敏单元；701舱体；702舱盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种可制动的控速管道内检测器载体，其具有控制内检测器运行速度的功能，还具有制动功能，能使内检测器停留在必要的位置进行检测作业。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本实施例中所指的轴向为支架的轴线方向，本实施例所指的周向为环绕支架轴线的方向，本实施例中支架的前后方向即支架的轴线方向。

参照图1~图9，本实施例提供一种可制动的控速管道内检测器载体（以下简称为载体），包括支架1、制动单元3、泄流调速单元4、驱动单元5、里程单元6和电控单元7。内检测器一般直接或间接安装在支架1上，因此载体的运行速度即内检测器的运行速度。

支架1优选为圆筒状，本领域技术人员也可以选择网架等其它形式的支架1。制动单元3包括制动块301和第一移位机构，制动块301用于与管道内壁接触制动。第一移位机构安装于支架1上，用于使制动块301与管道内壁接触或分离。制动单元3包括多个，多个制动单元3沿支架1的周向分布（优选为沿周向均布），以分别与管道内壁的不同周向位置接触制动。泄流调速单元4包括固定泄流板401、移动泄流板402和第二移位机构。固定泄流板401安装于支架1上，固定泄流板401具有供管道内流体通过的泄流区域。泄流区域可以是固定泄流板401上的孔，也可以是固定泄流板401的外缘与管道内壁的间隙。移动泄流板402用于遮挡泄流区域。第二移位机构用于移动移动泄流板402，以调整泄流区域的面积。移动泄流板402的移动方式可以是平移，也可以是旋转，或者平移与旋转的组合。驱动单元5安装于支架1上，用于为第一移位机构和第二移位机构提供动力。里程单元6安装于支架1上，用于监测自身的移动速度和位置。电控单元7安装于支架1上，用于接收里程单元6的监测数据，并控制驱动单元5的动作。电控单元7应预设有控制程序，用来确定移动速度与泄流区域面积、制动块301位置之间的对应关系，和/或位置与泄流区域面积、制动块301位置之间的对应关系，以便于在到达某个位置或速度时输出准确的控制信号，使载体加速、减速或停止。

本实施例载体的工作原理如下：

载体在管道内正常运动时，制动块301与管道内壁为分离状态，载体在管道内流体的推动下流动。若需要加速载体，则保持制动块301与管道内壁的分离状态，并减小泄流区域的面积，以增大流体对载体的推力。若需要减速载体，则保持制动块301与管道内壁的分离状态，并增大泄流区域的面积，以减小流体对载体的推力。若需要使载体停止运动，则制动块301与管道内壁为接触状态，且泄流区域面积达到最大值，以在增大管道与载体间摩擦力的同时减小流体对载体的推力。

因此，本实施例的载体能够控制内检测器在管道内的运行速度，使其运行稳定；同时，本实施例的载体还具备制动功能，使其能在必要的位置停留，以进行检测作业。

作为一种可能的示例，本实施例中，第一移位机构包括支臂302和撑杆。支臂302的两端分别与制动块301、支架1铰接相连。支臂302的数量为两个以上，支架1、制动块301以及任意两个支臂302组成平行四边形连杆机构，以使制动块301的轴线平行于管道的轴线。撑杆的第一端与支臂302铰接，撑杆的第二端由驱动单元5移动。当撑杆的第二端移动时，撑杆摆动带动支臂302摆动，从而调节制动块301与管道内壁的距离。

作为一种可能的示例，本实施例中，移动泄流板402转动安装于固定泄流板401上。第二移位机构包括转轴404，转轴404与移动泄流板402周向限位，以带动移动泄流板402旋转。具体的，转轴404与移动泄流板402通过连接键406相连，以实现转轴404与移动泄流板402的周向限位。

作为一种可能的示例，本实施例中，驱动单元5包括电机501、丝杠503、螺母504和减速器505，电机501的输出轴与丝杠503传动相连，丝杠503转动安装于支架1上，螺母504与丝杠503螺纹连接。

减速器505的输入轴与丝杠503相连，减速器505的输出轴与移动泄流板402相连，以驱动移动泄流板402旋转。具体的，本实施例中，泄流调速单元4还包括联轴器403，转轴404与减速器505的输出轴分别与联轴器403的两端固定相连，转轴404背离联轴器403的一端通过第一轴承405与固定泄流板401的中心孔转动相连。移动泄流板402的中心轴与固定泄流板401的中心孔之间设置密封圈408，该密封圈408位于轴承后侧，以避免管道内的流体从后侧进入轴承。固定泄流板401的中心孔前端覆盖端板407，以避免管道内的流体从前侧进入轴承。

螺母504与撑杆的第二端铰接，由于制动单元3包括多个，螺母504上沿周向设有多个铰接孔，以分别和不同制动单元3的撑杆铰接。支架1上沿轴向设置导向槽106，撑杆穿过导向槽106。由于导向槽106对撑杆周向限位、撑杆对螺母504周向限位，当丝杠503旋转时，螺母504只平移不旋转，从而带动撑杆的第二端平移。

因此，本实施例中的电机501同时为制动单元3和泄流调速单元4提供动力，简化了整体结构。

需要说明的是，管道一般具有局部内凹位置（向管道内侧凹陷的位置）。如果多个制动单元3同步运动，则某个制动单元3的制动块301因接触局部内凹位置而停动时，其它未接触到管道内壁的制动单元3也相应停动，这样会造成摩擦力不足的情况。

作为一种可能的示例，为了避免出现这种摩擦力不足的情况，本实施例中，撑杆包括内杆303、套筒304和弹簧，内杆303与套筒304滑动套接，弹簧设置于套筒304内且位于内杆303与套筒304之间，以施加使内杆303与套筒304相互远离的弹性推力。内杆303与套筒304中的一个与支臂302铰接，另一个由驱动单元5移动。当某个制动单元3的制动块301因接触局部内凹位置而停动时，该制动单元3的弹簧可发生压缩，使得螺母504能够继续旋转，直至各个制动单元3的制动块301均接触到管道内壁。因此，本实施例通过设置弹簧的方式，适应管道内壁圆周方向上凹凸不平的情况。

作为一种可能的示例，本实施例中，电控单元7包括控制舱、电源、电机驱动器和控制器，控制舱安装于支架1上，电源、电机驱动器和控制器安装于控制舱内。电源为驱动单元5、里程单元6、电机驱动器和控制器供电。控制器用于接收里程单元6的监测信息并向电机驱动器输出控制信号。电机驱动器用于控制电机501的动作。具体的，控制舱包括舱体701和舱盖702，舱体701与舱盖702固定相连。舱盖702上设置有接线孔和开关孔，接线孔供导线穿过，开关孔供开关按钮穿过。导线可用于供电或传输信号，开关按钮可用于切换电源的供电与断电状态。接线孔与开关孔内均设有密封圈，以避免管道内的流体介质进入控制舱。

作为一种可能的示例，本实施例中，里程单元6包括滚轮601和磁敏单元607（或称磁敏式测速传感器）。滚轮601转动安装于支架1上，滚轮601用于和管道内壁滚动接触。磁敏单元607用于监测滚轮601的转动圈数，磁敏单元607与控制器电连接，以将监测到的速度信息传输至控制器。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以采用其它方式测量速度和位置（或称里程）。

作为一种可能的示例，为了适应管道的凹凸位置，本实施例中，里程单元6还包括摆臂602和复位弹簧605。摆臂602的一端与滚轮601转动相连，摆臂602的第二端与支架1铰接，以使摆臂602的角度能够调整。复位弹簧605的第一端与支架1相连，复位弹簧605的第二端与摆臂602的第三端相连，以对摆臂602施加将滚轮601压向管道内壁的弹力。通过设置摆臂602和复位弹簧605，可以使滚轮601始终与管道内壁接触，避免滚轮601空转。具体的，里程单元6还包括固定架603，固定架603固定于支架1上，摆臂602的第二端与固定架603铰接，以实现摆臂602第二端与支架1的间接铰接。复位弹簧605的第一端通过第一连接件604与固定架603相连，复位弹簧605的第二端通过第二连接件606与支架1固定相连。

作为一种可能的示例，本实施例中，制动块301包括强磁铁，此处的强磁铁是指磁场强度在1.5特斯拉以上的磁铁。管道一般为铁磁性材质，通过强磁铁与管道间的磁力增大两者之间的正压力，从而起到增大摩擦力的技术效果。在摩擦力一定的情况下，通过使制动块301包括强磁铁，可以减小制动块301对管道内壁的推力，避免管道变形。需要说明的是，为了避免强磁铁的磨损，制动块301还可以包括耐磨块，耐磨块位于强磁铁与管道内壁之间，耐磨块用于和管道内壁接触。耐磨块的材质可以根据实际需要进行选择，此处不再赘述。

作为一种可能的示例，本实施例中，载体还包括皮碗2，皮碗2的内缘固定于支架1上，皮碗2的外缘用于和管道内壁滑动接触。皮碗2能够封堵支架1与管道内壁之间的缝隙，使管道内的流体无法从该缝隙处流过，从而增大流体对载体的推力。具体的，皮碗2包括前端皮碗和后端皮碗，前端皮碗和后端皮碗分别固定于支架1的前后两端。当载体不需要很大的推力时，皮碗2也可以替换为固定于支架1上的支撑块，支撑块包括多个且沿支架1的周向分布，流体可从相邻两个支撑块的缝隙处通过。

作为一种可能的示例，本实施例中，支架1的后端设置有里程单元固定法兰101、电控单元固定法兰102和后端皮碗固定法兰103，里程单元固定法兰101与固定架603固定相连，电控单元固定法兰102与舱体701固定相连，后端皮碗固定法兰103与后端皮碗固定相连。电控单元固定法兰102位于里程单元固定法兰101内侧，舱体701固定于电控单元固定法兰102的前侧中心位置，电控单元固定法兰102的边缘位置设有泄流孔。

支架1外围中部设置有传感器安装平台104，用于安装内检测器。支架1外围周向均布设置有支耳105，用于和支臂302的一端铰接。支架1周向均布有导向槽106，用于对撑杆进行导向。支架1内部设置有两个驱动单元支架107，位于后侧的驱动单元支架107用于和丝杠503的非螺纹段通过第二轴承502相连，位于前侧的驱动单元支架107用于和减速器505壳体上的支撑法兰506固定相连。驱动单元支架107包括位于中心的圆环和位于四周的连杆，连杆包括多个且呈放射状分布，连杆的两端分别与圆环和支架1固定相连。

支架1前部设置有前端皮碗固定法兰108和调速单元安装法兰109，前端皮碗固定法兰108与前端皮碗固定相连，调速单元安装法兰109与固定泄流板401固定相连。支架1内部前端设置有光电传感器安装法兰110，光电传感器安装法兰110与光电传感器固定相连，光电传感器用于监测移动泄流板402的位置，光电传感器与控制器电连接，以将监测结果反馈至控制器。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种可制动的控速管道内检测器载体，其特征在于，包括：

支架；

制动单元，所述制动单元包括制动块和第一移位机构；所述制动块用于与管道内壁接触制动；所述第一移位机构安装于所述支架上，用于使所述制动块与管道内壁接触或分离；所述制动单元包括多个，多个所述制动单元沿所述支架的周向分布；

泄流调速单元，所述泄流调速单元包括固定泄流板、移动泄流板和第二移位机构；所述固定泄流板安装于所述支架上，所述固定泄流板具有供管道内流体通过的泄流区域；所述移动泄流板用于遮挡所述泄流区域；所述第二移位机构用于移动所述移动泄流板，以调整所述泄流区域的面积；

驱动单元，所述驱动单元安装于所述支架上，用于为所述第一移位机构和所述第二移位机构提供动力，通过使所述制动块与管道内壁的接触制动和所述泄流区域的面积增大相配合，使所述可制动的控速管道内检测器载体能够在管道内停留，以使所述可制动的控速管道内检测器载体所搭载的内检测器能够在管道的指定位置进行检测作业；

里程单元，所述里程单元安装于所述支架上，用于监测自身的移动速度和位置；

电控单元，所述电控单元安装于所述支架上，用于接收所述里程单元的监测数据，并控制所述驱动单元的动作；

所述第一移位机构包括支臂和撑杆；所述支臂的两端分别与所述制动块、所述支架铰接相连；所述支臂的数量为两个以上，所述支架、所述制动块以及任意两个所述支臂组成平行四边形连杆机构，以使所述制动块的轴线平行于管道的轴线；所述撑杆的第一端与所述支臂铰接，所述撑杆的第二端由所述驱动单元移动；

所述移动泄流板转动安装于所述固定泄流板上；所述第二移位机构包括转轴，所述转轴与所述移动泄流板周向限位，以带动所述移动泄流板旋转；

所述驱动单元包括电机、丝杠、螺母和减速器，所述电机的输出轴与所述丝杠传动相连，所述丝杠转动安装于所述支架上，所述螺母与所述丝杠螺纹连接；

所述减速器的输入轴与所述丝杠相连，所述减速器的输出轴与所述移动泄流板相连，以驱动所述移动泄流板旋转；所述螺母与所述撑杆的第二端铰接，所述支架上沿轴向设置导向槽，所述撑杆穿过所述导向槽，以驱动所述撑杆的第二端平移；

所述撑杆包括内杆、套筒和弹簧，所述内杆与所述套筒滑动套接，所述弹簧设置于所述套筒内且位于所述内杆与所述套筒之间，以施加使所述内杆与所述套筒相互远离的弹性推力；所述内杆与所述套筒中的一个与所述支臂铰接，另一个由所述驱动单元移动。

2.根据权利要求1所述的可制动的控速管道内检测器载体，其特征在于，所述电控单元包括控制舱、电源、电机驱动器和控制器，所述控制舱安装于所述支架上，所述电源、所述电机驱动器和所述控制器安装于所述控制舱内；所述电源为所述驱动单元、所述里程单元、所述电机驱动器和所述控制器供电；所述控制器用于接收所述里程单元的监测信息并向所述电机驱动器输出控制信号；所述电机驱动器用于控制所述电机的动作。

3.根据权利要求1所述的可制动的控速管道内检测器载体，其特征在于，所述里程单元包括滚轮和磁敏单元；所述滚轮转动安装于所述支架上，所述滚轮用于和管道内壁滚动接触；所述磁敏单元用于监测所述滚轮的转动圈数，所述磁敏单元与所述电控单元电连接。

4.根据权利要求3所述的可制动的控速管道内检测器载体，其特征在于，所述里程单元还包括摆臂和复位弹簧；所述摆臂的一端与所述滚轮转动相连，所述摆臂的第二端与所述支架铰接，以使所述摆臂的角度能够调整；所述复位弹簧的第一端与所述支架相连，所述复位弹簧的第二端与所述摆臂的第三端相连，以对所述摆臂施加将所述滚轮压向管道内壁的弹力。

5.根据权利要求1所述的可制动的控速管道内检测器载体，其特征在于，所述制动块包括强磁铁。

6.根据权利要求1所述的可制动的控速管道内检测器载体，其特征在于，还包括皮碗，所述皮碗的内缘固定于所述支架上，所述皮碗的外缘用于和管道内壁滑动接触。