CN207662853U - 一种管道探伤装置 - Google Patents

Abstract

当前对于管道探伤监测的瓶颈主要是如何实现隐蔽管道尤其是深埋管道、水下管道的监测。隐蔽管道的特殊环境造成无法从管道外部监测的困难，尤其是对于长距离输运管道，还需要解决弯头处监测装置的转弯问题。此外，由于长期使用，管道内壁附着了大量污垢，较厚污垢层直接影响超声波探测头的数据分辨率，造成裂缝误判、漏判的情况发生。本实用新型公开了一种管道探伤装置，具有对地埋和水下隐蔽管道完成探伤任务的功能，尤其对于远距离传输管道能够实现自动转弯，能够清除管道内壁污垢实现精确探伤。同时，本实用新型提出的一种管道探伤装置能够同时在充液管道与空管内实现高效探伤，解决现有技术无法在变工况条件下不间断工作的技术难题。

Description

一种管道探伤装置

技术领域

本发明涉及一种探伤装置，特别是涉及一种隐蔽管道超声波探伤的装置。

背景技术

埋于地下或水下的输油管道、输气管道，在长期氧化、气/液压力、杂质冲击等作用下，将会发生管道内表面出现破损，内部出现裂缝，从而引起安全隐患。目前，管道探伤技术繁多，主要有超声波检测、涡流检测、磁粉检测、射线检测、渗透检测、目视检测、红外检测、微波检测等等。相比之下，超声波监测技术较为成熟，具有数据分辨率高，监测成本低，结构简单的优势。超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

当前对于管道探伤监测的瓶颈主要是如何实现隐蔽管道尤其是深埋管道、水下管道的监测。隐蔽管道的特殊环境造成无法从管道外部监测的困难，尤其是对于长距离输运管道，还需要解决弯头处监测装置的转弯问题。此外，由于长期使用，管道内壁附着了大量污垢，较厚污垢层直接影响超声波探测头的数据分辨率，造成裂缝误判、漏判的情况发生。

因此如果能发明一种高效自动化的探伤装置，对管道运输的安全、维护具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种超声波管道探伤装置，具有对地埋和水下隐蔽管道完成探伤任务的功能。尤其是对于远距离传输管道能够完成自动转弯，能够清除管道内壁污垢，实现精确探伤。此外，本发明提出的装置能够同时在充液管道与空管内实现自动转换，解决现有技术无法在变工况条件下不间断工作的技术难题。

为了解决以上问题，本发明设计的一种超声波管道探伤装置包括驱动叶轮、叶轮驱动轴、驱动轮组、从动轮组、叶轮驱动联轴器、叶轮驱动直流电机、叶轮驱动蓄电池、钢刷驱动直流电机、钢刷、超声波探测架、超声波探测头、波纹管、钢刷驱动轴、钢刷驱动轴联轴器、钢刷驱动蓄电池、机身。该装置分内外两部分，外部主要有驱动叶轮、钢刷、钢刷驱动轴、超声波检测架、超声波探头、从动轮组、驱动轮组组成，内部由叶轮驱动直流电机、叶轮驱动蓄电池、叶轮驱动联轴器、叶轮驱动轴、钢刷驱动直流电机、钢刷驱动蓄电池、钢刷驱动轴联轴器、波纹管组成，机身作为基体固定和连接各主要部件。叶轮由叶轮驱动直流电机通过联轴器带动叶轮驱动轴，叶轮驱动直流电机通过螺栓固定在机身的支板上，由叶轮驱动蓄电池供电，叶轮驱动蓄电池也通过螺栓固定在机身支板上。钢刷由钢刷驱动直流电机通过联轴器带动钢刷驱动轴，驱动直流电机通过螺栓固定在机身的支板上，由钢刷驱动蓄电池供电，钢刷驱动蓄电池也通过螺栓固定在机身支板上。机身壳体分内外两层，外层中部采用橡胶波纹管连接两端，具有柔性，在管道拐弯处可弯曲、可伸缩。波纹管外部加工均布通孔，通过螺栓固定在机身外层法兰上。驱动轮通过弹簧与机身连接，从动轮也通过弹簧与机身连接。超声波检测架通过螺钉固定在机身凸台上，不随钢刷驱动轴转动。

进一步，所述的驱动叶轮通过半圆键与叶轮驱动轴连接，叶轮驱动轴由深沟球轴承支撑固定在机身上，轴承端盖采用半粗羊毛毡封油，采用螺钉固定在机身上。驱动叶轮采用铝合金铸造成形，合金质量分数为：硅23、铁0.7、铜3.8、锰0.5、镁1.5、铬0.15、锌0.25、钛0.1，其它为铝。

进一步，所述的机身由内外两层组成，外层为橡胶保护套，内层采用铝合金焊接成形，铝合金材料质量分数为：硅23、铁1.5、铜1.8、锰2.5、镁1.5、铬0.15、锌0.25、钛0.1，其它为铝。橡胶保护套与内层铝合金壳体分别在机身两端通过螺栓连接。

进一步，所述的叶轮驱动直流电机采用永磁直流电机，功率30W，电压12V，额定转速1000r/m，转矩5.5Nm。

进一步，所述的钢刷驱动直流电机采用永磁直流电机，功率60W，电压12V，额定转速1500r/m，转矩12Nm。

进一步，所述的超声波检测架由Q235钢板焊接成形，由上环形板、下环形版和支撑板组成，支撑板通过焊接连接和固定上环形板与下环形板。支撑板为2-3 mm厚度的钢板，超声波探头与支撑板直接为间隙配合，可以在支撑板形成的槽内移动。超声波探头底部焊接弹簧，弹簧另一端焊接在固定块上，固定块与超声波定轴通过螺钉连接。

进一步，所述的从动轮组，每组轮子有3个轮子，绕机身呈120°均布，材料选用尼龙。

进一步，所述的驱动轮组，每组轮子有3个轮子，绕机身呈120°均布，通过步进电机调控驱动轮转速，轮子安装在轮架上，轮架通过弹簧与机身连接，保证轮子具有足够的压力使轮子始终与管道内壁接触，材料选用尼龙，步进电机选用6V, 额定功率16W, 额定转矩1Nm额定转速1000r/m。

进一步，所述的叶轮驱动蓄电池与钢刷驱动蓄电池均采用12V铅酸蓄电池。

进一步，所述的波纹管采用氢化丁晴橡胶材料，工作温度范围：-20℃~150℃，通过螺栓与机身铝合金内层及外层橡胶保护套连接，同时将机身分隔为两部分，前半部分为钢刷驱动部分，后半部分为叶轮驱动部分。

进一步，所述的钢刷包括钢刷头、钢刷支架、弹簧、弹簧固定板组成，弹簧一段焊接在钢刷头上另一端焊接在弹簧固定板上，弹簧固定板与钢刷驱动轴通过螺钉连接，钢刷支架与钢刷驱动轴焊接在一起。钢刷通过弹簧连接到固定套上，三个钢刷沿轴向以120°均布，钢刷头部设计成半圆形以适应管径变化。

附图说明

图1为本发明的一种超声波管道探伤装置的主视图；

图2为本发明的一种超声波管道探伤装置的左视图；

图3为图1的局部放大图；

图4为图1的A向视图；

图5为超声波探测架剖面图；

图6为驱动轮主视图剖面图；

图7为驱动轮右视图剖面图；

图8为驱动轮俯视图；

图9为机身后端内侧铝合金壳体主视图；

图10为机身后端内侧铝合金壳体右视图；

图11为机身后端内侧铝合金壳体俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明做进一步详细说明。

如图1~3所示，一种超声波管道探伤装置包括驱动叶轮1、叶轮驱动轴3、驱动轮组13、从动轮组4、叶轮驱动联轴器6、叶轮驱动直流电机7、紧固螺钉2、叶轮驱动蓄电池8、钢刷驱动直流电机9、钢刷16、超声波探测组件14、橡胶波纹管5、钢刷驱动轴15、钢刷驱动轴联轴器11、钢刷驱动蓄电池10、机身12。机身12作为基体固定和连接各主要部件。叶轮1由叶轮驱动直流电机6通过联轴器6带动叶轮驱动轴3，叶轮驱动直流电机7通过螺栓固定在机身12的支板上，由叶轮驱动蓄电池8 供电，叶轮驱动蓄电池8也通过螺栓固定在机身支板上。钢刷15由钢刷驱动直流电机9通过联轴器11带动钢刷驱动轴16，钢刷驱动直流电9机通过螺栓固定在机身的支板上，由钢刷驱动蓄电池10供电，钢刷驱动蓄电池10也通过螺栓固定在机身支板上。机身壳体分内外两层，外层中部采用橡胶波纹管5连接两端，具有柔性，在管道拐弯处可弯曲、可伸缩。橡胶波纹管5外部加工均布通孔，通过螺栓固定在机身外层法兰上。驱动轮13通过弹簧与机身连接，从动轮4也通过弹簧与机身连接。超声波检测架13-3通过螺钉固定在机身凸台上，不随钢刷驱动轴转动。

如图4所示为钢刷组件的局部视图，包括钢刷头15-1、钢刷弹簧15-2、支架15-3、弹簧固定板15-4组成，弹簧15-4一端焊接在钢刷头15-1上另一端焊接在弹簧固定板15-4上，弹簧固定板15-4与钢刷驱动轴16通过螺钉15-4连接，钢刷支架15-3与钢刷驱动轴16焊接在一起。钢刷通过弹簧15-2连接到固定板15-4上，三个钢刷沿轴向以120°均布，钢刷头部设计成半圆形以适应管径变化。

如图5所示为超声波检测支架的剖面图，超声波检测架由Q235钢板焊接成形，由上环形板、下环形版和支撑板13-3组成，支撑板通过焊接连接和固定上环形板与下环形板。支撑板13-3为2-3 mm厚度的钢板，超声波探头13-1与支撑板直接为间隙配合，可以在支撑板形成的槽内移动。超声波探头底部焊接弹簧13-2，弹簧13-2另一端焊接在固定块13-4上，固定块与超声波定轴13-5通过螺钉连接。

如图6~8所示为驱动轮13，包括弹簧13-1、轮架13-2、轮子13-3、轴承支座13-4、轴承13-5、轴向挡圈13-6、转轴13-7、垫片13-8、螺栓13-9、螺母13-10、半圆键13-11、半圆键13-12、垫片13-13、螺栓13-14、螺母13-15、垫片13-16、螺栓13-17、螺母13-18、垫片13-19、螺栓13-20、螺母13-21、密封箱13-22、减速器13-23、联轴器13-24、步进电机13-25。该装置共有3个驱动轮，轮子绕机身呈120°均布，步进电机13-25通过联轴器13-24、减速器13-23将转矩传递给转轴13-7，通过半圆键13-11实现调控驱动轮旋转。轮子安装在轮架上，轮架通过弹簧与机身连接，保证轮子具有足够的压力使轮子始终与管道内壁接触，材料选用尼龙，步进电机选用6V, 额定功率16W, 额定转矩1Nm额定转速1000r/m。

如图9~11为机身后端内侧铝合金壳体的几何结构。

本发明的工作原理如下：

该装置在管道内行进具有两个驱动部件，一个是通过叶片直流电机驱动叶片旋转产生螺旋推进力，另一个是通过步进电机带动驱动轮旋转提供牵引力。当探测管道为充液工况时，仅通过叶片推进可实现装置在管道内的行进。当探测管道为空置状态时，可以通过步进电机带动驱动轮实现行进。由于驱动轮通过弹簧与机身连接，可以实现伸缩适应不同管径的变化，同理从动轮根据相同原理也可以实现伸缩。长期使用的管道表面附着较厚污垢，对探伤不利。在装置头部安装的钢刷部件可以先对污垢实现清楚，钢刷本身具有柔性且与钢刷驱动轴通过弹簧连接，因此可对不同管径实现自适应。钢刷清理管壁污垢后，再通过超声波探测头探测可提供探伤的精度。超声波探头可以在支撑板形成的槽内移动。超声波探头底部焊接弹簧，弹簧另一端焊接在固定块上，固定块与超声波定轴通过螺钉连接，当管径变化时超声波探头可实现伸缩，压在管壁内侧。此外，当装置遇到管道拐弯处，装置机身中部的橡胶波纹管随着管道曲率半径弯曲，实现顺利转弯。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依次限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所做的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种管道探伤装置包括驱动叶轮、叶轮驱动轴、驱动轮组、从动轮组、叶轮驱动联轴器、叶轮驱动直流电机、叶轮驱动蓄电池、钢刷驱动直流电机、钢刷、超声波探测架、超声波探测头、波纹管、钢刷驱动轴、钢刷驱动轴联轴器、钢刷驱动蓄电池、机身，该装置分内外两部分，外部主要有驱动叶轮、钢刷、钢刷驱动轴、超声波检测架、超声波探头、从动轮组、驱动轮组组成，内部由叶轮驱动直流电机、叶轮驱动蓄电池、叶轮驱动联轴器、叶轮驱动轴、钢刷驱动直流电机、钢刷驱动蓄电池、钢刷驱动轴联轴器、波纹管组成，机身作为基体固定和连接各主要部件，叶轮由叶轮驱动直流电机通过联轴器带动叶轮驱动轴，叶轮驱动直流电机通过螺栓固定在机身的支板上，由叶轮驱动蓄电池供电，叶轮驱动蓄电池也通过螺栓固定在机身支板上，钢刷由钢刷驱动直流电机通过联轴器带动钢刷驱动轴，驱动直流电机通过螺栓固定在机身的支板上，由钢刷驱动蓄电池供电，钢刷驱动蓄电池也通过螺栓固定在机身支板上，机身壳体分内外两层，外层中部采用橡胶波纹管连接两端，具有柔性，在管道拐弯处可弯曲、可伸缩，波纹管外部加工均布通孔，通过螺栓固定在机身外层法兰上，驱动轮通过弹簧与机身连接，从动轮也通过弹簧与机身连接，超声波检测架通过螺钉固定在机身凸台上，不随钢刷驱动轴转动。

2.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的驱动叶轮通过半圆键与叶轮驱动轴连接，叶轮驱动轴由深沟球轴承支撑固定在机身上，轴承端盖采用半粗羊毛毡封油，采用螺钉固定在机身上。

3.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的机身由内外两层组成，外层为橡胶保护套，内层采用铝合金焊接成形，橡胶保护套与内层铝合金壳体分别在机身两端通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的叶轮驱动直流电机采用永磁直流电机，功率30W，电压12V，额定转速1000r/m，转矩5.5Nm。

5.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的钢刷驱动直流电机采用永磁直流电机，功率60W，电压12V，额定转速1500r/m，转矩12Nm。

6.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的超声波检测架由Q235钢板焊接成形，由上环形板、下环形版和支撑板组成，支撑板通过焊接连接和固定上环形板与下环形板，支撑板为2-3mm厚度的钢板，超声波探头与支撑板直接为间隙配合，可以在支撑板形成的槽内移动，超声波探头底部焊接弹簧，弹簧另一端焊接在固定块上，固定块与超声波定轴通过螺钉连接。

7.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的从动轮的每组轮子有3个轮子，绕机身呈120°均布。

8.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的驱动轮组的每组轮子有3个轮子，绕机身呈120°均布，通过步进电机调控驱动轮转速，轮子安装在轮架上，轮架通过弹簧与机身连接，步进电机选用6V,额定功率16W,额定转矩1Nm额定转速1000r/m。

9.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的波纹管的工作温度范围：-20℃～150℃，通过螺栓与机身铝合金内层及外层橡胶保护套连接，同时将机身分隔为两部分，前半部分为钢刷驱动部分，后半部分为叶轮驱动部分。

10.根据权利要求1所述的一种管道探伤装置，其特征是所述的钢刷包括钢刷头、钢刷支架、弹簧、弹簧固定板组成，弹簧一段焊接在钢刷头上另一端焊接在弹簧固定板上，弹簧固定板与钢刷驱动轴通过螺钉连接，钢刷支架与钢刷驱动轴焊接在一起，钢刷通过弹簧连接到固定套上，三个钢刷沿轴向以120°均布，钢刷头部设计成半圆形以适应管径变化。