CN207946076U - 一种可变径管道旋转检测装置 - Google Patents

Abstract

一种可变径管道旋转检测装置，同时具备旋转检测和变径功能，由两组结构相同且轴向对称布置的检测体组成。两组检测体均包括齿轮传动机构、变径机构及检测探头组件，可在电动机的驱动下同步相对旋转，并且能够根据需要调整外径以适应不同的作业环境，满足管道检测机器人对变径的需求。本实用新型提供的可变径管道旋转检测装置只需配备四个检测探头组件，而且变径操作便捷、稳定，解决了现有技术中检测探头数量多、处理器负荷大、变径时调节难度大、因缺乏路径限定而容易使探头产生摆动、整体结构复杂等难题；通过改变检测探头类型可适用于各种管道旋转检测的场合中。

Description

一种可变径管道旋转检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，特别是涉及一种配备少量探头、采用旋转检测方式、可适应不同管径的管道壁厚检测装置。

背景技术

作为远距离输送流体物料的重要装置，管道在工业生产领域中大量存在。但是在长期使用过程中，管壁往往因腐蚀而减薄甚至破损，导致物料外泄，从而造成资源的极大浪费，严重污染外部环境，影响生产顺利进行，甚至会危及人身安全与健康。因此，管道剩余壁厚在线检测装置应运而生。

目前，管道壁厚检测通常采用漏磁通检测方法，且现有的检测装置通常为固定式，因此需要采用很多组探头才能实现管道周向全覆盖。例如张云伟在《昆明理工大学学报（理工版）》2004年第4期发表的“煤气管道壁厚检测装置研究”、《传感器技术》2004年第12期发表的“煤气管道壁厚检测传感器”、邓越在《工业仪表与自动化装置》2005年第2期发表的“漏磁法管道壁厚检测装置研究”论文中，针对Φ400~650mm城市煤气管道所设计的检测装置采用三十二组探头。很显然，如果需要检测更大直径的管道则需要使用更多的探头，这样不但使检测装置的结构变得更加复杂，而且也大大增加了处理器的端口数量和数据处理压力。

工业管网往往比较复杂，其中的管道通常具有多种不同的直径，这样就需要管道检测装置应具有适应不同管径的能力。对于张云伟和邓越在上述论文中提出的煤气管道壁厚检测装置，每组探头均由两根支撑杆、一个仿形轮和一个测量头组成，支撑杆除了起支撑作用外还用于径向调节，杆上刻有刻度来对应Φ400~650mm的管径。当检测不同直径的管道时，需人工分别调节六十四根支撑杆的长度，工作量很大，操作极其不方便，而且这么多根支撑杆也很难达到一致的调节效果。为了使探头能够实现同步变径，张云伟于2007年在博士论文“煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究”中提出了改进方案：三十二组探头中每两组布置在一根可伸缩杆上，这样便将六十四根支撑杆简化为十六根可伸缩杆，并呈环形分布在两个转动盘之间。两个转动盘的相对内表面以及十六根可伸缩杆的内、外表面均加工有相同的渐开线螺纹。变径时转动手柄，通过圆柱齿轮传动机构带动转动盘旋转，继而带动十六根可伸缩杆同时产生径向移动。虽然这种变径方式带来了调节上的一致性，但是结构仍很复杂，加工、安装与调试都有很大的困难。另外，可伸缩杆的移动路径缺乏约束，因此在移动过程中很有可能会带动探头产生晃动，从而影响测量效果。

发明内容

本实用新型的目的在于为避免上述现有技术存在的不足之处，提供一种探头数量少、可旋转检测、变径调整易于操作且姿态稳定、结构简单的管道壁厚检测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可变径管道旋转检测装置，包括轴向对称布置的左检测体和右检测体，分别由一台电机8驱动，所述电机8以空间相隔180°的方式布置在所述左、右检测体的外侧，以带动所述左、右检测体同步相对转动；所述左、右检测体的结构相对于中心轴线对称，均包括传动大锥齿轮4、变径小锥齿轮6、变径大锥齿轮10、变径滑块9、变径封闭体7和检测探头组件3。

进一步的技术方案，所述电机8的输出轴上安装着传动小锥齿轮1，所述传动小锥齿轮1与所述传动大锥齿轮4相啮合。

进一步的技术方案，所述变径小锥齿轮6、变径大锥齿轮10和变径滑块9都安装在所述变径封闭体7内，所述变径封闭体7的外端面与所述传动大锥齿轮4相连接。

进一步的技术方案，所述变径小锥齿轮6与所述变径大锥齿轮10相啮合，所述变径大锥齿轮10通过平面螺纹与所述变径滑块9相配合，所述变径滑块9安装在所述变径封闭体7的径向滑槽中，其外端面上固定着所述检测探头组件3。

采用上述技术方案，本实用新型与现有技术相比的有益效果是：检测装置同时拥有旋转检测能力与变径功能；两组检测体同步相对旋转，克服了单一外部力矩的不良影响，使得检测装置的姿态始终保持稳定，确保检测结果准确可靠；变径调节简便易行，变径组件的移动路径有确定的约束，因此在变径调整过程中不会引起探头发生摆动；结构简单紧凑，只需配备少量的探头便可实现管道周向不漏检，大大降低了检测装置对处理器的要求，也极大地减轻了处理器数据处理的负荷；针对更大直径的管道检测也不会增加整体结构的复杂程度，便于应用到不同的作业环境中。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的右视图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图2的B-B剖视图。

图5是本实用新型左检测体中变径封闭体的结构示意图。

其中，1、传动小锥齿轮；2、电机安装座；3、检测探头组件；4、传动大锥齿轮；5、轴向定位安装件；6、变径小锥齿轮；7、变径封闭体；8、电机；9、变径滑块；10、变径大锥齿轮；11、安装基体。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、图4所示，一种可变径管道旋转检测装置，包括轴向对称布置的左检测体和右检测体；整个装置采用电机作为执行元件，左、右检测体分别由一台电机8驱动，两台电机8以空间相隔180°的方式分别布置在左、右检测体的外侧，在检测过程中带动两组检测体进行同步相对转动，因此扭矩在装置内部相互抵消而不会向外界传递。

如图1、图2、图4所示，电机8利用轴向定位安装件5及电机安装座2进行安装，电机8通过螺栓固定在电机安装座2上，而电机安装座2利用螺钉与轴向定位安装件5进行连接。

如图3、图4所示，左、右检测体的结构相对于中心轴线对称，均包括传动大锥齿轮4、变径小锥齿轮6、变径大锥齿轮10、变径滑块9、变径封闭体7和检测探头组件3，变径小锥齿轮6、变径大锥齿轮10和变径滑块9都安装在变径封闭体7内，变径封闭体7的外端面与传动大锥齿轮4相连接。

如图2、图4所示，传动小锥齿轮1安装在电机8的输出轴上，从而将动力传递至与之啮合的传动大锥齿轮4上。

如图1、图4所示，传动大锥齿轮4的主体为阶梯结构，其外侧端面加工有锥形轮齿，用于与传动小锥齿轮1相啮合。传动大锥齿轮4轮齿以外的圆周端面上加工有螺纹孔，用于与变径封闭体7外端面上的孔相配合，并通过螺钉将它们连接在一起。传动大锥齿轮4的内侧端面上有两个相隔180°的凸台，凸台内侧加工有槽口，以便于安装变径小锥齿轮6。

如图4所示，变径小锥齿轮6是一个三段式结构：内侧段为一个锥齿轮，与变径大锥齿轮10相啮合；中间段为光轴；外侧段为一个圆柱头，其外端面加工有内六角形凹槽，可以利用内六角扳手带动旋转。变径小锥齿轮6的轴段穿过变径封闭体7外圆周上的孔以及传动大锥齿轮4内侧凸台上的槽口，其圆柱头的内端面与传动大锥齿轮4凸台的外端面相接触，从而使变径小锥齿轮6的径向位置得到固定。

如图3所示，变径大锥齿轮10的外侧端面加工有锥形轮齿，用于与变径小锥齿轮6相啮合；其内侧加工有平面螺纹，用于与变径滑块9相配合。

变径滑块9是截面为矩形的中空结构，外端面上有螺纹孔，通过螺钉与检测探头组件3进行稳定连接。变径滑块9的外侧面加工有用来与变径大锥齿轮10相配合的平面螺纹、内侧面为一平面，其另外两个相对侧面上分别加工有通长凸台，用于与变径封闭体7中的径向滑槽相配合，以保证变径滑块9在移动过程中方向的准确性。

安装基体11是整个检测装置的安装基础，检测装置可围绕它进行旋转。其外形呈圆筒状，中间有一环形凸起，以便对布置在它两侧的左、右检测体进行定位，并使二者之间隔开一段距离以避免相对转动时发生干涉。传动大锥齿轮4、变径大锥齿轮10及变径封闭体7分别通过轴承安装在安装基体11上。安装基体11的左、右两侧通过螺钉与轴向定位安装件5进行连接。

如图5所示，变径封闭体7中心圆台处的阶梯孔用于轴承定位，在中心圆台以外有两个用于安装变径滑块9的径向滑槽，滑槽的两个内侧面加工有沟槽，用来限定变径滑块9的位置，使其始终与滑槽之间保持配合关系。在变径封闭体7的外侧弧形端面上沿周向均匀分布有螺纹孔，用于与传动大锥齿轮4进行连接固定。变径封闭体7的外圆周上相隔180°加工有两个较大圆孔，该孔的轴线与径向滑槽在空间上相互垂直，以便于安装和调节变径小锥齿轮6。

在检测过程中，电机8的输出轴带动传动小锥齿轮1进行转动，从而驱使与之相啮合的传动大锥齿轮4转动。由于传动大锥齿轮4与变径封闭体7通过螺钉连接在一起，于是变径封闭体7连同安装在其内部的变径小锥齿轮6、变径大锥齿轮10、变径滑块9均一起转动。由于检测探头组件3固定在变径滑块9上，故也一起转动。此时，变径小锥齿轮6和变径大锥齿轮10之间是同步转动而非啮合传动，因此变径滑块9的径向位置并不发生改变。由于两台电机8在空间上相隔180°，因此左、右检测体的旋转方向相反，使得二者在旋转过程中所产生的扭矩在装置内部相互抵消，不会对外界造成干扰，从而确保检测装置的姿态始终稳定。

在变径调节时，针对不同直径的管道，利用内六角扳手转动变径小锥齿轮6以带动变径大锥齿轮10进行转动，变径大锥齿轮10内侧面上的平面螺纹与变径滑块9外侧面上的平面螺纹进行配合，使得对应检测体上的两个变径滑块9沿着变径封闭体7中的径向滑槽同时上下移动，并带动两个检测探头组件3使其径向位置一起产生变化，直至检测体外径与被测管道的直径相一致时才停止。

在具体使用中，本实用新型所提供的检测装置通过轴向定位安装件5外端面上的螺纹孔与管道检测机器人的其他部分连接在一起，并在作业时由机器人本体进行拖曳。

本实用新型中未述及的部分（如检测探头组件3的具体结构）采用或借鉴已有技术便可实现。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“左”、“右”、“内”、“外”、“上”、“下”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，只是为了便于描述本实用新型而进行的简化描述，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实用新型的限制。

本实用新型除了可以进行管道剩余壁厚检测外，还可通过改变检测探头类型实现管道裂纹、管道接口错位、管道变形等方面的旋转检测。

Claims (4)

1.一种可变径管道旋转检测装置，包括轴向对称布置的左检测体和右检测体，分别由一台电机（8）驱动，其特征在于，所述的两台电机（8）以空间相隔180°的方式布置在所述左、右检测体的外侧，以带动所述左、右检测体同步相对转动；所述左、右检测体的结构相对于中心轴线对称，均包括传动大锥齿轮（4）、变径小锥齿轮（6）、变径大锥齿轮（10）、变径滑块（9）、变径封闭体（7）和检测探头组件（3）。

2.根据权利要求1所述的一种可变径管道旋转检测装置，其特征在于，所述电机（8）的输出轴上安装着传动小锥齿轮（1），所述传动小锥齿轮（1）与所述传动大锥齿轮（4）相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种可变径管道旋转检测装置，其特征在于，所述变径小锥齿轮（6）、变径大锥齿轮（10）和变径滑块（9）都安装在所述变径封闭体（7）内，所述变径封闭体（7）的外端面与所述传动大锥齿轮（4）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种可变径管道旋转检测装置，其特征在于，所述变径小锥齿轮（6）与所述变径大锥齿轮（10）相啮合，所述变径大锥齿轮（10）通过平面螺纹与所述变径滑块（9）相配合，所述变径滑块（9）安装在所述变径封闭体（7）的径向滑槽中，其外端面上固定着所述检测探头组件（3）。