CN220187651U - 一种用于测量管道内径的通用装置 - Google Patents

Abstract

实用新型涉及一种用于测量管道内径的通用装置，包括：移动机构，包括四个沿周向间隔排布的移动部，移动部包括动力部和传动部，动力部驱动传动部沿管道的轴向移动；开合机构，与四个移动部连接，开合机构驱动四个移动部开合；测量机构，与移动机构连接，测量机构包括第一旋转部件、中心轴、第二旋转部件以及用于测量内径的测量部；第一旋转部件的顶端与开合机构连接，中心轴连接在第一旋转部件与第二旋转部件之间，第二旋转部件的底端与测量部连接；测量部的探头与开合机构的轴线重合。实用新型便于在任意位置处取得观测点,进一步提高测量精度。

Description

一种用于测量管道内径的通用装置

技术领域

实用新型涉及管道测量技术领域，尤其是指一种用于测量内壁不平整管道内径的通用装置。

背景技术

内壁不平整管道包括：非粘结性柔性管道，金属波纹管，非金属波纹管等。非粘结性柔性管道是一种柔性管道，按最内层不同分为光滑管和粗糙管，光滑管内层是橡胶或聚合物挤塑而成，内表面光滑是主要特征，粗糙管内壁为钢带经过塑型后按照一定角度(接近90°)缠绕而成，是一种异型结构，表面非平整。金属波纹管和非金属波纹管是内壁为波浪形结构。柔性管道在生产和铺设过程中，会受到径向的挤压力，径向的挤压力会造成柔性管道内孔的椭圆度，椭圆度的大小影响柔性管道抵御海水压力的能力。

现有技术中内径测量仪器多为接触式，人工通过内径千分尺进行测量或者内径接触测量通过角度传感器和力臂长度计算测量，由于测量人为因素和工具的磨损等原因，测量的误差较大。当管道内壁为不平整和波纹形式时，以及测量位置远离端部位置时，现有的设备对该类型表面不能很好的取得观测点。

实用新型内容

为此，实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中测量的误差较大以及不便于取得观测点的问题。

为解决上述技术问题，实用新型提供了一种用于测量管道内径的通用装置，包括：

移动机构，包括四个沿周向间隔排布的移动部，移动部包括动力部和传动部，动力部驱动传动部沿管道的轴向移动；

开合机构，与四个移动部连接，开合机构驱动四个移动部开合；

测量机构，与移动机构连接，测量机构包括第一旋转部件、中心轴、第二旋转部件以及用于测量内径的测量部；第一旋转部件的顶端与开合机构连接，中心轴连接在第一旋转部件与第二旋转部件之间，第二旋转部件的底端与测量部连接；测量部的探头与开合机构的轴线重合。

在实用新型的一个实施例中，测量部为激光传感器。

在实用新型的一个实施例中，测量机构还包括四个测量辅助部和四个测量探针，四个测量辅助部沿周向间隔设置；测量辅助部包括伸缩件和支撑板，伸缩件的一端与中心轴连接、另一端与支撑板连接，支撑板为弧形结构；支撑板贴合在管道的内壁处；测量探针与测量辅助部一一对应设置，测量探针连接在支撑板的底端。

在实用新型的一个实施例中，测量辅助部的伸缩件为两个，两个伸缩件上下间隔设置并连接在支撑板的内侧。

在实用新型的一个实施例中，测量探针包括头部、探头、外壳以及弹簧，头部和探头连接固定，外壳套设在头部外，弹簧的一端与探头连接、另一端与外壳连接，外壳与支撑板的底端连接，激光传感器与头部正对。

在实用新型的一个实施例中，移动部的动力部为微型齿轮马达；传动部包括主动轮、履带、连接杆和从动轮，主动轮与微型齿轮马达连接，主动轮与从动轮连接有连接杆，履带绕设在主动轮和从动轮上。

在实用新型的一个实施例中，开合机构包括中心杆、上下移动部件、四个第一铰接组件和四个第二铰接组件；

中心杆的一端连接有上下移动部件，上下移动部件驱动中心杆沿轴线移动；

四个第一铰接组件沿中心杆的轴线间隔设置，四个第一铰接组件与四个移动部一一对应设置；第一铰接组件的一端与移动部的顶端铰接、另一端与中心杆铰接；

四个第二铰接组件沿中心杆的轴线间隔设置，四个第二铰接组件与四个移动部一一对应设置；第二铰接组件的一端与移动部的底端铰接、另一端与中心杆。

在实用新型的一个实施例中，上下移动部件包括丝杠和丝杠螺母，丝杠同轴连接在中心杆的一端，丝杠螺母与丝杠构成螺纹副。

在实用新型的一个实施例中，本申请还包括超微型摄像头，超微型摄像头连接在测量部的一侧。

在实用新型的一个实施例中，第一旋转部件包括伺服电机和伺服电机底座，伺服电机通过伺服电机底座与开合机构连接，伺服电机的输出轴与中心轴连接；

第二旋转部件为步进电机。

实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的一种用于测量管道内径的通用装置，其设置了移动机构、开合机构以及测量机构，移动机构和开合机构连接，测量机构与移动机构以及开合机构连接，从而开合机构带动移动机构的四个移动部开合从而使得四个移动部能够贴合管道的内壁，从而在动力部驱动传动部沿柔性管道的轴向移动时至少其中两个移动部与管道的内壁贴合，从而保证移动部与管道的同轴度，并且在移动部的带动下使得测量机构移动至测量点。测量机构包括第一旋转部件、中心轴、第二旋转部件以及用于测量内径的测量部，第一旋转部件带动中心轴、第二旋转部件以及测量部整个在测量截面内任意角度旋转进行多个测量点的测量；测量部的探头与开合机构的中心杆的轴线重合，这样测量部测量的尺寸为测量点的半径，从而第二旋转部带动测量部旋转180度，从而将两者的数值相加为直径值。由此可见，本实施例通过开合机构控制移动部的开合从而能够对不同管径的管道进行测量，并且移动部带动测量机构在管道中沿管道的轴线移动，从而便于在任意位置处取得观测点，并且测量部的探头与开合机构的中心杆的轴线重合，由于四个移动部以开合机构为轴线进行开合，从而保证了开合机构的轴线与管道的轴线重合，从而保证了测量部的探头与管道的轴线重合，从而进一步保证测量精度。另外，第一旋转部件带动中心轴、第二旋转部件以及测量部整个在测量截面内任意角度旋转进行多个测量点的测量，从而使得测量数值更接近实际尺寸，进一步提高测量精度。

附图说明

为了使实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据实用新型的具体实施例并结合附图，对实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型优选实施例中一种用于测量管道内径的通用装置的结构示意图；

图2是图1所示使用一种用于测量管道内径的通用装置的A处放大图；

图3是图1所示使用一种用于测量管道内径的通用装置进行测量时管道截面和测量辅助部的结构示意图；

图4是洁净环境光滑管和探针接触的示意图；

图5是洁净环境粗糙管和探针接触的示意图；

图6是洁净环境波纹管和探针接触的示意图；

图7是少量介质存在环境光滑管和探针接触的示意图；

图8是少量介质存在环境粗糙管和探针接触的示意图；

图9是少量介质存在环境波纹管和探针接触的示意图。

说明书附图标记说明：100、移动机构；110、动力部；120、传动部；121、主动轮；122、履带；123、连接杆；124、从动轮；

200、开合机构；210、中心杆；220、上下移动部件；221、丝杠；222、丝杠螺母；230、第一铰接组件；240、第二铰接组件；250、支撑框架；

300、测量机构；310、第一旋转部件；311、伺服电机；312、伺服电机底座；313、联轴器；320、中心轴；330、第二旋转部件；340、测量部；

400、柔性管道；410、骨架层；

500、超微型摄像头；

600、测量辅助部；610、伸缩件；620、支撑板；

700、测量探针；710、头部；720、探头；730、外壳；740、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对实用新型的限定。

参照图1～图9所示，实用新型提供了一种用于测量管道内径的通用装置，包括：

移动机构100，包括四个沿周向间隔排布的移动部，移动部包括动力部110和传动部120，动力部110驱动传动部120沿柔性管道400的轴向移动；

开合机构200，与四个移动部连接，开合机构200驱动四个移动部开合；开合机构200驱动四个移动部撑开后可以贴合柔性管道400的内壁进行移动，在移动机构100不移动时，开合机构200驱动四个移动部向内收回；

测量机构300，与移动机构100连接，测量机构300包括第一旋转部件310、中心轴320、第二旋转部件330以及用于测量内径的测量部340；第一旋转部件310的顶端与开合机构200的中心杆210连接，中心轴320连接在第一旋转部件310与第二旋转部件330之间，第二旋转部件330的底端与测量部340通过传感器连接座连接，传感器连接座与激光传感器采用卡扣固定；测量部340的探头720与开合机构200的中心杆210的轴线重合。

具体地，本实施例设置了移动机构100、开合机构200以及测量机构300，移动机构100和开合机构200连接，测量机构300与移动机构100以及开合机构200连接，从而开合机构200带动移动机构100的四个移动部开合从而使得四个移动部能够贴合管道的内壁，从而在动力部110驱动传动部120沿柔性管道400的轴向移动时至少其中两个移动部与管道的内壁贴合，从而保证移动部与管道的同轴度，并且在移动部的带动下使得测量机构300移动至测量点。测量机构300包括第一旋转部件310、中心轴320、第二旋转部件330以及用于测量内径的测量部340，第一旋转部件310带动中心轴320、第二旋转部件330以及测量部340整个在测量截面内任意角度旋转进行多个测量点的测量；测量部340的探头720与开合机构200的中心杆210的轴线重合，这样测量部340测量的尺寸为测量点的半径，从而第二旋转部带动测量部340旋转180度，从而将两者的数值相加为直径值。由此可见，本实施例通过开合机构200控制移动部的开合从而能够对不同管径的管道进行测量，并且移动部带动测量机构300在管道中沿管道的轴线移动，从而便于在任意位置处取得观测点，并且测量部340的探头720与开合机构200的中心杆210的轴线重合，由于四个移动部以开合机构200为轴线进行开合，从而保证了开合机构200的轴线与管道的轴线重合，从而保证了测量部340的探头720与管道的轴线重合，从而进一步保证测量精度。另外，第一旋转部件310带动中心轴320、第二旋转部件330以及测量部340整个在测量截面内任意角度旋转进行多个测量点的测量，从而使得测量数值更接近实际尺寸，进一步提高测量精度。

进一步地，测量部340为激光传感器。

具体地，本申请的测量部340为激光传感器，采购成本低并且测量效率高。

进一步地，测量机构300还包括四个测量辅助部600和四个测量探针700，四个测量辅助部600沿周向间隔设置；测量辅助部600包括伸缩件610和支撑板620，伸缩件610的一端与中心轴320连接、另一端与支撑板620连接，支撑板620为弧形结构(也就是说支撑板620外表面即靠近骨架层410一侧采用圆弧形式；支撑板620弧形的曲率大于骨架层410的曲率)；支撑板620贴合在柔性管道400的内壁处；测量探针700与测量辅助部600一一对应设置，测量探针700连接在支撑板620的底端。伸缩件610为伸缩电缸，伸缩电缸可控制伸缩压力，这样在保持支撑板620与柔性软管内壁骨架层410紧密贴合的同时又保证对软管所受挤压力不造成影响。从而选取好取测点后伸缩缸伸长直至支撑板620与柔性软管内壁骨架层410接触位置，这样在测量时，测量辅助部600为测量部340提供支撑。

在一些对比实施例中，因管道内存在介质油水混合物，异型结构造成介质残留在低洼处，无法排出，介质透光率影响激光测量精度，数据误差大，需要一种新型测量装置保证测量数据的准确性。这种情况即使采用激光传感器进行测量时，因激光对材料表面要求较高，水和油污会造成激光测量数值波动较大，影响测量精度。

具体地，本实施例中的测量机构300还包括测量辅助部600和测量探针700，测量探针700为金属材质，这样激光传感器可以直接测量其探头720到激光传感器的距离，然后再加上测量探针700的长度则为测量点的半径值。由此可见，本实施例可以适用于管壁附着有油污或者杂质的工况，应用范围更广泛。

进一步地，测量辅助部600的伸缩件610为两个，两个伸缩件610上下间隔设置并连接在支撑板620的内侧。

具体地，本实施例的测量辅助部600设置了两个伸缩件610，并且两个伸缩件610上下间隔设置，这样能够更稳定的驱动支撑板620移动。

进一步地，测量探针700包括头部710、探头720、外壳730以及弹簧740，头部710和探头720连接固定，外壳730套设在头部710外，弹簧740的一端与探头720连接、另一端与外壳730连接，外壳730与支撑板620的底端连接，激光传感器与头部710正对。探头720为半球形，本实施例在测量时，激光传感器沿轴线转动，激光传感器的激光打到头部710后再返回，这样分别测量四个激光传感器的探头720到测量探头720尾部的距离值，加上测量探头720的长度，可计算当前的X轴半径和Y轴半径，将半径转换为直径计算管道椭圆度。探针长度可按不同要求进行长度更换。从而将头部710为光滑金属面适合激光传感器反射光源。测量探针700是一种弹簧740结构实现触点接触管壁，整体结构长度一致，确保距离精度。

具体地，本实施例的测量探针700包括头部710、探头720、外壳730以及弹簧740，这样头部710与探头720直接连接，从而长度不变，便于计算测量值。另外外壳730通过弹簧740与探头720连接，且外壳730与支撑板620的底端连接，这样能够使得测量探针700可以适用于测量平整度差异较大的管壁，进一步提高适用范围。

进一步地，移动部的动力部110为微型齿轮马达；传动部120包括主动轮121、履带122、连接杆123和从动轮124，主动轮121与微型齿轮马达连接，主动轮121与从动轮124连接有连接杆123，履带122绕设在主动轮121和从动轮124上。在一些可能的实施方式中，四个移动部的微型齿轮马达采用同步器控制转速，通过履带122将动力传给从动轮124，履带122增加与柔性管道400骨架层410的接触面积，保证内径测量装置在骨架层410移动不滑移，使内径测量装置稳定的前进和后退。

具体地，本实施例中的微型齿轮马达驱动主动轮121转动，从而驱动履带122转动实现本装置的移动，实现前进和后退功能。连接杆123为主动轮121和从动轮124提供支撑。

进一步地，开合机构200包括中心杆210、上下移动部件220、四个第一铰接组件230和四个第二铰接组件240；

中心杆210的一端连接有上下移动部件220，上下移动部件220驱动中心杆210沿轴线移动；

四个第一铰接组件230沿中心杆210的轴线间隔设置，四个第一铰接组件230与四个移动部一一对应设置；第一铰接组件230的一端与移动部的顶端铰接、另一端与中心杆210铰接；

四个第二铰接组件240沿中心杆210的轴线间隔设置，四个第二铰接组件240与四个移动部一一对应设置；第二铰接组件240的一端与移动部的底端铰接、另一端与中心杆210。

具体地，本实施例的开合机构200包括中心杆210、上下移动部件220、四个第一铰接组件230和四个第二铰接组件240，其中上下移动部件220带动中心杆210上下移动，移动部的两端分别与第一铰接组件230和第二铰接组件240铰接，从而通过中心杆210的上下移动带动移动部的开合，能够保证四个移动部同步开合，结构稳定可靠。

在一些可能的实施方式中，第一铰接组件230包括第一结构杆和第二结构杆，第一结构杆的两端分别与中心杆210以及第二结构杆铰接，第二结构杆的另一端与移动部的顶端铰接。

具体地，本实施例通过第一结构杆和第二结构杆实现移动部的主动轮121端与丝杠221的铰接，结构稳定可靠。

进一步地，开合机构200还包括支撑框架250，支撑框架250围设在中心杆210的四周且两者固定连接，第一结构杆的两端分别与中心杆210以及第二结构杆的中部铰接，第二结构杆的一端与支撑框架250的顶端铰接、另一端与移动部的顶端铰接。

具体地，本实施例设置了支撑框架250，进一步对开合结构提供支撑，使得本申请移动过程中更加稳定。

进一步地，上下移动部件220包括丝杠221和丝杠螺母222，丝杠221同轴连接在中心杆210的一端，丝杠螺母222与丝杠221构成螺纹副。丝杠螺母222固定在一起的结构杆进行张合运动，控制移动部在径向方向的尺寸。主动轮121和从动轮124之间又有连接杆123进行连接，可以保证主动轮121和从动轮124的开合角度相同，从而适应于不同直径的管道。

具体的，通过手动旋转丝杠螺母222从而使得四个移动部开合，结构稳定可靠，制造成本低。

进一步地，本申请还包括超微型摄像头500，超微型摄像头500通过粘结底座连接在测量部340的一侧。

具体地，本实施例中的超微型摄像头500可以实时监控激光传感器转动位置以及探针的伸出情况，避免激光传感器和探针发生故障影响测量精度。

进一步地，第一旋转部件310包括伺服电机311和伺服电机底座312，伺服电机311通过伺服电机底座312与开合机构200的中心杆210连接，伺服电机311的输出轴通过联轴器313与中心轴320连接；

第二旋转部件330为步进电机。

具体地，本实施例的结构稳定可靠，运行成本低。

需要说明的是，本申请提供了一种能对不同尺寸内径，内壁为光滑，异型，波纹形式进行测量的内径测量装置。本申请为了克服现有的内径测量仪器测量精度不高，无法适应管道内壁光滑、异型、波纹结构，以及对测量环境的要求等问题。

本申请主要应用于内壁不平整管道内径测量，内壁可以光滑、异型、波纹结构形式，管道输送介质可能存在异型结构和波纹中，传统测量装置无法测量，测量辅助机构保证测量数据可靠，计算值与实际值误差较小，精度高，监控装置保证传感器和探针处于正常位置。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：包括：

移动机构，包括四个沿周向间隔排布的移动部，所述移动部包括动力部和传动部，所述动力部驱动所述传动部沿所述管道的轴向移动；

开合机构，与所述四个移动部连接，所述开合机构驱动所述四个移动部开合；

测量机构，与所述移动机构连接，所述测量机构包括第一旋转部件、中心轴、第二旋转部件以及用于测量内径的测量部；所述第一旋转部件的顶端与所述开合机构连接，所述中心轴连接在所述第一旋转部件与所述第二旋转部件之间，所述第二旋转部件的底端与所述测量部连接；所述测量部的探头与所述开合机构的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：所述测量部为激光传感器。

3.根据权利要求2所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：所述测量机构还包括四个测量辅助部和四个测量探针，所述四个测量辅助部沿周向间隔设置；所述测量辅助部包括伸缩件和支撑板，所述伸缩件的一端与所述中心轴连接、另一端与所述支撑板连接，所述支撑板为弧形结构；所述支撑板贴合在所述管道的内壁处；所述测量探针与所述测量辅助部一一对应设置，所述测量探针连接在所述支撑板的底端。

4.根据权利要求3所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：所述测量辅助部的伸缩件为两个，两个所述伸缩件上下间隔设置并连接在所述支撑板的内侧。

5.根据权利要求4所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：所述测量探针包括头部、探头、外壳以及弹簧，所述头部和所述探头连接固定，所述外壳套设在所述头部外，所述弹簧的一端与所述探头连接、另一端与所述外壳连接，所述外壳与所述支撑板的底端连接，所述激光传感器与所述头部正对。

6.根据权利要求1所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：所述移动部的动力部为微型齿轮马达；所述传动部包括主动轮、履带、连接杆和从动轮，所述主动轮与所述微型齿轮马达连接，所述主动轮与所述从动轮连接有连接杆，所述履带绕设在所述主动轮和所述从动轮上。

7.根据权利要求6所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：所述开合机构包括中心杆、上下移动部件、四个第一铰接组件和四个第二铰接组件；

所述中心杆的一端连接有所述上下移动部件，所述上下移动部件驱动所述中心杆沿轴线移动；

所述四个第一铰接组件沿所述中心杆的轴线间隔设置，所述四个第一铰接组件与所述四个移动部一一对应设置；所述第一铰接组件的一端与所述移动部的顶端铰接、另一端与所述中心杆铰接；

所述四个第二铰接组件沿所述中心杆的轴线间隔设置，所述四个第二铰接组件与所述四个移动部一一对应设置；所述第二铰接组件的一端与所述移动部的底端铰接、另一端与所述中心杆。

8.根据权利要求7所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：所述上下移动部件包括丝杠和丝杠螺母，所述丝杠同轴连接在所述中心杆的一端，所述丝杠螺母与所述丝杠构成螺纹副。

9.根据权利要求1所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：还包括超微型摄像头，所述超微型摄像头连接在所述测量部的一侧。

10.根据权利要求1所述的用于测量管道内径的通用装置，其特征在于：所述第一旋转部件包括伺服电机和伺服电机底座，所述伺服电机通过所述伺服电机底座与所述开合机构连接，所述伺服电机的输出轴与所述中心轴连接；

所述第二旋转部件为步进电机。