CN104502444B - 一种管道缺陷扫查装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种管道缺陷扫查装置，该扫查装置包括四套软轴驱动单元、扫查轨迹调节结构、永磁吸附机构和可调式探头机构。每套软轴驱动单元由电机、软轴、软轴套、车轮组和联轴器组成。扫查轨迹调节机构由四套车轮组和连接板组成。永磁吸附机构由两个极性相反永久磁铁组和衔铁组成，磁铁的磁化方向与管道轴线方向垂直。可调式探头机构为二级调节机构，使用的是平探头。该装置采用周向磁化方法，可检测管道的纵向缺陷；可调式平探头可适应多种规格管道的扫查；且该装置扫查轨迹可调，传动方式新颖，结构紧凑，体积小，重量轻，可广泛应用于管道的缺陷扫查。
Description
技术领域
本发明属于无损检测设备领域，具体涉及一种应用漏磁检测原理扫查管道缺陷的装置。
背景技术
管道对于工业生产和人们的正常生活具有极其重要的作用，在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中得到了充分应用。管道在长期的运行中受到温度、介质、应力及环境的影响，会造成腐蚀和材料恶化，如果不进行有效的监控或维修，将给企业造成很大的损失。更重要的是，管道泄漏和***等将对环境造成极大的污染和危害。
公开号CN 1745985A的专利文献公开了一种针对于多排管道组成的热交换器受热面管道检测装置。授权公告号CN 2747088Y的专利文献公开了一种单电机单驱动直进轮式小型管道机器人移动机构，是一种小直径管道内部机器人移动机构。公开号CN103712066 A的专利文献公开了一种适于在用工业管道的管外漏磁检测装置，采用的是轴向磁化方式，只能检测横向缺陷，并且由于采用的是轴向磁化方式，为了适应不同规格的管道检测，需要更换不同规格的弧形探头，操作不方便。
发明内容
本发明的目的在于针对上述检测装置存在的不足，提供一种管道缺陷扫查装置，该装置可检测管道纵向缺陷，并且在不必更换探头的情况下可以适应多种规格的管道缺陷扫查，同时能够方便实现每次扫查的范围覆盖整个管道。
本发明提供的一种管道缺陷扫查装置，其特征在于，该装置包括扫查轨迹调节机构、永磁吸附机构、可调式探头机构和四套软轴驱动单元；
所述扫查轨迹调节机构用于改变管道缺陷扫查装置的扫查轨迹，实现圆周扫查和螺旋扫查；扫查轨迹调节机构设置有用于安装四套软轴驱动单元和永磁吸附机构的连接板；所述四套软轴驱动单元分别位于扫查轨迹调节机构的连接板上表面的四周，用于驱动整个装置的运动；
所述永磁吸附机构安装在扫查轨迹调节机构的连接板下方，设置有磁化方向与管道轴线方向垂直的磁铁；永磁吸附机构一方面用于提供漏磁检测所需的磁场，一方面用于提供装置沿管道表面进行扫查所需的吸附力；
可调式探头机构与永磁吸附机构连接，利用平探头实现对整个管道缺陷的扫查。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.扫查装置采用周向磁化方法，可检测管道的纵向缺陷，且采用周向磁化方法可使用平探头进行缺陷的扫查，对于不同规格的管道不必更换探头，操作方便。
2.本发明装置可以方便改变扫查装置的扫查轨迹，可以调整扫查轨迹的螺距可以实现每次扫查的范围覆盖整个管道，这样就无需增加额外转向的装置，以减轻整个装置的重量与体积。
3.扫查装置的探头位置可以灵活的调节，探头位置可上下调节，故扫查装置能适应多种规格的管道缺陷检测需求。
4.扫查装置采用软轴传动，整个装置结构紧凑。如电机与滚轮之间采用软轴传动，可以使电机放置在连接板上面而不必与轮架直接相连，在不改变电机位置的情况下，改变轮架组位置不影响运动的传递，使得整个装置结构紧凑。
附图说明
图1为管道缺陷扫查装置的结构示意图；
图2为软轴驱动单元及扫查轨迹调整结构示意图；
图3为车轮组结构示意图；
图4为永磁吸附机构及可调式探头示意图；
图5a为轮架螺纹孔孔系示意图；b为连接板通孔孔系示意图；c、d为轮架与连接板孔系相对位置示意图；
图6为管道缺陷扫查装置一次扫查的范围可覆盖整个管道的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如附图1所示，本发明实例提供的管道缺陷扫查装置包括四套软轴驱动单元2、扫查轨迹调节机构3、永磁吸附机构4和可调式探头机构5。
扫查轨迹调节机构3设置有用于安装四套软轴驱动单元2和永磁吸附机构4的连接板，扫查轨迹调节机构3用于改变管道缺陷扫查装置的扫查轨迹，实现圆周扫查和螺旋扫查。
四套软轴驱动单元2位于扫查轨迹调节机构3的四周，用于驱动整个装置的运动。
永磁吸附机构4安装在扫查轨迹调节机构3的下方，设置有磁化方向与管道轴线方向垂直的磁铁。永磁吸附机构4一方面用于提供漏磁检测所需的磁场，一方面用于提供装置沿管道表面进行扫查所需的吸附力；
可调式探头机构5与永磁吸附机构4安装，利用平探头进行缺陷的扫查。
如图2、图3所示，每套软轴驱动单元由电机25、第一、第二联轴器23，24、软轴22、软轴套21、和电机支撑板26组成，电机25通过螺钉与电机支撑板26相连，电机支撑板26通过螺钉固定在连接板31上，电机25输出轴经第一联轴器23与软轴22连接，软轴22与车轮组32通过第二联轴器24相连，软轴套21套在软轴22外部，起到保护软轴作用。
扫查轨迹调节机构3由连接板31和四套车轮组32组成，四套车轮组32的轮架321通过螺钉固定在连接板31的四周，通过调节每套车轮组32轮架321上所开孔系与连接板31孔系之间的相对位置，可以改变车轮322的轴线与管道1轴线之间的角度，进而改变扫查轨迹，可实现圆周扫查和螺旋扫查。
如附图3所示，车轮组32由轮架321、车轮322和车轮轴324组成。车轮322和车轮轴324通过深沟球轴承323安装在轮架321上。电机25经软轴22与第二联轴器24直接驱动车轮322转动。
通过改变车轮组32与连接板31的相对位置，可以方便改变扫查装置的扫查轨迹，调整扫查轨迹的螺距不大于磁铁组在管道轴线方向上的长度，可以实现每次扫查的扫查范围覆盖整个管道。这一方式无需增加额外控制车轮组32转向的装置，减轻了整个装置的重量与体积。
如附图4所示，永磁吸附机构4通过螺栓与连接板31连接并位于连接板31的下方，它具体包括衔铁41和两个永久磁铁组42，42’，两个永久磁铁组42，42’通过螺钉固定在衔铁41的两侧，衔铁41与连接板31通过螺栓61、螺母63和推力球轴承62连接。两个永久磁铁组42，42’的极性相反，磁铁的磁化方向与管道轴线方向垂直，衔铁41的位置可以通过旋转螺母63上下调节，推力球轴承62可使调节更加轻便；采用周向磁化方法，可检测管道的纵向缺陷。调整扫查轨迹的螺距不大于磁铁组在管道轴线方向上的长度，
可调式探头结构5通过螺钉与永磁吸附机构4中的衔铁41连接，并位于两个永久磁铁组42，42’之间。可调式探头结构5具体包括探头连接板51、探头座52、弹簧53和平探头54。探头连接板51上开有腰形孔，通过螺钉64与衔铁52连接，探头连接板51与探头座52通过螺钉连接，平探头54上平面四周开有圆孔，圆孔内装有弹簧53，通过弹簧53与探头座52相连。平探头54在两侧面开有腰型槽，通过紧定螺钉与探头座52连接。通过调节螺钉64和螺母63的位置可调节平探头54的位置，进而可适应不同规格管道的扫查。使用平探头进行缺陷的扫查，对于不同规格的管道不必更换探头，操作方便。
本发明可以通过改变连接衔铁41与连接板31的螺母改变探头位置，并且推力球轴承62的使用使这一调节更加轻便；还可以通过改变连接探头连接板51与衔铁41的螺钉的位置改变探头位置。
如附图5所示，a显示的是轮架321上开的螺纹孔孔系示意图，b显示的是与a图显示的螺纹孔对应的连接板31相应位置上通孔孔系示意图。c显示的是轮架321上的螺纹孔1，5，9分别与连接板31上通孔1’，5’，9’轴线重合。此时该扫查装置的扫查轨迹为圆周扫查。车轮组32沿螺纹孔9的轴线旋转某一角度后，车轮组32与连接板31的孔系位置示意图，此时轮架上的螺纹孔3，7，9分别与连接板上通孔3’，7’，9’轴线重合。此时该扫查装置的扫查轨迹为螺旋扫查。
按照附图5所示的扫查轨迹调节方法，可实现单次扫查的扫查范围覆盖整个管道，调节方法简单，不需要额外的调节机构，同时在调节过程中电机25的位置不变。
如附图6所示，磁铁盒42沿管道轴线方向长度为L，线t为探头中心在扫查装置在螺旋扫查时的扫查轨迹，S为该扫查轨迹的螺距，如附图6所示，当S不大于L时，则该缺陷扫查装置一次扫查的扫查范围可覆盖整个管道。
该发明装置的工作过程如下：检测前首先根据装置各组成部分的位置与连接关系将其正确装配，其次根据检测需求确定合适的扫查轨迹的螺旋角，进而改变连接板与轮架的相对位置并用螺钉固定，然后将该装置放置在管道上，调整磁化装置和探头至合适位置，在平探头下方的缺陷形成的漏磁场信号将被平探头检测到。给电机提供电源驱动该装置运动，随着整个装置的移动，平探头扫查轨迹下方的缺陷形成的漏磁场信号将被平探头检测到，通过分析平探头扫查过程中接收到的信号，即可得到管道缺陷情况，进而完成管道缺陷的扫查。必须指出的是，该扫查装置并不仅仅适用于管道的缺陷扫查，对于在役缆索及卧式储罐的缺陷扫查，该装置同样适用。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种管道缺陷扫查装置，其特征在于，该装置包括扫查轨迹调节机构(3)、永磁吸附机构(4)、可调式探头机构(5)和四套软轴驱动单元(2)；
所述扫查轨迹调节机构(3)用于改变管道缺陷扫查装置的扫查轨迹，实现圆周扫查和螺旋扫查；扫查轨迹调节机构(3)设置有用于安装四套软轴驱动单元(2)和永磁吸附机构(4)的连接板(31)；所述四套软轴驱动单元(2)分别位于扫查轨迹调节机构(3)的连接板(31)的四周，用于驱动整个装置的运动；
所述永磁吸附机构(4)安装在扫查轨迹调节机构(3)的连接板(31)下方，设置有磁化方向与管道轴线方向垂直的磁铁；永磁吸附机构(4)一方面用于提供漏磁检测所需的磁场，一方面用于提供装置沿管道表面进行扫查所需的吸附力；
可调式探头机构(5)与永磁吸附机构(4)连接，利用平探头实现对整个管道缺陷的扫查；
所述扫查轨迹调节机构(3)由所述连接板(31)和四套车轮组(32)组成，四套车轮组(32)的轮架(321)固定在连接板(31)的四周，通过改变车轮组(32)与连接板(31)的相对位置，能够方便改变扫查装置的扫查轨迹；
车轮组(32)由轮架(321)、车轮(322)和车轮轴(324)组成，车轮(322)和车轮轴(324)通过深沟球轴承(323)安装在轮架(321)上，电机(25)经软轴(22)与第二联轴器(24)直接驱动车轮(322)转动，轮架(321)上开有与连接板(31)上孔系匹配的孔系，通过调节其相对位置，能够改变车轮(322)的轴线与管道(1)轴线之间的角度，进而改变扫查轨迹，实现圆周扫查和螺旋扫查。
2.根据权利要求1所述的管道缺陷扫查装置，其特征在于，所述软轴驱动单元均由电机(25)、第一、第二联轴器(23，24)、软轴(22)、软轴套(21)和电机支撑板(26)组成，电机(25)与电机支撑板(26)相连，电机支撑板(26)固定在连接板(31)上，电机(25)输出轴经第一联轴器(23)与软轴(22)连接，软轴(22)与车轮组(32)通过第二联轴器(24)相连，软轴套(21)套在软轴(22)外部，起到保护软轴作用。
3.根据权利要求1或2所述的管道缺陷扫查装置，其特征在于，永磁吸附机构(4)包括衔铁(41)和两个永久磁铁组(42，42’)，两个永久磁铁组(42，42’)固定在衔铁(41)的两侧，衔铁(41)与连接板(31)通过螺栓(61)、螺母(63)和推力球轴承(62)连接，两个永久磁铁组(42，42’)的极性相反，衔铁(41)的位置通过旋转螺母(63)上下调节，推力球轴承(62)使调节更加轻便；磁铁的磁化方向与管道轴线方向垂直，采用周向磁化方式以检测管道的纵向缺陷，调整扫查轨迹的螺距小于等于磁铁组在管道轴线方向上的长度，以实现每次扫查的扫查范围覆盖整个管道。
4.根据权利要求1或2所述的管道缺陷扫查装置，其特征在于，可调式探头机构(5)与永磁吸附机构(4)中的衔铁(41)连接，并位于两个永久磁铁组(42，42’)之间。
5.根据权利要求1或2所述的管道缺陷扫查装置，其特征在于，可调式探头机构(5)包括探头连接板(51)、探头座(52)、弹簧(53)和平探头(54)，探头连接板(51)上开有用于连接的衔铁(41)的腰形孔，探头连接板(51)与探头座(52)连接，平探头(54)上平面四周开有圆孔，圆孔内装有弹簧(53)，通过弹簧(53)与探头座(52)相连；平探头(54)在两侧面开有腰型槽，通过紧定螺钉与探头座(52)连接；通过调节螺钉(64)和螺母(63)的位置以调节平探头(54)的位置，进而适应不同规格管道的扫查。
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