专利名称：双向伞式管道检测变径装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种管道检测变径装置，特别是一种能够适用于不同直径管道的双向伞式管道检测变径装置，属于机械领域。
背景技术：
一般说来，海底石油管道有3种内径分别为φ195mm、φ247mm、φ296mm，石油管道年久失修时易出现泄漏等故障。在应用多组超声传感器或漏磁传感器等对海底石油管道进行壁厚、裂纹等项目检测时，需要克服石油管道截面变形、内壁5mm凸起或凹坑、过弯管等因素的影响；同时由于检测时该装置应用的传感器数量较多，成本较高，故不宜制作系列尺寸的检测装置，所以要求一个检测装置能够适用于不同直径海底石油管道的检测。这种检测装置有时是针对同一种直径的管道应用的，但很多情况下是针对不同直径的管道应用，即使在同一种直径的管道使用此项技术时，也需要考虑管道的制造、变形误差以及管道拐弯处几何形状带来的影响。经文献检索发现，中国专利申请号为99257673.3的实用新型专利，专利名称为医用扩张人体管道变径支架，该专利自述为一种医用扩张人体管道变径支架，其管壁为镂空的波形网状结构，由连体的网环单元和连接元件组成，顶端网环端面平齐，整个支架网环膨胀的外形呈圆锥台或圆柱及其结合的沿长度方向变径的形状，来更好地适应人体管道直径和物理性能在长度方向变化的客观实际；另外，中国专利申请号为89213690.1的实用新型专利，公开了一种变径管消声器，主要由一个或多个截面渐小的锥形管构成，其变径主要是靠锥形管在管道方向上截面变化实现的，使得气流入口直径大于出口直径，然后进行消声处理。这些专利实现的变径技术都是通过圆锥台的截面直径的变化实现的，如果将此技术用于上述内径较小，变化如此之大，而且要考虑管道的制造、变形误差以及管道拐弯处几何形状带来的影响，用多组传感器对管道进行检测，是不可能实现的。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术的不足，提供一种双向伞式管道检测变径装置，能够安装多组传感器，使其对管道的检测能够一次性完成，特别是在不需更换零部件的前提下，实现对多种不同直径管道的检测，同时克服管道截面变形及管道内壁凸起、凹坑等缺陷及过弯管的影响。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括万向联轴节、销轴、支承杆、小箱体、传感器、压缩弹簧、传感器安装架、大箱体、滚轮、导向轴，其连接方式为导向轴与万向联轴节的一端通过紧定螺钉固定联接，小箱体、大箱体分别与导向轴是间隙配合，小箱体、大箱体沿导向轴滑动至确定位置时，可以用紧定螺钉与导向轴固定联接(导向轴上根据管道内径设有系列定位孔)；支承杆的一端通过销轴联接于小箱体与大箱体中的凹形块，另一端通过销轴与传感器安装架上的滚轮联接，在管道截面内，支承杆沿半径方向圆周均匀分布，与小箱体、导向轴和管道组成了一个“伞”式结构，支承杆与大箱体、导向轴和管道组成了另一个“伞”式结构；滚轮挤压在管道内壁上，能够沿管道内壁纵向滚动；压缩弹簧是本发明的一个重点部件，压缩弹簧安装于大箱体中的槽中，在小箱体中的槽中没有安装压缩弹簧；支承杆一端通过销轴与小箱体、大箱体槽中的凹形块联接，另一端通过销轴与滚轮和传感器安装架联接，每个传感器安装架由两个支承杆支承，两个支承杆方向不同，对称于管道截面，每个传感器安装架上都安装了一组按照一定规律排列的传感器，传感器的数量由管道内壁的周长以及传感器探头的大小决定，传感器的探头对准管道内壁，当支承杆把传感器安装架支承起来时，与传感器安装架通过销轴联接的滚轮就会与管道内壁相挤压，此时传感器与管道内壁之间的距离保持在所要求范围内，从而能够实现对管道的检测。
小箱体包括定位环(一)、紧定螺钉、小箱体透盖、螺钉、小箱体安装环、销、凹形块、小箱体闷盖。定位环(一)与小箱体透盖固定联接，紧定螺钉将定位环(一)与导向轴固定联接在一起，使小箱体相对于导向轴有准确的定位，小箱体透盖与导向轴间隙配合，支承杆穿过小箱体透盖分别与凹形块通过销联接，凹形块镶嵌在小箱体安装环的槽中，小箱体安装环与导向轴也是间隙配合。小箱体闷盖通过螺钉与小箱体透盖联接，并且小箱体闷盖与导向轴均是间隙配合。小箱体透盖、小箱体安装环、小箱体闷盖与导向轴的间隙配合截面不是一个圆，而是类似跑道的形状，故能够将小箱体透盖、小箱体安装环、小箱体闷盖周向定位于导向轴上。
大箱体包括大箱体闷盖、大箱体安装环、凹形块、大箱体透盖、定位环(二)、销、紧定螺钉、螺钉。定位环(二)与大箱体透盖固定联接，紧定螺钉将定位环(二)与导向轴固连在一起，使大箱体相对于导向轴有较为准确的位置，大箱体透盖与导向轴间隙配合，支承杆穿过大箱体透盖分别与凹形块通过销联接，凹形块镶嵌在大箱体安装环的槽中，另外，大箱体安装环的槽中分别安装有压缩弹簧，同样，大箱体安装环与导向轴也是间隙配合。大箱体闷盖通过螺钉与大箱体透盖联接，并且大箱体闷盖与导向轴也是间隙配合。大箱体透盖、大箱体安装环、大箱体闷盖与导向轴的间隙配合截面不是一个圆，而是类似跑道的形状，故能够将大箱体透盖、大箱体安装环、大箱体闷盖周向固定于导向轴上。
本发明根据需要检测管道的直径，在导向轴选择合适的螺钉孔，将小箱体、大箱体分别用螺钉固定于导向轴上，小箱体与大箱体之间的距离一定，由于镶嵌在大箱体槽中的压缩弹簧的弹力，会使与支承杆联接的凹形块在大箱体的槽中沿管道方向移动，在管道截面上，支承杆就像“雨伞”的支承杆一样将与安装架联接的滚轮支承开来，而管道内壁就是“雨伞”的伞布，联接在小箱体内的支承杆所承起的“雨伞”，与联接在大箱体内的支承杆所承起的“雨伞”串联在一起，用共同的“伞布”；由于与传感器安装架联接的两个滚轮距离也是一定的，所以只要弹簧的压力足够，就会使得与每组传感器安装架联接的两个滚轮紧紧压在管道内壁上，从而使传感器安装架与管道内壁平行，确保传感器进行检测所要求的距离。当遇到管道内壁的凸起或弯管时，滚轮与管道内壁之间的压力增大，通过支承杆将压力传递给压缩弹簧，迫使压缩弹簧压缩，这时大箱体中的凹形块会沿管道方向在槽中移动，类似于“收伞”过程，带动与其联接的支承杆位姿发生变化，使得滚轮得以越过管道障碍处；管道障碍处越过后，压缩弹簧回位，整个装置回到以前的状态。变径小箱体、大箱体与导向轴之间的相对位置是调节，当需要测量其它直径的管道时，调节小箱体与大箱体在导向轴上的相对位置即可实现大幅度的变径。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明能够使同一种管道的检测一次性完成，特别是在不用更换部件的前提下，实现对多种不同直径管道的检测，能够克服管道截面的变形及管道内壁凸起等缺陷的影响，对不同直径管道的检测只需调节大箱体、小箱体与导向轴的相对位置即可，具有结构简单可靠，操作方便快捷优点。本发明的变径技术与背景技术中变径原理完全不同，不仅适用于海底石油管道的检测，也适用于一般管道的检测，具有较为广泛的应用价值。
图1本发明总体结构示意2本发明总体结构A-A剖面3本发明小箱体结构示意4本发明小箱体结构B-B剖面5本发明大箱体结构示意6本发明大箱体结构C-C剖面图具体实施方式
如附图所示，以用来检测的传感器组数为10组的双向伞式管道检测变径装置来说明具体实施情况，实际应用中并不受此限定。
如图1、图2所示，本发明包括万向联轴节1、销轴2、支承杆3、小箱体4、传感器5、压缩弹簧6、传感器安装架7、大箱体8、滚轮9、导向轴10，其连接方式为导向轴9与万向联轴节1的一端通过紧定螺钉固定联接，小箱体4、大箱体8分别与导向轴10间隙配合，能够相对移动，当小箱体4、大箱体8滑动至确定位置时，分别用紧定螺钉与导向轴10固定联接，支承杆3的一端分别通过销轴联接于小箱体4与大箱体8中的凹形块中，另一端分别通过销轴与滚轮9联接，在管道截面内，支承杆沿半径方向圆周均布，与小箱体4、导向轴10和管道组成了一个“伞”式结构，支承杆与大箱体8、导向轴10和管道组成了一个“伞”式结构，这两个伞式结构有共同的伞布——管道；滚轮9可以在管道2内壁上滚动，滚轮9的大小主要由传感器5工作时的要求(即传感器探头与管道内壁之间的距离)决定，同时也受到管道内壁凸起等因素的制约(滚轮的半径应大于管道内壁凸起的高度)，传感器5分为10组按照一定的规律分别固定于10个传感器安装架上，传感器5的探头对准管道内壁，且探头在传感器安装架7中沉一段距离，以免被管道内壁凸起刮伤，10个传感器安装架7在管道截面上沿圆周均匀分布，为避免管壁有漏检现象，传感器安装架7在管道纵向是扭曲的，这样可以使传感器5在检测管道内壁时没有漏检现象；10个压缩弹簧6是本发明的重要部件，其主要作用是克服因管道截面变形、管道内壁凸起或凹坑及管道转弯时截面非圆形的影响，分别安装于大箱体8中的槽中。支承杆3的数量是传感器5组数的两倍，即每个传感器安装架6由两个支承杆3来支承，两个支承杆方向不同，且对称于管道截面，当支承杆3把传感器安装架7支承起来时，传感器安装架7上的滚轮10就会与管道内壁相挤压，而滚轮10的半径是固定的，所以使传感器安装架7上的传感器5与管道内壁之间保持在所要求的距离范围内。
如图3、图4所示，小箱体4包括定位环11、紧定螺钉12、小箱体透盖13、螺钉14、小箱体安装环15、销16、凹形块17、小箱体闷盖18。定位环11与小箱体透盖13固定联接，紧定螺钉12将定位环11与导向轴10固定联接在一起，使小箱体4相对于导向轴10有较为准确的位置，小箱体透盖13与导向轴10间隙配合，10个支承杆3穿过小箱体透盖13分别与10个凹形块17通过销16联接，10个凹形块17镶嵌在小箱体安装环15的槽中，小箱体安装环15与导向轴10也是间隙配合。小箱体闷盖18通过4个螺钉14与小箱体透盖13联接，并且小箱体闷盖18与导向轴10也是间隙配合。小箱体透盖13、小箱体安装环15、小箱体闷盖18与导向轴10的间隙配合截面不是一个圆，而是类似跑道的形状，故能够将小箱体透盖13、小箱体安装环15、小箱体闷盖18周向固定于导向轴10上。
如图5、图6所示，大箱体8包括大箱体闷盖19、大箱体安装环20、凹形块21、大箱体透盖22、定位环23、销24、紧定螺钉25、螺钉26。定位环23与大箱体透盖22固定联接，紧定螺钉25将定位环23与导向轴10固定联接在一起，使大箱体8相对于导向轴有较为准确的位置，大箱体透盖22与导向轴10间隙配合，10个支承杆3穿过大箱体透盖22分别与10个凹形块21通过销24联接，10个凹形块21镶嵌在大箱体安装环20的槽中，另外，大箱体安装环20的槽中分别安装有10个压缩弹簧6，同样，大箱体安装环20与导向轴10也是间隙配合。大箱体闷盖19、与大箱体透盖22都是通过10个螺钉26大箱体安装环20联接，并且与导向轴10都是间隙配合。大箱体透盖22、大箱体安装环20、大箱体闷盖19与导向轴10的间隙配合截面不是一个圆，而是类似跑道的形状，故能够将大箱体透盖22、大箱体安装环20、大箱体闷盖19周向固定于导向轴10上。
根据需要检测管道的直径，在导向轴10选择合适的螺钉孔，将小箱体4、大箱体8分别用紧定螺钉12、紧定螺钉25固定于导向轴10上，小箱体4与大箱体8之间的距离一定，由于镶嵌在大箱体8槽中的压缩弹簧6的弹力，会使与10个支承杆3联接的凹形块21在大箱体8的槽中沿管道方向移动，在管道截面上，10个支承杆3就像“雨伞”的支承杆一样将与安装架联接的滚轮支承开来，而管道内壁就是“雨伞”的伞布，联接在小箱体内4的支承杆3所承起的“雨伞”，与联接在大箱体8内的支承杆3所承起的“雨伞”串联在一起，用共同的“伞布”；又由于与传感器安装架7联接的两个滚轮9距离也是一定的，所以只要压缩弹簧6的压力足够，就会使得与每组传感器安装架7联接的两个滚轮9紧紧压在管道内壁上，从而使传感器安装架7与管道内壁平行，确保传感器5进行检测所要求的距离。当遇到管道内壁的凸起或弯管时，滚轮9与管道内壁之间的压力增大，通过支承杆3将压力传递给压缩弹簧6，迫使压缩弹簧压缩6，这时大箱体8中的凹形块21会沿管道方向在槽中移动，类似于“收伞”过程，带动与其联接的支承杆3位姿发生变化，使得滚轮9得以越过管道障碍处；管道障碍处越过后，压缩弹簧6回位，整个装置回到以前的状态。变径小箱体4、大箱体8与导向轴10之间的相对位置是调节，当需要测量其它直径的管道时，调节小箱体4与大箱体8在导向轴10上的相对位置即可实现大幅度的变径。
权利要求
1.一种双向伞式管道检测变径装置，包括万向联轴节(1)、销轴(2)、传感器(5)、压缩弹簧(6)、传感器安装架(7)、滚轮(9)、导向轴(10)，其特征在于还包括支承杆(3)、小箱体(4)、大箱体(8)及压缩弹簧(6)，连接方式为在管道截面，支承杆(3)沿半径方向圆周均匀布置，与小箱体(4)、导向轴(10)和管道组成了一个伞式结构，支承杆(3)与大箱体(8)、导向轴(10)和管道组成了另一个伞式结构；压缩弹簧(6)设置于大箱体(8)中的槽中，导向轴(10)与万向联轴节(1)的一端固定联接，支承杆(3)的一端通过销轴(2)联接于小箱体(4)与大箱体(8)中的凹形块(21)，另一端通过销轴(2)与传感器安装架(7)上的滚轮(9)联接，滚轮(9)挤压在管道内壁上，沿管道内壁纵向滚动；支承杆(3)一端通过销(16)与小箱体(4)、大箱体(8)槽中的凹形块(21)联接，另一端通过销轴(2)与滚轮(9)和传感器(5)安装架联接。
2.根据权利要求1所述的双向伞式管道检测变径装置，其特征是，小箱体(4)包括定位环(11)、紧定螺钉(12)、小箱体透盖(13)、螺钉(14)、小箱体安装环(15)、销(16)、凹形块(17)、小箱体闷盖(18)，定位环(11)与小箱体透盖(13)固定联接，紧定螺钉(12)将定位环(11)与导向轴(10)固定联接在一起，小箱体透盖(13)与导向轴(10)间隙配合，支承杆(3)穿过小箱体透盖(13)与凹形块(17)通过销联接，凹形块(17)镶嵌在小箱体安装环(15)的槽中，小箱体安装环(15)与导向轴(10)也是间隙配合，小箱体闷盖(18)通过螺钉(14)与小箱体透盖(13)联接，并且小箱体闷盖(18)与导向轴(10)均是间隙配合，小箱体透盖(13)、小箱体安装环(15)、小箱体闷盖(18)周向定位于导向轴(10)上。
3.根据权利要求1所述的双向伞式管道检测变径装置，其特征是，大箱体(8)包括大箱体闷盖(19)、大箱体安装环(20)、凹形块(21)、大箱体透盖(22)、定位环(23)、销(24)、紧定螺钉(25)、螺钉(26)，定位环(23)与大箱体透盖(22)固定联接，紧定螺钉(25)将定位环(23)与导向轴(10)固连在一起，大箱体透盖(22)与导向轴(10)间隙配合，支承杆(3)穿过大箱体透盖(22)与凹形块(21)通过销联接，凹形块(21)镶嵌在大箱体安装环(20)的槽中，大箱体安装环(20)的槽中分别设有压缩弹簧(6)，大箱体安装环(20)与导向轴(10)是间隙配合，大箱体闷盖(19)通过螺钉(26)与大箱体透盖(22)联接，并且大箱体闷盖(19)与导向轴(10)也是间隙配合，大箱体透盖(22)、大箱体安装环(20)、大箱体闷盖(19)周向固定于导向轴(10)上。
4.根据权利要求1或2或3所述的双向伞式管道检测变径装置，其特征是，小箱体(4)、大箱体(8)与导向轴(10)是间隙配合，小箱体(4)、大箱体(8)用紧定螺钉与导向轴(10)固定联接。
5.根据权利要求1所述的双向伞式管道检测变径装置，其特征是，每个传感器安装架(7)由两个支承杆(3)支承，两个支承杆(3)对称于管道截面，每个传感器安装架(7)上设置一组传感器(5)。
6.根据权利要求1或5所述的双向伞式管道检测变径装置，其特征是，传感器(5)的数量由管道内壁的周长以及传感器(5)探头的大小决定。
7.根据权利要求1所述的双向伞式管道检测变径装置，其特征是，变径小箱体(4)、大箱体(8)与导向轴(10)之间的相对位置可调节。
全文摘要
一种双向伞式管道检测变径装置属于机械领域。本发明导向轴与万向联轴节固定联接，小箱体、大箱体与导向轴是间隙配合，并在导向轴固定；支承杆一端联接于小箱体与大箱体中的凹形块，另一端与滚轮联接；传感器固定于传感器安装架上，压缩弹簧设置于大箱体中；支承杆一端与小箱体、大箱体中凹形块联接，另一端与滚轮、传感器安装架联接，支承杆沿半径方向圆周均匀分布，与小箱体、导向轴和管道组成一个伞式结构，支承杆与大箱体、导向轴和管道组成另一个伞式结构。本发明能克服管道截面变形及管道内壁凸起、凹坑等缺陷影响，同时能适用于不同直径管道，使管道的检测能够一次性完成，特别是在不更换零部件的前提下，实现对多种直径管道的检测。
文档编号G01N19/00GK1441241SQ0311629
公开日2003年9月10日 申请日期2003年4月10日 优先权日2003年4月10日
发明者马培荪, 曹冲振, 高雪官, 何冬青, 于会涛 申请人:上海交通大学