一种地下管线惯性定位仪的制作方法

本实用新型涉及管道检测的技术领域，尤其是涉及一种地下管线惯性定位仪。

背景技术：

地下管线惯性定位仪，是一种对地下管道的三维位置信息进行精确测量的仪器。

现有的地下管线惯性定位仪可参考申请人于2015.02.27申请的，授权公告号为cn104634373b的中国实用新型专利，该申请公开了一种管道检测仪定中装置，其包括测量仪器两端的两个轮系单元，该轮系单元包括至少三套一一对应的支撑轮、支撑臂和滑轨，以及一轮系支架，所述支撑臂包括固定臂和活动臂，所述轮系支架包括固定支架、活动支架和弹簧，所述固定臂的第一端、活动臂的第一端与支撑轮转动配合，固定臂的第二端与固定支架转动配合，活动臂的第二端与活动支架转动配合，滑轨穿过活动支架、一端固定在所述固定支架上，弹簧设置在固定支架和活动支架之间，测量仪器的两端分别与两个轮系单元的固定支架固定连接；滑轨和所述测量仪器固定在两个所述固定支架之间，所述支撑轮和所述支撑臂向所述轮系支架收缩时，所述活动支架沿所述滑轨向所述测量仪器一侧滑动。

另外，固定支架包括固定臂支架和固定臂支架座，活动支架包括活动臂支架和活动臂支架座，固定臂支架和活动臂支架上各设有3个连接孔，两者可以配有两套不同尺寸的支架延长架，即第一支架延长架和第二支架延长架，第一支架延长架和所述固定臂通过活动轴连接，所述第二支架延长架与所述活动臂通过活动轴连接。通过设置的第一支架延长架和第二支架延长架能够提升对管径的适应范围。

但是，现有技术中存在以下至少一个缺陷：

1、由于位于测量仪器同一端的三个支撑轮的活动臂均固定固定连接在活动臂支架上，活动臂支架固定连接在活动臂支架座，因此当三个支撑轮向中心收缩时，三个支撑轮的活动臂向外侧摆动驱动与其连接的活动臂支架运动，进而驱动活动臂支架座沿滑轨移动，而一旦管道的内部有凸起或者凹坑，三个支撑轮会出现不同程度的位移，这样三个固定架臂支架的位移就会出现不同，但是活动臂支架的位移是一定的，容易影响仪器在管道内的定中性能，影响仪器的测量精度；

2、为了能够实现对不同管径的适应，现有技术中选择在固定臂支架和活动臂支架上增加第一延长架和第二延长架，虽然能够适应多个管径范围，但是在当固定臂和活动臂支架延长后，当支撑轮收缩时，活动臂对活动臂支架的施加的分力与水平方向的夹角增大，有害力矩增加，由于“自锁现象”，该夹角越大，活动臂支架座越难被推动，甚至超过一定角度后，活动臂支架座不能被推动，这样就造成支撑轮的活动出现卡涩、甚至不能移动，导致测量仪器被卡在管道内；

3、一旦增加了第一延长架和第二延长架之后，支撑轮的重心得到了提高，当管径内部的直径发生变化时，固定臂和活动臂相对地远离，支撑轮重心下降，如果支撑轮下降幅度过大，很容易造成支撑轮发生反转，即重心越过支撑点的情况，导致测量仪无法在管道内运行。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种地下管线惯性定位仪，解决以上至少一个缺陷，其优点是能够适应多种管径，减小有害力矩，解决结构失稳问题，提高了仪器测量精度，提高了使用寿命，有利于在管道内平稳、安全地运行。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种地下管线惯性定位仪，包括两个轮系单元，其分别固定连接在测量主体的两端；所述轮系单元具有：

一主体安装架，其套接、锁定在测量主体的端部；

至少三套一一对应的支撑轮、支撑臂、支撑臂架、弹性件和滑轨；

其中，所述支撑臂具有固定臂和活动臂，所述支撑臂架具有固定臂架和活动臂架，所述固定臂和活动臂的一端与支撑轮转动连接，另一端各自与对应的固定臂架和活动臂架的转动连接，所述滑轨呈水平姿态支撑在两个轮系单元的固定臂架上；

延长杆组件，其具有至少三个与所述固定臂架一一对应的延长杆，所述固定臂架通过所述延长杆连接在所述主体安装架上；

所述活动臂架与所述滑轨滑动连接，所述弹性件设置于固定臂架和活动臂架之间，当支撑轮向测量主体靠近时，所述活动臂架沿滑轨向远离固定臂架的一侧滑动。

通过采用上述技术方案，三个支撑轮各自通过活动臂架在滑轨上滑动，能够在管道内壁出现凹凸不平时，独立地进行不同程度的位移，提高惯性定位仪在管道内的定中性能，提高定位精度，同时，有利于其在管道内的运行平稳性；通过设置的延长杆组件，能够将固定臂架、活动臂架以及滑轨整体抬高，使得支撑轮与滑轨之间的运动关系保持不变，降低了支撑轮与滑轨之间发生自锁、卡涩的情况；同时，支撑轮与的与活动臂架运动点之间的垂直距离没有发生改变，支撑轮相对于滑轨的重心保持不变，保证不会因为在适应大管径管道时出现的支撑轮反转的情况，提高了惯性定位仪在管道内的稳定运行。

本实用新型进一步设置为：所述两个轮系单元中的滑轨同轴设置。

通过采用上述技术方案，两个轮系单元采用两个滑轨，方便安装和拆卸，由于滑轨精度要求较高，一定程度上降低了滑轨生产难度。

本实用新型进一步设置为：所述滑轨上设置有限位部，所述限位部所在滑轨上的位置为活动臂架在滑轨上滑动的极限位置。

通过采用上述技术方案，滑轨上设置限位部，能够形成对活动臂架的阻挡，在设计时，可以作为对活动臂架滑动的极限限位，防止支撑轮反转。

本实用新型进一步设置为：所述延长杆组件还具有：

至少三个加强杆，所述加强杆的两端各自与位于同一轮系单元中的、相邻的两个固定臂架固定连接。

通过采用上述技术方案，由于在适应大管径管道时，延长杆的长度较长，需提高其整体支撑固定臂架、支撑轮、活动臂架以及滑轨的结构强度和稳定性，为了保证惯性定位仪整体的结构强度和稳定性，从而设计了加强杆，同一轮系单元中的相邻的两个加强杆与主体安装架之间形成三角形结构，三个加强杆之间形成三角形结构，从而使得惯性定位仪的整体结构强度和稳定性更加优良。

本实用新型进一步设置为：所述活动臂架具有：

第二支撑部，其上开设有至少一个调节孔，以用于与活动臂转动连接；

滑动部，其设置于所述第二支撑部的下部，所述滑动部滑动套设于所述滑轨上。

本实用新型进一步设置为：所述固定臂架具有：

第一支撑部，其上开设有至少一个调节孔，以用于与固定臂转动连接；

固定部，其连接于第一支撑部的下端，两个固定部彼此相对的侧面开设有安装孔，用于将滑轨的一端锁紧在固定部上，其底部开设有至少一个杆槽，所述延长杆插入所述杆槽内固定连接。

本实用新型进一步设置为：所述第一支撑部与所述固定部为一体式结构。

通过采用上述技术方案，第一支撑部和固定部为一体式的结构，能够减小零件数量，同时由于固定部作为延长杆和加强杆的连接件，采用一体式的结构能够使得同个轮系单元内的各部分之间联系更加紧密，稳定性更强。

本实用新型进一步设置为：所述主体安装架具有：

架本体，其中部开设有安装口，所述测量主体的端部被限制地安装在安装口内；

多个安装凸起，其于架本体的外周面等间距地构造形成，所述安装凸起与所述固定臂架的固定部一一对应，所述延长杆的锁紧在所述安装凸起中。

通过采用上述技术方案，主体安装架用于支撑固定测量主体，其上的安装凸起专用于安装延长杆和加强杆，保证了主体安装架的结构强度。

本实用新型进一步设置为：所述地下管线惯性定位仪还包括中部支撑组件，其设置于两个轮系单元之间并分别与所述滑轨连接，以加强滑轨的强度。

本实用新型进一步设置为：所述中部支撑组件具有：

中部安装架，其套设于所述测量主体的中部位置；

中部支撑件，其套设于滑轨上；

中部支撑杆，其设置有至少三个且与至少三个延长杆一一对应，所述中部支撑杆的一端与中部支撑件的底端固定连接，另一端与中部安装架固定连接。

通过采用上述技术方案，中部安装架的设计与主体安装架的结构相同，且各部件之间的连接方式和主体安装架与延长杆的连接方式基本相同，在零部件加工时方便加工，同时也方便对设备进行安装。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1、本实用新型通过将三个支撑轮各自通过活动臂架与滑轨连接，能够在管道内壁出现凹凸不平时，独立地进行不同程度的位移，提高仪器的定中性能，提高测量精度，通过设置的延长杆，能够将固定臂架、活动臂架以及滑轨整体抬高，使得支撑轮与滑轨之间的运动关系保持不变，降低了支撑轮与滑轨之间发生自锁、卡涩的情况；同时，支撑轮与的与活动臂架运动点之间的垂直距离没有发生改变，支撑轮相对于滑轨的重心保持不变，保证不会因为在适应大管径管道时出现的支撑轮反转的情况，提高了惯性定位仪在管道内的稳定运行。

2、通过设置加强杆，能够进一步地加强轮系单元内零部件的结构强度和稳定性，保证惯性定位仪在管道内的安全、稳定运行。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的整体结构示意图。

图2是本实用新型的一个实施例的侧视图。

图3是本实用新型的一个实施例的表现主体安装架、测量主体以及延长杆的连接关系的爆炸示意图（部分结构隐藏）。

图4是本实用新型的一个实施例的延长杆、固定臂架以及滑轨的连接关系的爆炸示意图（部分结构隐藏）。

图5是本实用新型的一个实施例的表现支撑轮在不同调节孔位置以及活动臂架移动的极限位置的结构示意图；

图6是本实用新型的一个实施例的关于两个轮系单元的滑轨为一根完整滑轨的滑轨结构示意图。

图7是本实用新型的另一个实施例的适应较大管径并配合有加强杆的整体结构示意图（弹簧等部分结构隐藏）。

图中，1、测量主体；2、轮系单元；21、主体安装架；211、架本体；2111、安装口；2112、锁紧螺栓；2113、卡环；212、安装凸起；2121、安装孔；2122、第一通孔；2123、第二通孔；2124、固定螺栓；2125、固定螺母；22、支撑轮；23、支撑臂；231、固定臂；232、活动臂；24、支撑臂架；241、固定臂架；242、活动臂架；243、第一支撑部；2431、调节孔；244、固定部；2441、杆槽；245、第二支撑部；2451、滑孔；246、滑动部；25、弹性件；26、滑轨；27、延长杆组件；271、延长杆；272、加强杆；3、套筒；4、中部支撑组件；41、中部安装架；42、中部支撑件；43、中部支撑杆。

具体实施方式

参照图1和图2，为本实用新型公开的一种地下管线惯性定位仪，主要包括测量主体1和设置于测量主体1两端的两个轮系单元2。

每个轮系单元2包括一主体安装架21、至少三套一一对应的支撑轮22、支撑臂23、支撑臂架24、弹性件25、滑轨26，以及一延长杆组件27。

其中，支撑臂23具有固定臂231和活动臂232，支撑臂架24包括固定臂架241和活动臂架242，固定臂23和活动臂232的一端部与支撑轮22转动连接，另一端部各自与对应的固定臂架241和活动臂架242转动连接；滑轨26呈水平姿态支撑在两个轮系单元2中的固定臂架241上；延长杆组件27包括至少三个与固定臂架241一一对应的延长杆271，延长杆271的一端与固定臂架241固定连接，另一端与主体安装架21固定连接；活动臂架242与滑轨26滑动连接，弹性件25设置于固定臂架241和活动臂架242之间，当支撑轮22受到管道内壁的压力测量主体1靠近时，联动活动臂232转动，从而驱动活动臂架242沿滑轨26向远离固定臂架241的一侧滑动。

主要参考图2，下面主要描述一个轮系单元2中各个部件的详细结构，在一个轮系单元2中，三套支撑轮2和支撑臂23沿主体安装架21截面圆周均匀分布，间隔角度为120度。

参考图3，具体的，主体安装架21主要包括架本体211和多个安装凸起212。架本体211呈圆形，架本体211的中心开设有安装口2111，安装口2111用于套装测量主体1，架本体21的外圆周上等间距的设置有多个锁紧螺栓2112，多个锁紧螺栓2112从外向内沿架本体211的径向穿过架本体211，并锁紧在测量主体1上，从而将测量主体1锁紧在主体安装架21上。在测量主体1的外壁套设有卡环2113，卡环2113作为衬套设置于安装口2111内。在本实施例中，安装凸起212可以设置有三个，三个安装凸起212沿架本体211的外圆周面等间距设置，安装凸起212是由架本体211的外壁面一体构造成型的，该安装凸起211用于安装、锁紧延长杆271。

具体的安装方式可以参考：在安装凸起212上沿径向开设有安装孔2121，用于供延长杆271插入，安装凸起212的侧面开设有水平的第一通孔2122，该第一通孔2122贯穿安装孔2121，延长杆271的靠近端部的侧壁上开设有第二通孔2123，延长杆271插入到安装孔2121后，使得延长杆271上的第二通孔2123与安装凸起212开设的第一通孔2122保持同心，然后使用固定螺栓2124从安装凸起212的外侧穿过安装凸起212和延长杆271，并且在安装凸起212的另一侧用固定螺母2125锁紧。

参考图4，支撑轮22、固定臂231，以及活动臂232的具体结构为已知的，在此不过多赘述。

固定臂架241主要包括第一支撑部243和固定部244。第一支撑部243呈长板状，其上开设有至少一个调节孔2431，调节孔2431内设置有转轴2432，固定臂231通过转轴2432与第一支撑部243转动连接。固定部244连接在第一支撑部243的下端，优选的，支撑部243和固定部244为一体式结构。两个轮系单元2中相对的两个固定部244彼此相对的侧面开设有同心的安装孔2121，滑轨26的一端锁紧在固定部244上，固定部244的底面上开设有至少一个杆槽2441，用于与延长杆271插接配合，同时延长杆271被锁紧在固定部244上。延长杆271在杆槽2441内被锁紧的安装方式可以参考延长杆271在安装凸起212的安装方式，在此不过多赘述。

活动臂架242主要包括第二支撑部245和滑动部246。第二支撑部245与第一支撑部243的结构相同，第二支撑部245与活动臂232的转动连接方式也与第一支撑部243与固定臂231的转动连接方式相同。滑动部246位于第二支撑部245的下端，其与第二支撑部245为一体式结构。滑动部246上开设有滑孔2451，并通过此滑孔2451套设于滑轨26上，并可沿滑轨26自由滑动。

第一支撑部243和第二支撑部245之间的弹性件25可以选择弹簧，弹簧的一端通过活节螺栓固定连接在第一支撑部243上，弹簧的另一端通过活节螺栓固定连接在第二支撑部245上，弹簧呈水平姿态，与滑轨26保持平行。

参考图4和图5，进一步地，为了能够实现对支撑轮22的小幅度调整，以适应不同的管径，第一支撑部243和第二支撑部245上调节孔2431沿竖直方向开设有三个。

两个轮系单元2中的相对应的两滑轨26同轴设置。滑轨26上设置有限位部261，限位部261所在滑轨26上的位置为活动臂架242在滑轨26上滑动的极限位置。在一个实例中，限位部261可以为套筒3，两个滑轨26通过套筒3固定连接在一起，套筒3的外径大于滑轨26的外径。套筒4的长度设计一方面是为了满足对两个滑轨26的固定连接，另一方面，套筒4的两端面能够对活动臂架242的滑动部246起到限位作用，其可以作为滑动部246在滑轨26上滑动的极限位置，该极限位置指的是，支撑轮22所能够向测量主体1运动的最低高度所对应的滑动部246的滑动位置。结合图6，当然，通过两个轮系单元2的对应的滑轨26可以是一根完整的滑轨，限位部261构造于滑轨26的中部，滑轨26的中部的外径大于滑轨26的外径。

参考图5，为了能够更加稳定的对滑轨26进行支撑，在测量主体1的中部位置设置有中部支撑组件4，该中部支撑组件4包括一中部安装架41、三个中部支撑件42，以及至少三个中部支撑杆43。其中，中部安装架41与主体安装架21的结构可以是完全相同的，其套设、并锁紧在测量主体1的中部；中部支撑件42呈矩形块状，其上开设有第三通孔（图中未示出），中部支撑件42可以套设在两个滑轨26所连线后的中间位置，在本实施例中，中部支撑件42套设在套筒3的中部且两端通过弹簧卡圈卡合，以限制中部支撑件42的轴向移动；中部支撑杆43的一端固定连接在中部安装架41的安装凸起上、并锁定，另一端插入到中部支撑件42于底部开设有的杆槽内、并锁定，中部支撑杆43与中部支撑件42、中部支撑杆43与中部安装架41的锁定方式可以参考延长杆271在架本体211的安装凸起212的安装方式，在此不过多赘述。

在本实施例中，地下管线惯性定位仪能够适用于内径范围为460mm-1050mm等多种内径的管道，具体的，根据三个调节孔的位置高度，其可以适应的内径范围可以包括460mm-630mm、580mm-770mm、740mm-910mm，880mm-1050mm等，在460mm-630mm的一个示例中，当支撑臂23与支撑臂架24在最低的调节孔2431连接时，其适应的管道内径为460mm，当支撑臂23与支撑臂架24在最高的调节孔2431连接时，其适应的管道内径为630mm，需要说明的是，地下管线惯性定位仪是适应的管道内径范围是由支撑臂架24高度与延长杆271所共同决定的。

通过调整本实施例中的延长杆271的高度，能够适应不同内径范围的管道，相应的，中部支撑杆43的高度也随延长杆271的高度增长而增长，主要的目的是为了始终保证滑轨26的水平姿态。

参考图,7，但是，由于延长杆271的加长，地下管线惯性定位仪从整体上结构会存在不稳定地现象，在管道内运行时，延长杆271、支撑轮22和滑轨26会发生较大的晃动，为此，根据实际所要适应的管径，在一个实施例中，以地下管道惯性定位仪适应的管径范围为880mm-1050mm为例进行说明，该延长杆组件27还包括至少三个加强杆272，加强杆272用于进一步地加强轮系单元2内各个部件的之间的连接稳定性。固定臂架241的固定部244可以设置成三角形，其底部开设有三个杆槽2441，其中，位于中间位置的杆槽2441用于安装延长杆271，位于旁边位置的两个杆槽2441为斜槽，用于安装加强杆272；位于同一轮系单元2内的三个固定部244之间相互通过加强杆272连接在一起，三个加强杆272所围成的三角形为等边三角形。需要再次说明的是，是否加装加强杆272可以根据所要适应的管道内径范围决定。

本实用新型相比于现有技术，本实用新型实施例中的三套活动臂架242均独立地在滑轨26上滑动，这样在管道内运行时，即使管道的内壁出现凹凸不平的情况，经过的支撑轮22也可以单独地进行运动，相互之间互不影响，不会出现活动臂架242与滑轨26之间的卡涩现象，保证地下管线惯性定位仪在管道内稳定地穿行。

还有，本实用新型实施例中的延长杆271选择设置在固定臂架241与主体安装架21之间，为了适应不同内径范围的管道，延长杆271整体将支撑轮22、固定臂架241、活动臂架242，以及滑轨26等相关部件提高，保证原始的支撑轮22、固定臂架241、活动臂架242，以及滑轨26的结构不变，从而克服了现有技术中由于“自锁现象”导致的活动臂架242与滑轨26卡涩，甚至出现死点无法滑动的现象。

同时，这样的设计，各个支撑轮22相对于滑轨26的重心没有发生变化，其有效地避免了架高支撑轮22后所导致的支撑轮22的中心容易下降越过支撑点的反转现象，保证地下管线惯性定位仪在管道内的安全、稳定地运行。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。