一种用于中小管径的管道自动定心系统的制作方法
【专利摘要】一种用于中小管径的管道自动定心系统，它主要是解决现有定心机构存在定心精度低、自适应半径小、使用寿命短、运行稳定性差等技术问题。其技术方案要点是：它包括定心机构、牵引器及系统连接组件，系统连接组件两端分别与定心机构和牵引器相连接；支座滑块和预紧调节滑块分别配合安装在定心心轴上，在2个支座滑块之间铰接安装由3对以上主副支撑臂及弯曲连接杆构成联动的多连杆机构，并在支撑臂与弯曲连接杆的连接处安装行走轮。它通过三点定心、六点定轴原理实现对管道的定心功能，通过设置多处震机构以保证系统工作在不平稳的管道环境下的稳定性和定心精度。它主要是应用于管道检测，特别是用于与中小管径的管道检测仪器配合使用。
【专利说明】
一种用于中小管径的管道自动定心系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种管道检测装置，特别是用于中小管径管道检测的定心机构。
【背景技术】
[0002]目前，在工业生产中广泛使用中小径金属管道进行石油、天然气等原料输送，这些管道在使用一定年限后会发生腐蚀、磨损、原料堆积等破坏，容易引发安全问题。因此管道的检测与维护成为保障输送系统安全的重要措施。目前国际上通常采用对管道定期检查的方法来防止因管道破坏引发的安全问题，检测时通常将检测仪器加装在定心机构上，通过定心机构将仪器带入管内进行检测，因此定心机构的设计优劣在一定程度上影响着检测结果。国内在中小径管道的定心机构设计上尚存在定心精度低、自适应半径小、使用寿命短、运行稳定性差等问题，这在实际使用中大大影响了管道检测仪器检测结果。
【发明内容】
[0003]为了解决现有用于中小径管道的定心机构在设计上存在的定心精度低、自适应半径小、使用寿命短、运行稳定性差等技术问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单、又能实现自动定心的用于中小管径的管道自动定心系统。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:它包括定心机构、牵引器及系统连接组件12，系统连接组件12的一端与定心机构相连接，系统连接组件12的另一端与牵引器相连接;所述定心机构包括定心心轴、支座滑块、预紧调节滑块、主副支撑臂、弹簧、弯曲连接杆及行走轮，4个支座滑块和I个预紧调节滑块分别配合安装在定心心轴上，在定心机构一端2个支座滑块之间铰接安装有3对主副支撑臂，同样的在定心机构另一端2个支座滑块之间铰接安装有3对主副支撑臂，定心机构两端的主副支撑臂与弯曲连接杆构成联动的多连杆机构，并在中部与两端部支座滑块之间安装弹簧，从而构成实现收缩或伸张运动的定心运动机构，以实现定心功能，在支撑臂与弯曲连接杆的连接处安装行走轮，；所述牵引器包括驱动装置、传动机构和减震行走机构。
[0005]由弹簧、支座滑块、支撑臂共同构成减震机构以此实现机构在工作管径变化时的自适应功能，多连杆机构包括主副支撑臂、弯曲连接杆及支座滑块，所述弯曲连接杆将机构两端与主支撑臂相连接，多连杆机构绕定心心轴周向均匀布置3个。
[0006]所述减震机构各部分均采用销钉连接;通过改变连接在预紧调节滑块上调节螺钉在心轴上的位置来确定定心机构两端压簧的预紧力，支座滑块所受的预紧力使主副支撑臂联动展开，并使连接于机构主支撑臂上的行走轮紧贴管壁。
[0007]所述定心机构包括定心心轴1、预紧调节滑块3、第一压缩弹簧4、第一支座滑块5、第二支座滑块6、拉伸弹簧7、第三支座滑块8、第四支座滑块9、第二压缩弹簧10、第一主支撑臂组16、第一副支撑臂组17、第二主支撑臂组21、第二副支撑臂组20、第一行走轮组18和第二行走轮组19;预紧调节滑块3、第一压缩弹簧4、第一支座滑块5、第二支座滑块6、拉伸弹簧
7、第三支座滑块8、第四支座滑块9、第二压缩弹簧10依次安装在定心心轴I上，第一压缩弹簧4两端分别与预紧调节滑块3、第一支座滑块5相连接;第一主支撑臂组16和第一副支撑臂组17的一端分别铰接在第一支座滑块5和第二支座滑块6上，第一副支撑臂组17的另一端分别与第一主支撑臂组16的中腰部铰接;第二主支撑臂组21和第二副支撑臂组20的一端分别铰接在第四支座滑块9和第三支座滑块8上，第二副支撑臂组20的另一端分别与第二主支撑臂组21的中腰部铰接;采用调节螺丝2控制预紧调节滑块3在定心心轴上的位置以调节第一压缩弹簧4的预紧力；第二压缩弹簧10两端分别连接第四支座滑块9和定心机构连接端口11;第一主支撑臂组16和第二主支撑臂组21的伸展端分别与弯曲连接杆相铰接，并在其铰接处分别安装第一行走轮组18和第二行走轮组19。
[0008]在系统连接组件12两端采用螺丝分别与定心机构连接端口11、牵引器连接端口 13相连接。系统连接组件12包括联轴器和万向节组件。
[0009]所述牵引器包括壳体14、控制箱15及减震行走机构27，减震行走机构27均布安装在壳体14外周;所述减震行走机构27包括行星齿轮副37、扭转减震与限位机构38和压缩弹簧29;在壳体14内设置有驱动系统、传动系统，驱动系统与传动系统相连接;传动系统末端伸出壳体14外壁并设置3对行星齿轮副37，所述行星齿轮副37包括中心齿轮24、第一驱动轮22、第一行星齿轮23、第二驱动轮26和第二行星齿轮25;中心齿轮24安装在第一行星齿轮23与第二行星齿轮25之间并分别与之嗤合，第一驱动轮22、第二驱动轮26分别与第一行星齿轮23、第二行星齿轮25同轴固定配合连接，第一行星齿轮23和第二行星齿轮25的转轴一端分别与连杆相连接，并在两连接处之间套装压缩弹簧29，第一行星齿轮23和第二行星齿轮25的转轴另一端分别与同轴铰接的摆杆相连接，传动系统与中心齿轮24啮合传动。
[0010]在用于连接第一行星齿轮23和第二行星齿轮25转轴之间的连杆上设置有与压缩弹簧29相配合的调节螺母28，用以调节压缩弹簧29的预紧力。
[0011 ] 扭转减震与限位机构38包括限位螺丝130，扭转弹簧31，销轴32和限位螺丝Π 33，2个扭转弹簧31分别与销轴32相连接，其另一端分别与限位螺丝130和限位螺丝Π 33相配合连接。
[0012]本实用新型的有益效果是:通过主副支撑臂的联动，提高了机构定心精度;弹簧调节系统的合理布置提高机构在复杂管道工况下的运行稳定性和自适应性;通过对弯曲连接杆的优化设计提高机构的在管道内的绕弯能力，从而使定心心轴在中小管径小幅变化的工况下也能实现自动定心，它结构简单，同时较好的实现了高精度的稳定定心效果，具有良好的实用价值。它主要是应用于管道检测，特别是用于与中小管径的管道检测仪器配合使用。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
[0014]图2是定心机构结构示意图；
[0015]图3是牵引器结构示意图；
[0016]图4是牵引器减震行走机构结构示意图。
[0017]图中，定心心轴I，调节螺丝2，预紧调节滑块3，第一压缩弹簧4，第一支座滑块5，第二支座滑块6，拉伸弹簧7，第三支座滑块8，第四支座滑块9，第二压缩弹簧10，定心机构连接端口 11，系统连接组件12，牵引器连接端口 13，壳体14，控制箱15，第一主支撑臂组16，第一副支撑臂组17，第一行走轮组18，第二行走轮组19，第二副支撑臂组20，第二主支撑臂组21，第一驱动轮22，第一行星齿轮23，中心齿轮24，第二行星齿轮25，第二驱动轮26，减震行走机构27，调节螺母28，压缩弹簧29，限位螺丝130，扭转弹簧31，销轴32，限位螺丝Π 33，第一压缩减震组件34，拉伸减震组件35，第二压缩减震组件36，行星齿轮副37，扭转减震与限位机构38。
【具体实施方式】
[0018]本实用新型主要包括定心机构、牵引器，所述定心机构与牵引器通过系统连接组件连接。所述定心机构包括定心心轴、弹簧、支座滑块、预紧调节滑块、主支撑臂、副支撑臂、弯曲连接杆及行走轮。在机构一端压缩弹簧减震机构两端分别与支座滑块、预紧调节滑块连接，另一端压缩弹簧减震机构两端分别与支座滑块、定心机构连接端口连接，中部弹簧减震机构两端分别连接支座滑块;在机构端部两个的支座滑块上分别连接有3个周向均布的主支撑臂，同时中部两个支座滑块上分别连接有3个周向均布的副支撑臂，所述主支撑臂与副支撑臂一一对应联接;弯曲连接杆两端分别连接机构两端的主支撑臂，所述的主支撑臂其伸展端连接有行走轮。所述牵引器包括驱动系统、传动系统、减震行走机构、控制系统。所述的传动系统包括电机输出轴、径向传动轴及行星齿轮副，电机输出轴通过径向传动轴将动力传递给行星齿轮机构;减震行走机构主要包括行星齿轮副、压缩弹簧、扭转减震与限位机构;所述的牵引器还包括一个壳体，壳体上安装有3个周向均布的径向支撑臂，每对支撑臂内部相应的安装有径向传动轴，径向支撑臂与径向传动轴之间通过轴承固定，支撑臂一端安装在传动箱上，另一端相应的安装有减震行走机构。
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
[0020]实施例1，参阅图1至图4，本实用新型它包括定心机构、牵引器及系统连接组件12，系统连接组件12的一端与定心机构相连接，系统连接组件12的另一端与牵引器相连接;所述定心机构包括定心心轴、支座滑块、预紧调节滑块、主副支撑臂、弹簧、弯曲连接杆及行走轮，2个支座滑块和预紧调节滑块分别配合安装在定心心轴上，在2个支座滑块之间铰接安装由3对以上主副支撑臂及弯曲连接杆构成联动的多连杆机构，，在支座滑块之间安装弹簧从而构成实现收缩或伸张运动的定心运动机构，以实现定心功能，在支撑臂与弯曲连接杆的连接处安装行走轮;所述牵引器包括驱动装置、传动机构和减震行走机构。由弹簧、支座滑块、支撑臂共同构成减震机构以此实现机构在工作管径变化时的自适应功能，多连杆机构包括主副支撑臂、弯曲连接杆及支座滑块，所述弯曲连接杆将机构两端与主支撑臂相连接，多连杆机构绕定心心轴周向均匀布置3个以上。所述减震机构各部分均采用销钉连接；通过改变连接在预紧调节滑块上调节螺钉在心轴上的位置来确定定心机构两端压簧的预紧力，支座滑块所受的预紧力使主副支撑臂联动展开，并使连接于机构主支撑臂上的行走轮紧贴管壁。
[0021]实施例2，参阅图1至图4，本实用新型所述定心机构包括定心心轴1、预紧调节滑块
3、第一压缩弹簧4、第一支座滑块5、第二支座滑块6、拉伸弹簧7、第三支座滑块8、第四支座滑块9、第二压缩弹簧10、第一主支撑臂组16、第一副支撑臂组17、第二主支撑臂组21、第二副支撑臂组20、第一行走轮组18和第二行走轮组19;预紧调节滑块3、第一压缩弹簧4、第一支座滑块5、第二支座滑块6、拉伸弹簧7、第三支座滑块8、第四支座滑块9、第二压缩弹簧10依次安装在定心心轴I上，第一压缩弹簧4两端分别与预紧调节滑块3、第一支座滑块5相连接;第一主支撑臂组16和第一副支撑臂组17的一端分别铰接在第一支座滑块5和第二支座滑块6上，第一副支撑臂组17的另一端分别与第一主支撑臂组16的中腰部铰接;第二主支撑臂组21和第二副支撑臂组20的一端分别铰接在第四支座滑块9和第三支座滑块8上，第二副支撑臂组20的另一端分别与第二主支撑臂组21的中腰部铰接;采用调节螺丝2控制预紧调节滑块3在定心心轴上的位置以调节第一压缩弹簧4的预紧力;第二压缩弹簧10两端分别连接第四支座滑块9和定心机构连接端口 11;第一主支撑臂组16和第二主支撑臂组21的伸展端分别与弯曲连接杆相铰接，并在其铰接处分别安装第一行走轮组18和第二行走轮组19。当第一压缩弹簧4受到预紧力时，力通过各连杆之间传递，第二压缩弹簧也会受到同样的预紧力，此时第一支座滑块5与第四支座滑块9向机构中部支座滑块移动促使第一主支撑臂组16、第二主支撑臂组21向外展开，在第一副支撑臂组17、第二副支撑臂组20的约束下，主副支撑臂组发生联动令第一主支撑臂组16、第二主支撑臂组21各爪臂展开幅度相同，使得在定心心轴I处于机构中心位置实现心轴定心功能。在第一压缩弹簧4、第二压缩弹簧10、拉伸弹簧7的作用下，降低机构在管道内运行时的震动，提高运行稳定性，同时是使机构第一行走轮组18、第二行走轮组19在通过管径小幅变化的管径时紧贴管壁，从而实现定心机构在不同管径中运行的自适应特性。其余同实施例1。
[0022]实施例3，参阅图1至图4，本实用新型还可在系统连接组件12两端采用螺丝分别与定心机构连接端口 11、牵引器连接端口 13相连接。系统连接组件12包括联轴器和万向节组件。其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
[0023]实施例4，参阅图1至图4，本实用新型所述牵引器包括壳体14、控制箱15及减震行走机构27，减震行走机构27安装在壳体14外周;所述减震行走机构27包括行星齿轮副37、扭转减震与限位机构38和压缩弹簧29;在壳体14内设置有驱动系统、传动系统，驱动系统与传动系统相连接;传动系统末端伸出壳体14外壁并设置3个以上行星齿轮副37，所述行星齿轮副37包括中心齿轮24、第一驱动轮22、第一行星齿轮23、第二驱动轮26和第二行星齿轮25;中心齿轮24安装在第一行星齿轮23与第二行星齿轮25之间并分别与之啮合，第一驱动轮22、第二驱动轮26分别与第一行星齿轮23、第二行星齿轮25同轴固定配合连接，第一行星齿轮23和第二行星齿轮25的转轴一端分别与连杆相连接，并在两连接处之间套装压缩弹簧29，第一行星齿轮23和第二行星齿轮25的转轴另一端分别同轴铰接的摆杆相连接，传动系统与中心齿轮24相连接。所述减震行走机构通过一个减震行走机构中的中心齿轮与两个行星齿轮相互啮合传动，行星齿轮与驱动轮共同安装在轮轴上，不发生相对转动，在工作时驱动轮绕中心齿轮有摆动。所述的控制箱15包括控制电路，电机驱动电路控制电机的工作状态。其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
[0024]实施例5，参阅图1至图4，本实用新型也可在用于连接第一行星齿轮23和第二行星齿轮25转轴之间的连杆上设置的与压缩弹簧29相配合的调节螺母28，用以调节压缩弹簧29的预紧力。通过调节螺母28可以改变压缩弹簧29的预紧力，同时扭转减震与限位机构38可以限制行走机构绕中心齿轮24的摆动幅度并使驱动轮紧贴管道内壁。其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
[0025]实施例6，参阅图1至图4，本实用新型所述扭转减震与限位机构38包括限位螺丝I30，扭转弹簧31，销轴32和限位螺丝Π 33，2个扭转弹簧31分别与销轴32相连接，其另一端分别与限位螺丝130和限位螺丝Π 33相配合连接。所述减震行走机构在扭转弹簧及压缩弹簧二者同时作用限制驱动轮绕中心齿轮的摆动幅度，并使驱动轮紧贴管道内壁，同时具有自适应特性。压簧和扭簧使减震行走机构27具有较大的运动柔性，从而提高了机构越障能力和运行稳定性。其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
【主权项】
1.一种用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:它包括定心机构、牵引器及系统连接组件(12)，系统连接组件(12)的一端与定心机构相连接，系统连接组件(12)的另一端与牵引器相连接;所述定心机构包括定心心轴、支座滑块、预紧调节滑块、主副支撑臂、弹簧、弯曲连接杆及行走轮，4个支座滑块和I个预紧调节滑块分别配合安装在定心心轴上，在4个支座滑块之间铰接安装由6对主副支撑臂及3个弯曲连接杆构成联动的多连杆机构，并在中部与两端部支座滑块之间安装弹簧，从而构成实现收缩或伸张运动的定心运动机构，以实现定心功能，在支撑臂与弯曲连接杆的连接处安装行走轮;所述牵引器包括驱动装置、传动机构和减震行走机构。2.根据权利要求1所述用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:由弹簧、支座滑块、支撑臂共同构成减震机构以此实现机构在工作管径变化时的自适应功能，多连杆机构包括主副支撑臂、弯曲连接杆及支座滑块，所述弯曲连接杆将机构两端的主支撑臂相连接，多连杆机构绕定心心轴周向均勾布置3个。3.根据权利要求2所述用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:所述减震机构各部分均采用销钉连接;通过改变连接在预紧调节滑块上调节螺钉在心轴上的位置来确定定心机构两端压簧的预紧力，支座滑块所受的预紧力使主副支撑臂联动展开，并使连接于机构主支撑臂上的行走轮紧贴管壁。4.根据权利要求1所述用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:所述定心机构包括定心心轴(1)、预紧调节滑块(3)、第一压缩弹簧(4)、第一支座滑块(5)、第二支座滑块(6)、拉伸弹簧(7)、第三支座滑块(8)、第四支座滑块(9)、第二压缩弹簧(10)、第一主支撑臂组(16)、第一副支撑臂组(17)、第二主支撑臂组(21)、第二副支撑臂组(20)、第一行走轮组(18)和第二行走轮组(19);预紧调节滑块(3)、第一压缩弹簧(4)、第一支座滑块(5)、第二支座滑块(6)、拉伸弹簧(7)、第三支座滑块(8)、第四支座滑块(9)、第二压缩弹簧(10)依次安装在定心心轴(I)上，第一压缩弹簧(4)两端分别与预紧调节滑块(3)、第一支座滑块(5)相连接;第一主支撑臂组(16)和第一副支撑臂组(17)的一端分别铰接在第一支座滑块(5)和第二支座滑块(6)上，第一副支撑臂组(17)的另一端分别与第一主支撑臂组(16)的中腰部铰接;第二主支撑臂组(21)和第二副支撑臂组(20)的一端分别铰接在第四支座滑块(9)和第三支座滑块(8)上，第二副支撑臂组(20)的另一端分别与第二主支撑臂组(21)的中腰部铰接;采用调节螺丝(2)控制预紧调节滑块(3)在定心心轴上的位置以调节第一压缩弹簧(4)的预紧力；第二压缩弹簧(10)两端分别连接第四支座滑块(9)和定心机构连接端口(11);第一主支撑臂组(16)和第二主支撑臂组(21)的伸展端分别与弯曲连接杆相铰接，并在其铰接处分别安装第一行走轮组(18)和第二行走轮组(19)。5.根据权利要求1所述用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:在系统连接组件(12)两端采用螺丝分别与定心机构连接端口(11)、牵引器连接端口(13)相连接。6.根据权利要求1所述用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:系统连接组件(12 )包括联轴器和万向节组件。7.根据权利要求1所述用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:所述牵引器包括壳体(14)、控制箱(15)及减震行走机构(27)，减震行走机构(27)均布安装在壳体(14)外周；所述减震行走机构(27)包括行星齿轮副(37)、扭转减震与限位机构(38)和压缩弹簧(29);在壳体(14 )内设置有驱动系统、传动系统，驱动系统与传动系统相连接;传动系统末端伸出壳体(14)外壁并设置3对行星齿轮副(37)，所述行星齿轮副(37)包括中心齿轮(24)、第一驱动轮(22)、第一行星齿轮(23)、第二驱动轮(26)和第二行星齿轮(25);中心齿轮(24)安装在第一行星齿轮(23)与第二行星齿轮(25)之间并分别与之啮合，第一驱动轮(22)、第二驱动轮(26)分别与第一行星齿轮(23)、第二行星齿轮(25)同轴固定配合连接，第一行星齿轮(23)和第二行星齿轮(25)的转轴一端分别与连杆相连接，并在两连接处之间套装压缩弹簧(29)，第一行星齿轮(23)和第二行星齿轮(25)的转轴另一端分别与同轴铰接的摆杆相连接，传动系统与中心齿轮(24 )啮合传动。8.根据权利要求7所述用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:在用于连接第一行星齿轮(23)和第二行星齿轮(25)转轴之间的连杆上设置有与压缩弹簧(29)相配合的调节螺母(28)，用以调节压缩弹簧(29)的预紧力。9.根据权利要求7所述用于中小管径的管道自动定心系统，其特征是:扭转减震与限位机构(38)包括限位螺丝1(30)，扭转弹簧(31)，销轴(32)和限位螺丝Π (33)，2个扭转弹簧(31)分别与销轴(32)相连接，其另一端分别与限位螺丝1(30)和限位螺丝Π (33)相配合连接。
【文档编号】F16L101/30GK205479970SQ201620288499
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月9日
【发明人】徐志远, 范陕渭, 夏赞武, 王超军, 武云文
【申请人】湘潭大学