一种储气井检测用旋转式超声波探头装置的制作方法

本实用新型属于储气井超声检测领域，具体涉及一种储气井检测用旋转式超声波探头装置。

背景技术：

目前，CNG加气站主要为城市公共交通提供气源，建于人口稠密的城市。储气井是竖向埋设于地下且井筒与井壁间采用水泥浆进行全填充封固、用于储存压缩气体的管状设施，属于固定式压力容器类别、高压容器品种。储气井由井筒、井口装置、井底装置组成。储气井工作是一个循环充气和放气的过程，主要承受交变内压载荷，压力范围一般在10～25MPa之间，压力波动大于20％，设计压力循环总次数一般为25000次。储气井材料为高强钢，有螺纹连接和截面变化，所以设计时采用了疲劳分析。尽管由于储气井深埋于地下，其优点是安全度高，爆炸风险小，但仍存在包括失稳、疲劳、腐蚀(包括介质腐蚀和环境腐蚀)、刚性失效(螺纹密封失效)等损伤倾向，也会发生井筒爆裂冲出地面的严重事故。由于加气站的储气井具有大储量、高压力、高频率且大幅度压力变化等特点，因此对CNG加气站储气井储的定期检验非常重要。

目前定期检验的主要设备为旋转式超声波探头系统进行井筒壁厚检测，检测时需要将超声波探头本体与储气井的井筒壁距离保持相对固定，超声波探头本体的长度大概为1.5-2m长，因此需要扶正器来辅助扶正超声波探头，保证探头本体与井筒同轴。现有的超声波探头本体上设置有三组扶正器，每组扶正器的一个支撑单元包括两个铰接的连杆和一个滚轮，结构不合理；检测过程中，电缆拽着超声波探头进行螺旋运动，滚轮与井筒接触，由于储气井较深，由多个井筒拼接而成，拼接部凸凹不平；另外由于腐蚀，井筒内壁也存在凹坑、缝隙等缺陷。因此在检测过程中，滚轮易卡阻在凹坑或缝隙中，导致超声波探头不能上下移动，时常出现电缆被拽断的现象。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种旋转式超声波探头装置，解决现有扶正器不合理，导致在检测过程中，滚轮易卡阻在凹坑或缝隙中，导致超声波探头不能上下移动，出现电缆被拽断的现象的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种储气井检测用旋转式超声波探头装置，包括旋转式超声波探头本体，探头本体上沿长度方向活动式套设有至少两个扶正机构，相邻扶正机构之间设置有弹簧，弹簧活动式套设在探头本体上。

每个扶正机构包括两个套环和多个支撑组件，套环活动式套设在探头本体上，多个支撑组件沿套环的周向均匀设置，所述支撑组件包括第一连接件、第二连接件和防卡机构，第一连接件的一端与一个套环铰接，第二连接件的一端与另一个套环铰接，第一连接件的另一端和第二连接件的另一端通过转轴转动连接。

所述防卡机构包括由第一支杆和第二支杆构成的整体呈倒V形的底座，第一支杆和第二支杆固连，底座上表面沿长度方向开设有凹槽，凹槽中转动嵌设有多个滚珠，滚珠的上半部向外伸出凹槽，底座上开设有通孔，通孔位于第一支杆和第二支杆的连接处，防卡机构通过通孔转动套设在转轴上。

在对储气井进行超声波检测时，首先将整个旋转式超声波探头装置移动至待测储气井井口附近，然后将旋转式超声波探头装置通过电缆悬吊，并放入储气井中，多个扶正机构的滚珠与储气井的内壁接触，起到支撑和定心的作用，保证超声波探头与储气井同轴。在检测过程中，通过电缆提升或者下降旋转式超声波探头装置，便于测量整个储气井各圆周面上各个点的腐蚀情况，并通过转动旋转式超声波探头装置检测到整个圆周面上各点，旋转式超声波探头装置探测的轨迹呈螺旋状。相邻两个扶正机构之间的弹簧处于压缩状态,由于井筒内壁被腐蚀，实际上为变径的储气井，井筒直径较大的地方，在弹簧恢复力作用下，扶正机构的第一连接件和第二连接件向内转动，二者之间的夹角变小，扶正机构的外切圆直径变大，保证滚轮与井筒内壁接触；井筒直径较小的地方，在井筒的压力作用下，扶正机构的第一连接件和第二连接件向外转动，二者之间的夹角变大，弹簧恢被压缩，此时扶正机构的外切圆直径变小，同样保证滚轮与井筒内壁接触。

旋转式超声波探头系统的检测原理是基于中心反射旋转检测的方法，在检测过程中，超声波声束以螺旋状路径在储气井内壁表面进行扫查。该检测方法为现有技术，不再赘述。

在检测过程中，当储气井为变径腔体或者井筒内壁上出现凹坑、缝隙等缺陷时，受井筒内壁的作用力，使防卡机构绕转轴转动，则第一支杆或第二支杆中多个滚珠与井筒内壁接触，由于第一支杆或第二支杆的长度相对于凹坑、缝隙的尺寸很更大，即增大扶正机构与井筒的接触面积；另外，在通过电缆提升或者下降超声波探头本体过程中滚珠转动，减小了摩擦，则超声波探头很容易越过凹坑、缝隙等障碍，起到良好的防卡阻效果，保证整个旋转式超声波探头装置能顺利升、降，减小晃动卡塞造成的数据丢失与偏差，提高检测精度。

作为一个实施例，所述第一连接件包括第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的一端与对应的套环铰接，另一端与转轴转动连接，第一侧板和第二侧板之间形成间隙。

所述第二连接件包括第三侧板和第四侧板，第三侧板和第四侧板的一端与对应的另一个套环铰接，另一端通过转轴转动连接，第三侧板和第四侧板之间形成间隙。

在和转轴的转动连接处，第一侧板、第二侧板位于第三侧板和第四侧板之间，防卡机构位于第一侧板、第二侧板之间。

作为另一个实施例，所述第一连接件和第二连接件均呈音叉形状，包括一体成型的连接杆和两个第五侧板，连接杆的一端与对应的套环铰接，另一端与两个第五侧板固连，第五侧板的末端与转轴转动连接。

在和转轴的转动连接处，第二连接件的两个第五侧板位于第一连接件的两个第五侧板之间，防卡机构位于第二连接件的两个第五侧板之间。

进一步改进，所述凹槽中转动设置有滚轮，滚轮的轴孔与底座的通孔同心设置，且滚轮套设在转轴上。

进一步改进，所述防卡机构上设置有防止第一连接件、第二连接件绕转轴过度转动导致二者夹角小于120度的限位件，限位件位于底座底部。当第一连接件、第二连接件绕转轴转动至二者夹角到120度时，第一连接件和第二连接件与限位件抵靠，阻止其继续转动。

进一步改进，所述限位件与滚轮固定连接。

进一步改进，所述第一连接件、第二连接件之间的夹角为120度-170度。

进一步改进，所述探头本体上沿其长度方向套设有多个橡胶环，多个橡胶环位于一个扶正机构的两个套环之间，防止扶正机构与超声波探头本体的外壁发生碰撞。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

通过设置防卡机构，当储气井为变径腔体或者井筒内壁上出现凹坑、缝隙时，受井筒内壁的作用力，使防卡机构绕转轴转动，则第一支杆或第二支杆中多个滚珠与井筒内壁接触，由于第一支杆或第二支杆的长度相对于凹坑、缝隙的尺寸更大，即增大扶正机构与井筒的接触面积；另外，在通过电缆提升或者下降超声波探头本体过程中滚珠转动，减小了摩擦，则超声波探头很容易越过凹坑、缝隙等障碍，起到良好的防卡阻效果，保证整个旋转式超声波探头装置能顺利升降，减小晃动、卡塞造成的数据丢失与偏差,提高检测精度。

附图说明

图1为本实用新型所述储气井检测用旋转式超声波探头装置沿轴线的剖视图。

图2为扶正机构俯视图。

图3为防卡机构的剖视图。

图4为滚轮和限位件的一体成型结构。

图5为图4的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：

如图1-5所示，一种储气井检测用旋转式超声波探头装置，包括旋转式超声波探头本体1，探头本体1上沿长度方向活动式套设有两个扶正机构2，相邻扶正机构2之间设置有弹簧3，弹簧3活动式套设在旋转式超声波探头本体上。

每个扶正机构2包括两个套环24和四个支撑组件，四个支撑组件沿套环24的周向均匀设置，所述支撑组件包括第一连接件25、第二连接件23和防卡机构21，第一连接件25的一端与一个套环24铰接，第二连接件23的一端与另一个套环24铰接，第一连接件25的另一端和第二连接件23的另一端通过转轴22转动连接。

所述防卡机构21包括由第一支杆和第二支杆构成的整体呈倒V形的底座26，第一支杆和第二支杆固连，底座上表面沿长度方向开设有凹槽，凹槽中转动嵌设有多个滚珠27，滚珠27的上半部向外伸出凹槽，底座上开设有通孔，通孔位于第一支杆和第二支杆的连接处，防卡机构21通过通孔转动套设在转轴上。

在对储气井进行超声波检测时，首先将整个旋转式超声波探头装置移动至待测储气井井口附近，然后将旋转式超声波探头装置通过电缆悬吊，并放入储气井中，多个防卡机构的滚珠与储气井的内壁接触，起到支撑和定心的作用，保证旋转式超声波探头本体与储气井同轴。在检测过程中，通过电缆提升或者下降旋转式超声波探头装置，便于测量整个储气井各圆周面上各个点的腐蚀情况，并通过转动旋转式超声波探头装置检测到整个圆周面上各点，旋转式超声波探头本体探测的轨迹呈螺旋状。旋转式超声波探头装置的检测原理是基于中心反射旋转检测的方法，在检测过程中，超声波声束以螺旋状路径在储气井内壁表面进行扫查。该检测方法为现有技术，不再赘述。

相邻两个扶正机构之间的弹簧处于压缩状态,由于井筒内壁被腐蚀，实际上为变径的储气井，井筒直径较大的地方，在弹簧恢复力作用下，扶正机构的第一连接件和第二连接件向内转动，二者之间的夹角变小，扶正机构的外切圆直径变大，保证滚轮与井筒内壁接触；井筒直径较小的地方，在井筒的压力作用下，扶正机构的第一连接件和第二连接件向外转动，二者之间的夹角变大，弹簧恢被压缩，此时扶正机构的外切圆直径变小，同样保证滚轮与井筒内壁接触。

在检测过程中，当储气井为变径腔体或者井筒内壁上出现凹坑、缝隙等缺陷时，受井筒内壁的作用力，使防卡机构绕转轴转动，则第一支杆或第二支杆中多个滚珠与井筒内壁接触，由于第一支杆或第二支杆的长度相对于凹坑、缝隙的尺寸更大，即增大扶正机构与井筒的接触面积；另外，在通过电缆提升或者下降超声波探头本体过程中滚珠转动，减小了摩擦，则超声波探头很容易越过凹坑、缝隙等障碍，起到良好的防卡阻效果，保证整个储气井超声波测厚装置能顺利升、降，减小晃动，提高检测精度。

在本实施例中，所述第一连接件25和第二连接件23均呈音叉形状，包括一体成型的连接杆251和两个第五侧板252，连接杆251的一端与对应的套环24铰接，另一端与两个第五侧板252固连，第五侧板252的末端与转轴22转动连接。

在和转轴22的转动连接处，第二连接件23的两个第五侧板位于第一连接件25的两个第五侧板252之间，防卡机构21位于第二连接件的两个第五侧板之间。

在本实施例中，所述凹槽中转动设置有滚轮28，滚轮28的轴孔与底座的通孔同心设置，且滚轮28套设在转轴22上。

在本实施例中，所述防卡机构21上设置有防止第一连接件、第二连接件绕转轴过度转动导致二者夹角小于120度的限位件29，限位件位于底座底部。在本实施例中，所述限位件29与滚轮28固定连接，且滚轮与限位件为一体成型，限位件29为弧形板，弧形板的长度大于第一连接件两个第五侧板的间距。当第一连接件、第二连接件绕转轴转动至二者夹角到120度时，第一连接件和第二连接件的第五侧板与弧形板抵靠，阻止其继续转动。

在本实施例中，所述第一连接件、第二连接件之间的夹角为120度-170度。

在本实施例中，所述旋转式超声波探头本体1上沿其长度方向套设有多个橡胶环4，多个橡胶环均位于一个扶正机构的两个套环24之间，防止扶正机构与超声波探头本体的外壁发生碰撞。

实施例二：

在本实施例中，所述第一连接件包括第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的一端与对应的套环铰接，另一端与转轴转动连接，第一侧板和第二侧板之间形成间隙。

所述第二连接件包括第三侧板和第四侧板，第三侧板和第四侧板的一端与对应的另一个套环铰接，另一端通过转轴转动连接，第三侧板和第四侧板之间形成间隙(图中未示出)。

在和转轴的转动连接处，第一侧板、第二侧板位于第三侧板和第四侧板之间，防卡机构位于第一侧板、第二侧板之间。

在本实施例中，所述防卡机构上设置有防止第一连接件、第二连接件绕转轴过度转动导致二者夹角小于120度的限位件，限位件为固定在底座底部折弯部的挡板(图中未示出)，挡板的长度大于第三侧板与第四侧板的间距。当第一连接件、第二连接件绕转轴转动至二者夹角到120度时，第一侧板、第二侧板、第三侧板与第四侧板与弧形板抵靠，阻止其继续转动。其他部分与实施例一中相同。

本实用新型中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。