[发明专利]一种开放式环管爬行检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于管道外壁腐蚀缺陷检测装置，具体涉及一种开放式环管爬行检测装置。

背景技术

现代工农业生产及日常生活中使用着大量管道，如化工厂的蒸汽发生器传热管，石油、电力、制冷行业的工业管道和煤气管道等，多数管道常年应用且维修较少又加之其安装环境人不能直接到达或不允许人直接介入，为了进行质量检测和故障诊断，采用传统的人工检测法、随机抽样法或SCADA系统法，工程量大，准确率低，因此需要开发管道机器人来解决这些实际问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种开放式环管爬行检测装置，这种开放式环管爬行检测装置用于解决目前我国化工、石油等常用管道腐蚀缺陷检测难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种开放式环管爬行检测装置包括驱动机构、轨道夹持机构、检测机构，轨道夹持机构为开口环状的，轨道夹持机构的两端各设置一套驱动机构，检测机构固定在轨道夹持机构内侧；轨道夹持机构是连接环与套环间隔设置形成的环向可伸缩的关节式结构，连接环伸入到相邻的套环中并通过连接环齿条与套环连接；驱动机构包括车轮板、驱动电机、转向电机、驱动车轮，车轮板上设置有铰链，连接环通过铰链与车轮板铰接，驱动车轮上设置有磁铁圈，驱动机构在PLC的控制下实现转向和运动；检测机构包括内齿条轨道、检测电机、主动轮、超声轮式探头，内齿条轨道为分块式轨道，内齿条轨道上设置滑动夹持座，滑动夹持座与内齿条轨道滑动连接，检测电机固定在滑动夹持座上，检测电机带动主动轮，主动轮与内齿条轨道啮合，超声轮式探头的尺寸大于主动轮的尺寸，超声轮式探头设置在内齿条轨道的外侧，超声轮式探头与管道相接触。

上述方案中轨道夹持机构为双关节式结构，由前、后两个环向可伸缩的关节式结构连接构成，前、后两个环向可伸缩的关节式结构的连接环一一对应设置，前、后两个环向可伸缩的关节式结构的套环一一对应设置，前、后两个环向可伸缩的关节式结构在各自的套环处通过连接杆连接，连接杆与内齿条轨道通过连接头连接，通过螺杆和螺栓的配合将内齿条轨道与轨道夹持机构固定连接。这样，可通过连接杆在管道环向拉伸连接环和套环自由伸缩运动来改变检测范围，并在跨越弯管等处时，控制连接环和套环的变动，使驱动机构和轨道夹持机构形成合适的角度，顺利通过弯管处而不被卡死。并可根据需要增加连接环与套环的数量或更换不同曲率半径的连接环与套环，以适应不同管径，连接环齿条的连接方便连接环与套环的伸缩。

上述方案中检测电机连接减速箱，减速箱连接主动轮，主动轮和超声轮式探头分别位于减速箱的两侧，主动轮位于内齿条轨道的中心齿条处，超声轮式探头通过其中心位置的轮轴与减速箱外壳相连，使超声轮式探头得到固定。

上述方案中超声轮式探头外表面为橡胶轮套，通过橡胶轮套与管道进行干耦合，超声波探头置于其内部，超声轮式探头的轮内空隙地方注入耦合介质，在超声轮式探头内部，设计多个探头晶片，增加检测范围，向管壁的各个方向发射声波。

上述方案中超声轮式探头的外表面具有一个标记平面，超声轮式探头上与该标记平面相对的一面为检测面，超声轮式探头内探头晶片的方向指向检测面，检测面与管道相切，使得超声轮式探头在管道上环向平动，通过在超声轮式探头设置一个标记平面，可实现区分探头的方向，保证探头的方向始终垂直管道。

上述方案中探头晶片均被固定在轮轴上，每个晶片均为自发自收形式；可设置三个探头晶片，其中两个为检测探伤晶片，一个为耦合监视晶片；耦合监视晶片监视耦合状态的好坏，及时发现问题并采取相应措施。

上述方案中车轮板为直角形的，其中一面上设置铰链，另一面固定转向电机，转向电机连接转向齿轮组，转向齿轮组连接轮架，驱动车轮安装在轮架内；驱动电机固定在轮架侧壁，驱动电机连接驱动齿轮组，驱动齿轮组与驱动车轮通过轴连接。

上述方案中检测电机采用步进电机，由于本发明采用的是分块式的轨道，需要控制主动轮在轨道上行驶的距离，以实现精度的较高要求。

上述方案中内齿条轨道由两块内齿条轨道连接构成，每块内齿条轨道均设置有滑动夹持座、检测电机、主动轮、超声轮式探头。轨道采用的是刚性材料，自身没有变形效果而且轨道上有检测夹持装置，不能采用套合式的拼接轨道，为了避免在跨越障碍物时由于弧度大而导致轨道与管道之间的卡死现象，所以采用弧度小的分块式轨道。

上述方案中开放式环管爬行检测装置在管道上的跨度为220°，可保证检测装置平稳、安全在管道上运行，完成检测的过程。