電力驅動屈曲探測器的製作方法

2023-04-24 08:24:41 1

本實用新型涉及海底管道曲狀況檢測裝置，尤其涉及一種用於海底管道鋪設過程中的電力驅動屈曲探測器。屬於海洋石油工程裝備領域。

背景技術：

目前，在海底管道鋪設過程中，需要使用屈曲探測器對鋪設中的海底管道進行實時屈曲監控，以保證海底管道的鋪設符合安裝標準的要求。

中國專利文獻CN2713435和CN203809952公開了兩種屈曲探測器的形式。其中，專利CN2713435中公開的屈曲探測器是由測徑板、二組支撐輪組、方向拉環、和芯體組成，其中，每組支撐輪由三個互成120度的支撐輪組成，支撐輪與固定測徑板採用法蘭連接。該屈曲探測器利用兩組支撐輪組引導探測器在管線中平穩行走，並通過測徑板的變形檢測管道變形。而專利CN203809952中公開的屈曲探測器的兩組支撐輪是置於芯體的支撐結構上，其行走方式與前一種相似。由於以上兩種屈曲探測器的支撐輪組均為固定形式，其不能根據管徑大小作相應的調整，容易在行走過程中被卡住，且支撐輪易損壞，還會造成牽引鋼絲破斷；且以上兩種屈曲探測器的前行是通過鋼絲繩牽引或者通過空氣吹入進行的，由於鋼絲繩牽引對檢測環境具有嚴格限制，其僅適用於管道檢測兩邊均有絞車裝置的施工環境，而空氣吹入的方式，則僅適用於小管徑用屈曲探測器，而且易於產生憋壓問題。因此，上述兩種結構均存在支撐輪不能調整，而且靈活性、適應性較差的問題，且其行走方式為機械式拖拽，對檢測環境有諸多限制。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種電力驅動屈曲探測器，其在海底管道鋪設過程中，通過電力驅動、運控控制器控制使驅動小車前行，不僅驅動小車前行速度易於控制，而且，前行過程不需要鋼絲繩拖拽或者空氣吹入，解決了現有屈曲探測器只能採用吹入行走的問題；同時，探測頭支撐輪在一定範圍內可以調節，增加了屈曲探測器的 適應範圍，使其不易於卡死，支撐輪也不易損壞，解決了現有屈曲探測器吹入過程中產生憋壓，卡死等問題；大大提高了靈活性及適應性。

本實用新型的目的是由以下技術方案實現的：

一種電力驅動屈曲探測器，其特徵在於：包括：一拖動小車、安裝在拖動小車上的探測頭，其中，拖動小車設有：機械支撐結構、安裝在機械支撐結構上的傳動裝置；該機械支撐結構包括：前輪驅動輪及後輪、將前輪驅動輪及從動輪連接在一起的連接板、設置在前輪驅動輪及後輪之間的電池箱，位於電池箱內的電氣控制裝置；其中，後輪與探測頭相連，並帶動探測頭前行；電池箱的上部兩端分別安裝有反傾覆裝置；該反傾覆裝置為滑動導杆機構，包括：安裝在電池箱上方的連杆、與連杆連接的輪架、與輪架連接的液壓推桿、安裝在輪架上的反傾覆輪，其中，液壓推桿與一調整板連接，反傾覆輪始終頂在管道頂部，並與行走輪形成三點支撐，以防止拖動小車傾覆；該探測頭與牽引軸連接，探測頭主要包括：安裝在活動調整板端部上的支撐輪、安裝在牽引軸上的支撐軸和固定法蘭，其中，支撐輪是由安裝在支撐管上數組固定調整板、安裝在固定調整板和活動調整板之間拉簧、安裝在支撐管端部的活動調整板組成；固定調整板和活動調整板上分別設有數個調整孔，通過改變拉簧的長度和拉力，改變探測頭的張角；該前輪驅動輪為雙驅式,包括：安裝在前輪驅動輪上的電機、安裝在電機上的減速器、安裝在減速器上的驅動半軸，其中，前輪驅動輪由電機驅動，並經減速器減速，將動力傳到驅動半軸上，且前輪驅動輪與驅動半軸之間安裝有電磁離合器，電磁離合器的外側與前輪驅動輪連接，內側與驅動半軸連接吸合，運動時，驅動半軸帶動驅動輪轉動；停止運動時，電磁離合器分離，前輪驅動輪在驅動半軸上空轉，使鋼絲繩向後拖拽時不產生滑動摩擦。

所述拖動小車底部設有：底部固定板，通過底部固定板將電池箱、前輪驅動與從動輪三部分連接起來，並經過底部固定板和電池箱將動力傳到後輪上。

所述電氣控制裝置的核心是一種電動車的控制器，該控制器上的對外接口與觸控螢幕連接，通過觸控螢幕發出信號給控制器來控制輸入/輸出設備接口的動作；控制器的控制軸接口處分別連接有旋轉編碼器和電機驅動器；輸入接口與一接近開關相連接，並發出信號送給控制器；輸入/輸出接口分別與蜂 鳴器、電磁離合器連接，且由控制器發出信號控制蜂鳴器、電磁離合器的通斷。

所述後輪是由牽引調整裝置、與牽引調整裝置相連的從動輪以及輔助支撐結構組成，其中，牽引調整裝置包括：安裝在調整板中間的調整塊、安裝在調整塊內部的牽引軸，其中，牽引軸與探測頭的支撐軸連接，牽引軸與調整塊之間安裝有彈簧，當拖動小車停車產生變形時，彈簧觸發電源關閉，電磁離合器打開；調整塊上的接近開關在拖動小車運動時，不與彈簧接觸，當鋼絲繩拉住探測頭制動時，彈簧壓縮，接近開關與彈簧接觸，並觸發電源關閉，電磁離合器打開，驅動半軸與驅動輪分離；且該調整塊與探測頭連接，並使探測頭角度軸線與管道中心始終重合。

所述支撐輪固定在支撐管上，數組固定調整板和活動調整板互相成120度布置，並與探測頭的支承軸相連接，且固定法蘭通過支撐筋板與支撐軸相連接；該固定法蘭上連接有測量板。

所述調整塊為框架結構，調整塊與調整板上的開槽連接，並能夠放置在調整板的不同高度上。

本實用新型的有益效果：本實用新型由於採用上述技術方案，其在海底管道鋪設過程中，通過電力驅動、運控控制器控制使驅動小車前行，不僅使驅動小車前行速度易於控制，而且，前行過程不需要鋼絲繩拖拽或者空氣吹入，解決了屈曲探測器只能採用吹入行走的問題；同時，探測頭支撐輪在一定範圍內可以調節，增加了屈曲探測器的適應範圍，使其不易於卡死，支撐輪也不易損壞，解決了現有屈曲探測器吹入過程中產生憋壓，卡死等問題；大大提高了其靈活性和適應性。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結構軸測示意圖。

圖2為本實用新型正視示意圖。

圖3為本實用新型俯視示意圖。

圖4為本實用新型牽引調整塊軸側剖視示意圖。

圖5為本實用新型驅動輪裝配軸側剖視示意圖。

圖6為本實用新型控制裝置接線原理圖。

圖中主要標號說明：

1.電機，2.減速器，3.前輪驅動輪，4.連杆，5.反傾覆輪，6.輪架，7.液壓推桿，8.調整板，9.底部固定板，10.從動輪，11.支撐軸，12.電池箱，13.調整塊，14.銷軸，15.測量板，16.固定法蘭，17.支撐筋板，18.固定調整板，19.拉簧，20.活動調整板，21.支撐輪，22.支撐管，23.牽引軸，24.彈簧，25.接近開關，26.驅動半軸，27.電磁離合器。

具體實施方式

如圖1—圖6所示，本實用新型包括：一拖動小車、安裝在拖動小車上的探測頭，其中，拖動小車設有：機械支撐結構、安裝在機械支撐結構上的傳動裝置；該機械支撐結構包括：前輪驅動輪3及後輪、採用螺栓連接方式將前輪驅動輪3及從動輪10連接在一起的連接板、設置在前輪驅動輪3及後輪之間的電池箱12，位於電池箱12內的電氣控制裝置；其中，後輪與探測頭相連，並帶動探測頭前行；電池箱12的上部兩端採用插銷連接方式分別安裝有反傾覆裝置；

上述拖動小車底部設有：底部固定板，通過底部固定板將電池箱12、前輪驅動3與從動輪10三部分以螺栓連接起來，起到固定支撐作用；，並經過底部固定板和電池箱12將動力傳到後輪上。拖動小車的主要作用是提供牽引力，並拖動探測頭以一定的速度前行。

上述反傾覆裝置為：一滑動導杆機構，包括：安裝在電池箱12上方的連杆4、與連杆4連接的輪架6、與輪架6連接的液壓推桿7、安裝在輪架6上的反傾覆輪5，其中，液壓推桿7與調整板8連接，液壓推桿7長度能夠調節，該結構具有穩定支撐作用。使用時，將反傾覆輪始終頂在管道頂部，並與行走輪形成三點支撐，用以防止拖動小車傾覆。

上述前輪驅動輪3為雙驅形式,包括：安裝在前輪驅動輪3上的電機1、安裝在電機1上的減速器2、安裝在減速器2上的驅動半軸26，其中，前輪驅動輪3由電機1驅動，並經減速器2減速，將動力傳到驅動半軸26上，然後，經由位於拖動小車上的底部固定板9和電池箱12傳到後輪上；且前輪驅動輪3與驅動半軸26之間安裝有電磁離合器27，電磁離合器27的外側與前輪驅動輪3鍵連接，內側與驅動半軸26鍵連接吸合，運動時，驅動半軸26帶動驅動輪3轉動；停止運動時，電磁離合器27分離，前輪驅動輪3可以在驅動半軸26上空轉，以便鋼絲繩向後拖拽時不產生滑動摩擦，以減輕前輪驅 動輪3的磨損。

上述電氣控制裝置的核心是一種電動車控制器，其型號是MC403型控制器，控制器上的對外接口(RS485接口)與觸控螢幕連接，通過觸控螢幕發出信號給MC403型控制器來控制輸入/輸出設備(I/O)接口的動作；控制器的控制軸接口處分別連接有旋轉編碼器和電機驅動器；輸入接口(INPUT)與接近開關25相連接，並發出信號送給控制器；輸入/輸出(I/O)接口分別與蜂鳴器、電磁離合器27等原件連接，且由控制器發出信號控制其通斷。拖動小車在管道中向前行進，拖動小車後面連接一根鋼絲繩，指定鋼絲繩長度，當小車到達設計位置時，鋼絲繩繃緊，拉拽拖動小車制動，彈簧24會產生一個形變，接近開關25能夠感應彈簧25的形變，發出指令關斷電源。

上述後輪是由牽引調整裝置、與牽引調整裝置相連的從動輪10以及輔助支撐結構組成，其中，牽引調整裝置包括：安裝在調整板8中間的調整塊13、安裝在調整塊13內部的牽引軸23，其中，牽引軸23通過銷軸14與探測頭的支撐軸11連接，牽引軸23與調整塊13之間安裝有彈簧24，當拖動小車停車產生變形時，彈簧24觸發電源關閉，電磁離合器27打開；調整塊13上的接近開關25在拖動小車運動時，不與彈簧24接觸，當鋼絲繩拉住探測頭制動時，彈簧24壓縮，接近開關25與彈簧24接觸，並觸發電源關閉，電磁離合器27打開，驅動半軸26與驅動輪3分離。該調整塊13還與探測頭通過銷軸連接牽引其運動，並可以調整探測頭角度使其軸線與管道中心始終重合。

上述探測頭通過銷軸14與牽引軸23相連接，探測頭主要包括：安裝在活動調整板20端部上的支撐輪21、通過銷軸14連接方式安裝在牽引軸23上的支撐軸11和固定法蘭16，其中，支撐輪11是由安裝在支撐管22上的數組固定調整板18、安裝在固定調整板18和活動調整板20之間拉簧19、安裝在支撐管22端部的活動調整板20組成；固定調整板18和活動調整板20上分別開有數個調整孔(本實施例為三個)，通過改變拉簧19的長度和拉力，改變探測頭的張角。

上述支撐輪21固定在支撐管22上，三組固定調整板18和活動調整板20互相成120度布置，並與探測頭的支承軸11相連接，且固定法蘭16通過互成90度的支撐筋板17與支撐軸11相連接，固定法蘭16通過螺栓連接方式連接有測量板15。

上述調整塊13為框架結構，調整塊13通過螺栓與調整板8上的開槽連接，並可以放置在調整板8的不同高度上。

本實用新型使用時，先調整好調整塊13的位置，通過放鬆其側面的緊定螺釘，改變其在調整板8縱向的位置，使其軸線與管道中心重合。然後，根據管徑的大小改變探測頭支撐輪21的張角，使彈簧力適中，探測頭軸線與管道中心對中。設定好速度，距離等參數後，屈曲探測器前行，探測頭在支撐輪21的引導下，由拖動小車牽引前進，同時，位於電池箱12蓋上的蜂鳴器不斷發出信號，以確定屈曲探測器是否正常前行。當屈曲探測器被卡住時，位於調整塊13上的接近開關25，接近開關25在拖動小車運動時不與彈簧24接觸，當鋼絲繩拉住探測頭制動時，彈簧24壓縮，接近開關25與彈簧24接觸，觸發電源關閉，電磁離合器27打開，驅動半軸26與驅動輪3分離，此時，由於彈簧24的壓縮檢測到金屬信號，使蜂鳴器發出報警信號，同時電機1停轉，電磁離合器27斷電分離，屈曲探測器可被連接在支撐軸11後面的鋼絲繩拖回。

當本實用新型沒有檢測到屈曲的管道正常行走到指定的距離後，拖動小車本體自動停止，蜂鳴器發出信號，電磁離合器27斷電，本實用新型可被拖回。

上述電機，減速器，電池箱，接近開關，電磁離合器為現有技術，未作說明的技術為現有技術，故不再贅述。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。