一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法与流程

1.本发明涉及天然气管道方向检测领域，特别涉及一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法。


背景技术：

2.天然气管道是指将天然气从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道，天然气属于甲类化学危险品，遇到火源后，就会引发火灾或爆炸等安全事故，因此利用天然气管道输送天然气是陆地上输送天然气的主要方式。
3.部分天然气管道为了安全性和便利性，在排布上会走地下(一般掩埋1-5米)，走地下时会有地上的管道进行引气，当地下的管道发生局部故障时或者直接损坏时，需要对管道的深度以及方向进行检测和确定，目前的检测方法有人工手持测距仪和管道机器人爬行探测种，人工手持测距仪手持不稳定，精度较低，且不适用于地上管深的情况(工作人员下底难)，管道机器人探测适用于短距离，长距离的管道爬行慢，检测效率低，且容易让管道机器人停机或者失灵，并且管道机器人可能与管道底部的障碍物发生接触，并拖动障碍物行进，会对管壁造成损伤，也有可能阻碍行进中管道机器人的正常工作。
4.综上所述，考虑到现有设施满足不了工作需求，为此，我们提出一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法，可以有效解决背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
7.一种探测天然气管道走向用的检测装置，包括装置主体，所述装置主体的上端面一侧安装有显示器，所述装置主体截面为正方形，所述装置主体的下端面对称焊接有四组支撑腿，所述支撑腿的下端均安装有万向轮。
8.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述装置主体的中心接近底部的位置向下延伸设置有探测机构。
9.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述探测机构的上方贯穿装置主体的上端面中心位置处设置有限位校准机构。
10.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述探测机构包括外撑座、液压缸、驱动结构、外齿轮、内转槽、齿轮槽、限位内轴承、多节液压推杆组和超声波测量结构，所述外撑座铆接在装置主体的内部中心位置，所述外撑座内部转动设置有液压缸，所述液压缸外部套接有外齿轮，所述外撑座的内壁一周开设有供外齿轮伸入的齿轮槽，所述液压缸的外壁上设置有内转槽，所述外撑座的内壁上固定设置有伸入内转槽的限位内轴承阶，所述液压缸的内部向下伸出设置有多节液压推杆组，所述多节液压推杆组优选推杆节数3-5组，所述多节液压推杆组的底部设置有超声波测
量结构，所述外撑座的外侧面上焊接有驱动结构。
11.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述驱动结构的外侧设置有保护壳，所述驱动结构的内部包括转座、环齿轮、限位柱槽、中心口、定位轴和第一轴承座，所述转座的上端面边沿一周设置有环齿轮，所述环齿轮伸入齿轮槽内和外齿轮相啮合，所述环齿轮和外齿轮的周长比为1:2，所述转座内对称设置有四组限位柱槽，所述限位柱槽和中心口连通，所述中心口的上半部分焊接有定位轴，所述定位轴的上端通过第一轴承座和保护壳顶部固定。
12.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述驱动结构的内部还包括驱动盘、偏心柱、匀速电机和电机轴，所述驱动盘的上端面偏心位置焊接有偏心柱，所述偏心柱伸入限位柱槽内，所述驱动盘的下端面中心位置处通过电机轴和匀速电机连接固定，所述匀速电机安装在保护壳的底部偏外位置。
13.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述超声波测量结构包括连接台、环形外槽、滚珠、超声波承载座、减震器和防滑凸起，所述连接台焊接在多节液压推杆组的下端中心位置，所述连接台的中部包括台柱，所述连接台的台柱外侧开设有环形外槽，所述环形外槽内放置有超声波承载座，所述环形外槽的底部均匀分布有若干组滚珠支架，所述滚珠支架内设置有滚珠，所述滚珠头部和超声波承载座下端面接触，所述连接台的下端套接有第二轴承座，所述第二轴承座的下端焊接有减震器，所述减震器的底部均匀设置有若干组防滑凸起，所述防滑凸起优选数量为10-20组。
14.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述超声波承载座包括滑套、承载座、电磁铁、超声波检测头、电动推杆和多节电动推杆组，所述滑套套接在台柱上，围绕台柱转动，所述滑套和承载座连接，所述承载座的上端面安装有电磁铁，所述环形外槽的槽顶位置为铁心层，所述承载座的内部安装有超声波发生器，所述超声波发生器的超声波检测头伸出承载座的侧面中心位置，所述承载座内对称安装有两组电性连接的电动推杆，每组所述电动推杆的多节电动推杆组倾斜伸出承载座的侧面，并且两组多节电动推杆组呈八字型伸出。
15.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述超声波承载座还包括水平柱、弧形贴片和导向轮，所述水平柱直线焊接在多节电动推杆组的端头，所述弧形贴片贴合焊接在水平柱的外侧面，所述水平柱内伸出贴片外转动设置有两组导向轮。
16.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述限位校准机构包括升降气缸、气缸杆、升降座、连杆、弧形焊块和环形管夹具，所述升降气缸安装在装置主体的顶部中间位置，所述气缸杆从升降气缸内部向下伸出，所述升降气缸的下端焊接有升降座，所述升降座的底部两侧对称焊接有连杆，两组所述连杆的下端均通过弧形焊块和环形管夹具的外壁焊接。
17.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述环形管夹具包括限位壳、大齿轮、内卡槽、小齿轮、齿轮轴、第三轴承座、齿条伸缩杆、管外夹片、转轴和驱动齿轮，所述限位壳内部转动设置有大齿轮，所述大齿轮的上下端面均开设有作用于限位壳的内卡槽，所述大齿轮的内齿一周均匀分布有若干组小齿
轮，所述小齿轮优选数量为4-8组，所述小齿轮套接在齿轮轴上，所述齿轮轴的上下端均通过第三轴承座和限位壳的内壁固定，所述小齿轮的上端部和大齿轮的内齿相啮合，所述小齿轮的下端部侧面和齿条伸缩杆的外齿相啮合，所述齿条伸缩杆的端部焊接有作用于天然气地上管的管外夹片。
18.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述限位壳的内侧面开设有供齿条伸缩杆伸缩的齿条孔，所述齿条伸缩杆外还设置有齿条槽。
19.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述限位壳的外侧面安装有电机座，所述电机座内竖直向下安装有伺服电机，所述伺服电机下端设置有转轴，所述转轴上套接有驱动齿轮，所述驱动齿轮和大齿轮的外齿相啮合。
20.作为本发明所述一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的一种优选方案，其中：所述装置主体的下端面中心位置设置有作用于液压缸的第一限位口，所述装置主体的下端面并位于第一限位口的两侧对称开设有作用于连杆的第二限位口。
21.一种探测天然气管道走向用检测方法，包括以下的步骤：
22.s1装置限位校准：先将装置主体推到天然气地上管的上方，启动升降气缸，气缸杆带动升降座在升降直线槽内下降，从而使两组连杆带动环形管夹具下降，套在天然气地上管外侧，启动伺服电机，带动驱动齿轮转动，引起大齿轮转动，若干组和大齿轮相作用的小齿轮同步转动，从而使一侧的齿条伸缩杆向齿条孔处伸出，带动管外夹片去贴合天然气地上管的外侧面，若干组管外夹片从不同方向向天然气地上管贴近，直至所有的管外夹片贴紧天然气地上管为止，形成夹持，探测机构自动对准天然气地上管的内管中心。
23.s2探测机构探底：启动液压缸，多节液压推杆组缓慢下降，伸入天然气地上管内，继续下降直至减震器的若干组防滑凸起接触到管底。
24.s3第一次测样：让超声波承载座上的电磁铁通电，吸附固定在环形外槽槽顶位置的铁心层处，再启动匀速电机，带动驱动盘匀速转动，驱动盘上的偏心柱依次在四组限位柱槽内运动，从而推动转座做转角90度的间歇运动，促使环齿轮带动外齿轮转动，从而使多节液压推杆组下端固定的超声波承载座做同样的运动，在每次运动的间歇期，超声波检测头发射一次超声波进行测距，在依次进行的八次测距中选择距离最远的一组，将超声波承载座调整到该组时的位置状态。
25.s4承载座纠偏：同时启动两组电性连接的电动推杆，两组多节电动推杆组呈八字型伸出，当一组的端头触碰到地下水平管管壁时，通过水平柱上的两组导向轮导向，管壁反作用力作用在承载座上，引起承载座通过滑套作用围绕台柱自由转动，直至两组电动推杆组无法推动后停止，此时超声波检测头处于和地下水平管管心平行的位置。
26.s5第二次测样：超声波检测头处于s4的位置再次测量，再次超声波测量的数据即为地下水平管的准确方向和深度。
27.本发明通过改进在此提供一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法，与现有技术相比，具有如下显著改进及优点：
28.(1)启动液压缸，多节液压推杆组缓慢下降，伸入天然气地上管内，继续下降直至减震器的若干组防滑凸起接触到管底，让超声波承载座上的电磁铁通电，吸附固定在环形
外槽槽顶位置的铁心层处，再启动匀速电机，带动驱动盘匀速转动，驱动盘上的偏心柱依次在四组限位柱槽内运动，从而推动转座做转角90度的间歇运动，促使环齿轮带动外齿轮转动，从而使多节液压推杆组下端固定的超声波承载座做同样的运动，在每次运动的间歇期，超声波检测头发射一次超声波进行测距，在依次进行的八次测距中选择距离最远的一组，将超声波承载座调整到该组时的位置状态，同时启动两组电性连接的电动推杆，两组多节电动推杆组呈八字型伸出，当一组的端头触碰到地下水平管管壁时，通过水平柱上的两组导向轮导向，管壁反作用力作用在承载座上，引起承载座通过滑套作用围绕台柱自由转动，直至两组电动推杆组无法推动后停止，此时超声波检测头处于和地下水平管管心平行的位置，超声波检测头处于以上位置再次测量，再次超声波测量的数据即为地下水平管的准确方向和深度。
29.(2)以上的检测手段相比于现有手段检测速度快，方向和深度准确度高，适用于长天然气管道的检测，省时省力，且对管壁损伤低。
30.(3)启动升降气缸，气缸杆带动升降座在升降直线槽内下降，从而使两组连杆带动环形管夹具下降，套在天然气地上管外侧，通过启动伺服电机，带动驱动齿轮转动，引起大齿轮转动，若干组和大齿轮相作用的小齿轮同步转动，从而使一侧的齿条伸缩杆向齿条孔处伸出，带动管外夹片去贴合天然气地上管的外侧面，若干组管外夹片从不同方向向天然气地上管贴近，在此过程中，会通过反作用力引起装置主体的位置校准，直至所有的管外夹片贴紧天然气地上管为止，形成夹持，探测机构自动对准天然气地上管的内管中心；此限位校准机构一方面对天然气地上管进行夹持固定，从而解决测量的过程中由于环境风力因素或者机器震动因素引起的装置偏移问题，也适配不同尺寸的管径夹持，另一方面，对探测机构自动进行校准定位，便于后续的检测过程正常进行，相比于人工校准更为精准，误差小。
附图说明
31.图1为本发明一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法的整体结构示意图；
32.图2为本发明装置主体的底部结构图；
33.图3为本发明探测机构的具体视图；
34.图4为本发明外撑座的内部视图；
35.图5为本发明驱动结构的上部视图；
36.图6为本发明驱动结构的下部视图；
37.图7为本发明液压缸的下部连接视图；
38.图8为本发明超声波承载座的外部视图；
39.图9为本发明图8中多节电动推杆组端头的放大视图；
40.图10为本发明限位校准机构的外部视图；
41.图11为本发明环形管夹具的外部视图；
42.图12为本发明环形管夹具的内部视图；
43.图13为本发明的检测方法的流程图。
44.图中：1、装置主体；2、显示器；3、支撑腿；4、万向轮；5、探测机构；51、外撑座；52、液压缸；53、驱动结构；54、外齿轮；55、内转槽；56、齿轮槽；57、限位内轴承；58、多节液压推杆
组；59、超声波测量结构；9、限位校准机构；91、升降气缸；92、气缸杆；93、升降座；94、连杆；95、弧形焊块；96、环形管夹具；960、限位壳；961、大齿轮；962、内卡槽；963、小齿轮；964、齿轮轴；965、第三轴承座；966、齿条伸缩杆；967、管外夹片；968、转轴；969、驱动齿轮；10、连接台；11、环形外槽；12、滚珠；13、超声波承载座；14、减震器；15、防滑凸起；20、滑套；21、承载座；22、电磁铁；23、超声波检测头；24、推杆电机；25、多节电动推杆组；26、水平柱；27、弧形贴片；28、导向轮；30、第一限位口；31、第二限位口；32、电机座；33、伺服电机；34、齿条孔；60、转座；61、环齿轮；62、限位柱槽；63、中心口；64、定位轴；65、第一轴承座；66、驱动盘；67、偏心柱；68、匀速电机；69、电机轴。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.实施例一：
47.如图1-9所示，本实施例提供了一种探测天然气管道走向用的检测装置，包括装置主体1，装置主体1的上端面一侧安装有显示器2，内置plc控制器，集显示和程序设定控制为一体，装置主体1截面为正方形，为中心校准提供条件，装置主体1的下端面对称焊接有四组支撑腿3，支撑腿3的下端均安装有万向轮4，便于移动。
48.进一步的，装置主体1的中心接近底部的位置向下延伸设置有探测机构5，如图1所示。
49.具体的，探测机构5包括外撑座51、液压缸52、驱动结构53、外齿轮54、内转槽55、齿轮槽56、限位内轴承57、多节液压推杆组58和超声波测量结构59，如图3、4和7所示。
50.本实施例中，外撑座51铆接在装置主体1的内部中心位置，起到固定作用，外撑座51内部转动设置有液压缸52，液压缸52外部套接有外齿轮54。
51.本实施例中，外撑座51的内壁一周开设有供外齿轮54伸入的齿轮槽56，液压缸52的外壁上设置有内转槽55，外撑座51的内壁上固定设置有伸入内转槽55的限位内轴承57，内转槽55和限位内轴承57的转动部固定连接，围绕限位内轴承57外部转动。
52.本实施例中，液压缸52的内部向下伸出设置有多节液压推杆组58，多节液压推杆组58通过油压作用，缓慢推出，多节液压推杆组58的底部设置有超声波测量结构59，外撑座51的外侧面上焊接有驱动结构53。
53.进一步的，驱动结构53的外侧设置有保护壳，起到和外撑座51连接的作用，如图4所示。
54.具体的，驱动结构53的内部包括转座60、环齿轮61、限位柱槽62、中心口63、定位轴64和第一轴承座65，如图5所示。
55.本实施例中，转座60的上端面边沿一周设置有环齿轮61，环齿轮61伸入齿轮槽56内和外齿轮54相啮合，环齿轮61和外齿轮54的周长比为1:2，环齿轮61每次转动90度引起外齿轮54每次转动45度，转座60内对称设置有四组限位柱槽62，限位柱槽62和中心口63连通，中心口63的上半部分焊接有定位轴64，定位轴64的上端通过第一轴承座65和保护壳顶部固
定，定位轴64和转座60围绕第一轴承座65转动。
56.进一步的，驱动结构53的内部还包括驱动盘66、偏心柱67、匀速电机68和电机轴69，如图6所示。
57.本实施例中，驱动盘66的上端面偏心位置焊接有偏心柱67，偏心柱67伸入限位柱槽62内，在限位柱槽62内导向运动，两者尺寸相契合，驱动盘66的下端面中心位置处通过电机轴69和匀速电机68连接固定，匀速电机68安装在保护壳的底部偏外位置。
58.具体的，超声波测量结构59包括连接台10、环形外槽11、滚珠12、超声波承载座13、减震器14和防滑凸起15，如图7所示。
59.本实施例中，连接台10焊接在多节液压推杆组58的下端中心位置，连接台10的中部包括台柱，连接台10的台柱外侧开设有环形外槽11，环形外槽11内放置有超声波承载座13，超声波承载座13在环形外槽11内运动。
60.本实施例中，环形外槽11的底部均匀分布有若干组滚珠支架，滚珠支架内设置有滚珠12，滚珠12头部和超声波承载座13下端面接触，起到提供滑动力的作用，滚珠12的其它部分位于滚珠支架内部。
61.本实施例中，连接台10的下端套接有第二轴承座，连接台10围绕第二轴承座转动，第二轴承座的下端焊接有减震器14(类似汽车液压减震器)，减震器14的底部均匀设置有若干组防滑凸起15，用于和不平的管道底面接触，增加摩擦力，防止随着上部结构一起转动，减震器14对于上部的各个机构均有减震作用，防止检测时出现大幅度震动。
62.具体的，超声波承载座13包括滑套20、承载座21、电磁铁22、超声波检测头23、推杆电机24和多节电动推杆组25，如图8所示。
63.本实施例中，滑套20套接在台柱上，围绕台柱转动，滑套20和承载座21连接，承载座21的上端面安装有电磁铁22，环形外槽11的槽顶位置为铁心层，电磁铁22和铁心层两者距离近，不通电无接触，通电后相接触，承载座21的内部安装有超声波发生器，超声波发生器的超声波检测头23伸出承载座21的侧面中心位置，位于两组推杆电机24的中心。
64.本实施例中，承载座21内对称安装有两组电性连接的推杆电机24，同时启闭，每组推杆电机24的多节电动推杆组25倾斜伸出承载座21的侧面，并且两组多节电动推杆组25呈八字型伸出。
65.进一步的，超声波承载座13还包括水平柱26、弧形贴片27和导向轮28，如图9所示。
66.本实施例中，水平柱26直线焊接在多节电动推杆组25的端头，起到水平安装作用，弧形贴片27贴合焊接在水平柱26的外侧面，弧形贴片27也便于贴合管壁，提高导向的稳定性，水平柱26内伸出贴片27外转动设置有两组导向轮28，起到导向滑动、纠偏作用。
67.进一步的，装置主体1的下端面中心位置设置有作用于液压缸52的第一限位口30，起到限位转动的作用，起到运动的稳定性，如图2所示。
68.进一步的，天然气地上管和地下水平管呈l型(忽略弯接头引起的误差)。
69.本实施例在使用时，先将装置主体1推到天然气地上管的正上方，使探测机构5对准天然气地上管的内管中心，然后启动液压缸52，多节液压推杆组58缓慢下降，伸入天然气地上管内，继续下降直至减震器14的若干组防滑凸起15接触到管底(即地上管和地下水平管的交界处)，液压缸52维持多节液压推杆组58的伸出状态，然后让超声波承载座13上的电磁铁22通电，吸附固定在环形外槽11槽顶位置的铁心层处，再启动匀速电机68，带动驱动盘
66匀速转动，驱动盘66上的偏心柱67依次在四组限位柱槽62内运动，从而推动转座60做转角90度的间歇运动，促使环齿轮61带动外齿轮54转动，液压缸52做转角45度的间歇运动(八次为一圈)，从而使多节液压推杆组58下端固定的超声波承载座13做同样的运动(围绕第二轴承座)，在每次运动的间歇期，超声波检测头23发射一次超声波进行测距，在依次进行的八次测距中选择距离最远的一组(由显示器2接收八组数值数据，进行自动选择)，将超声波承载座13调整到该组时的位置状态(通过匀速电机68调节)，即为地下水平管的大致朝向位置，然后同时启动两组电性连接的推杆电机24，两组多节电动推杆组25呈八字型伸出，当一组的端头触碰到地下水平管管壁时(因为存在中心偏向，所以一组推杆先碰到)，通过水平柱26上的两组导向轮28导向，管壁反作用力作用在承载座21上(电磁铁22不通电)，引起承载座21通过滑套20作用围绕台柱自由转动，达到自动纠偏目的，直至两组多节电动推杆组25无法推动后停止，两组多节电动推杆组25对称分布在地下水平管管内，此时超声波检测头23处于和地下水平管管心平行的位置，再次超声波测量即为地下水平管的准确方向和深度。
70.实施例二：
71.在实施例一的基础上，由于将装置主体1推到天然气地上管的正上方，使探测机构5对准天然气地上管的内管中心该步骤的人工操作，误差很大，容易导致最终的测量数据不准，并且在测量的过程中由于环境风力因素或者机器震动因素，装置主体1和天然气地上管容易发生相对位移，也容易导致最终的测量数据不准，为了解决以上的技术问题，我们在探测机构5的上方贯穿装置主体1的上端面中心位置处设置有限位校准机构9，如图10-12所示。
72.具体的，限位校准机构9包括升降气缸91、气缸杆92、升降座93、连杆94、弧形焊块95和环形管夹具96，如图10所示。
73.本实施例中，升降气缸91安装在装置主体1的顶部中间位置，气缸杆92从升降气缸91内部向下伸出，升降气缸91的下端焊接有升降座93，升降座93位于升降直线槽内，起到限位移动的作用，提高运动稳定性，升降直线槽位于外撑座51的正上方，升降座93初始位于升降直线槽的顶部，此时环形管夹具96远高于管道高度。
74.本实施例中，升降座93的底部两侧对称焊接有连杆94，两组连杆94的下端均通过弧形焊块95和环形管夹具96的外壁焊接，环形管夹具96内径远大于管道外径，装置主体1的下端面并位于第一限位口30的两侧对称开设有作用于连杆94的第二限位口31，起到限位移动的作用，提高运动的稳定性，如图2所示。
75.具体的，环形管夹具96包括限位壳960、大齿轮961、内卡槽962、小齿轮963、齿轮轴964、第三轴承座965、齿条伸缩杆966、管外夹片967、转轴968和驱动齿轮969，如图11-12所示。
76.本实施例中，限位壳960内部转动设置有大齿轮961，大齿轮961的上下端面均开设有作用于限位壳960的内卡槽962，大齿轮961的内齿一周均匀分布有若干组小齿轮963，小齿轮963套接在齿轮轴964上，齿轮轴964的上下端均通过第三轴承座965和限位壳960的内壁固定。
77.本实施例中，小齿轮963的上端部和大齿轮961的内齿相啮合，小齿轮963的下端部侧面和齿条伸缩杆966的外齿相啮合，齿条伸缩杆966的端部焊接有作用于天然气地上管的
管外夹片967。
78.进一步的，限位壳960的内侧面开设有供齿条伸缩杆966伸缩的齿条孔34，齿条伸缩杆966外还设置有齿条槽，起到限位移动的作用。
79.进一步的，限位壳960的外侧面安装有电机座32，电机座32内竖直向下安装有伺服电机33，伺服电机33下端设置有转轴968，转轴968上套接有驱动齿轮969，驱动齿轮969和大齿轮961的外齿相啮合。
80.进一步的，本装置中的所有必要结构均采取对称形状，并且未提到的影响测量的关键因素也采用中心对称处理。
81.本实施例在使用时，先将装置主体1推到天然气地上管的上方，启动升降气缸91，气缸杆92带动升降座93在升降直线槽内下降，从而使两组连杆94带动环形管夹具96下降，套在天然气地上管外侧，此时探测机构5偏移天然气地上管的内管中心，这时通过启动伺服电机33，带动驱动齿轮969转动，引起大齿轮961转动，若干组和大齿轮961相作用的小齿轮963同步转动，从而使一侧的齿条伸缩杆966向齿条孔34处伸出，带动管外夹片967去贴合天然气地上管的外侧面，若干组管外夹片967从不同方向向天然气地上管贴近，在此过程中，会通过反作用力引起装置主体1的位置校准(万向轮4容易移动)，直至所有的管外夹片967贴紧天然气地上管为止，形成夹持，探测机构5自动对准天然气地上管的内管中心。
82.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
83.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种探测天然气管道走向用的检测装置，包括装置主体(1)，其特征在于：所述装置主体(1)的上端面一侧安装有显示器(2)，所述装置主体(1)截面为正方形，所述装置主体(1)的下端面对称焊接有四组支撑腿(3)，所述支撑腿(3)的下端均安装有万向轮(4)；所述装置主体(1)的中心接近底部的位置向下延伸设置有探测机构(5)，所述探测机构(5)的上方贯穿装置主体(1)的上端面中心位置处设置有限位校准机构(9)。2.根据权利要求1所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置，其特征在于：所述探测机构(5)包括外撑座(51)、液压缸(52)、驱动结构(53)、外齿轮(54)、内转槽(55)、齿轮槽(56)、限位内轴承(57)、多节液压推杆组(58)和超声波测量结构(59)，所述外撑座(51)铆接在装置主体(1)的内部中心位置，所述外撑座(51)内部转动设置有液压缸(52)，所述液压缸(52)外部套接有外齿轮(54)，所述外撑座(51)的内壁一周开设有供外齿轮(54)伸入的齿轮槽(56)，所述液压缸(52)的外壁上设置有内转槽(55)，所述外撑座(51)的内壁上固定设置有伸入内转槽(55)的限位内轴承(57)，所述液压缸(52)的内部向下伸出设置有多节液压推杆组(58)，所述多节液压推杆组(58)的底部设置有超声波测量结构(59)，所述外撑座(51)的外侧面上焊接有驱动结构(53)。3.根据权利要求2所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法，其特征在于：所述驱动结构(53)的外侧设置有保护壳，所述驱动结构(53)的内部包括转座(60)、环齿轮(61)、限位柱槽(62)、中心口(63)、定位轴(64)和第一轴承座(65)，所述转座(60)的上端面边沿一周设置有环齿轮(61)，所述环齿轮(61)伸入齿轮槽(56)内和外齿轮(54)相啮合，所述转座(60)内对称设置有四组限位柱槽(62)，所述限位柱槽(62)和中心口(63)连通，所述中心口(63)的上半部分焊接有定位轴(64)。4.根据权利要求3所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置，其特征在于：所述驱动结构(53)的内部还包括驱动盘(66)、偏心柱(67)、匀速电机(68)和电机轴(69)，所述驱动盘(66)的上端面偏心位置焊接有偏心柱(67)，所述偏心柱(67)伸入限位柱槽(62)内，所述驱动盘(66)的下端面中心位置处通过电机轴(69)和匀速电机(68)连接固定，所述匀速电机(68)安装在保护壳的底部偏外位置。5.根据权利要求4所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置，其特征在于：所述超声波测量结构(59)包括连接台(10)、环形外槽(11)、滚珠(12)、超声波承载座(13)、减震器(14)和防滑凸起(15)，所述连接台(10)焊接在多节液压推杆组(58)的下端中心位置，所述连接台(10)的中部包括台柱，所述连接台(10)的台柱外侧开设有环形外槽(11)，所述环形外槽(11)内放置有超声波承载座(13)，所述环形外槽(11)的底部均匀分布有若干组滚珠支架，所述滚珠支架内设置有滚珠(12)，所述滚珠(12)头部和超声波承载座(13)下端面接触，所述连接台(10)的下端套接有第二轴承座，所述第二轴承座的下端焊接有减震器(14)，所述减震器(14)的底部均匀设置有若干组防滑凸起(15)。6.根据权利要求5所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置，其特征在于：所述超声波承载座(13)包括滑套(20)、承载座(21)、电磁铁(22)、超声波检测头(23)、推杆电机(24)和多节电动推杆组(25)，所述滑套(20)套接在台柱上，围绕台柱转动，所述滑套(20)和承载座(21)连接，所述承载座(21)的上端面安装有电磁铁(22)，所述环形外槽(11)的槽顶位置为铁心层，所述承载座(21)的内部安装有超声波发生器，所述超声波发生器的超声波检测头(23)伸出承载座(21)的侧面中心位置，所述承载座(21)内对称安装有两组电性连接
的推杆电机(24)，每组所述推杆电机(24)的多节电动推杆组(25)倾斜伸出承载座(21)的侧面，并且两组多节电动推杆组(25)呈八字型伸出。7.根据权利要求6所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置，其特征在于：所述超声波承载座(13)还包括水平柱(26)、弧形贴片(27)和导向轮(28)，所述水平柱(26)直线焊接在多节电动推杆组(25)的端头，所述弧形贴片(27)贴合焊接在水平柱(26)的外侧面，所述水平柱(26)内伸出贴片(27)外转动设置有两组导向轮(28)。8.根据权利要求7所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置，其特征在于：所述限位校准机构(9)包括升降气缸(91)、气缸杆(92)、升降座(93)、连杆(94)、弧形焊块(95)和环形管夹具(96)，所述升降气缸(91)安装在装置主体(1)的顶部中间位置，所述气缸杆(92)从升降气缸(91)内部向下伸出，所述升降气缸(91)的下端焊接有升降座(93)，所述升降座(93)的底部两侧对称焊接有连杆(94)，两组所述连杆(94)的下端均通过弧形焊块(95)和环形管夹具(96)的外壁焊接。9.根据权利要求8所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置，其特征在于：所述环形管夹具(96)包括限位壳(960)、大齿轮(961)、内卡槽(962)、小齿轮(963)、齿轮轴(964)、第三轴承座(965)、齿条伸缩杆(966)、管外夹片(967)、转轴(968)和驱动齿轮(969)，所述限位壳(960)内部转动设置有大齿轮(961)，所述大齿轮(961)的上下端面均开设有作用于限位壳(960)的内卡槽(962)，所述大齿轮(961)的内齿一周均匀分布有若干组小齿轮(963)，所述小齿轮(963)套接在齿轮轴(964)上，所述齿轮轴(964)的上下端均通过第三轴承座(965)和限位壳(960)的内壁固定，所述小齿轮(963)的上端部和大齿轮(961)的内齿相啮合，所述小齿轮(963)的下端部侧面和齿条伸缩杆(966)的外齿相啮合，所述齿条伸缩杆(966)的端部焊接有作用于天然气地上管的管外夹片(967)。10.一种探测天然气管道走向用检测方法，应用在以上权利要求1-9任一项所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置，其特征在于，包括以下的步骤：s1装置限位校准：先将装置主体(1)推到天然气地上管的上方，启动升降气缸(91)，气缸杆(92)带动升降座(93)在升降直线槽内下降，从而使两组连杆(94)带动环形管夹具(96)下降，套在天然气地上管外侧，启动伺服电机(33)，带动驱动齿轮(969)转动，引起大齿轮(961)转动，若干组和大齿轮(961)相作用的小齿轮(963)同步转动，从而使一侧的齿条伸缩杆(966)向齿条孔(34)处伸出，带动管外夹片(967)去贴合天然气地上管的外侧面，若干组管外夹片(967)从不同方向向天然气地上管贴近，直至所有的管外夹片(967)贴紧天然气地上管为止，形成夹持，探测机构(5)自动对准天然气地上管的内管中心；s2探测机构探底：启动液压缸(52)，多节液压推杆组(58)缓慢下降，伸入天然气地上管内，继续下降直至减震器(14)的若干组防滑凸起(15)接触到管底；s3第一次测样：让超声波承载座(13)上的电磁铁(22)通电，吸附固定在环形外槽(11)槽顶位置的铁心层处，再启动匀速电机(68)，带动驱动盘(66)匀速转动，驱动盘(66)上的偏心柱(67)依次在四组限位柱槽(62)内运动，从而推动转座(60)做转角90度的间歇运动，促使环齿轮(61)带动外齿轮(54)转动，从而使多节液压推杆组(58)下端固定的超声波承载座(13)做同样的运动，在每次运动的间歇期，超声波检测头(23)发射一次超声波进行测距，在依次进行的八次测距中选择距离最远的一组，将超声波承载座(13)调整到该组时的位置状态；
s4承载座纠偏：同时启动两组电性连接的推杆电机(24)，两组多节电动推杆组(25)呈八字型伸出，当一组的端头触碰到地下水平管管壁时，通过水平柱(26)上的两组导向轮(28)导向，管壁反作用力作用在承载座(21)上，引起承载座(21)通过滑套(20)作用围绕台柱自由转动，直至两组电动推杆组(25)无法推动后停止，此时超声波检测头(23)处于和地下水平管管心平行的位置；s5第二次测样：超声波检测头(23)处于s4的位置再次测量，再次超声波测量的数据即为地下水平管的准确方向和深度。

技术总结
本发明涉及天然气管道方向检测领域，公开了一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法，包括装置主体，所述装置主体的上端面一侧安装有显示器，所述装置主体截面为正方形，所述装置主体的下端面对称焊接有四组支撑腿，所述支撑腿的下端均安装有万向轮。本发明所述的一种探测天然气管道走向用的检测装置及检测方法，限位校准机构一方面对天然气地上管进行夹持固定，从而解决测量的过程中由于环境风力因素或者机器震动因素引起的装置偏移问题，另一方面，对探测机构自动进行校准定位，便于后续的检测过程正常进行，相比于人工校准更为精准，误差小，适用不同工作状况，带来更好的使用前景。的使用前景。的使用前景。


技术研发人员：王超 张立峰
受保护的技术使用者：唐山天华天然气有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/8/21