ЗОНД Российский патент 2001 года по МПК G01R1/06 G01R19/145 G01R19/155 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для проведения электрических, температурных, магнитных и т.п. измерений в протяженном изогнутом канале, например, в трубке парогенератора атомной станции.

Известен зонд, содержащий гибкий проводник в изоляционной оболочке, соединенный с вихретоковым преобразователем, расположенным внутри оправки /1/.

Недостатком известного устройства является то, что приложенное к гибкому проводнику усилие не позволяет протолкнуть вихретоковый преобразователь на относительно большое расстояние вдоль полости протяженного канала с несколькими изгибами и затесненным проходным сечением.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является зонд, который состоит из корпуса, образованного последовательно соединенными втулками, троса, натянутого внутри корпуса, проводника с измерительным наконечником, укрепленного на наружной поверхности корпуса, и вставок, укрепленных между смежными втулками /2/.

Недостаток данного устройства состоит в том, что измерительный наконечник нельзя ввести на заданную длину в полость исследуемого канала с несколькими изгибами и относительно малым проходным сечением, так как конфигурация корпуса фиксирована и не может подвергаться изменению в процессе ввода в канал.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно расширение функциональных возможностей зонда.

Для решения этой задачи в устройстве, содержащем по меньшей мере один проводник в изоляционной оболочке, соединенный с измерительным наконечником, гибкий элемент, расположенный в полости корпуса, и втулку с осевым отверстием, установленную на одном из концов корпуса, предлагается:
- между корпусом и измерительным наконечником установить переходник с одним осевым и двумя поперечными отверстиями;
- проводник с изоляционной оболочкой последовательно пропустить через осевое отверстие втулки, полость корпуса и осевое отверстие переходника;
- проходное сечение, образованное корпусом, проводником и гибким элементом полностью перекрыть по меньшей мере одним поясом пластичного наполнителя;
- во втулке выполнить два поперечных отверстия;
- корпус изготовить в виде сжатой пружины;
- свободные концы корпуса укрепить в спиральных проточках на наружных поверхностях втулки и переходника;
- штифты пропустить через свободные концы гибкого элемента и фиксировать их положение в осевых отверстиях втулки и переходника;
- концы штифтов заделать в поперечных отверстиях втулки и переходника;
- за пределами пояса пластичного наполнителя длины гибкого элемента и проводника выполнить превышающими длину той части корпуса, в пределах которой они установлены;
- в любом поперечном сечении корпуса предусмотреть возможность обеспечения такого положения гибкого элемента и проводника, при котором отсутствует их контакт с корпусом.

В результате достигается требуемый результат.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено продольное осевое сечение и общий вид зонда, а на фиг. 2-5 - его поперечные сечения, проходящие соответственно через втулку, корпус, пояс пластичного наполнителя и переходник.

Зонд содержит по меньшей мере один проводник 1 в изоляционной оболочке 2, соединенный с измерительным наконечником 3.

Гибкий элемент 4 расположен в полости корпуса 5.

Втулка 6 с осевым отверстием 7 установлена на одном из концов корпуса 5.

Между корпусом 5 и измерительным наконечником 3 установлен переходник 8 с одним осевым 9 и двумя поперечными 10 отверстиями.

Проводник 1 с изоляционной оболочкой 2 последовательно проходит через осевое отверстие 7 втулки 6, полость корпуса 5 и осевое отверстие 9 переходника 8. Это защищает их, например, от механического воздействия со стороны исследуемого канала в процессе эксплуатации зонда.

Проходное сечение 11, образованное корпусом 5, проводником 1 в изоляционной оболочке 2 и гибким элементом 4, полностью перекрыто по меньшей мере одним поясом пластичного наполнителя 12. Это обеспечивает надежную фиксацию положения проводника 1 и гибкого элемента 4 относительно корпуса 5 и исключает излишнее растяжение корпуса 5 на различных участках длины при выведении зонда из исследуемого канала и предотвращает обрыв расположенного в полости корпуса 5 проводника 1 с изоляционной оболочкой 2.

Втулка 6 имеет два поперечных отверстия 13.

Корпус 5 выполнен в виде сжатой пружины. Это решение обеспечивает относительную гибкость и жесткость корпуса 5, что позволяет ввести измерительный наконечник 3 на относительно большое расстояние в полость исследуемого канала, имеющего изгибы по длине.

Свободные концы корпуса 5 укреплены соответственно в спиральных проточках 14, 15 на наружных поверхностях втулки 6 и переходника 8.

Штифты 16, 17 проходят через свободные концы гибкого элемента 4 и фиксируют их положение в осевых отверстиях 7, 9 втулки 6 и переходника 8.

Концы штифтов 16, 17 заделаны в поперечных отверстиях 13, 10 втулки 6 и переходника 8.

За пределами пояса пластичного наполнителя 12 длины гибкого элемента 4 и проводника 1 в изоляционной оболочке 2 превышают длину той части корпуса 5, в пределах которой они установлены. Это позволяет обеспечить изгиб корпуса 5 в нужном направлении без разрыва проводника 1 в изоляционной оболочке 2 и гибкого элемента 4.

В любом поперечном сечении корпуса 5 возможно по меньшей мере одно положение гибкого элемента 4 и проводника 1 в изоляционной оболочке 2, при котором отсутствует их контакт с корпусом 5. Данное решение обеспечивает свободное скольжение проводника 1 с изоляционной оболочкой 2 и гибкого элемента 4 в полости корпуса 5 в продольном направлении, а также не ограничивает подвижность корпуса 5.

Гибкий элемент 4 выполняют, например, в виде плоской ленты.

Проводник 1 в изоляционной оболочке 2 и гибкий элемент 4 могут быть гофрированными по длине. В результате они преимущественно занимают положение в центральной его части полости корпуса 5, что исключает механическое, тепловое и т.п. воздействие корпуса 5 на эти конструктивные элементы в процессе эксплуатации зонда.

Концы гибкого элемента 4 могут иметь по меньшей мере по одному изгибу 18. Это способствует повышению надежности их соединения со штифтами 16, 17.

Зонд работает следующим образом. Измерительный наконечник 3 постепенно вводят в исследуемый канал на требуемое расстояние за счет продольного усилия на корпус 5 зонда. При этом пружина, из которой изготовлен корпус 5, находится в сжатом состоянии и принимает конфигурацию той части исследуемого канала, в которой она расположена. После проведения исследования канала с помощью измерительного наконечника 3 зонд выводят из канала. При этом в результате трения о внутреннюю поверхность исследуемого канала пружина подвергается растяжению. Однако наличие в полости корпуса 5 поясов пластического наполнителя 12 и заделанного в них гибкого элемента 4 исключает недопустимое растяжение пружины и, соответственно, предотвращает разрыв проводника 1 в изоляционной оболочке 2. Таким образом обеспечивается работоспособность зонда.

Использование предлагаемого зонда позволяет проводить многократные измерения в протяженных изогнутых каналах с относительно малым проходным сечением.

Пример конкретного выполнения зонда
Для исследования структуры канала парогенератора атомной станции изготовлен зонд, в котором в качестве измерительного наконечника 1 использован вихретоковый датчик.

К вихретоковому датчику подсоединено два проводника 1 в изоляционной оболочке 2.

Корпус 5 выполнен в виде сжатой стальной пружины с размерами 8х1,5 мм.

В полость корпуса 5 и введен гибкий элемент 4 из пропиленовой гофрированной по длине ленты, имеющей поперечное сечение 5х0,5 мм.

Концы гибкого элемента 4 зафиксированы цилиндрическими штифтами 16, 17, имеющими диаметр 1,5 мм.

В полости корпуса 5 с шагом 1 м расположены пояса пластичного наполнителя 12. В качестве материала для поясов пластичного наполнителя 12 использован пластификатор, который в жидком состоянии локально вводят в полость пружины через щели между ее смежными витками. Далее пластификатор за счет вулканизации на воздухе застывает и фиксирует положение проводника 1 с изоляционной оболочкой 2 и гибкого элемента 4 относительно внутренней поверхности корпуса 5.

Длины проводников 1 в изоляционной оболочке 2 и гибкого элемента 4 превышают длину той части корпуса, в пределах которой они установлены, соответственно в 1,10 и 1,05 раза.

Зонд позволяет обеспечить исследование внутренней поверхности трубок парогенератора атомной станции, имеющих длину до 17 м, внутренний диаметр 13 мм и 7 изгибов по длине.

Создан опытный образец зонда и показана его работоспособность.

Источники информации
1. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1995. С. 301-302.

2. А.с. СССР N 1174863, 28.08.85 г., БИ 31.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения различных измерений. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей зонда, путем проведения многократных измерений в протяженных изогнутых каналах с малым проходным сечением. Зонд состоит из проводника в изоляционной оболочке, измерительного наконечника, гибкого элемента, втулки и переходника с осевым и поперечными отверстиями. Проводник и гибкий элемент установлены в осевом отверстие втулки, полости корпуса и осевом отверстии переходника. Проходное сечение корпуса перекрыто поясками пластичного наполнителя. Корпус выполнен из сжатой пружины. Штифты проходят через концы гибкого элемента, а их концы заделаны во втулке и переходнике. Длины гибкого элемента и проводника превышают длину части корпуса, в предела которой они установлены. В поперечных сечениях корпуса возможно положение гибкого элемента и проводника, при котором отсутствует их контакт с корпусом. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Зонд, содержащий по меньшей мере один проводник в изоляционной оболочке, соединенный с измерительным наконечником, гибкий элемент, расположенный в полости корпуса, и втулку с осевым отверстием, установленную на одном из концов корпуса, отличающийся тем, что между корпусом и измерительным наконечником установлен переходник с одним осевым и двумя поперечными отверстиями, проводник с изоляционной оболочкой последовательно проходит через осевое отверстие втулки, полость корпуса и осевое отверстие переходника, проходное сечение, образованное корпусом, проводником в изоляционной оболочке и гибким элементом, полностью перекрыто по меньшей мере одним поясом пластичного наполнителя, втулка имеет два поперечных отверстия, корпус выполнен в виде сжатой пружины, свободные концы корпуса укреплены соответственно в спиральных проточках на наружных поверхностях втулки и переходника, штифты проходят через свободные концы гибкого элемента и фиксируют их положение в осевых отверстиях втулки и переходника, концы штифтов заделаны в поперечных отверстиях втулки и переходника, за пределами пояса пластичного наполнителя длины гибкого элемента и проводника в изоляционной оболочке превышают длину той части корпуса, в пределах которой они установлены, в любом поперечном сечении корпуса возможно по меньшей мере одно положение гибкого элемента и проводника в изоляционной оболочке, при котором отсутствует их контакт с корпусом. 2. 3онд по п.1, отличающийся тем, что гибкий элемент имеет вид плоской ленты. 3. Зонд по п.1, отличающийся тем, что гибкий элемент и проводник в изоляционной оболочке выполнены гофрированными по длине. 4. Зонд по п.1, отличающийся тем, что на концах гибкого элемента выполнено по меньшей мере по одному изгибу.