ЗОНД (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК G01R19/145 G01R1/06 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 теплообменной трубке парогенератора атомной станции.

Известен 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 /А.с. СССР 1174863, 28.08.85 г. Открытия. Изобретения. Бюл.31/.

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.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является зонд по патенту РФ на изобретение 2166763 (приоритет от 24.03.2000 г.). Зонд содержит корпус в виде пружины, проводники в изоляционной оболочке, расположенные в полости корпуса и соединенные с измерительным наконечником, переходник, установленный между корпусом и измерительным наконечником, имеющий продольное отверстие и посадочное место на наружной поверхности для крепления корпуса, торцевую деталью с продольным отверстием. Силовой элемент расположен в полости корпуса и имеет закрепленные свободные концы на несущих элементах, предусмотренных продольных отверстиях переходника и торцевой детали. Внутри корпуса предусмотрены пояса наполнителя. Силовой элемент выполнен гибким в виде плоской или гофрированной ленты. Его концы крепятся с помощью поперечных штифтов, установленных в отверстиях торцевой детали и переходника.

Недостатками известного устройства являются следующие:
- относительно узкие функциональные возможности зонда, связанные с тем, что зонд в районе измерительного наконечника имеет относительно малую гибкость;
- трудоемкость изготовления зонда и невозможность извлечения из его корпуса деталей, обусловленная наличием в полости корпуса поясов наполнителя.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно расширение функциональных возможностей зонда, и обеспечение технологичности его изготовления и демонтажа деталей.

Для решения этих задач предлагаются две конструкции зонда.

В зонде первого типа, содержащем корпус, проводники в изоляционной оболочке, расположенные в полости корпуса и соединенные с измерительным наконечником, переходник, установленный между корпусом и измерительным наконечником, имеющий продольное отверстие для прохода проводника в изоляционной оболочке и посадочное место на наружной поверхности для установки одного из концов корпуса, торцевую деталь, установленную на противоположном от измерительного наконечника конце корпуса, силовой элемент, расположенный в полости корпуса, концы силового элемента закреплены соответственно на несущих элементах переходника и торцевой детали, предлагается:
- корпус выполнить в виде пластиковой трубки;
- в продольном отверстии переходника установить несущий элемент в виде кольца, по меньшей мере одну часть которого вынести за пределы продольного отверстия переходника;
- зонд дополнительно снабдить пружиной из круглой проволоки;
- концы пружины установить соответственно на измерительном наконечнике и переходнике;
- пружину выполнить более гибкой по сравнению с корпусом;
- в полости пружины через кольцо переходника пропустить силовую вставку, а ее концы закрепить на измерительном наконечнике.

В частных случаях исполнения зонда первого типа предлагается:
- силовой элемент и силовую вставку выполнить, во-первых, из химволокна, во-вторых, из металлической проволоки, в-третьих, в виде троса;
- торцевую деталь изготовить в виде внутренней спирали, обращенные друг к другу боковые поверхности внутренней спирали и выходной части корпуса установить с контактом между собой, а в качестве несущего элемента использовать выпрямленный конец внутренней спирали, частично перекрывающий выходную часть полости корпуса;
- торцевую деталь выполнить в виде наружной спирали, обращенные друг к другу боковые поверхности наружной спирали и выходной части корпуса установить с контактом между собой, а в качестве несущего элемента использовать выпрямленный конец наружной спирали, частично перекрывающий выходную часть полости корпуса;
- торцевую деталь изготовить в виде вставки с продольным отверстием и установить в выходной части полости корпуса, а также обеспечить контакт посадочного места вставки с внутренней боковой поверхностью корпуса;
- несущий элемент вставки выполнить в виде кольца и установить в ее продольном отверстии;
- в боковой стенке вставки, выступающей из полости корпуса, выполнить боковые отверстия;
- торцевую деталь изготовить в виде пластины со вспомогательным и основными продольньми отверстиями, а через вспомогательное отверстие пропустить силовой элемент, на конце которого с противоположной от корпуса стороны пластины сделать утолщение;
- концы проводников ввести в каналы электрического разъема;
- исключить контакт электрического разъема с корпусом и торцевой деталью;
- электрический разъем укрепить, во-первых, на корпусе, во-вторых, на торцевой детали, в третьих, одновременно на корпусе и торцевой детали.

- по меньшей мере один конец силового элемента выполнить в виде петли с зажимом;
- на силовой вставке между измерительным наконечником и переходником установить зажим, фиксирующий пару элементов силовой вставки;
- на наружной поверхности корпуса предусмотреть выступы.

В зонде второго типа, содержащем корпус, проводники в изоляционной оболочке, расположенные в полости корпуса и соединенные с измерительным наконечником, переходник, установленный между корпусом и измерительным наконечником, имеющий продольное отверстие для прохода проводника в изоляционной оболочке и посадочное место на наружной поверхности для установки одного из концов корпуса, торцевую деталь с продольным отверстием, установленную на противоположном от измерительного наконечника конце корпуса, силовой элемент, расположенный в полости корпуса, концы силового элемента, которые закреплены на несущих элементах, расположенных в продольных отверстиях переходника и торцевой детали, предлагается:
- корпус выполнить в виде пластиковой трубки;
- торцевую деталь сделать в виде вставки с продольным отверстием;
- несущие элементы переходника и вставки изготовить в форме колец, по меньшей мере одну их часть вывести за пределы продольных отверстий соответственно переходника и вставки;
- проводник в изоляционной оболочке вывести из полости корпуса через продольное отверстие во вставке и соединить с электрическим разъемом.

В частных случаях исполнения зонда второго типа предлагается:
- исключить контакт между поверхностью электрического разъема и поверхностями корпуса и вставки;
- электрический разъем укрепить, во-первых, на корпусе, во-вторых, на вставке, в-третьих, одновременно на корпусе и вставке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 изображены продольные осевые сечения зонда при наличии пружины и без нее; на фиг.3 и 4 - поперечные сечения зонда в области корпуса и пружины; на фиг.5-9 - продольные осевые сечения свободного конца корпуса соответственно при установке в его выходной части торцевой детали в виде наружной и внутренней спиралей, вставки без боковых отверстий, вставки с боковыми отверстиями и торцевой пластины; на фиг.10-14 - виды на выходную часть полости корпуса соответственно при установке на нем торцевых деталей в виде наружной и внутренней спиралей, вставки без боковых отверстий, вставки с боковыми отверстиями и пластины.

На фиг. 1-14 приняты следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - проводник в изоляционной оболочке; 3 - измерительный наконечник; 4 - переходник; 5 - продольное отверстие переходника; 6 - посадочное место; 7 - силовой элемент; 8 - несущий элемент переходника (кольцо); 9 - пружина; 10 - силовая вставка; 11 - внутренняя спираль; 12 - свободный выпрямленный конец внутренней спирали; 13 - наружная спираль; 14 - свободный выпрямленный конец наружной спирали; 15 - вставка; 16 - продольное отверстие вставки; 17 - несущий элемент вставки в виде кольца; 18 - боковое отверстие; 19 - пластина; 20 - основное продольное отверстие (пластины); 21 - вспомогательное продольное отверстие (пластины); 22 - утолщение; 23 - электрический разъем; 24 - каналы (электрического разъема); 25 - петля силового элемента; 26 - выступ; 27 - зажим силового элемента; 28 - зажим силовой вставки.

Конструктивные элементы, входящие в состав зонда первого типа, имеют следующие особенности (фиг.1, 3, 5-14).

Корпус 1 выполнен в виде пластиковой трубки.

По меньшей мере один проводник в изоляционной оболочке 2 расположен в полости корпуса 1 и соединен с измерительным наконечником 3.

Переходник 4 установлен между корпусом 1 и измерительным наконечником 3.

Измерительный наконечник 3 имеет продольное отверстие 5 для прохода проводника в изоляционной оболочке 2 и посадочное место 6 на наружной поверхности для установки одного из концов корпуса 1.

Торцевая деталь установлена на противоположном от измерительного наконечника 3 конце корпуса 1.

Силовой элемент 7 расположен в полости корпуса 1. Силовой элемент 7 позволяет извлечь зонд без разрыва проводника в изоляционной оболочке 2.

Концы силового элемента 7 закреплены соответственно на несущих элементах переходника 4 и торцевой детали.

В продольном отверстии переходника 5 установлен несущий элемент в виде кольца 8. По меньшей мере одна часть кольца 8 выходит за пределы продольного отверстия 5 переходника 4.

Пружина 9 выполнена из круглой проволоки. Концы пружины 9 установлены соответственно на измерительном наконечнике 3 и переходнике 4.

Пружина 9 выполнена более гибкой по сравнению с корпусом 1. Это необходимо для улучшения проходимости зонда в полости исследуемого канала.

В полости пружины 9 установлена силовая вставка 10. Силовая вставка 10 пропущена через кольцо переходника 8, а ее концы закреплены на измерительном наконечнике 3.

Отдельные конструкции зонда первого типа могут быть выполнены следующим образом.

Силовой элемент 7 и силовая вставка 10 могут быть выполнены, во-первых, из химволокна, во-вторых, из металлической проволоки и, в-третьих, в виде троса.

Возможны различные конструкции торцевой детали.

Торцевая деталь первого типа (фиг.6, 11) имеет вид внутренней спирали 11, установленной в выходной части полости корпуса 1. При этом обращенные друг к другу боковые поверхности внутренней спирали 11 и корпуса 1 контактируют между собой. Роль несущего элемента выполняет выпрямленный конец 12 внутренней спирали 11, который частично перекрывает выходную часть полости корпуса 1.

Торцевая деталь второго типа (фиг.5, 10) выполнена в виде наружной спирали 13, установленной на боковой поверхности свободного конца корпуса 1. При этом обращенные друг к другу боковые поверхности наружной спирали 13 и корпуса 1 контактируют между собой. Роль несущего элемента выполняет выпрямленный конец 14 наружной спирали 13, который частично перекрывает выходную часть полости корпуса 1.

Торцевая деталь третьего типа (фиг.7, 12) выполнена в виде вставки 15 с продольным отверстием 16 для прохода проводника в изоляционной оболочке 2 и установлена в выходной части полости корпуса 1. Посадочное место 6 вставки 15 контактирует с внутренней боковой поверхностью корпуса 1.

Посадочное место 6 вставки 15 может быть выполнено в виде спирали или системы поперечных ребер.

Несущий элемент вставки 15 выполнен в виде кольца 17 и установлен в ее продольном отверстии 16.

В стенке вставки 16, выступающей из полости корпуса 1, выполнено по меньшей мере два боковых отверстия, предназначенных для вывода наружу частей силового элемента 7 с целью его крепления (фиг.8, 13).

Торцевая деталь четвертого типа (фиг.9, 14) выполнена в виде пластины. Пластина 19 имеет по меньшей мере одно основное продольное отверстие 20, предусмотренное для прохода проводника в изоляционной оболочке 2, и вспомогательное продольное отверстие 21, предусмотренное для прохода силового элемента 7. Конец силового элемента 7 с противоположной от корпуса 1 стороны пластины 19 имеет утолщение 22. Поперечный размер утолщения 22 превышает максимальный поперечный размер вспомогательного продольного отверстия 21.

Выведенные из корпуса 1 наружу концы проводников 2 введены в каналы 24 электрического разъема 23.

Возможны различные положения электрического разъема 23 относительно корпуса 1 и торцевой детали. Электрический разъем 23 может быть установлен без контакта с корпусом 1 и торцевой деталью. Электрический разъем 23 может быть укреплен, во-первых, на корпусе 1, во-вторых, на торцевой детали и, в-третьих, одновременно на корпусе 1 и торцевой детали.

По меньшей мере один конец силового элемента 7 выполнен в виде петли 25 с зажимом 27.

На силовой вставке 10 между измерительным наконечником 3 и переходником 4 установлен по меньшей мере один зажим 28, фиксирующий пару элементов силовой вставки 10.

Концы силового элемента 7 могут быть выполнены в виде петель 25 с зажимами 27.

На наружной поверхности корпуса 1 выполнены выступы 26 (фиг.1). Они позволяют уменьшить трение корпуса 1 зонда о внутреннюю стенку исследуемого канала.

Конструктивные элементы, входящие в состав зонда второго типа, имеют следующие особенности (фиг.2, 3, 5-14).

Корпус 1 выполнен в виде пластиковой трубки.

По меньшей мере один проводник в изоляционной оболочке 2 расположен в полости корпуса 1 и соединен с измерительным наконечником 3.

Переходник 4 установлен между корпусом 1 и измерительным наконечником 3.

Переходник 4 имеет продольное отверстие 5 для прохода проводника в изоляционной оболочке 2 и посадочное место 6 на наружной поверхности для установки одного из концов корпуса 1.

Торцевая деталь выполнена в виде вставки 15 с продольным отверстием 16 и установлена на противоположном от измерительного наконечника 3 конце корпуса 1.

Силовой элемент 7 расположен в полости корпуса 1.

Концы силового элемента 7 закреплены на несущих элементах, расположенных в продольных отверстиях 5, 16 переходника 4 и вставки 15.

Несущие элементы переходника 4 и вставки 15 изготовлены в форме колец 8, 17.

По меньшей мере одна часть колец 8, 17 выходит за пределы продольных отверстий 5, 16 соответственно переходника 4 и вставки 15.

Проводник в изоляционной оболочке 2 выведен из полости корпуса 1 через продольное отверстие 16 во вставке 15 и соединен с электрическим разъемом 23.

Возможны несколько вариантов расположения электрического разъема 23 относительно корпуса 1 и вставки 15. Электрический разъем 23 может быть установлен без контакта с поверхностями корпуса 1 и вставки 15. Кроме того, электрический разъем 23 может быть укреплен, во-первых, на корпусе 1, во-вторых, на вставке 15 и, в-третьих, одновременно на корпусе 1 и вставке 15.

Предложенные конструкции зонда исключают его поломку и позволяют проводить с его помощью многократные измерения в протяженных изогнутых каналах с относительно малым проходным сечением.

Пример конкретного выполнения зонда.

Для исследования парогенератора атомной станции изготовлен зонд, в котором в качестве измерительного наконечника 3 использован вихретоковый датчик.

К вихретоковому датчику подсоединено два проводника в изоляционной оболочке 2, наружный диаметр которой составляет 0,0015 м.

Корпус 1 выполнен в виде пластиковой трубки длиной 12 м с размерами стенки 0,0082х0,0016 м.

Стальная пружина 9 имеет длину 0,015 м с размерами стенки 0,0082х0,0016 м.

Торцевая деталь выполнена в виде наружной спирали 13 с буртиком, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру корпуса 1.

В продольных отверстиях 5, 16 переходника 4 и вставки 15 установлены кольца 8, 17.

Силовой элемент 7 выполнен в виде металлического троса диаметром 0,001 м и имеет петли 25 с зажимами 27 в виде металлических замкнутых пластин.

Силовая вставка 10 изготовлена из химволокна диаметром 0,0013 м.

Силовая вставка 10 пропущена через кольцо переходника 8, а ее концы закреплены на измерительном наконечнике 3.

Зонд позволяет обеспечить исследование поверхностей теплообменных трубок парогенератора атомной станции, имеющих длину до 10 м, внутренний диаметр 0,013 м и до семи изгибов по длине.

Создан промышленный образец зонда и показана его работоспособность.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения различных измерений. Техническим результатом является изготовление надежного, технологического зонда для исследований в изогнутых, протяженных и затесненных каналах. Согласно первому варианту зонд состоит из корпуса, выполненного из пластиковой трубки, проводников в изоляционной оболочке, расположенных в полости корпуса и соединенных с измерительным наконечником, переходника с продольным отверстием и посадочным местом, установленным между корпусом и измерительным наконечником, торцевой детали, установленной на конце корпуса, силового элемента, размещенного в полости корпуса и укрепленного на несущих элементах переходника и торцевой детали, несущего элемента в виде кольца, укрепленного в продольном отверстии переходника, пружины, выполненной более гибкой по сравнению с корпусом и установленной на измерительном наконечнике и переходнике, в полости пружины через кольцо переходника пропущена силовая вставка, концы которой закреплены на измерительном наконечнике. Согласно второму варианту зонд состоит из пластиковой трубки, проводников в изоляционной оболочке, расположенных в полости корпуса и соединенных с измерительным наконечником, переходника с продольным отверстием и посадочным местом, установленного между корпусом и измерительным наконечником, торцевой детали в виде вставки с продольным отверстием, установленной на конце корпуса, силового элемента, расположенного в полости корпуса и закрепленного на несущих элементах в виде колец, укрепленных в продольных отверстиях переходника и вставки, и электрического разъема, соединенного вне корпуса с проводником. 2 с. и 21 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Зонд, содержащий корпус, по меньшей мере, один проводник в изоляционной оболочке, расположенный в полости корпуса и соединенный с измерительным наконечником, переходник, установленный между корпусом и измерительным наконечником, имеющий продольное отверстие для прохода проводника в изоляционной оболочке и посадочное место на наружной поверхности для установки одного из концов корпуса, торцевую деталь, установленную на противоположном от измерительного наконечника конце корпуса, силовой элемент, расположенный в полости корпуса, концы силового элемента закреплены соответственно на несущих элементах переходника и торцевой детали, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде пластиковой трубки, в продольном отверстии переходника установлен несущий элемент в виде кольца, по меньшей мере одна часть которого выходит за пределы продольного отверстия переходника, зонд дополнительно снабжен пружиной из круглой проволоки, концы пружины установлены соответственно на измерительном наконечнике и переходнике, причем пружина выполнена более гибкой по сравнению с корпусом, в полости пружины через кольцо переходника пропущена силовая вставка, концы которой закреплены на измерительном наконечнике. 2. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что силовой элемент и силовая вставка выполнены из химволокна. 3. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что силовой элемент и силовая вставка выполнены из металлической проволоки. 4. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что силовой элемент и силовая вставка выполнены в виде троса. 5. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что торцевая деталь выполнена в виде внутренней спирали, установленной в выходной части полости корпуса, у которой обращенные друг к другу боковые поверхности внутренней спирали и корпуса контактируют между собой, а роль несущего элемента выполняет выпрямленный конец внутренней спирали, частично перекрывающий выходную часть полости корпуса. 6. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что торцевая деталь выполнена в виде наружной спирали, установленной на боковой поверхности свободного конца корпуса, у которой обращенные друг к другу боковые поверхности наружной спирали и корпуса контактируют между собой, а роль несущего элемента выполняет выпрямленный конец наружной спирали, частично перекрывающий выходную часть полости корпуса. 7. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что торцевая деталь выполнена в виде вставки с продольным отверстием для прохода проводника в изоляционной оболочке и установлена в выходной части полости корпуса, причем посадочное место вставки контактирует с внутренней боковой поверхностью корпуса. 8. Зонд по п. 7, отличающийся тем, что несущий элемент вставки выполнен в виде кольца и установлен в ее продольном отверстии. 9. Зонд по п. 7, отличающийся тем, что в боковой стенке вставки, выступающей из полости корпуса, выполнено по меньшей мере два отверстия, предназначенные для вывода наружу частей силового элемента с целью его крепления. 10. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что торцевая деталь выполнена в виде пластины, имеющей по меньшей мере одно основное продольное отверстие, предусмотренное для прохода проводника в изоляционной оболочке, и вспомогательное продольное отверстие, предусмотренное для прохода силового элемента, конец которого с противоположной от корпуса стороны пластины имеет утолщение, поперечный размер которого превышает максимальный поперечный размер вспомогательного отверстия. 11. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что выведенные из корпуса наружу концы проводников введены в каналы электрического разъема. 12. Зонд по п. 11, отличающийся тем, что отсутствует контакт электрического разъема с корпусом и торцевой деталью. 13. Зонд по п. 11, отличающийся тем, что электрический разъем укреплен на корпусе. 14. Зонд по п. 11, отличающийся тем, что электрический разъем укреплен на торцевой детали. 15. Зонд по п. 11, отличающийся тем, что электрический разъем укреплен одновременно на корпусе и торцевой детали. 16. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один конец силового элемента выполнен в виде петли с зажимом. 17. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что на силовой вставке между измерительным наконечником и переходником установлен, по меньшей мере, один зажим, фиксирующий пару элементов силовой вставки. 18. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность корпуса выполнена в виде выступов. 19. Зонд, содержащий корпус, по меньшей мере, один проводник в изоляционной оболочке, расположенный в полости корпуса и соединенный с измерительным наконечником, переходник, установленный между корпусом и измерительным наконечником, имеющий продольное отверстие для прохода проводника в изоляционной оболочке и посадочное место на наружной поверхности для установки одного из концов корпуса, торцевую деталь с продольным отверстием, установленную на противоположном от измерительного наконечника конце корпуса, силовой элемент, расположенный в полости корпуса, концы силового элемента, которые закреплены на несущих элементах, расположенных в продольных отверстиях переходника и торцевой детали, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде пластиковой трубки, торцевая деталь выполнена в виде вставки с продольным отверстием, несущие элементы переходника и вставки изготовлены в форме колец, по меньшей мере одна часть которых выходит за пределы продольных отверстий соответственно переходника и вставки, проводник в изоляционной оболочке выведен из полости корпуса через продольное отверстие во вставке и соединен с электрическим разъемом. 20. Зонд по п. 19, отличающийся тем, что отсутствует контакт поверхности электрического разъема с поверхностями корпуса и вставки. 21. Зонд по п. 19, отличающийся тем, что электрический разъем укреплен на корпусе. 22. Зонд по п. 19, отличающийся тем, что электрический разъем укреплен на вставке. 23. Зонд по п. 19, отличающийся тем, что электрический разъем укреплен одновременно на корпусе и вставке.