УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ДАТЧИКОВ ВНУТРИТРУБНОГО ДЕФЕКТОСКОПА Российский патент 2008 года по МПК G01N27/82 G01N29/04 

Изобретение относится к устройствам для внутритрубного неразрушающего контроля трубопроводов путем пропуска внутри трубопровода устройства, состоящего из одного или нескольких транспортных модулей с установленными на корпусе датчиками, точнее к устройству системы датчиков внутритрубного дефектоскопа.

Как правило, датчики дефектоскопа устанавливаются концентрично по периметру корпуса дефектоскопа для того, чтобы в процессе контроля состояния трубы перекрыть всю ее поверхность. Однако труба не представляет собой идеальное тело. В процессе движения внутритрубный дефектоскоп проходит закругления, участки трубы различного диаметра или различной толщины стенок.

Конструкция системы датчиков внутритрубного дефектоскопа в процессе его движения должна обеспечить плотное прилегание датчиков к стенке трубы и постоянную ориентацию этих датчиков в радиальном направлении относительно продольной оси корпуса дефектоскопа.

Известны различные системы датчиков внутритрубного дефектоскопа.

Система датчиков по патенту США 4330748, публикация 18 мая 1982 года. МПК: G01R 033/00; G01N 027/72; G01N 027/82, а также патенту США 4468619, публикация 28 августа 1984, МПК G01N 027/82, содержит датчики, установленные на основании - салазки и расположенные по периметру корпуса дефектоскопа. Основание представляет собой согнутую в виде параллелограмма гибкую пластину, закрепленную посередине к основанию на корпусе дефектоскопа. Одна ветвь пластины является опорой для датчиков, другая поддерживает опору от отгибания от стенки трубы в месте закрепления датчиков.

Данная система датчиков дефектоскопа благодаря своей жесткости в поперечном направлении обеспечивает постоянную ориентацию этих датчиков в радиальном направлении, однако плохо обеспечивает постоянное прилегание датчиков к поверхности трубы, так как из-за жесткости системы может отслеживать только малые изменения диаметра. Кроме того, данная система не обеспечивает гашение вибраций, возникающих в ней при движении дефектоскопа, которые отрицательно влияют на работу датчиков.

Система датчиков по патенту США 5864232, публикация 26 января 1999 года, МПК G01N 027/72, содержит датчики, установленные на держателях, каждый из которых закреплен на корпусе дефектоскопа с помощью пары рычагов. Рычаги разнесены в продольном направлении в плоскости, проходящей через ось симметрии дефектоскопа, и способны поворачиваться в этой плоскости. Каждый указанный рычаг имеет ось вращения в месте крепления держателя к рычагу и в месте крепления рычага к корпусу.

Держатель вместе с датчиками выполнен по схеме «параллелограмма, которая является устойчивой и благодаря своей жесткости в поперечном направлении обеспечивает постоянную ориентацию этих датчиков в радиальном направлении при прохождении прямолинейных участков трубопровода. Однако и данная система не обеспечивает гашение вибраций, возникающих в ней при движении дефектоскопа, которые отрицательно влияют на работу датчиков.

Патент России 2225977, публикация 20 марта 2004 года, МПК G01M 3/08, F17D 5/00, G01N 27/72 является наиболее близким аналогом. Датчики установлены в держателях, установленных по периметру вокруг оси симметрии дефектоскопа. Каждый держатель датчиков закреплен на корпусе дефектоскопа с помощью пары рычагов, способных поворачиваться в плоскости, проходящей через ось симметрии дефектоскопа. В каждом держателе датчиков все датчики находятся со стороны хвостовой части дефектоскопа по отношению к обеим осям вращения пары рычагов в этом держателе датчиков. Расстояние между указанными осями вращения в держателе датчиков составляет не более 0,2 длины рычага.

Данная конструкция крепления датчиков обеспечивает их прижатие во время движения по прямолинейным участкам трубопровода, в том числе и при изменении диаметра трубы, так как датчик благодаря рычажной системе и шарнирным соединениям может повторять изменения профиля стенок трубы.

Однако и данная система не обеспечивает гашение вибраций, возникающих в ней при движении дефектоскопа, которые отрицательно влияют на работу датчиков.

Заявляемое изобретение решает задачу обеспечения гашения вибраций, возникающих в системе датчиков внутритрубного дефектоскопа при движении дефектоскопа, которые снижают точность работы датчиков и повышает срок службы системы.

Заявляемое устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа содержит ряд держателей датчиков, выполненных в виде кронштейнов и установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа, на каждом держателе установлен по меньшей мере один датчик, при этом держатель выполнен из полимера с эластичными свойствами, а между свободным концом упомянутого держателя и корпусом закреплен пружинный элемент, работающий в рабочем положении системы на сжатие.

Во время работы системы датчики, расположенные на держателях, прижимаются к поверхности трубы. При движении дефектоскопа из-за неровностей трубы в ранее известных системах датчиков возникали вибрации, которые воспринимались датчиками, накладывались на рабочий сигнал и снижали точность их работы. Выполнение держателей датчиков, на которых крепятся датчики, из эластичного полимерного материала позволяет снизить уровень вибраций, так как конструкции из данного материала не имеют выраженных резонансных частот. Ввиду того, что в процессе восприятия нагрузок, возникающих при движении, работает весь объем материала, срок службы держателей датчиков больше.

В качестве полимера с эластичными свойствами для выполнения держателей датчиков может быть использован полиуретан. Такой же материал может быть использован для пружинных элементов. Для держателей применим полиуретан с более жесткими свойствами, для пружинных элементов менее жесткий.

В частном случае держатели датчиков могут быть объединены в секции, выполненные как единое целое.

Пружинный элемент может быть выполнен в виде С-образной пластины и закреплен на держателе под датчиком.

Передняя оконечность каждого держателя может содержать отбойник, выполненный со скосом, направленным вперед, по ходу движения дефектоскопа.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 приведена конструкция элемента системы на виде сбоку, на фиг.2 - на виде спереди. На фиг.3 представлен вариант выполнения системы в виде секции. На фиг.4 - общий вид системы датчиков внутритрубного дефектоскопа, закрепленных на корпусе дефектоскопа.

Система датчиков внутритрубного дефектоскопа содержит ряд держателей датчиков 1 в виде кронштейнов (фиг.4). В частном случае кронштейн может быть Г-образной формы. На каждом держателе 1 (фиг.1) установлен датчик 2, между свободным концом держателя 1 и элементом 5 корпуса 3 закреплен пружинный элемент в виде С-образной пластины 4. Держатели 1 выполнены из полимера с эластичными свойствами, в частности полиуретана. Пластина 4 также может быть выполнена из полиуретана, но меньшей жесткости. Кроме того, пластина 4 может быть выполнена из другого пружинящего материала. Передняя оконечность держателя 1 содержит отбойник 6, выполненный со скосом, направленным вперед, по ходу движения дефектоскопа.

Держатели 1 могут быть выполнены в виде секций 7 с перемычками (фиг.3.), в этом случае датчики 2 крепятся на держателях 1 каждой секции.

Дефектоскоп движется внутри трубы. Система датчиков, расположенная концентрично по периметру корпуса 3 дефектоскопа (фиг.4), имеет контакт с внутренней поверхностью трубы (не показана).

Контакт датчиков 2 к поверхности трубы осуществляется за счет пружинных свойств материала держателей 1 и С-образной пластины 4. Система является «гибкой» в радиальном направлении, что позволяет прижимать датчики 2 к поверхности трубы при прохождении неровностей, при разных диаметрах трубы и на закруглениях.

Система крепления датчиков 2 является достаточно «жесткой» в поперечном направлении и обеспечивает их точное позиционирование по образующим трубы, что делает возможным по результатам измерений точно привязывать дефекты к точкам на поверхности трубы.

Устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа позволяет в значительной степени снизить паразитные вибрации, возникающие при движении дефектоскопа, что позволяет повысить точность измерения датчиками. Кроме того, устройство системы является простым, технологичным, а сама система крепления датчиков обладает малым весом и повышенным сроком службы.

Использование: для внутритрубного неразрушающего контроля трубопроводов. Сущность: заключается в том, что устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа содержит ряд держателей датчиков, выполненных в виде кронштейнов и установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа, на каждом держателе установлен по меньшей мере один датчик, при этом держатель выполнен из полимера с эластичными свойствами, а между свободным концом упомянутого держателя и корпусом закреплен пружинный элемент, выполненный из полимера с эластичными свойствами, работающий в рабочем положении системы на сжатие. Технический результат: обеспечение гашения вибраций, возникающих в системе датчиков внутритрубного дефектоскопа при движении дефектоскопа. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа, характеризующееся тем, что содержит ряд держателей датчиков, выполненных в виде кронштейнов и установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа, на каждом держателе установлен по меньшей мере один датчик, при этом держатель выполнен из полимера с эластичными свойствами, а между свободным концом упомянутого держателя и корпусом закреплен пружинный элемент, выполненный из полимера с эластичными свойствами, работающий в рабочем положении системы на сжатие.2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что упомянутые держатели выполнены из полиуретана.3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что упомянутые держатели объединены в секции, выполненные как единое целое.4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что упомянутый пружинный элемент выполнен, в частности, из полиуретана.5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что упомянутый пружинный элемент выполнен в виде С-образной пластины.6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что упомянутый пружинный элемент закреплен на держателе под датчиком.7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что передняя оконечность каждого держателя содержит отбойник, выполненный со скосом, направленным вперед по ходу движения дефектоскопа.