МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ТРУБНОГО ДЕФЕКТОСКОПА Российский патент 2008 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии стальных трубопроводов путем исследования магнитных полей рассеяния с помощью зондов, перемещаемых преимущественно внутри трубы.

Известны различные типы магнитных систем с постоянными магнитами, создающих магнитное поле рассеяния в стенке ферромагнитной трубы, по изменениям которого, измеренного с помощью датчиков, судят о наличии дефектов.

При использовании постоянных магнитов во внутритрубных дефектоскопах их, как правило, устанавливают по образующей цилиндра в ряд, образуя кольцевой магнит. Один кольцевой магнит ориентирован к стенкам трубы N полюсом, другой - S полюсом, при этом кольцевые магниты разной полярности разнесены по длине трубы. Между кольцевыми магнитами в стенке трубы и создается поле рассеяния. Магнитное поле в стенку трубы может попадать через воздушный зазор между магнитами трубы и стенкой или с помощью ферромагнитных элементов, имеющих контакт со стенкой трубы.

В патенте США 6198277 «Модуль датчика для использования в системе осмотра газовой распределительной магистрали», G01N 27/82, публикация 6.03.2001, магнитное поле создается с помощью двух рядов конических магнитов, установленных вплотную друг к другу по круговой образующей цилиндра. Между магнитами и стенкой трубы существует воздушный зазор.

В патенте ЕР 0051344 «Усовершенствованная магнитная система для конвейерных инспекционных транспортных средств», G01N 27/82, публикация 12.05.1982, магнитное поле создается с помощью двух рядов магнитов, установленных группами на магнитопроводе, соединяющем эти группы магнитов. На магнитах установлены гибкие щетки или фольга, имеющие механический контакт с внутренней поверхностью исследуемой трубы.

В патенте России RU 2133032 «Способ магнитной дефектоскопии и устройство для осуществления этого способа», G01N 27/83, публикация 10.07.1999, магнитная система дефектоскопа содержит кольцевой магнитопровод, расположенные на обоих концах магнитопровода постоянные магниты и кольцевые щеточные полюсные наконечники, находящиеся в контакте с внутренней поверхностью трубопровода.

Все рассмотренные выше решения, имеющие элементы, контактирующие со стенками трубы, создают достаточно большое сопротивление движению дефектоскопа, не могут работать в трубопроводах с заметно отличающимися диаметрами трубы.

Наиболее близкой по конструкции является магнитная система внутритрубного дефектоскопа, описанная в патенте US 4,310,796 «Магнитная система с металлической фольгой для транспортных средств осмотра трубопровода», которая содержит источник магнитного поля и магнитопровод в виде множества тонких пластинок из фольги, непосредственно контактирующих с поверхностью трубы. В данном решении пластинки фольги создают небольшое сопротивление движению дефектоскопа и могут работать в трубах с заметно отличающимися диаметрами. Однако в данной конструкции пластинки фольги подвержены быстрому износу.

Заявляемая магнитная система трубного дефектоскопа обладает большей гибкостью в направлении движения дефектоскопа, что позволяет, с одной стороны, снизить сопротивление движению дефектоскопа, позволяет работать системе в трубах разного диаметра без переналадки в достаточно широких пределах, при этом конструкция подвержена меньшему износу и в ней могут быть применены материалы, обладающие высокими магнитными характеристиками.

Магнитная система трубного дефектоскопа содержит ряд элементов магнитной системы, установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа, при этом каждый элемент содержит полюсный башмак, источник магнитного поля и магнитопровод, выполненный, по меньшей мере, из одного рулона гибкой ленты магнитного материала, который закреплен боковыми поверхностями между упомянутым башмаком и источником магнитного поля, а центральная ось рулона ориентирована перпендикулярно направлению движения дефектоскопа.

Магнитопровод в виде одного или нескольких рулонов из ленты гибкого магнитного материала является новым для внутритрубных дефектоскопов элементом магнитной цепи. Такой магнитопровод при смещении вниз полюсного башмака, что происходит, если при движении дефектоскопа изменяется диаметр трубы, легко изменяет форму, так как рулон при воздействии на его боковые поверхности является гибким и податливым. Поэтому он практически не оказывает давления на полюсный башмак и, как следствие, магнитная система оказывает малое сопротивление движению дефектоскопа. При этом не снижаются магнитные характеристики магнитопровода при любом положении рулонов.

Однако магнитопровод в виде одного или нескольких рулонов не является гибким и податливым при воздействии в поперечном направлении, вдоль центральной оси рулона, что важно для магнитной системы дефектоскопа, так как ее устойчивость в поперечном, относительно направления движения дефектоскопа, направлении позволяет из отдельных элементов магнитной системы создавать симметричное неискаженное магнитное поле в исследуемой трубе, в том числе и при изменении диаметра трубы.

Если ленты в рулоне выполнены из аморфного металла, который имеет лучшие магнитные характеристики, чем у электротехнических сталей, пермаллоя и ферритов, то магнитопровод такой конструкции позволяет создать в исследуемой трубе мощное поле рассеивания. Следует отметить, что ленты из этого материала, имеющие толщину 10-30 мкм, обладают высокой гибкостью.

Рулоны могут быть размещены в двух обоймах, одна обойма закреплена у упомянутого башмака, другая обойма расположена у упомянутого источника магнитного поля, при этом каждая обойма выполнена в виде рамки с поперечинами, причем поперечины расположены в отверстии рулона. Такое размещение рулонов позволяет предотвратить их разматывание в процессе эксплуатации и обеспечивает их защиту от повреждения.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1 приведен вид элемента магнитной системы на виде сбоку, на Фиг.2 - на виде сзади и на Фиг.3 - на виде сверху. На Фиг.4 приведена конструкция обоймы на виде сверху, а на Фиг.5 изображение элемента магнитной системы в аксонометрии. На Фиг.6 показан ряд элементов магнитной системы, установленных по периметру корпуса дефектоскопа.

Магнитная система трубного дефектоскопа содержит ряд элементов 1 магнитной системы, установленных концентрично по периметру корпуса 2 дефектоскопа (Фиг.6)

Каждый элемент 1 (Фиг.1-Фиг.5) содержит полюсный башмак 3, источник магнитного поля, в данном случае постоянный магнит 4 и магнитопровод 5. Магнитопровод 5 выполнен из рулонов 6 гибкой ленты магнитного материала и закреплен боковыми поверхностями 7 между башмаком 3 и постоянным магнитом 4. Каждый рулон 6 ориентирован таким образом, чтобы центральная ось 8 рулона 6 была ориентирована перпендикулярно направлению 9 движения дефектоскопа. Рулоны 6 выполнены из ленты аморфного металла и обладают высокими магнитными характеристиками. Рулоны 6 размещены в двух обоймах 10, выполненных в виде рамки с поперечинами 11. Одна обойма 10 закреплена у полюсного башмака 3, другая обойма 10 расположена у постоянного магнита 4. Поперечины 11 обойм 10 (Фиг.4) установлены в отверстиях рулонов 6 (Фиг.5) и служат средством, позволяющим фиксировать рулоны 6 у башмака 3 и магнита 4. Кроме того, поперечины 11 сжимают ленты в рулоне 6 и предотвращают разматывание. Обоймы 10 предотвращают также смещение рулонов 6 как в продольном, так и поперечном направлении.

Башмак 3 может быть снабжен отбойником 12, препятствующим повреждению рулонов 6 магнитопровода 5 выступающими частями исследуемой трубы. Кроме того, башмак 3 может иметь скосы 13 для снижения сопротивления трения.

При установке дефектоскопа в трубу полюсные башмаки 3 прижимаются к стенке трубы за счет влияния магнитного поля постоянных магнитов 4, которое формируется за счет элементов 1 магнитопроводов (Фиг.6). Ввиду того что рулоны 6 выполнены из гибкой ленты малой толщины, сам магнитопровод не оказывает давления на стенку трубы, давление на стенку определяется только силой прижатия башмака 3 магнитным полем.

При движении дефектоскопа профиль и диаметр трубы изменяется. Но отрыва полюсного башмака 3 от стенки трубы не происходит, так как магнитная сила все время прижимает башмак 3 к трубе, а жесткость элемента 1 магнитопровода мала и он не отрывает башмак 3. При этом конфигурация рулонов 6 из тонкой гибкой лены изменяется в зависимости от диаметра трубы. Элементы 1 за счет гибкости конструкции могут отклоняться назад, но не смещаются в поперечном направлении, так как рулоны 6 в поперечном направлении достаточно жесткие.

Магнитные характеристики элемента 1 магнитопровода могут меняться за счет увеличения количества витков ленты в рулоне 6, при этом жесткость магнитной системы возрастает незначительно.

В целом, магнитная система данной конструкции позволяет выполнить ее гибкой в продольном направлении и жесткой в поперечном, уменьшить сопротивление движению дефектоскопа и создать мощное магнитное поле рассеивания в стенках трубы.

Использование: для магнитной дефектоскопии стальных трубопроводов. Сущность заключается в том, что магнитная система трубного дефектоскопа содержит ряд элементов магнитной системы, установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа, при этом каждый элемент содержит полюсный башмак, источник магнитного поля и магнитопровод, выполненный, по меньшей мере, из одного рулона гибкой ленты магнитного материала, который закреплен боковыми поверхностями между упомянутым башмаком и источником магнитного поля, а центральная ось рулона ориентирована перпендикулярно направлению движения дефектоскопа. Технический результат: снижение сопротивления движению дефектоскопа, а также возможность работы системы в трубах разного диаметра без переналадки в достаточно широких пределах. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Магнитная система трубного дефектоскопа, характеризующаяся тем, что содержит ряд элементов магнитной системы, установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа, при этом каждый элемент содержит полюсный башмак, источник магнитного поля и магнитопровод, выполненный, по меньшей мере, из одного рулона гибкой ленты магнитного материала, который закреплен боковыми поверхностями между упомянутым башмаком и источником магнитного поля, а центральная ось рулона ориентирована перпендикулярно направлению движения дефектоскопа.2. Магнитопровод по п.1, отличающийся тем, что упомянутые ленты в рулоне выполнены из аморфного металла.3. Магнитопровод по п.1, отличающийся тем, что упомянутые ленты имеют толщину 10-30 мкм.4. Магнитопровод по п.1, отличающийся тем, что упомянутые рулоны размещены в двух обоймах, одна обойма закреплена у упомянутого башмака, другая обойма расположена у упомянутого источника магнитного поля, при этом каждая обойма выполнена в виде рамки с поперечинами, причем поперечины расположены в отверстии рулона.