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

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 основания - 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 данная система недостаточно технологична и обладает невысокой надежностью, так как требует наличия многих выводов от каждого из датчиков, которые могут подвергаться внешним воздействиям в процессе эксплуатации.

Известна система датчиков внутритрубного дефектоскопа по патенту США 5351564, 4 октября 1994 года, МПК F16L 55/26, которая содержит датчики, установленные на держателях, при этом некоторые из элементов материала с упругими свойствами. Держатели датчиков представляют собой О-образную конструкцию, выполненную из полиуретана, на вершине которой закреплен датчик. О-образный держатель поджат посредством упругого ремня с закрепленными концами, охватывающего датчик сверху. Ремень выполнен из полиуретана и покрыт волокнами полиэстера. Сверху датчик защищен стальными салазками. Конструкция является достаточно сложной и имеет большой размер по длине секции дефектоскопа.

Система датчиков по патенту США 5864232, публикация 26 января 1999 года, МПК G01N 027/72, содержит рычажную конструкцию, обеспечивающую прижатие датчиков к стенке трубопровода и состоящую из бруска, 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. На брусках установлены элементы магнитной системы, в том числе и щетки, передающие магнитный поток в стенки трубопровода, и держатели магнитных датчиков, на концах брусков установлены также колеса, катящиеся по стенке трубы и обеспечивающие постоянное расстояние между стенкой трубы и щетками и датчиками. Держатели датчиков выполнены в форме параллелограмма из упругого материала, например полиуретана. Датчики помещены в пластины, которые закреплены в держателях.

Данная система содержит протяженный брусок, на котором установлена магнитная система, создающая магнитное поле, и датчики, и по краям бруска установлены колеса. Данная система работает на прямых участках трубы, но на закруглениях не обеспечивает контакт датчиков, так как основание датчиков практически может перемещаться только параллельно корпусу и не имеет возможности отслеживать изгибы трубы. Кроме того, устройство системы датчиков достаточно сложно.

Заявляемое изобретение решает задачу обеспечения постоянного контакта со стенкой трубы как на прямолинейных участках, так и в закруглениях, и в местах изменения диаметра трубы при сохранении поперечной остойчивости при движении системы. Кроме того, конструкция является технологически простой и обладает высокой надежностью, так как выводы от датчиков проходят внутри тела держателей и в основании. Кроме того, конструкция системы датчиков имеет небольшой размер по длине дефектоскопа.

Заявляемое устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа содержит основание, закрепленное на корпусе, и ряд съемных держателей датчиков, установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа на основании. Каждый держатель выполнен в виде сплошного тела из материала с упругими свойствами, при этом держатель содержит планку с возможностью ее крепления на упомянутом основании, элемент для размещения по меньшей мере одного датчика, расположенный с возможностью перемещения вдоль внутренней поверхности трубы, и два соединительных элемента, соединяющих концы элемента для размещения датчиков с планкой. Датчик или датчики размещены внутри элемента для размещения датчика, в планке установлены одна часть разъемных контактов, а на основании - другая часть разъемных контактов с возможностью соединения друг с другом при установке держателя на основании. Элементы, передающие сигналы от датчиков к контактам, размещены внутри соединительного элемента.

При таком выполнении держатель датчиков вместе с датчиками представляет собой единое упругое тело, которое внутри содержит элементы соединения датчиков с контактами, которые расположены в планке держателя. Держатели располагаются на основании путем соединения контактов и крепятся к основанию. Такое выполнение системы делает ее простой, технологичной в выполнении и устойчивой как в продольном, так и в поперечном направлении. Кроме того, датчики в системе легко заменяются.

На первый взгляд держатели в заявляемом изобретении похожи на держатели датчиков по патенту US 5864232, которые имеют сходную форму и выполнены из полиуретана. Однако конструкция заявляемых датчиков существенно иная.

Во-первых, конструкция не устанавливается на бруске, который закреплен на подпружиненных рычагах, а непосредственно крепится на неподвижном основании, закрепляемом на корпусе.

Во-вторых, датчик устанавливается внутри держателя, а не в пластинах, закрепленных в держателе.

В-третьих, в планке держателя установлены контакты, которые соединяются с датчиками в теле держателя.

Все перечисленные особенности конструкции держателя сообщают ему иные свойства, которые позволяют достичь новый и неочевидный технический результат.

В частных случаях устройство системы датчиков выполнено следующим образом.

В качестве материала с упругими свойствами могут быть использованы полимеры, например полиуретан, каучук, резины и др.

В частном случае внутри элемента для размещения держателя датчиков по меньшей мере одного датчика размещен также блок первичной обработки сигналов датчиков.

Основание, на котором размещаются держатели датчиков, может быть размещено на корпусе дефектоскопа и выполнено сплошным, или может быть выполнено из отдельных секций и содержит элементы крепления секций к корпусу.

Внутри основания может быть размещен, по меньшей мере, один блок коммутации сигналов датчиков. В этом случае количество элементов соединения, например проводов, и количество разъемов резко сокращается, что повышает надежность системы. Такой же результат дает размещение элементов, соединяющих блок коммутации с контактами, размещенными в основании, внутри основания.

Для повышения надежности системы, чтобы изолировать контакты от воздействия среды, между планкой каждого держателя и поверхностью упомянутого основания могут быть установлены прокладки.

Для защиты держателей и датчиков от выступов на поверхности трубы, а также от истирания держателя передняя и верхняя поверхность элемента для размещения датчиков держателя может содержать защитный элемент, выполненный из жесткого и износоустойчивого неферромагнитного материала.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1 представлено устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа, вид сбоку, на Фиг.2 - съемный держатель в сборе, на Фиг.3 - устройство системы датчиков, вид спереди.

Система датчиков внутритрубного дефектоскопа содержит ряд съемных держателей 1 (Фиг.3 и Фиг.1), установленных концентрично по периметру корпуса 2 дефектоскопа на основании 3. Каждый держатель 1 (Фиг.1) выполнен в виде сплошного тела из материала с упругими свойствами. В качестве такого материала могут быть использованы, в частности, полимеры, например полиуретан, а также каучук, резины и др. Держатель 1 содержит планку 4, которая может крепиться на площадке основания 3 через прокладку 15. Крепление на основании 3, в частности, может осуществляться винтовыми соединениями. Держатель содержит также элемент 5 для размещения датчика 6, или датчиков, выполненный с возможностью перемещения вдоль внутренней поверхности трубы 7 (Фиг.1, Фиг.3), и соединительный элемент 8 и соединительный элемент 9, которые соединяют концы элемента 5 с планкой 4. Датчик 6 размещен внутри элемента 5, там же размещен блок 13 первичной обработки сигналов. В планке 4 установлена одна часть разъемных контактов 10, а на основании 3 - другая часть разъемных контактов 11, которые соединяются друг с другом при установке держателей 1 на основании 3. Элементы 12, передающие сигналы от датчика 6 к контактам 10, размещены внутри соединительного элемента 9. Внутри основания 3 (Фиг.1 и Фиг.3) расположен блок (или блоки) 14 коммутации сигналов датчиков 6. В основании размещены разъемы 17, соединенные с выходами блоков 14 коммутации сигналов. Соединительные элементы 18 от разъемов 17 подсоединены к блокам обработки сигналов датчиков (не показаны). Данная конструкция характеризуется простотой, технологичностью выполнения и имеет сравнительно небольшие габариты.

Система датчиков внутритрубного дефектоскопа работает следующим образом. При монтаже системы на корпус 2 внутритрубного дефектоскопа одевается основание 3, если оно состоит из одной секции и выполнено сплошным. Если основание выполнено из нескольких секций, они закрепляются на корпусе 2 дефектоскопа, например, с помощью винтовых соединений. На площадках основания 3 через прокладки 15 в контактах 11 устанавливаются съемные держатели 1 с контактами 10 и закрепляются, например, винтами. Разъемы 17 подсоединяются к разъемам на основании.

При прохождении системы датчиков внутритрубного дефектоскопа внутри трубы благодаря упругости материала держателя датчиков 1 соединительные элементы 8 и 9 действуют как пружинные элементы, и элемент 5 с датчиком 6 отслеживают профиль трубы. Сигналы от датчиков 6 усиливаются и обрабатываются в блоке первичной обработки 13 и через контакты 10 и 11 передаются в блок коммутации 14, и далее поступают в блок обработки.

При необходимости смены держателей 1 датчиков 6 необходимо только отдать винты и отсоединить контакты держателя 1. Конструкция держателей 1 датчиков, благодаря тому что выполнена в виде сплошного тела из материала с упругими свойствами, обладает гибкостью при прохождении неровностей и жесткостью в поперечном направлении ввиду «рамной» конструкции. Благодаря данной конструкции системы датчиков секцию дефектоскопа, на которой она устанавливается, можно выполнить небольшой по длине.

Изобретения относятся 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. Устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа содержит основание, закрепленное на корпусе, и ряд съемных держателей датчиков, установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа на основании. Каждый держатель выполнен в виде сплошного тела из материала с упругими свойствами, при этом держатель содержит планку с возможностью ее крепления на упомянутом основании, элемент для размещения по меньшей мере одного датчика, расположенный с возможностью скольжения вдоль внутренней поверхности трубы, и два соединительных элемента, соединяющих концы элемента для размещения датчиков с планкой. Датчик или датчики размещены внутри элемента для размещения датчика, в планке установлена одна часть разъемных контактов, а на основании - другая часть разъемных контактов с возможностью соединения друг с другом. Элементы, передающие сигналы от датчиков к контактам, размещены внутри соединительного элемента. Технический результат: обеспечение постоянного контакта со стенкой трубы как на прямолинейных участках, так и в закруглениях, и в местах изменения диаметра трубы. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа, характеризующееся тем, что содержит основание, закрепленное на корпусе, и ряд съемных держателей датчиков, установленных концентрично по периметру корпуса дефектоскопа на основании, каждый держатель выполнен в виде сплошного тела из материала с упругими свойствами, при этом держатель содержит планку с возможностью ее крепления на упомянутом основании, элемент для размещения по меньшей мере одного датчика, расположенный с возможностью перемещения вдоль внутренней поверхности трубы, и два соединительных элемента, соединяющие концы элемента для размещения датчиков с планкой, при этом датчик или датчики размещены внутри элемента для размещения датчика, в планке установлена одна часть разъемных контактов, а на основании другая часть разъемных контактов с возможностью соединения друг с другом при установке держателя на основании, а элементы, передающие сигналы от датчиков к контактам, размещены внутри соединительного элемента.2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в качестве упомянутого материала с упругими свойствами использован полимер, например полиуретан.3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в качестве упомянутого материала с упругими свойствами использован каучук, резина и др.4. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что внутри упомянутого элемента для размещения датчика или датчиков размещен также блок первичной обработки сигналов датчиков.5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что упомянутое основание размещено на корпусе дефектоскопа и выполнено сплошным.6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что упомянутое основание размещено на корпусе дефектоскопа, выполнено из отдельных секций и содержит элементы крепления секций к корпусу.7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что внутри основания размещен, по меньшей мере, один блок коммутации сигналов датчиков.8. Устройство по п.6, характеризующееся тем, что элементы, соединяющие блок коммутации с контактами, размещенными в основании, размещены внутри основания.9. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что между упомянутой планкой каждого держателя и поверхностью упомянутого основания установлены прокладки.10. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что передняя и верхняя поверхность элемента для размещения датчика или датчиков держателя содержит защитный элемент, выполненный из жесткого и износоустойчивого неферромагнитного материала.