ГИБКИЙ ШТОК В СБОРЕ Российский патент 2009 года по МПК F16L55/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гибкому штоку в сборе, используемому в качестве носителя вихретокового катушечного зонда для дефектоскопии изогнутых труб. Настоящее изобретение рассчитано главным образом на применение в катушечном зонде для дефектоскопии труб парогенератора (с внутренним диаметром 13 мм) атомных электростанций типа WWER.

Уровень техники

Вихретоковый зонд (катушечный датчик и шток) необходимо втолкнуть и затем протянуть через изогнутую влажную трубу при помощи систем фрикционов с двумя парами ведущих колес, что является сложной задачей.

Обычно шток вихретоковых катушечных зондов, используемых в трубах с внутренним диаметром 13 мм, представляет собой гибкий нейлоновый шланг (нейлон 6 или 66) диаметром 8/6 или 8/5 мм. Внутри шланга установлено два коаксиальных кабеля - вихретоковый датчик состоит из двух катушек, т.е. по одному кабелю на каждую катушку. Данная система успешно применяется на прямых трубах или трубах с незначительным изгибом, что не касается труб парогенератора атомных электростанций типа WWER. В частности, сила трения между трубой и штоком зонда превышает мощность системы толкающей-тянущей системы (датчик в сборе также должен быть рассчитан на то, чтобы проходить через изгибы).

В публикационной заявке Германии № DE 202004002132 описано устройство для обследования труб, заполненных преимущественно сточными водами, содержащее вращающийся управляемый гибкий модуль с чувствительный элемент и снабженный электродвигателем. Модуль имеет преимущественно цилиндрическое тело, включающее камеру давления с жидкостью и защитную полимерную оболочку, укрепленную круглой пружиной, под которой расположен по меньшей мере один электрический кабель. В зависимости от изменения давления в камере вращающийся модуль может менять направление и проходить по трубам, имеющим несколько каналов. Суть данного изобретения состоит в том, что кабель и пружина защищены устойчивой оболочкой от исследуемой агрессивной среды, что обеспечит хорошую электрическую связь и получение соответствующих данных.

Описанное устройство не может использоваться в изогнутых трубах с диаметром 13 мм, поскольку из-за наличия внутренней камеры не способно выдерживать значительные усилия сжатия при проталкивании через узкую трубу, что приведет к его застреванию.

В патенте DE No 4417428 от 23.11.1996 описано устройство для дефектоскопии труб, включающее датчик, соединенный со штоком, имеющий жесткую полую оболочку из устойчивой к давлению пружины, выполненный из витой круглой проволоки, на витках которой установлены вращающиеся аксиальные ролики. Внутри пружины расположен коаксиальный провод, закрепленный на тросе, соединенные с датчиком. Ролики выполнены из пластика или металла и обеспечивают хорошее скольжение (смазывание) пружины при движении штока по трубе. Проволока пружины может быть изготовлена из стали или углеродных волокон.

При движении штока по изогнутым участкам значительно повышается вероятность повреждения трубы роликами. Шток, обладая повышенной гибкостью, теряет свою жесткость из-за наличия роликов, то есть ухудшаются его прочностные свойства, что может привести к повреждению коаксиальных проводов в зоне паяных соединений тонких магнитных проволок к датчику, поскольку при тросовой конструкции провода перегибаются при изгибе штока.

Технической задачей настоящего изобретения является создание такой конструкции штока, который при проталкивании через узкую изогнутую трубу обладал бы повышенной гибкостью и жесткостью, достаточной для выдерживания боковых усилий фрикционных роликов без повреждения коаксиальных электропроводов, и хорошим скольжением по изогнутой трубе

Краткое изложение сущности изобретения

Задача решается тем, что предлагается гибкий шток в сборе с высоким показателем гибкости, содержащий пружину растяжения из витой проволоки, внутри которой расположены коаксиальные электропровода и натяжная проволока, в котором, согласно изобретению, на названной пружине установлены нейлоновые бугорки, размещенные на участках, разделенных кольцами, прижатыми к пружине, которая выполнена из проволоки, имеющей в поперечном сечении прямоугольную форму.

Такая конструкция обеспечит штоку прекрасную гибкость в пределах области упругости пружины, сохраняя достаточную механическую прочность для распределения боковых усилий фрикционных роликов, и выдерживания усилий сжатия при проталкивании штока через трубы, а также прекрасное скольжение, то есть способность плавно проходить через изгибы труб без повреждения последних, а также исключит повреждение коаксиальных электропроводов внутри штока.

Основным элементом штока в сборе является пружина растяжения диаметром 7/4 мм и длиной 16 м. Поскольку при прохождении через трубу такой шток способен повредить ее, на пружине установлены нейлоновые бугорки, контактирующие с трубой. В процессе перемещения зонда по трубе (проталкивания и протягивания) и растяжения пружины и ее возвращения в исходное состояние, бугорки перемещаются в осевом направлении вдоль пружины. Таким образом, через каждые 30-50 бугорков установлено одно стальное кольцо, которое обжато вокруг пружины с целью фиксации нейлоновых бугорков на одном участке пружины.

Внутри пружины установлено два коаксиальных кабеля диаметром 1 мм и один натяжной трос (проволока) с нейлоновым покрытием.

Гибкость всего устройства обеспечивается за счет его способности удлиняться при необходимости изгибания. Тем не менее тонкие коаксиальные кабели не способны выдерживать такое же удлинение, что и пружина. Например, при вытягивании зонда из трубы вполне вероятно, что датчик на какое-то время застрянет на изгибе. Данная ситуация приводит к временному удлинению штока (в пределах области упругости пружины). Таким образом, при длине устройства 16 м для компенсации удлинения штока внутрь него помещают коаксиальные кабели и натяжной трос, большей длины. Кроме того, при вытягивании из трубы упомянутый 16-метровый шток навивают на барабан. С учетом того факта, что между наружными и внутренними диаметрами штока существует достаточно значительная разница (9,8 мм и 4 мм, т.е. радиус 4,9 мм и 2 мм), кабели и натяжной трос осуществляют обратное движение в направлении соединительной стороны зонда. Именно по этой причине (в процессе изготовления) после растяжения устройства и помещения дополнительного количества кабеля и троса внутрь штока кабели и натяжной трос на соединительной стороне зонда закрепляют клеем.

Такой шток в сборе обеспечивает отличную гибкость и сохраняет требуемые механические свойства, оставаясь в пределах области упругости (что необходимо для подавления растяжения паяных соединений между магнитными проволоками со стороны датчика и коаксиальных кабелей).

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан зонд в сборе, включая датчик (катушки), соединенный гибким шлангом со штоком в сборе,

на фиг.2 показан фрагмент поперечного сечения гибкого штока в сборе.

Описание предпочтительного варианта осуществления

Основным элементом гибкого штока 1 на фиг.1 является пружина растяжения 2, показанная на фиг.2, диаметром 7/4 мм и длиной 16 м. Пружина 1 изготовлена из проволоки диаметром 2,1 мм (материал - закаленная сталь 0,2330 или аналогичный материал) таким образом, что до намотки проволоку пропускают через цилиндры, которые деформируют ее, придавая прямоугольную форму в поперечном сечении размером 2,5×1,5 мм. На пружине 2 установлены нейлоновые бугорки 3 (материал - нейлон 6 и 66) размером 09,8/07,1 мм × 10 мм. Проволока с таким сечением облегчит перемещение бугорков 3 в осевом направлении вдоль пружины 2 и обеспечит технологическое удобство при их установке. Через каждые 30 бугорков установлено одно кольцо 4 из нержавеющей стали (08,5/07,5×2,5 мм) с целью фиксации нейлоновых бугорков 3 на одном участке пружины 2. Внутри пружины установлены два коаксиальных кабелях диаметром 1 мм (AWG 36, многожильный 50-омный, не показаны) и один натяжной трос с нейлоновым покрытием (наружный диаметр 0,94 мм, диаметр без покрытия 0,81 мм, материал - SS304, полая конструкция 3×7), не показан. При длине штока 1 16 м внутри него установлено 16,90 м кабеля и троса в расчете на возможное удлинение штока в процессе работы, то есть их длины должны на 5-6% превышать длину штока. По окончании процесса соединительный конец штока 1 покрывают клеем, чтобы кабели и проволока не вышли из штока, после чего может быть установлен соединитель 5, например, в форме шланга.

Промышленная применимость

Гибкий шток в сборе рассчитан на применение в вихретоковом катушечном зонде для дефектоскопии труб атомных парогенераторов, установленных на электростанциях типа WWER. Тем не менее, устройство также применимо для дефектоскопии изогнутых труб, когда невозможно, например, применять гибкий нейлоновый шланг высокого давления.

Гибкий шток в сборе используется в качестве носителя вихретокового катушечного зонда для дефектоскопии труб. Изобретение рассчитано главным образом на применение в катушечном зонде для дефектоскопии труб (с внутренним диаметром 13 мм) парогенераторов атомных электростанций типа WWER. Данное устройство обладает высоким показателем гибкости в пределах области упругости пружины, что позволяет сохранять прочность паяных соединений тонких проволок. Гибкий шток в сборе с высоким показателем гибкости содержит пружину растяжения из проволоки, внутри которой расположены коаксиальные кабели и натяжная проволока, при этом на названной пружине установлены нейлоновые бугорки, размещенные на участках, разделенных кольцами, обжатыми вокруг пружины, которая выполнена из проволоки, имеющей в поперечном сечении прямоугольную форму. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гибкий шток в сборе с высоким показателем гибкости, содержащий пружину растяжения из проволоки, внутри которой расположены коаксиальные кабели и натяжная проволока, отличающийся тем, что на названной пружине установлены нейлоновые бугорки, размещенные на участках, разделенных кольцами, обжатыми вокруг пружины, которая выполнена из проволоки, имеющей в поперечном сечении прямоугольную форму.

2. Шток по п.1, отличающийся тем, что нейлоновые бугорки расположены на каждом из участков пружины в количестве от 30 до 50.

3. Шток по пп.1 и 2, отличающийся тем, что разделительные кольца выполнены из нержавеющей стали, а проволока пружины - из закаленной стали.

4. Шток по пп.1-3, отличающийся тем, что длина установленных внутри штока кабелей и натяжной проволоки на 5-6% превышает длину штока, при этом кабели и проволока закреплены на соединительной стороне штока.