СПОСОБ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВНУТРИТРУБНОГО ТРАНСПОРТНОГО СНАРЯДА В МАГИСТРАЛЬНОМ ТРУБОПРОВОДЕ С ПЛАВНО ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ В ЗАДАННЫХ ПРЕДЕЛАХ СКОРОСТЬЮ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК B08B9/55 

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов, в части контроля и диагностики их состояния, и может быть использовано для буксирования контрольного и диагностического аппарата с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью, обеспечивающей надлежащие точность и эффективность его работы.

Известно устройство для перемещения в трубопроводе (патент RU №2080945 C1, B08B 9/04, 10.06.1997 г.), содержащее корпус и двухзвенный механизм шагового перемещения, включающий силовые цилиндры перемещения одного звена относительно другого, центрирующие и опорные элементы с силовыми цилиндрами. Питание цилиндров осуществляется по гидромагистрали от внешней насосной станции, так же как и управление по электрокабелю от внешнего устройства. Способ перемещения устройства в трубопроводе включает подвод гидравлической энергии и управляющих импульсов от внешних, вне трубопровода, источников и осуществляют тем, что попеременно закрепляют одно из звеньев относительно трубопровода и перемещают относительно его другое звено, свободное от закрепления.

Недостатками способа и устройства являются:

- неравномерность скорости перемещения устройства в моменты переключения силовых цилиндров,

отсутствие контроля скорости перемещения и средств корректирования ее,

- невозможность применения в магистральных трубопроводах по причине нереальности подачи по магистральным линиям энергии и управляющих импульсов устройству от внешних источников на расстояния, присущие магистральным трубопроводам, измеряемые в иных случаях десятками километров.

Известно внутритрубное транспортное средство (патент RU №2093281 C1, B08B 9/04, 20.10.1997), содержащее корпус, средство перемещения в виде нескольких движителей с электромеханическим приводом и средство прижатия движителей к поверхности перемещения, причем средство перемещения выполнено в виде двух колес, контактирующих с противолежащими участками поверхности перемещения, а средство прижатия выполнено в виде соединяющей их U-образной пластинчатой пружины с разновеликими плечами, при этом энергопитание осуществляется от бортового источника.

Способ перемещения средства в трубопроводе заключается в том, что воздействуют вращаемыми приводом колесами на поверхность трубопровода, с усилием прижатых к ней, в результате чего возникает реакция поверхности трубопровода, приложенная к средству, перемещающая его по трубопроводу.

Недостатками способа и средства являются:

- отсутствие контроля скорости перемещения и устройств на нем для ее корректирования,

- невозможность применения в магистральных трубопроводах по причинам: первая - из-за больших расстояний обследуемых участков трубопровода, измеряемых десятками километров, нереально обеспечить энергопитание транспортного средства от аккумуляторов энергии в силу их ограниченности и конечности ее запасов; вторая - энергопитание от автономных источников типа двигателей внутреннего сгорания неосуществимо, потому, что рабочая среда в трубопроводе может быть жидкой или бескислородной газовой.

Известны поршни-разделители типа ОПР-М-Э, ПР (Е.М.Климовский, Ю.В.Колотилов. Очистка и испытания магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1987), содержащие корпус и закрепленные на нем герметизирующие элементы из эластомеров. Способ перемещения поршней-разделителей по трубопроводу заключается в том, что создают на них перепад давления рабочей среды воздействием ее потока, который подают в начале обследуемого участка магистрального трубопровода от внешнего источника к поршню-разделителю, при открытом конце участка, при этом усилие, создаваемое перепадом давления, приложено к поршню-разделителю и перемещает его по трубопроводу.

Недостатком способа является большая неконтролируемая и никак некорректируемая неравномерность скорости перемещения устройства: на спуске трубопровода по рельефу местности возможны ускорения или рывок поршня-разделителя, на подъеме - замедления или остановка его, на горизонтальном участке все эти явления возможны перед и за местом искажения правильной геометрической формы сечения трубы, даже в пределах допустимой нормы. Это самым серьезным образом сказывается на точности, качестве и эффективности работы контролирующего и диагностирующего состояние трубопровода аппарата, буксируемого в нем поршнем-разделителем.

Недостатком устройства является большая сила трения герметизирующих устройств о поверхность трубопровода, что приводит к необходимости значительного повышения давления рабочей среды перед поршнем-разделителем.

Известен поршень-разделитель, используемый при заполнении полости магистрального трубопровода рабочей средой (а.с. SU №1427148, F17D 5/02, 30.09.1988), содержащий однонаправленный скребок, состоящий из корпуса с герметизирующими манжетами, и устройство для регулирования скорости перемещения поршня-разделителя в зависимости от перепада давления рабочей среды на скребке, оснащенное тормозными башмаками, прижимаемыми к поверхности трубопровода односторонним плунжерным пневмоцилиндром, сообщенным с источником газа под давлением.

Способ перемещения поршня-разделителя в трубопроводе заключается в том, что от внешнего источника в начале обследуемого участка подают поток рабочей среды с заданным давлением и расходом к поршню-разделителю, при открытом конце участка, воздействием потока создают перепад давления рабочей среды на скребке и также создают воздействием давления рабочей среды на устройство регулирования скорости тормозящее усилие на нем относительно трубопровода, которое настраивают на заданную величину в зависимости от рельефа местности, по которой продолжен трубопровод, с тем, чтобы согласовать скорость перемещения поршня-разделителя со скоростью поступления потока рабочей среды. Усилие, создаваемое перепадом давления среды, приложено к поршню-разделителю и перемещает его по трубопроводу.

Недостатками способа и поршня-разделителя являются:

- отсутствие контроля скорости перемещения поршня-разделителя и средств на нем для корректирования скорости,

- скачкообразное изменение скорости перемещения при прохождении неравностенных стыков трубопровода, обусловленное вероятностью зацепления тормозных башмаков за выступ торца пристыкованной толстостенной трубы. Подобное возможно также при прохождении сужений запорной арматуры, обусловленное жесткостью герметизирующих манжет, конструкция которых заранее не адаптирована для прохождения сужений;

- неравномерность скорости перемещения, обусловленная нестабильностью величины силы трения тормозных башмаков устройства для регулирования скорости о поверхность трубопровода;

- нерациональное использование энергии потока рабочей среды, обусловленное последовательностью операций способа регулирования скорости перемещения поршня-разделителя, основанного на создании заранее потенциально возможного максимального тормозящего усилия, максимальную величину которого устанавливают заранее в зависимости от рельефа местности, по которой проложен трубопровод, задействуемого не только на крутопадающих участках спуска рельефа, но и на горизонтальных, и снижении величины тормозящего усилия вплоть до нуля на крутовозвышающихся участках подъема рельефа. Величина энергии потока в этом случае должна быть адекватна величине постоянного максимального тормозящего усилия, что приводит к излишней величине энергии потока на пологих или горизонтальных участках рельефа. Кроме того, подобная последовательность операций способа приводит к излишнему неоправданному износу тормозных башмаков и герметизирующих манжет.

Известный поршень-разделитель и способ перемещения наиболее близки к изобретению по технической сущности и достигаемым техническим результатам.

Задачей изобретения является способ перемещения внутритрубного транспортного снаряда в магистральном трубопроводе, с воздушной или газовой средой, с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью, создающей благоприятные условия работы контрольно-диагностического аппарата, обеспечивающие контроль и диагностирование состояния магистрального трубопровода с высоким качеством, точностью и эффективностью, путем подачи энергии извне, в виде потока среды с заданными давлением и расходом для перемещения снаряда в трубопроводе, преобразования части энергии в механическую и накопления ее для создания тормозного усилия снаряда о стенки трубопровода, в случае его ускорения, и использование накопленной энергии для создания дополнительного перемещающего усилия снаряда о стенки трубопровода, в случае его замедления, а также путем преобразования энергии в тепловую и утилизации ее, в случае достижения снарядом заданного предела скорости, кроме того, задачей является устройство для воплощения способа.

Задача по способу перемещения внутритрубного транспортного снаряда в магистральном трубопроводе с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью, включающему подачу от внешнего источника в начало заглушенного с конца обследуемого участка трубопровода с открытым выходом потока рабочей среды, с заданными давлением и расходом, к внутритрубному транспортному снаряду, создание перепада давления рабочей среды на нем и перемещение его усилием, создаваемым перепадом давления, а также создание тормозящего усилия на внутритрубном транспортном снаряде относительно поверхности трубопровода, в зависимости от рельефа местности, по которой он проложен, для согласования скорости перемещения со скоростью поступления потока рабочей среды, решается согласно изобретению тем, что регулируют скорость перемещения снаряда в заданных пределах ее изменения и, в случае увеличения скорости, ограничивают ускорение снаряда путем изменения величины тормозящего усилия преобразованием излишней части энергии потока рабочей среды в механический вид энергии и накапливанием ее, при этом по достижении снарядом заданного предела скорости излишнюю часть энергии потока преобразуют в тепло трения и утилизируют его, а в случае снижения скорости сдерживают падение ее величины созданием дополнительного перемещающего усилия снаряда о стенки трубопровода путем использования накопленной энергии, причем при замедлении снаряда увеличивают перепад давления рабочей среды, а при ускорении уменьшают за счет поддержания источником рабочей среды постоянство заданных давления и расхода потока, величины которых рассчитывают в зависимости от рельефа местности, по которой проложен трубопровод.

Задача по устройству для осуществления способа перемещения внутритрубного транспортного снаряда по магистральному трубопроводу с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью, содержащему однонаправленный скребок, состоящий из корпуса с герметизирующей манжетой из эластомера, и устройство регулирования скорости, оснащенное тормозными башмаками, пневмоцилиндром, сообщенным трубопроводом с источником сжатого газа, решается согласно изобретению тем, что устройство включает источник рабочей среды, например воздушный турбокомпрессорный агрегат ТКА на базе авиадвигателя, или же источник природного газа, наделенные возможностью поддерживать постоянство заданных давления и расхода потока рабочей среды, подаваемого в начало заглушенного с конца обследуемого участка магистрального трубопровода с открытым выходом, внутритрубный транспортный снаряд, содержащий скребок, включающий корпус с адаптированной манжетой и сцепными устройствами, устройство регулирования скорости, оснащенное взамен тормозных башмаков обрезиненными колесами в количестве не менее трех, прижимаемыми к поверхности трубопровода пружинным механизмом и связанными кинематически каждое через упругую муфту, угловой конический мультипликатор и карданный механизм с многоскоростным мультипликатором, размещенным в корпусе скребка и являющимся приводом двух, коаксиально установленных также в корпусе, полых цилиндрических маховиков разнонаправленного вращения, имеющих равные по величине кинетические моменты, при этом многоскоростной мультипликатор кинематически связан с маховиками фрикционной конической муфтой с магнитным замком, а на входе кинематической цепи многоскоростного мультипликатора с приводом от нее установлен узел торможения с утилизатором тепла, управляемый центробежным регулятором скорости, причем в дополнение к пневмоцилиндру, являющемуся средством включения узла торможения, в устройство регулирования скорости включен второй, являющийся средством включения фрикционной конической муфты, пневмоцилиндр, привод которого, как и другого, осуществляют давлением рабочей среды.

Кроме того, адаптированная манжета согласно изобретению может состоять из армированной сеткой тонкостенной оболочки из эластомера, имеющей форму параболической бочки, фланца, меридиональных ребер на оболочке, не связанных с фланцем, пенополиуретановой подушки, покрытой слоем латекса и прижима.

Сущность изобретения поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид устройства; фиг.2 - продольный разрез А-А снаряда; фиг.3 - поперечный разрез Б-Б снаряда; фиг.4 - выноска В с фиг.2; фиг.5 - сечение Г-Г с фиг.3; фиг.6 - сечение Д-Д с фиг.5, фиг.7 - выноска Е с фиг.5; фиг.8 - сечение Ж-Ж с фиг.2, фиг.9 - выноска 3 с фиг.2; фиг.10 - сечение И-И с фиг.9; фиг.11 - выноска К с фиг.9.

Устройство для воплощения способа перемещения внутритрубного транспортного снаряда в магистральном трубопроводе с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью (см. фиг.1), в дальнейшем тексте: «Устройство», содержит источник 1 рабочей среды, например воздушный турбокомпрессорный агрегат типа ТКА - на базе авиадвигателя - или источник природного газа, например, близко расположенный магистральный газопровод, наделенные возможностью регулировать и поддерживать постоянными заданные давление и расход потока подаваемой в магистральный трубопровод 2 рабочей среды. Источник 1 сообщен с началом заглушенного с конца обследуемого участка магистрального трубопровода 2, в котором размещен снаряд 3. Противоположный конец магистрального трубопровода 2 открыт.

Приоритет источникам 1 сред подобных типов отдан по причине того, что величины их производительности гарантированно обеспечивают осуществление способа перемещения снаряда 3 в магистральном трубопроводе 2 в наикратчайшее время. Внутритрубный транспортный снаряд 3 (см. фиг.2) содержит скребок 4 в составе: корпус 5 с адаптированной манжетой 6, приспособленной без затруднений проходить сужения трубопровода 2, например запорную арматуру; устройство регулирования скорости 7. Корпус 5 скребка 4 выполнен разъемным по длине. Манжета 6 (см. фиг.9, 10, 11) выполнена из армированного сеткой 8 эластомера в виде тонкостенной оболочки 9 в форме параболической бочки, закрепленной фланцем 10 на корпусе 5. Оболочка 9 имеет меридиональные ребра 11, не имеющие, кроме как с оболочкой 9, силовой связи с фланцем 10. Внутрь оболочки 9 помещена пенополиуретановая подушка 12, покрытая слоем латекса и поджатая прижимом 13 для создания предварительного поджатия оболочки 9 к поверхности трубопровода 2. Конструкция оболочки 9 с ребрами 11 позволяет манжете 6 (адаптирует ее) легко без особых затруднений проходить сужения трубопровода 2 и в то же время предотвращает «выворачивание» оболочки 9 вперед между корпусом 5 и трубопроводом 2 перепадом давления рабочей среды. На корпусе 5 установлены: спереди сцепное устройство 14 и сзади сцепное устройство с амортизацией 15. Сцепное устройство 15 на резьбе ввернуто в кронштейн 16 корпуса 5, что позволяет регулировать прижатие пружинным механизмом 17 обрезиненных колес 18 устройства регулирования скорости 7 к поверхности трубопровода 2. Колеса 18 в количестве не менее 3-х установлены каждое в качалках 19, в свою очередь установленных на корпусе 5. Кроме того, устройство регулирования скорости 7 (см. фиг.3) включает: упругую муфту 20 на каждом колесе 18, угловой конический мультипликатор 21 и карданный механизм 22, кинематически связанные с многоскоростным мультипликатором 23, вход кинематической цепи которого образован зубчатым зацеплением трех цилиндрических колес 24 карданных механизмов 22 с центральным цилиндрическим колесом 25 блока шестерен 26, с которыми попеременно входит в зацепление подвижный блок шестерен 27 перемены передачи. Блок 27 посажен на шлицевой вал 28, на котором в свою очередь посажена сдвижная по оси полумуфта 29 фрикционной конической муфты 30 (см. фиг.4). Полумуфту 29 включает в сопряжение с несдвижной по оси полумуфтой 31 пневмоцилиндр 32, поршень 33 которого отжат пружинами 34. Пружинная полость 35 последнего сообщена с полостью трубопровода 2 перед манжетой 6, а другая полость 36 с полостью трубопровода 2 за манжетой 6. В полумуфту 31 посажены постоянные кольцевые магниты 37, сопрягаемые с подпружиненным относительно полумуфты 29 якорем 38. Магниты 37 и якорь 38 образуют магнитный замок 39. Зубчатые венцы 40 и 41 полумуфты 31 входят в зацепление с зубчатыми колесами 42 и 43: венец 40 с колесом 42 напрямую, венец 41 с колесом 43 через промежуточное колесо 44 (см. фиг.8). Колеса 42 и 43 закреплены на цапфах полых цилиндрических маховиках 45 и 46, коаксиально установленных посредством оси в корпусе 5. Маховики 45 и 46 вращаются в противоположных направлениях, с разной величиной скорости, но кинетические моменты их: J₁w₁=-J₂w₂, равны по величине и обратны по знаку, где J₁, J₂ - моменты инерции маховиков 45, 46; w₁, w₂ - угловые скорости вращения маховиков 45, 46. Гироскопические моменты маховиков 45, 46, возникающие при повороте снаряда 3, взаимно гасятся. В зацеплении с одним из колес 24 находится зубчатый венец шлицевого вала 47 узла торможения 48 (см. фиг.5). На валу 47 посажены двухпластинчатые тормозные диски 49 со щелью 50 между пластинами 51. Между дисками 49 в шлицы корпуса 52 узла торможения 48 посажены фрикционные диски 53. Между тормозными дисками 49 и фрикционными дисками 53 установлены пружинные сепараторы 54 (см. фиг.7) с фиксированной максимальной толщиной и антифрикционным покрытием поверхности трения. Узел торможения 48 постоянно включен тем, что пакет дисков тормозных 49 и фрикционных 53 прижат по оси между центробежным регулятором скорости 55 и пневмоцилиндром 56, поршень 57 которого поджат пружинами 58. Пружинная полость 59 последнего сообщена с полостью трубопровода 2, перед манжетой 6, а другая 60 сообщена трубопроводом 61 с источником сжатого газа и через ограничитель расхода 62 с полостью трубопровода 2 за манжетой 6. Щели 50 тормозных дисков 49 (см. фиг.6) совпадают с вырезами 63 в корпусе 52 узла торможения 48, сообщенными с полостью трубопровода 2 за манжетой 6 и с вырезами 64 в корпусе 52, сообщенными каналом 65 с полостью трубопровода 2 перед манжетой 6. Вырезы 63, 64 в корпусе 52, канал 65 и щели 50 в тормозных дисках 49 образуют в комплексе утилизатор тепла 66. Центробежный регулятор скорости 55 содержит грузики 67, поджатые пружиной 68, шпиндель 69, посаженный на шлицевой вал 47. На шпинделе 69 установлены грузики 67, сопрягаемые с толкателем 70, прижимающим пакет тормозных 49 и фрикционных 53 дисков. Пружина 68 поджата гайкой 71 и контргайкой 72.

Способ перемещения внутритрубного транспортного снаряда в магистральном трубопроводе с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью осуществляют «Устройством» следующим образом: в трубопровод 2 в начало обследуемого участка вставляют снаряд 3, затем вращением сцепного устройства 15 за его корпус посредством пружинного механизма 17 раздвигают колеса 18 к поверхности трубопровода 2 и прижимают их к поверхности с заданным усилием. Источником 1 в трубопровод 2 подают поток рабочей среды, давление и расход которого заранее рассчитывают, исходя из условий: обеспечение разгона снаряда 3 потоком до максимально допустимой заданной скорости перемещения на горизонтальном или пологом участке трубопровода 2, минимально допустимой длины, с учетом роста величины перепада давления на манжете 6 во время разгона из-за несоответствия текущей величины скорости перемещения разгоняемого снаряда 3 заданному расходу потока. Запаса накопленной (механической) кинетической энергии раскрученных маховиков 45 и 46 должно хватить для обеспечения заданной минимальной скорости перемещения снаряда 3 по трубопроводу 2, после подъема его на максимальную высоту участка, согласно рельефу которого рассчитывают минимально необходимую величину накопленной кинетической энергии маховиков 45 и 46. В случае недостатка энергии при расчете блоком шестерен 27 перемены передачи повышают общее передаточное число многоскоростного мультипликатора 23. При подаче потока рабочей среды к снаряду 3 ее давлением посредством поршня 33 пневмоцилиндра 32 полумуфту 29 прижимают к полумуфте 31 и коническая фрикционная муфта 30 подсоединяет ранее отсоединенные маховики 45 и 46 к мультипликатору 23. Якорь 38 притягивается к постоянным магнитам 37, чем обеспечивается минимально необходимая сила прижатия полумуфты 29 к полумуфте 31 вне зависимости от колебаний величины давления рабочей среды. Муфта 30 является предохранительным устройством, защищающим мультипликатор 23 от поломки при внезапном стопорении снаряда 3, тем что допускает проскальзывание. Затем давлением рабочей среды отжимают поршень 57 пневмоцилиндра 56 и освобождают ранее сжатые между собой тормозные 49 и фрикционные 53 диски узла торможения 48, ранее препятствующего свободному вращению мультипликатора 23. Пружинные сепараторы 54 раздвигают сопрягаемые между собой тормозные 49 и фрикционные 53 диски до появления минимально необходимого зазора между ними с тем, чтобы узел торможения 48 не оказывал на мультипликатор 23 тормозящего воздействия. Центробежным регулятором скорости 55 осуществляют контроль максимальной величины скорости перемещения снаряда 3, настраивая его на ограничение последней, вращая гайки 71, 72, меняя тем самым величину предварительного сжатия пружины 68. До достижения заданной максимальной скорости вращения центробежный регулятор скорости 55 не оказывает влияния на узел торможения 48. По достижении заданной максимальной скорости регулятор 55 начинает сжимать между собой тормозные 49 и фрикционные 53 диски и тем с большим усилием, чем больше скорости перемещения снаряда 3, превышает заданную. Узел торможения начинает подтормаживать снаряд 3, приводя его скорость в соответствие с заданной. При перемещении снаряда 3 обрезиненные колеса 18, поджатые к поверхности трубопровода 2 пружинным механизмом 17, обкатываясь без скольжения по поверхности через упругую муфту 20, конический мультипликатор 21, карданный механизм 22 и мультипликатор 23 передают вращение маховикам 45 и 46, раскручивая их до заданной максимальной скорости. При перемещении снаряда 3 по подъему трубопровода 2 скорость его по величине падает, давление рабочей среды за снарядом 3, а следовательно, перепад давления на нем возрастает за счет инерции торможения потока снарядом 3, создавая дополнительную движущую силу. Также маховики 45, 46 отдают часть накопленной энергии колесам 18, которые создают дополнительную движущую относительно поверхности трубопровода 2 силу. Падение величины скорости перемещения снаряда 2 ограничивают до конца подъема. При перемещении по спуску трубопровода 2 величина скорости снаряда 3 растет, величина давления рабочей среды за снарядом 2 и перепад давления на нем падают за счет отставания потока от снаряда 3, движущая его сила уменьшается. Скорость вращения колес 18 также начинает увеличиваться, дополнительно разгоняя маховики 45, 46, тем самым создавая подтормаживающее снаряд 3 усилие. Рост скорости снаряда 3 сдерживается, скорость снаряда 3 растет вплоть до заданной максимальной, когда узел торможения 48 под воздействием центробежного регулятора скорости 55 начнет торможение снаряда 3. Тепло от трения дисков тормозных 49 о фрикционные 53 удаляется за счет прокачки рабочей среды перепадом давления через утилизатор тепла 66 в полость трубопровода 2 перед манжетой 6. Рельеф местности, по которой проложен трубопровод 2, определяет необходимую величину накопленной кинетической энергии маховиками 45 и 46, чтобы обеспечить минимальную заданную скорость перемещения снаряда 3. После расхода энергии на одном фрагменте участка на другом должна быть рассчитана возможность восстановления прежней величины накопления, что возможно лишь подбором необходимого уровня накопления, покрывающего расход на первом участке с избытком, позволяющим обеспечить возможность работы на втором фрагменте участка. Подбор уровня накопленной энергии осуществляют изменением передаточного числа мультипликатора 23 путем смещения блока шестерен 27 перемены передач. Накопленная кинетическая энергия маховиков 45 и 46 позволяют снаряду 3 плавно преодолевать препятствия его перемещению, как-то: подъем на максимальную высоту рельефа, спуск с высот рельефа, стыки, сужения запорной арматуры, искажения геометрической формы трубопровода 2 и т.п. Вполне вероятные микрорывки скорости сглаживаются сцепным устройством 15 с амортизацией, упругой муфтой 20 и инерцией самого снаряда 3. По окончании обследования участка трубопровода 2 снаряд 3 попадает в приемную камеру (на фиг.1 не показана), где давление рабочей среды падает до предусмотренной величины по причине сброса рабочей среды во внешнее пространство и отключения источника 1. Пружины 34 отжимают поршень 33 пневмоцилиндра 32, при этом магнитный замок 39 размыкается, полумуфта 29 отрывается от полумуфты 31, в итоге коническая фрикционная муфта 30 размыкает кинематическую цепь и маховики 45 и 46 отсоединяются от мультипликатора 23. Пружины 58 отжимают поршень 57 и, следовательно, зажимают пакет тормозных 49 и фрикционных 53 дисков узла торможения 48. Колеса 18 стопорятся, фиксируя снаряд 3 в приемной камере. Для извлечения снаряда 3 по трубопроводу 61 подают сжатый газ и поджимают поршень 57, чем освобождают пакет тормозных 49 и фрикционных 53 дисков. Узел торможения 48 растормаживается, освобождая колеса 18 от стопорения, и не препятствует извлечению снаряда 3 из приемной камеры. Струя сжатого газа с большим расходом подхватывает шарик 73 в ограничителе расхода 62 и запирает им выход, герметизируя полость 60 пневмоцилиндра 56.

Вращением сцепного устройства 17 с помощью пружинного механизма 17 колеса 18 сводятся к центру. Снаряд 3 готов к дальнейшему применению.

Применение изобретения позволяет перемещать снаряд 3 в магистральном трубопроводе 2 с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью, что при транспортировании контрольно-диагностического аппарата обеспечивает его эффективную и точную работу.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов в части контроля и диагностики их состояния. Способ включает подачу от внешнего источника потока рабочего тела воздуха или газа с заданными давлением и расходом к снаряду, создание на нем перепада давления, перемещение снаряда усилием, создаваемым на нем перепадом давлений, регулирование скорости торможением при ее ускорении путем преобразования излишней части энергии потока в механическую с накоплением ее или в тепловую - с ее утилизацией, а при замедлении скорости - сдерживанием падения величины ее путем создания дополнительного перемещающего усилия снаряда о стенки трубопровода за счет использования накопленной механической энергии. Давление и расход потока рабочей среды заранее рассчитывают и задают в зависимости от рельефа местности. Устройство содержит однонаправленный скребок, состоящий из корпуса с герметизирующей манжетой из эластомера, устройство регулирования скорости, оснащенное тормозным средством, пневмоцилиндром, сообщенным трубопроводом с источником сжатого газа, источник рабочей среды или же источник природного газа, наделенные возможностью поддерживать постоянство заданных давления и расхода потока рабочей среды, подаваемого в начало заглушенного с конца обследуемого участка магистрального трубопровода с открытым выходом. Внутритрубный транспортный снаряд, содержащий скребок, включает корпус с адаптированной манжетой и сцепными устройствами. Устройство регулирования скорости оснащено в качестве тормозного средства обрезиненными колесами в количестве не менее трех, прижимаемыми к поверхности трубопровода пружинным механизмом и связанными кинематически каждое через упругую муфту, угловой конический мультипликатор и карданный механизм с многоскоростным мультипликатором, размещенным в корпусе скребка и являющимся приводом двух, коаксиально установленных также в корпусе, полых цилиндрических маховиков разнонаправленного вращения, имеющих равные по величине кинетические моменты. Многоскоростной мультипликатор кинематически связан с маховиками фрикционной конической муфтой с магнитным замком, а на входе кинематической цепи многоскоростного мультипликатора с приводом от нее установлен узел торможения с утилизатором тепла, управляемый центробежным регулятором скорости, причем в дополнение к пневмоцилиндру, являющемуся средством включения узла торможения, в устройство регулирования скорости включен второй, являющийся средством включения фрикционной конической муфты пневмоцилиндр, привод которого, как и другого, осуществляют давлением рабочей среды. Изобретение обеспечивает качественные и эффективные контроль и диагностику состояния обследуемого магистрального трубопровода. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ перемещения внутритрубного транспортного снаряда в магистральном трубопроводе с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью, включающий подачу от внешнего источника в начало заглушенного с конца обследуемого участка трубопровода с открытым выходом потока рабочей среды с заданными давлением и расходом к внутритрубному транспортному снаряду, создание перепада давления рабочей среды на нем и перемещение его усилием, создаваемым перепадом давления, а также создание тормозящего усилия на внутритрубном транспортном снаряде относительно поверхности трубопровода в зависимости от рельефа местности, по которой он проложен, для согласования скорости перемещения со скоростью поступления потока рабочей среды, отличающийся тем, что регулируют скорость перемещения снаряда в заданных пределах ее изменения, и в случае увеличения скорости ограничивают ускорение снаряда путем изменения величины тормозящего усилия преобразованием излишней части энергии потока рабочей среды в механический вид энергии и накапливанием ее, при этом по достижении снарядом заданного предела скорости излишнюю часть энергии потока преобразуют в тепло трения и утилизируют его, а в случае снижения скорости сдерживают падение ее величины созданием дополнительного перемещающего усилия снаряда о стенки трубопровода путем использования накопленной энергии, причем при замедлении снаряда увеличивают перепад давления рабочей среды, а при ускорении уменьшают за счет поддержания источником рабочей среды постоянство заданных давления и расхода потока, величины которых рассчитывают в зависимости от рельефа местности, по которой проложен трубопровод.

2. Устройство для перемещения внутритрубного транспортного снаряда по магистральному трубопроводу с плавно изменяющейся в заданных пределах скоростью, содержащее однонаправленный скребок, состоящий из корпуса с герметизирующей манжетой из эластомера, и устройство регулирования скорости, оснащенное средством для торможения, пневмоцилиндром, сообщенным трубопроводом с источником сжатого газа, отличающееся тем, что устройство включает источник рабочей среды или же источник природного газа, наделенные возможностью поддерживать постоянство заданных давления и расхода потока рабочей среды, подаваемого в начало заглушенного с конца обследуемого участка магистрального трубопровода с открытым выходом, внутритрубный транспортный снаряд, содержащий скребок, включающий корпус с адаптированной манжетой и сцепными устройствами, устройство регулирования скорости, оснащенное в качестве средства для торможения обрезиненными колесами в количестве не менее трех, прижимаемыми к поверхности трубопровода пружинным механизмом и связанными кинематически каждое через упругую муфту, угловой конический мультипликатор и карданный механизм с многоскоростным мультипликатором, размещенным в корпусе скребка и являющимся приводом двух коаксиально установленных также в корпусе полых цилиндрических маховиков разнонаправленного вращения, имеющих равные по величине кинетические моменты, при этом многоскоростной мультипликатор кинематически связан с маховиками фрикционной конической муфтой с магнитным замком, а на входе кинематической цепи многоскоростного мультипликатора с приводом от нее установлен узел торможения с утилизатором тепла, управляемый центробежным регулятором скорости, причем в дополнение к пневмоцилиндру, являющемуся средством включения узла торможения, в устройство регулирования скорости включен второй являющийся средством включения фрикционной конической муфты пневмоцилиндр, привод которого, как и другого, осуществляют давлением рабочей среды.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что адаптированная манжета состоит из армированной сеткой тонкостенной оболочки из эластомера, имеющей форму параболической бочки, связанной с фланцем, при этом меридиональные ребра на оболочке не связаны с фланцем, а также пенополиуретановой подушки, покрытой слоем латекса, снабженной прижимом и расположенной внутри тонкостенной оболочки.