Устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода Российский патент 2019 года по МПК G01B5/20 F16L101/30 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технического состояния трубопроводов путем пропуска внутритрубного устройства.

Из уровня техники известен внутритрубный дефектоскоп (патент RU 15518, МПК G01B 7/28, G01B 7/13, опубл. 20.10.2000), который содержит чувствительный рычаг, установленный на корпусе дефектоскопа, прижимаемый к внутренней поверхности трубопровода, свободный конец указанного рычага включает в себя съемную часть, контактирующую с внутренней поверхностью трубопровода, на корпусе дефектоскопа установлен датчик угла поворота указанного рычага, средства измерений, обработки и хранения получаемых данных измерений, источник питания, подключенный к средствам измерений, обработки и хранения данных.

Из уровня техники известны измерительные подпружиненные рычаги внутритрубного многоканального профилемера (патент RU 2529820, МПК G01B 7/28, опубл. 27.09.2014), который состоит, по крайней мере, из одной секции, состоящей из корпуса, на котором установлены опорные диски, колесные блоки подвески, манжеты и два пояса измерительных подпружиненных рычагов таким образом, что полностью перекрывают всю длину окружности внутреннего диаметра трубопровода, а на конце каждого из измерительных подпружиненных рычагов закреплена полиуретановая накладка с залитыми в ней износостойкими шипами, при этом полиуретановая накладка измерительного подпружиненного рычага прижата к внутренней поверхности трубопровода.

Наиболее близким аналогом к заявленному устройству является внутритрубный профилемер (патент RU 2164661, МПК G01B 5/28, G01B 7/34, G01B 7/28, F17D 5/00, G01B 7/30, опубл. 27.03.2001), включающий пояс чувствительных рычагов, установленных на корпусе по периметру вокруг главной оси трубопровода и прижимаемых к внутренней поверхности трубопровода, с регулярными промежутками между чувствительными рычагами, и, по крайней мере, один пояс датчиков угла поворота, установленных по периметру корпуса вокруг главной оси трубопровода, каждый из чувствительных рычагов кинематически связан с соответствующим ему датчиком угла поворота, при этом ось чувствительного рычага, соединяющая ось вращения рычага с ближайшей точкой касания рычага с внутренней поверхностью трубопровода номинального диаметра в плоскости, проходящей через главную ось трубопровода, образует угол 60-80° с главной осью трубопровода.

Общим недостатком перечисленных выше устройств является изнашиваемость контактных поверхностей измерительных рычагов, соприкасающихся с внутренней поверхностью трубопровода, что приводит к необходимости проведения частой замены изношенных частей измерительных рычагов. Частая замена изношенных частей рычагов влечет за собой увеличение себестоимости работ по внутритрубной диагностике трубопроводов. Контакт с внутренней поверхностью трубопровода быстро изнашиваемых контактных поверхностей измерительных рычагов приводит к получению недостоверной диагностической информации. Все перечисленные выше устройства имеют пружинный механизм измерительного рычага. Известные конструкции пружинного механизма измерительного рычага при контакте с внутренней поверхностью трубопровода (с учетом геометрических особенностей трубопровода, в том числе дефектов) могут вызвать инерционный отскок, что также приводит к получению недостоверной информации и даже к потере диагностической информации на отдельных участках трубопровода. Кроме того, известные конструкции пружинного механизма измерительного рычага при движении внутритрубного устройства в трубопроводе подвержены поперечным нагрузкам, приводящим к деформации измерительных рычагов.

Под геометрическими особенностями трубопровода следует понимать сужения внутреннего проходного диаметра трубопровода, образовавшиеся из-за деформации трубопровода (вмятина); сужения внутреннего проходного диаметра трубопровода из-за выступающих во внутреннюю полость трубопровода конструктивных элементов трубопровода, крутоизгибные отводы трубопровода, а также сужения внутреннего проходного диаметра трубопровода из-за асфальтосмолопарафиновых отложений на внутренней стенке трубопровода.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении точности диагностических данных по измерению внутреннего профиля, получаемых по результатам внутритрубной диагностики.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода, состоит из цилиндрического корпуса, на котором установлены полиуретановые манжеты, колесные опоры, одометрическая система и по крайней мере одна измерительная секция, включающая рычажные системы, равномерно установленные по окружности цилиндрического корпуса независимо друг от друга, при этом каждая рычажная система включает неподвижно установленный на цилиндрическом корпусе кронштейн, содержащий вертикальную ось, на которой размещен поворотный кронштейн, с горизонтальной осью, на которой размещен рычаг с накладкой, при этом каждая рычажная система оснащена датчиком угловых перемещений и пружинным механизмом, с целью уменьшения поперечного габарита рычажной системы. Пружинный механизм включает пружину растяжения, соединенную одним концом с поворотным кронштейном, а другим - с цилиндрическим корпусом. Цилиндрический корпус содержит герметичную колбу с электронным оборудованием записи и хранения информации.

Устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода, имея в составе рычажную систему измерительной системы, защищено от воздействия поперечных нагрузок, приводящих к деформации рычагов, при прохождении геометрических особенностей трубопровода, что повышает точность диагностических данных по измерению внутреннего профиля трубопровода.

Использование в рычажную системе пружинного механизма, включающего пружину растяжения, позволило уменьшить поперечный габарит рычажной системы, и как следствие, дало возможность установить большее количество рычажных систем по окружности цилиндрического корпуса, что в свою очередь так же повышает точность диагностических данных по измерению внутреннего профиля трубопровода.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена секция устройства для измерения внутреннего профиля трубопровода (трубопровод не показан), фиг. 2 изображена конструкция рычажной системы устройства.

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:

1. Устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода;

2. Цилиндрический корпус,

3. Полиуретановая манжета,

4. Колесные опоры;

5. Измерительная система,

6. Одометрическая система,

7. Неподвижный кронштейн,

8. Вертикальная ось,

9. Поворотный кронштейн,

10. Горизонтальная ось,

11. Рычаг,

12. Накладка,

13. Пружинный механизм,

14. Датчик угловых перемещений,

15. Упорный элемент.

Заявленное устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода работает следующем образом:

Устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода 1, включает корпус 2, манжеты 3, колесные опоры 4, измерительную систему 5 и одометрическую систему 6. Измерительная система 5 содержит рычажные системы, равномерно установленные по окружности корпуса 2 независимо друг от друга. Рычажная система измерительной системы 5 состоит из неподвижного кронштейна 7, вертикальной оси 8, поворотного кронштейна 9, горизонтальной оси 10, рычага 11, накладки 12, датчика угловых перемещений 14, упорного элемента 15, пружинного механизма 13, включающего пружину растяжения, при этом неподвижный кронштейн 7 является базовым элементом, с помощью которого осуществляется крепление рычажной системы измерительной системы 5 на корпусе 1, поворотный кронштейн 9 крепится к неподвижному кронштейну 7 по средством вертикальной оси 8 и упорного элемента 15 с возможностью упругого качения в установленном диапазоне, рычаг 11 установлен на поворотный кронштейн 9 так, что способен поворачиваться вокруг горизонтальной оси 10 в пределах диапазона углов, ограниченного упорами на поворотном кронштейне 9, а датчик угловых перемещений 14 фиксирует перемещение рычага 11.

Устройство 1 перемещается внутри трубопровода вместе с перекачивающимся продуктом, при этом рычаги 11 рычажной системы измерительной системы 5 касаются внутренней стенки трубопровода, а одометрическая система 6 производит отсчет дистанции, пройденной устройством 1. При наезде на геометрическую особенность внутренней поверхности трубопровода рычаг 11 отклоняется от горизонтальной оси 10 и датчик угловых перемещений 14 отслеживает величину отклонения рычага 11. В случае наезда на препятствие или прохождения какой-либо геометрической особенности внутренней поверхности трубопровода, приводящей к возникновению на рычаге 11 рычажной системы измерительной системы 5 поперечной нагрузки рычаг 11 упруго поворачивается на вертикальной оси 8 и «уходит» от боковой силы. После прекращения воздействия поперечной нагрузки рычаг 11 возвращается в исходное положение.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технического состояния трубопроводов путем пропуска внутритрубного устройства. Технический результат: повышение точности диагностических данных по измерению внутреннего профиля за счет защиты от поперечных нагрузок, приводящих к деформации рычагов, при прохождении геометрических особенностей трубопровода и за счет возможности установки большего количества рычажных систем по окружности корпуса. Сущность: устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода состоит из цилиндрического корпуса, на котором установлены полиуретановые манжеты, колесные опоры, одометрическая система и по крайней мере одна измерительная секция, включающая рычажные системы, равномерно установленные по окружности цилиндрического корпуса независимо друг от друга. Каждая рычажная система включает неподвижно установленный на цилиндрическом корпусе кронштейн, содержащий вертикальную ось, на которой размещен поворотный кронштейн с горизонтальной осью, на которой размещен рычаг с накладкой. Каждая рычажная система оснащена датчиком угловых перемещений и пружинным механизмом. Пружинный механизм включает пружину растяжения, соединенную одним концом с поворотным кронштейном, а другим - с цилиндрическим корпусом. Цилиндрический корпус содержит герметичную колбу с электронным оборудованием записи и хранения информации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода, состоящее из цилиндрического корпуса, на котором установлены полиуретановые манжеты, колесные опоры, одометрическая система и по крайней мере одна измерительная секция, включающая рычажные системы, равномерно установленные по окружности цилиндрического корпуса независимо друг от друга, отличающееся тем, что каждая рычажная система включает неподвижно установленный на цилиндрическом корпусе кронштейн, содержащий вертикальную ось, на которой размещен поворотный кронштейн, с горизонтальной осью, на которой размещен рычаг с накладкой, при этом каждая рычажная система оснащена датчиком угловых перемещений и пружинным механизмом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пружинный механизм включает пружину растяжения, соединенную одним концом с поворотным кронштейном, а другим - с цилиндрическим корпусом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цилиндрический корпус содержит герметичную колбу с электронным оборудованием записи и хранения информации.