Телеуправляемый внутритрубный интроскоп

Изобретение относится к области химического и нефтяного машиностроения и может быть использовано для интроскопии технологических трубопроводов, паропроводов, ребристых труб. Телеуправляемый внутритрубный интроскоп содержит передний и задний распорные блоки с разделительными торцевыми стенками и с пневматическими распорами, пневматический движитель, телевизионную камеру с осветителями, а также набор электронных компонентов. Каждый распорный блок снабжен по меньшей мере тремя линейными актуаторами, которые радиально перемещаются направляющим вырезам в торцевых стенках за счет поворота приводных регулирующих дисков. Каждый приводной регулирующий диск имеет направляющие пазы, выполненные в форме архимедовой спирали с геометрическим центром, расположенным на центральной оси распорного блока. Линейные актуаторы снабжены гребенчатыми выступами для взаимодействия с ответными направляющими пазами приводных регулирующих дисков. Пневматические распоры выполнены в виде локальных надувных манжет для каждого линейного актуатора и установлены на их опорных концах. Пневматический поступательный движитель выполнен в виде малогабаритного пневматического цилиндра, сочлененного с передним и задним распорными блоками посредством шарниров. Электронные компоненты управления распорными блоками и пневматическим поступательным движителем расположены коаксиально местоположению малогабаритного пневматического цилиндра. Технический результат: расширение диапазона диаметров трубопроводов, инспектируемых одним интроскопом, сокращение размеров «мертвых» зон контроля. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области химического и нефтяного машиностроения и может быть использовано для интроскопии технологических трубопроводов, паропроводов, ребристых труб.

Известен телеуправляемый диагностический комплекс для внутритрубной интроскопии «Видеокроулер iPEK Rower 125» [http://www.ashtead-technology.com/rental-equipment/ipek-rower-125-crawler-camera-inspection-system/], состоящий из четырехколесной тележки с электроприводом, на которой укреплены осветитель и телевизионная камера, автоматический моторизованный кабельный барабан с регулируемой подачей с контактными кольцами под кабель различной длины. Кроулер снабжен системой дистанционного управления. Достоинством известного устройства является возможность перемещения внутри трубопроводов и обеспечение визуального просмотра внутреннего состояния трубы. Недостатком известного устройства является невозможность перемещения устройства по трубопроводам диаметром менее 125 мм, а также по вертикальным участкам трубопроводов.

Известно «Внутритрубное транспортное средство» (патент RU №2418234, МПК F17D 5/00, опубликовано 10.05.2011 г. Бюл. №13), предназначенное для передвижения подвижного аппарата диагностического комплекса внутри трубопроводной обвязки компрессорных газоперекачивающих станций. Его задачей является транспортирование диагностической аппаратуры, предназначенной для дистанционного автоматизированного внутритрубного контроля состояния технологических трубопроводов, в том числе их наклонных и вертикальных участков, тройников и отводов. Внутритрубное транспортное средство содержит несущую конструкцию с размещенными на ней в нижней части колесным движителем, а в верхней - механизмом вертикального перемещения опоры, снабженного направляющими и распорным механизмом, систему управления транспортным средством, энергоснабжения и информации. Несущая конструкция выполнена сочлененной, состоящей из передней и задней секций, каждая из которых снабжена одноосным колесным движителем и механизмом вертикального перемещения опоры. Секции соединены между собой механизмом сочленения, выполненным в виде симметричного манипулятора, состоящего из четырех последовательно соединенных рычагов, свободные концы крайних рычагов которого снабжены приводами с продольной осью вращения, установленными на обращенных друг к другу сторонах несущей конструкции передней и задней секций, а центральные рычаги соединены между собой и с крайними рычагами приводами с поперечными осями вращения. Достоинством известного устройства является возможность перемещения в трубопроводах различной пространственной ориентации и возможность вхождения в отводы различной ориентации.

Недостатками известного устройства являются сложность механической конструкции, отсутствие в составе устройства средств неразрушающего контроля, а также неспособность перемещаться в трубопроводах диаметром менее 400 мм.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому по технической сущности является телеуправляемый внутритрубный интроскоп, используемый для обследования трубопроводов изнутри [Edminster, Karl, R. Medeiros, Ruben DeMedeiros, Andrew, P. Novel Robotic Tools for Piping Inspection and Repair. Final Report., Electromechanica, Inc., 2014, - 58 с]. Известный телеуправляемый внутритрубный интроскоп может входить в состав диагностического комплекса, имеющего пункт управления работой интроскопа, размещенный снаружи инспектируемого трубопровода. Известный телеуправляемый внутритрубный интроскоп имеет возможность поступательного перемещения внутри трубопровода в шаговом режиме и содержит размещенные по его продольной оси пневматические распорные блоки - передний и задний - с пневматическими распорами. Каждый распорный блок имеет собственный корпус с двумя ограничивающими его длину торцевыми разделительными (поперечными) стенками дискообразной формы, жестко соединенными между собой корпусными деталями. Обе торцевые стенки каждого распорного блока установлены неподвижно относительно друг друга и расположены соосно на центральной оси своего распорного блока. Между распорными блоками размещен пневматический поступательный движитель, сочлененный с ними с возможностью их осевого перемещения относительно друг друга, а также с возможностью изменения угла их взаимного расположения относительно продольной оси интроскопа. Пневматические распоры выполнены в виде надувных трубчатых манжет кольцевой формы, расположенных между торцевыми стенками каждого распорного блока. Их наружный диаметр при отсутствии в них давления сжатого воздуха соразмерен лишь одному размеру внутреннего диаметра инспектируемого трубопровода. Пневматические распоры могут быть изготовлены из упругого материала, например, из резины. Пневматический поступательный движитель выполнен в виде пневматического мускула, представляющего собой отрезок гибкого шланга с заглушенными концами, изготовленного из упругого материала, например из резины, обтянутого эластичной полимерной сеткой. Пневматический мускул расположен по центральной продольной оси интроскопа. При подаче в него сжатого воздуха пневматический мускул увеличивается в диаметре, но укорачивается в осевом направлении, за счет чего происходит приближение (подтягивание) заднего распорного блока к переднему при зафиксированном переднем распорном блоке. При сбросе давления пневматический мускул уменьшается в диаметре, расслабляется и удлиняется в осевом направлении за счет своей упругости. При этом происходит перемещение (выталкивание) переднего распорного блока вперед при зафиксированном заднем распорном блоке. Далее циклы поступательного перемещения интроскопа повторяют. Таким образом, в известном телеуправляемом внутритрубном интроскопе возможность осевого перемещения распорных блоков относительно друг друга, а также возможность изменения угла их взаимного расположения относительно продольной оси внутритрубного интроскопа обеспечиваются только за счет упругости и гибкости материала пневматического мускула. В состав известного телеуправляемого внутритрубного интроскопа входит также телевизионная камера с осветителями и помещенные в дополнительный обособленный корпус электронные компоненты управления распорными блоками и пневматическим движителем. Дополнительный корпус для электронных компонентов присоединен к внутритрубному интроскопу последовательно, что увеличивает общую длину известного интроскопа. В известном интроскопе обмен электрическими сигналами между ним и стационарным пунктом управления, размещенным вне трубопровода, осуществляется по гибкому кабелю. Сжатый воздух через систему его подачи и сброса давления поступает к пневмомускулу и к пневматическим распорам по гибкому шлангу, а порядок подачи и сброса сжатого воздуха в них определяется работой электронных блоков. Достоинством известного интроскопа является возможность преодоления криволинейных участков трубопроводов.

Недостатками известного телеуправляемого внутритрубного интроскопа являются:

- невозможность использования одного и того же интроскопа одного типоразмера для контроля трубопроводов разных диаметров в силу ограниченной величины радиальных деформаций одноэлементных пневматических распоров (кольцевых манжет), так как величина их радиальной деформации при подаче и сбросе давления сжатого воздуха не превышает 4-5 мм. Кроме того, у известных интроскопов для трубопроводов большого диаметра резко возрастает общая масса, что делает невозможным их перемещение по вертикальным участкам трубопроводов ввиду пренебрежительно малой величины усилия осевого удлинения пневмомускула при сбросе давления в нем;

- наличие обширных «мертвых» зон при интроскопии вследствие чрезмерной длины внутритрубного интроскопа, обусловленной значительными осевыми размерами гибкого пневматического мускула поступательного движителя, а также наличием дополнительного отдельного корпуса для размещения электронных компонентов;

Задачей изобретения является создание универсального внутритрубного интроскопа для надежного контроля состояния трубопроводов произвольной (в том числе - вертикальной) ориентации с возможностью использования одного и того же интроскопа с одним и тем же условным диаметром для диагностики трубопроводов различного внутреннего диаметра и с обеспечением минимизации размеров «мертвых» зон контроля.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом телеуправляемом внутритрубном интроскопе, имеющем возможность перемещения в трубопроводе в шаговом режиме и содержащем расположенные по его продольной оси распорные блоки - передний и задний - с торцевыми стенками и с пневматическими распорами, размещенный между распорными блоками пневматический поступательный движитель, сочлененный с ними с возможностью их осевого перемещения относительно друг друга, а также с возможностью изменения угла их взаимного расположения относительно продольной оси интроскопа, а также содержащем телевизионную камеру с осветителями и электронные компоненты управления распорными блоками и пневматическим поступательным движителем, согласно изобретению, каждый распорный блок снабжен по меньшей мере тремя линейными актуаторами, установленными радиально между торцевыми стенками каждого распорного блока и имеющими возможность радиального перемещения по сквозным радиальным вырезам, выполненным в упомянутых торцевых стенках, при этом на каждой торцевой стенке каждого распорного блока установлены приводные регулирующие диски, имеющие возможность принудительного поворота вокруг центральной оси каждого распорного блока, каждый приводной регулирующий диск имеет направляющие пазы, выполненные в форме архимедовой спирали с геометрическим центром, расположенным на центральной оси распорного блока, при этом линейные актуаторы снабжены гребенчатыми выступами, взаимодействующими через упомянутые сквозные радиальные вырезы с ответными направляющими пазами приводных регулирующих дисков, а пневматические распоры выполнены в виде локальных надувных манжет для каждого линейного актуатора и установлены на их опорных концах, причем пневматический поступательный движитель выполнен в виде малогабаритного пневматического цилиндра, сочлененного с передним и задним распорными блоками посредством шарниров, а электронные компоненты управления распорными блоками и пневматическим поступательным движителем расположены коаксиально местоположению малогабаритного пневматического цилиндра.

Малогабаритный пневматический цилиндр и упомянутые электронные компоненты могут быть заключены в защитную гибкую оболочку, выполненную в виде, например, гофрированного элемента, изготовленного из полимерного материала, например, из полиуретана.

Шарниры для сочленения малогабаритного пневматического цилиндра с передним и задним распорными блоками могут быть выполнены шаровыми.

Технический результат изобретения выражается в повышении эффективности применения заявленного телеуправляемого внутритрубного интроскопа при осуществлении интроскопии прямолинейных и криволинейных участков трубопроводов различных диаметров, произвольно ориентированных в пространстве, в том числе вертикально ориентированных, за счет:

а) применения линейных актуаторов, имеющих возможность радиального перемещения по направляющим, что позволяет осуществлять его предварительную «грубую» настройку на требуемый диаметр трубопровода с максимальным радиальным вылетом опорных концов линейных актуаторов на расстояние, значительно превышающее величину радиальных деформаций одноэлементных пневматических распоров, применяемых в известном интроскопе. Это же позволяет не увеличивать собственный вес предлагаемой конструкции внутритрубных интроскопов при увеличении/уменьшении диаметра инспектируемых трубопроводов;

б) использования поступательного движителя на основе пневмоцилиндра, имеющего нормированные характеристики передачи усилия растяжения-сжатия в осевом направлении без увеличения своего диаметра по сравнению с аналогичными характеристиками пневматического мускула в прототипе;

в) минимизации размеров «мертвых» зон контроля путем снижения общей длины, достигаемой за счет использования в качестве поступательного движителя малогабаритного пневмопривода с малогабаритным пневмоцилиндром, а также за счет размещения в месте его установки электронных компонентов благодаря тому, что малогабаритный пневмоцилиндр имеет сравнительно небольшой наружный диаметр и не увеличивает его при подаче в него сжатого воздуха, что и позволяет использовать радиальное пространство вокруг него для размещения электронных компонентов.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематично показано расположение внутритрубного интроскопа в инспектируемом трубопроводе и пункта управления его работой;

на фиг. 2 - общий вид внутритрубного интроскопа с линейными актуаторами, настроенными на минимальный диаметр инспектируемого трубопровода;

на фиг. 3 - внутритрубный интроскоп с передним и задним распорными блоками, электронными компонентами управления, расположенными коаксиально малогабаритному пневмоцилиндру, линейные актуаторы настроены на максимальный диаметр инспектируемого трубопровода (защитная оболочка показана в осевом разрезе);

на фиг. 4 - введенный в инспектируемый трубопровод внутритрубный интроскоп с малогабаритным пневматическим цилиндром, поршнем и штоком, сочлененный с передним и задним распорными блоками посредством шаровых шарниров, показан на первом этапе поступательного движения (частичный продольный разрез);

на фиг. 5 - разрез по А-А на фиг. 4, показано расположение гребенчатых выступов на линейных актуаторах и их взаимодействие с направляющими пазами на приводном регулирующем диске, пневматические распоры находятся под давлением сжатого воздуха и прижаты к внутренней поверхности инспектируемого трубопровода с максимальным усилием.

Предлагаемое изобретение используется для инспектирования трубопровода 1, около входа в который может быть размещен пункт управления 2, а телеуправляемый внутритрубный интроскоп 3 (фиг. 1) в рабочем положении связан с пунктом управления 2 гибким кабелем (на чертежах не обозначено) и шлангом для подачи сжатого воздуха (на чертежах не показан). Пункт управления 2, как правило, включает в себя мобильный компьютер и узел (на чертежах не показан) подготовки и подачи сжатого воздуха, требуемого для перемещения внутритрубного интроскопа 3.

Предлагаемый телеуправляемый внутритрубный интроскоп 3 состоит по меньшей мере из двух распорных блоков - переднего блока 4 и заднего блока 5. Между ними размещен пневматический поступательный движитель 6, а в передней части интроскопа 3 установлена телевизионная камера 7 (фиг. 2). Каждый распорный блок 4 и 5 состоит из двух торцевых разделительных стенок 8 и скрепляющих их деталей (на чертежах не показано). При этом каждая торцевая стенка 8 выполнена в виде двух, связанных между собой осевой деталью (на чертежах не обозначено) дисков, разделенных осевым промежутком (на чертежах не обозначен) (фиг. 3 и 4). Каждый распорный блок 4 и 5 снабжен по меньшей мере тремя линейными актуаторами 9, установленными между торцевыми стенками 8 и расположенными радиально под углом 120° между ними. В случае, например, применения четырех линейных актуаторов 9 угол между ними может составлять 90° (на чертежах не показано). Торцевые стенки 8 расположены по центральной оси каждого распорного блока 4 и 5, и жестко и неподвижно соединены между собой попарно корпусными деталями (на чертежах не показано). В одном из дисков каждой торцевой стенки 8 выполнены сквозные радиальные вырезы 10 (фиг. 5). Линейные актуаторы 9 имеют возможность радиального перемещения по сквозным радиальным вырезам 10 торцевых стенок 8. При этом на осевой детали каждой торцевой стенки 8 в осевом промежутке между ее дисками установлен приводной регулирующий диск 11. Регулирующие диски 11 имеют возможность принудительного поворота вокруг центральной оси каждого распорного блока 4 и 5 (фиг. 3, 4 и 5) на осевой детали неподвижно установленных торцевых стенок 8. Каждый приводной регулирующий диск 11 имеет направляющие пазы 12, выполненные в форме архимедовой спирали (фиг. 5) с геометрическим центром, расположенным на центральной оси своего распорного блока 4 и 5. Линейные актуаторы 9 снабжены гребенчатыми выступами 13 (фиг. 3, 4 и 5), проходящими через сквозные радиальные вырезы 10, выполненные в торцевых стенках 8, и входящими в ответные направляющие пазы 12 приводных регулирующих дисков 11 (фиг. 4 и 5). Гребенчатые выступы 13 взаимодействуют с направляющими пазами 12 и служат для сообщения линейным актуаторам 9 возможности радиального перемещения при повороте приводных регулирующих дисков 11.

На опорных концах линейных актуаторов 9 установлены пневматические распоры, выполненные в виде локальных надувных манжет 14 для каждого линейного актуатора 9 (фиг. 3, 4 и 5). Надувные манжеты 14 могут быть изготовлены из упругого материала, например, из резины. К каждой локальной манжете 14 пневматических распоров подключена система подачи сжатого воздуха и сброса давления (на чертежах не показано). Пневматический поступательный движитель 6 (фиг. 2) выполнен в виде малогабаритного пневматического цилиндра (привода) 15 с корпусом, со штоком 16 и поршнем 17 (фиг. 4). Корпус пневматического цилиндра 15 сочленен с задним распорным блоком 5, а его шток 16 сочленен с передним распорным блоком 4 посредством шарниров 18 (фиг. 3 и 4) с несколькими степенями свободы, например шаровых (фиг. 3 и 4) или карданных (на чертежах не показано). К малогабаритному пневматическому цилиндру 15 также подключена система подачи сжатого воздуха в зону А или в зону В (фиг. 4) и сброса давления (на чертежах не показано). Шток 16 и корпус малогабаритного пневмоцилиндра 15 обеспечивают возможность осевого перемещения распорных блоков 4 и 5 относительно друг друга. Шарниры 18 обеспечивают возможность изменения угла взаимного расположения распорных блоков 4 и 5 относительно продольной оси интроскопа 3. Телевизионная камера 7, установленная в передней части интроскопа 3, закрыта обтекателем 19 (фиг. 3 и 4) и снабжена осветителями 20 с подсветкой, например инфракрасного излучения.

С внешней стороны малогабаритного пневматического цилиндра 15 коаксиально ему и с некоторым радиальным зазором от него расположены электронные компоненты 21 (фиг. 3), предназначенные для управления работой распорных блоков 4 и 5 и пневматического поступательного движителя 6. Между электронными компонентами 21 и распорными блоками 4 и 5 образовано свободное осевое пространство для продольного перемещения распорных блоков 4 и 5 относительно друг друга. При этом общая осевая длина предлагаемого внутритрубного интроскопа 3 не увеличивается и составляет меньшую величину по сравнению с осевой длиной прототипа.

Местоположение малогабаритного пневматического цилиндра 15 и упомянутых электронных компонентов 21 может быть заключено в защитную гибкую оболочку, выполненную в виде, например, цилиндрического гофрированного элемента 22, изготовленного из полимерного материала, например, из полиуретана (фиг. 3 и 4).

Предлагаемый телеуправляемый внутритрубный интроскоп работает следующим образом.

Около входа в инспектируемый трубопровод 1 располагают пункт управления 2. (фиг. 1). Перед введением интроскопа 3 в инспектируемый трубопровод 1 осуществляют настройку внутритрубного интроскопа 3 на требуемый внутренний диаметр трубопровода 1. Для этого вручную, т.е. принудительно, одновременно поворачивают оба приводных регулирующих диска 11 вокруг центральной оси одного из распорных блоков 4 или 5 на требуемое число оборотов. Затем на такое же число оборотов одновременно поворачивают приводные регулирующие диски 11 второго распорного блока. В процессе поворота регулирующих дисков 11 гребенчатые выступы 13, взаимодействующие с направляющими пазами 12, перемещаются вместе с актуаторами 9 в радиальном направлении вдоль радиальных вырезов 10 в торцевых стенках 8 под механическим воздействием криволинейных поверхностей ответных направляющих пазов 12 (фиг. 4 и 5). При этом все три (или, например, четыре) линейных актуатора 9, в зависимости от направления поворота регулирующих дисков 11 - против хода часовой стрелки или по ее ходу, - одновременно перемещаются в радиальном направлении, удаляясь от продольной оси интроскопа 3 или приближаясь к ней на одинаковое радиальное расстояние. В результате «грубой» настройки все актуаторы 9 переднего и заднего распорных блоков 4 и 5 выдвигаются на одинаковую радиальную длину, при которой их опорные концы с манжетами 14 выставляются на условный диаметр, составляющий величину, на 1-2 мм меньшую, чем требуемый внутренний диаметр инспектируемого трубопровода 1. Для обеспечения надежного прижатия (фиксации) манжет 14 распорных блоков 4 и 5 внутри инспектируемого трубопровода 1 его внутренний диаметр не должен превышать величины, определяемой радиальным вылетом линейных актуаторов 9 при отсутствии давления сжатого воздуха в локальных надувных манжетах 14. Для выполнения условия надежного зацепления гребенчатых выступов 13 актуаторов 9 с направляющими пазами 12 максимальный вылет актуаторов 9 может составлять половину радиального размера линейных актуаторов 9. То есть при радиальном размере линейных актуаторов, составляющем 40 мм, максимальный вылет каждого из них может составлять 20 мм, что дает возможность увеличить наружный диаметр интроскопа 3 на 40 мм.

Конструкция предлагаемого интроскопа 3, имеющего условный наружный диаметр 80 мм, позволяет проводить визуальный контроль трубопроводов 1 с внутренним диаметром от 80 до 120 мм. При этом максимальная величина внутреннего диаметра инспектируемого трубопровода 1 определяется половиной радиального размера линейных актуаторов 9, то есть: 80 мм (условный диаметр интроскопа)+80/2 мм (вылет актуаторов)=120 мм (внутренний диаметр трубопровода). Из этого следует, что один и тот же интроскоп 3 с условным диаметром 80 мм может быть использован для инспектирования целой линейки трубопроводов 1 с внутренним диаметром от 80 до 120 мм. При этом не требуется увеличение диаметра торцевых стенок 8, как это потребовалось бы у прототипа.

После настройки линейных актуаторов 9 интроскопа 3 на требуемый диаметр выполняют его введение в трубопровод 1 и инициируют шаговый режим его линейного перемещения с использованием управляющей программы, инсталлированной на мобильный компьютер пункта управления 2. Для обеспечения свободного введения интроскопа 3 в трубопровод 1 его выполняют при отсутствии давления сжатого воздуха в локальных надувных манжетах 14.

Поступательное перемещение внутритрубного интроскопа 3 по прямолинейным, криволинейным участкам трубопроводов 1 любой пространственной ориентации (горизонтальной, наклонной, вертикальной) осуществляют в шаговом режиме с чередованием шести последовательных этапов при включенных осветителях 20.

На первом этапе производят подачу сжатого воздуха в локальные надувные манжеты 14 распорных блоков 4 и 5, а также в зону В (фиг. 4) малогабаритного пневмоцилиндра 15, с одновременным сбросом давления в зоне А (фиг. 4). При этом происходит плотное прижатие манжет 14 к внутренней поверхности стенки трубопровода 1.

На втором этапе осуществляют сброс давления сжатого воздуха в локальных надувных манжетах 14 заднего распорного блока 5, в результате чего он освобождается от фиксации в трубопроводе 1.

На третьем этапе производят подачу сжатого воздуха в зону А малогабаритного пневмоцилиндра 15 с одновременным сбросом давления в зоне В, что приводит к продольному перемещению заднего распорного блока 5 в инспектируемом трубопроводе 1 влево к зафиксированному манжетами 14 переднему распорному блоку 4 за счет того, что корпус пневмоцилиндра 15 под действием давления сжатого воздуха в зоне А перемещается влево к переднему распорному блоку 4 и тянет за собой сочлененный с ним посредством шарнира 18 освобожденный от фиксации задний распорный блок 5 на расстояние, равное ходу штока 16 (фиг. 4).

На четвертом этапе производят подачу сжатого воздуха в локальные надувные манжеты 14 заднего распорного блока 5 и фиксируют его прижатием манжет 14 к внутренней поверхности трубопровода 1, при этом в зоне А малогабаритного пневмоцилиндра 15 поддерживается давление воздуха, заданное на третьем этапе.

На пятом этапе осуществляют сброс давления в локальных надувных манжетах 14 переднего распорного блока 4, в результате чего он освобождается от фиксации в трубопроводе 1.

На шестом этапе производят подачу сжатого воздуха в зону В малогабаритного пневмоцилиндра 15, с одновременным сбросом давления в зоне А, что приводит к поступательному перемещению переднего распорного блока 4 влево вдоль оси трубопровода 1 на расстояние, определяемое ходом штока 16 малогабаритного пневмоцилиндра 15 (фиг.4).

Реверсивное перемещение внутритрубного интроскопа 3 осуществляют следующим образом.

На первом этапе производят подачу сжатого воздуха в локальные надувные манжеты 14 распорных блоков 4 и 5, а также в зону В (фиг. 4) малогабаритного пневмоцилиндра 15, с одновременным сбросом давления в зоне А (фиг. 4).

На втором этапе осуществляют сброс давления в локальных надувных манжетах 14 переднего распорного блока 4, в результате чего он освобождается от фиксации в трубопроводе 1.

На третьем этапе производят подачу сжатого воздуха в зону А малогабаритного пневмоцилиндра 15 с одновременным сбросом давления в зоне В, что приводит к продольному перемещению переднего распорного блока 4 в инспектируемом трубопроводе 1 вправо к зафиксированному манжетами 14 заднему распорному блоку 5 за счет того, что шток 16 пневмоцилиндра 15 под действием давления сжатого воздуха в зоне А перемещается вправо к заднему блоку 5 и тянет за собой сочлененный с ним посредством шарнира 18 передний распорный блок 4 на расстояние, равное ходу штока 16 (фиг. 4).

На четвертом этапе производят подачу сжатого воздуха в локальные надувные манжеты 14 переднего распорного блока 4 и фиксируют его прижатием манжет 14 к внутренней поверхности трубопровода 1 (фиг. 5). При этом в зоне А малогабаритного пневмоцилиндра 15 поддерживается давление воздуха, заданное на третьем этапе.

На пятом этапе осуществляют сброс давления в локальных надувных манжетах 14 заднего распорного блока 5, в результате чего он освобождается от фиксации в трубопроводе 1.

На шестом этапе производят подачу сжатого воздуха в зону В малогабаритного пневмоцилиндра 15, с одновременным сбросом давления в зоне А, что приводит к перемещению заднего распорного блока 5 вправо вдоль оси трубопровода 1 на расстояние, определяемое ходом штока 16 малогабаритного пневмоцилиндра 15 (фиг. 4).

Регистрация телевизионной камерой 7 изображения внутреннего состояния трубопровода 1 осуществляется на каждом первом этапе продольного перемещения внутритрубного интроскопа 3. Получаемые на мониторе мобильного компьютера изображения внутреннего состояния трубопровода 1 оцениваются оператором, который может корректировать перемещение интроскопа 3 управляющими командами через пункт управления 2.

Предлагаемый телеуправляемый внутритрубный интроскоп имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

1) относительно меньший вес, примерно на 30%;

2) уверенное перемещение по вертикальным участкам трубопроводов за счет относительно меньшего веса и нормированных характеристик передачи усилия, создаваемого пневмоцилиндром 15, для перемещения распорных блоков 4 и 5;

3) минимизация размеров «мертвых» зон контроля на 50-60%.

Заявителем изготовлен опытный образец предлагаемого телеуправляемого внутритрубного интроскопа с условным диаметром, составляющим 80 мм, для диагностического комплекса, предназначенного для контроля трубопроводов диаметром 80+120 мм.

Использованная литература:

1. Видеокроулер iPEK Rower 125. http://www. ashtead-technology.com/rental-equipment/ipek-rower-125-crawler-camera-inspection-system.

2. Патент RU 2418234. Внутритрубное транспортное средство, 2011.

3. Edminster, K,R. Medeiros, R., Andrew, P. Novel Robotic Tools for Piping Inspection and Repair. Final Report., Electromechanica, Inc., 2014, - 58 c.

Заявитель: Акционерное общество «Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения» (АО «ИркутскНИИхиммаш»).

1. Телеуправляемый внутритрубный интроскоп, имеющий возможность перемещения в трубопроводе в шаговом режиме и содержащий расположенные по его продольной оси распорные блоки - передний и задний - с торцевыми стенками и с пневматическими распорами, размещенный между распорными блоками пневматический поступательный движитель, сочлененный с ними с возможностью их осевого перемещения относительно друг друга, а также с возможностью изменения угла их взаимного расположения относительно продольной оси интроскопа, а также содержащий телевизионную камеру с осветителями и электронные компоненты управления распорными блоками и пневматическим поступательным движителем, отличающийся тем, что каждый распорный блок снабжен по меньшей мере тремя линейными актуаторами, установленными радиально между торцевыми стенками каждого распорного блока и имеющими возможность радиального перемещения по сквозным радиальным вырезам, выполненным в упомянутых торцевых стенках, при этом на каждой торцевой стенке каждого распорного блока установлены приводные регулирующие диски, имеющие возможность принудительного поворота вокруг центральной оси каждого распорного блока, каждый приводной регулирующий диск имеет направляющие пазы, выполненные в форме архимедовой спирали с геометрическим центром, расположенным на центральной оси распорного блока, при этом линейные актуаторы снабжены гребенчатыми выступами, взаимодействующими через упомянутые сквозные радиальные вырезы с ответными направляющими пазами приводных регулирующих дисков, а пневматические распоры выполнены в виде локальных надувных манжет для каждого линейного актуатора и установлены на их опорных концах, причем пневматический поступательный движитель выполнен в виде малогабаритного пневматического цилиндра, сочлененного с передним и задним распорными блоками посредством шарниров, а электронные компоненты управления распорными блоками и пневматическим поступательным движителем расположены коаксиально местоположению малогабаритного пневматического цилиндра.

2. Внутритрубный интроскоп по п. 1, отличающийся тем, что малогабаритный пневматический цилиндр и упомянутые электронные компоненты заключены в защитную гибкую оболочку, выполненную в виде, например, гофрированного элемента, изготовленного из полимерного материала, например из полиуретана.

3. Внутритрубный интроскоп по п. 1, отличающийся тем, что шарниры для сочленения малогабаритного пневматического цилиндра с передним и задним распорными блоками выполнены шаровыми.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано для проведения диагностики и частичного ремонта дефектных зон внутренней поверхности трубопроводов на атомных электростанциях, систем теплоснабжения, газоснабжения, а также других видов трубопроводного транспорта.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для бестраншейной замены трубопроводов. Устройство для бестраншейной замены трубопроводов состоит из режущего механизма с дисковыми ножами, расширителя и пилотного рычажно-шарнирного автоматизированного механизма (ПРШАМ).

Изобретение относится к транспортным устройствам, автономно работающим внутри трубопроводных обвязок компрессорных станций для контроля внутреннего состояния труб, например с помощью телевизионной камеры.

Изобретение относится к транспортным устройствам, автономно работающим внутри трубопроводов для контроля внутреннего состояния труб, например с помощью телевизионной камеры.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для проведения различных работ в трубах различного сечения и конфигурации. .

Изобретение относится к устройству, обеспечивающему транспортным средствам дополнительную проходимость и плавучесть. Сверху самоходного транспортного средства располагаются плавучие ёмкости и удерживаются механизмом их перемещения.

Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано для проведения диагностики и частичного ремонта дефектных зон внутренней поверхности трубопроводов на атомных электростанциях, систем теплоснабжения, газоснабжения, а также других видов трубопроводного транспорта.

Группа изобретений относится к области робототехники. Симметричная шагающая платформа содержит конструктивно независимые симметричные трехкоординатные движители.

Изобретение относится к транспортным, транспортно-технологическим системам и робототехнике. Шагающее устройство содержит корпус, к которому присоединены стержни, механизм качания и управляемый привод.

Изобретение относится к безрельсовым транспортным средствам, в частности к точечным шагающим движителям. Шасси для передвижения по различным опорным поверхностям содержит колесно-шаговые движители, каждый из которых состоит из трех опор, закрепленных на общем валу симметрично относительно оси вращения вала и наклонно друг к другу, образуя боковые ребра воображаемой пирамиды.

Изобретение относится к движителям транспортных средств, взаимодействующим с поверхностью дороги, и может применяться на аппаратах, предназначенных для передвижения по пересеченной местности.

Изобретение относится к транспортным средствам повышенной проходимости. Волновой шагающий движитель содержит корпус, в котором установлены коленчатые валы.

Изобретение относится к транспортным устройствам, автономно работающим внутри трубопроводных обвязок компрессорных станций для контроля внутреннего состояния труб, например с помощью телевизионной камеры.

Изобретение относится к шагающим транспортным средствам повышенной проходимости с движителями-ногами. Шагающее транспортное средство повышенной проходимости с движителями-ногами содержит трубу, на которой смонтированы три платформы.

(57) Изобретение относится к транспортной технике. Шагающее транспортное средство содержит корпус, левый и правый шагающие движители.

Изобретение относится к области химического и нефтяного машиностроения и может быть использовано для интроскопии технологических трубопроводов, паропроводов, ребристых труб. Телеуправляемый внутритрубный интроскоп содержит передний и задний распорные блоки с разделительными торцевыми стенками и с пневматическими распорами, пневматический движитель, телевизионную камеру с осветителями, а также набор электронных компонентов. Каждый распорный блок снабжен по меньшей мере тремя линейными актуаторами, которые радиально перемещаются направляющим вырезам в торцевых стенках за счет поворота приводных регулирующих дисков. Каждый приводной регулирующий диск имеет направляющие пазы, выполненные в форме архимедовой спирали с геометрическим центром, расположенным на центральной оси распорного блока. Линейные актуаторы снабжены гребенчатыми выступами для взаимодействия с ответными направляющими пазами приводных регулирующих дисков. Пневматические распоры выполнены в виде локальных надувных манжет для каждого линейного актуатора и установлены на их опорных концах. Пневматический поступательный движитель выполнен в виде малогабаритного пневматического цилиндра, сочлененного с передним и задним распорными блоками посредством шарниров. Электронные компоненты управления распорными блоками и пневматическим поступательным движителем расположены коаксиально местоположению малогабаритного пневматического цилиндра. Технический результат: расширение диапазона диаметров трубопроводов, инспектируемых одним интроскопом, сокращение размеров «мертвых» зон контроля. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх