ВНУТРИТРУБНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована при автоматизации работ (например, дефектоскопия) в трубах, изготовленных из различных материалов, как бесшовных, так и с внутренними швами продольными, спиральными, поперечными, воздуховодах, замкнутых объемах различных устройств на горизонтальных участках, на подъемах и спусках с малым углом.
Известно внутритрубное транспортное средство, используемое для перемещения очистных инструментов в трубопроводах и содержащее ходовую часть, корпус и систему управления (см. SU №820927, В 08 В 9/04, 1979 /1/). Недостатком известного средства является его малая маневренность и сложность конструкции.
Известно внутритрубное транспортное средство, содержащее несколько движителей и средство их прижатия к поверхности перемещения, выполненное в виде силовых цилиндров (см. SU №1710430, В 62 D 57/02, 1989 /2/). Недостатком известного устройства является сложность конструкции, громоздкость и малая скорость перемещения.
Известно внутритрубное транспортное средство, содержащее несколько сочлененных поочередно перемещающихся звеньев, снабженных средствами их фиксации относительно поверхности трубы, выполненными в виде размещенных на концевой части звена нескольких эластичных полостей, соединенных с источником сжатого воздуха (см. JP 04-002565, 1992 /3/). Транспортное средство перемещается за счет механизма, позволяющего то сближать звенья, то раздвигать, обеспечивая поочередную фиксацию звеньев. Звенья фиксируются относительно внутренней поверхности трубы за счет подачи воздуха в упомянутые эластичные полости. Они раздуваются подобно воздушным шарам и прижимаются к стенкам трубы. Чтобы снять фиксацию воздух из этих полостей стравливают. Недостатком известного устройства является его малая надежность фиксации, обусловленная малой поверхностью контакта эластичных оболочек с поверхностью трубы.
Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности является внутритрубное транспортное средство, известное из JP 61-241282, 1986 /4/. Известное устройство содержит несколько сочлененных поочередно перемещающихся звеньев, снабженных средствами их фиксации относительно поверхности трубы, выполненными в виде размещенных на концевой части звена двух эластичных полостей, соединенных с источником сжатого воздуха. Транспортное средство перемещается за счет механизма, позволяющего то сближать звенья, то раздвигать, обеспечивая поочередную фиксацию звеньев. Звенья фиксируются относительно внутренней поверхности трубы за счет подачи воздуха в упомянутые эластичные полости. Эти полости имеют форму тора, охватывающего корпус, внешняя поверхность тора контактирует с внутренней поверхностью трубы по всей окружности.
Недостатком известного устройства является то, что оно не может перемещаться по трубам в то время, когда по ним перемещается какой-либо агент - жидкость или газ. Это обусловлено тем, что в момент фиксации торообразная эластичная полость, наполняясь воздухом, перекрывает полностью сечение трубы. Кроме того, поверхность контакта этой полости с трубой также недостаточно велика, что снижает надежность фиксации.
Заявляемое в качестве полезной модели внутритрубное транспортное средство направлено на обеспечение возможности его перемещения внутри труб, заполненных жидкостью или газом.
Указанный результат достигается тем, что внутритрубное транспортное средство содержит несколько сочлененных между собой звеньев, снабженных механизмом их поочередного сведения и разведения, выполненного в виде размещенной в одном из звеньев электромагнитной катушки с расположенным вдоль продольной оси транспортного средства и подпружиненным относительно торца корпуса звена сердечником, при этом корпус катушки и сердечник жестко связаны с тормозными звеньями, каждое из которых снабжено двумя криволинейными упруго-эластичными мембранами с лепестками, снабженными средствами их перемещения относительно стенок корпуса и взаимодействующими со стенами трубы через выполненные в стенках корпусов - звеньев прорези, при этом мембраны обращены выпуклостями друг к другу и жестко соединены между собой.
Указанный результат достигается также тем, что средство перемещения мембран относительно стенок корпуса выполнено в виде электромагнитной
катушки с расположенным вдоль продольной оси транспортного средства и подпружиненным относительно торца корпуса звена сердечником, на котором закреплены две криволинейные упруго-эластичные мембраны.
Указанный результат достигается также тем, что средство перемещения мембран относительно стенок корпуса выполнено в виде электродвигателя со снабженным резьбой выходным валом, на котором установлены мембраны с резьбой, выполненной в элементе, жестко соединяющем мембраны.
Снабжение транспортного средства тормозными звеньями, каждое из которых снабжено двумя криволинейными упруго-эластичными мембранами с лепестками, снабженными средствами их перемещения относительно стенок корпуса и взаимодействующими со стенами трубы через выполненные в стенках корпусов - звеньев прорези, при этом мембраны обращены выпуклостями друг к другу и жестко соединены между собой позволяет, с одной стороны, надежно фиксировать то или иное тормозное звено относительно стенок трубы, а с другой - обеспечить прохождение жидкости или газа по трубе, в которой находится транспортное средство за счет того, что упруго-эластичные мембраны снабжены лепестками, которые не полностью перекрывают сечение между корпусом звена и трубой. Для периодического обеспечения фиксации и ее снятия необходимо перемещать указанные мембраны относительно стенок корпуса звена. Тогда, из-за того, что мембраны обращены выпуклостями друг к другу, при их перемещении одни лепестки одной из мембран будут выходить через прорези за пределы корпуса, а другой - убираться внутрь него.
Выполнение механизма сведения звеньев в виде размещенной в одном из звеньев электромагнитной катушки с расположенным вдоль продольной оси транспортного средства и подпружиненным относительно торца корпуса звена сердечником является наиболее простым в технологическом плане его выполнением.
В частных случаях реализации средство перемещения мембран относительно стенок корпуса, так же как и механизм сведения звеньев, выполнено в виде электромагнитной катушки с расположенным вдоль продольной оси транспортного средства и подпружиненным относительно торца корпуса звена сердечником, на котором эти мембраны закреплены. При этом мембраны могут быть как закреплены на самом сердечнике, так и соединены между собой отдельным соединительным элементом, который в свою очередь присоединяется к сердечнику.
В другом частном случае реализации средство перемещения мембран относительно стенок корпуса выполнено в виде электродвигателя со снабженным резьбой выходным валом, на котором установлены мембраны с резьбой, выполненной в элементе, жестко соединяющем мембраны. Этот вариант конструктивно более сложен, чем описанный выше, но более экономичен с точки зрения потребления электроэнергии, необходимой для осуществления перемещения, что становится особенно важным в случае выполнения транспортного средства в автономном варианте, когда источники электроснабжения в виде аккумуляторов или батарей размещаются в одном из звеньев транспортного средства. Кроме упомянутых звеньев - тормозных и обеспечивающего их сведение и разведение транспортное средство может содержать дополнительные звенья, несущие кроме батарей электропитания различное оборудование. В частных случаях такое транспортное средство может содержать несколько наборов (цепочек), состоящих из описанных выше звеньев.
Сущность внутритрубного транспортного средства поясняется примерами реализации и чертежами. На фиг.1 представлен продольный и поперечный разрезы трехзвенного транспортного средства с использованием в качестве средства перемещения мембран электромагнитных катушек с сердечником. На фиг.2 представлены продольные разрезы транспортного средства в разных фазах его перемещения при движении слева направо относительно плоскости чертежа. На фиг.3 представлен продольный разрез транспортного средства, показывающий расположение его элементов при движении справа налево относительно плоскости чертежа. На фиг.4 показан продольный разрез трехзвенного транспортного средства с использованием в качестве средства для перемещения мембран электрического двигателя.
Пример 1. Транспортное средство в наиболее простом варианте реализации состоит их трех звеньев: среднее звено, выполненное в виде механизма сведения и разведения звеньев (локомотив) 1; два соединенных с ним тормозные звенья 2.
В среднем звене 1 размещена электромагнитная катушка 3 с сердечником 4. Сердечник 4 подпружинен относительно торца корпуса возвратной пружиной 5. Тормозные звенья в варианте реализации, охарактеризованном в п.2 формулы, содержат электромагнитные катушки 6 с сердечниками 7 и возвратные пружины 8. Сердечники скреплены с соединительным элементом 9, который жестко соединяет две лепестковые упруго-эластичные мембраны 10 и 11,
которые своими лепестками через прорези в корпусах звеньев выходят наружу или втягиваются внутрь в зависимости от местоположения сердечников 7. Звенья между собой шарнирно соединены жесткими связями 12, которые позволяют обеспечивать угловое смещение звеньев относительно друг друга.
1
1
1
2
1
2
Устройство функционирует следующим образом. Подается напряжение на электромагнитную катушку 3 звена 1; сердечник 4 под воздействием магнитного поля катушки 3, казалось бы, должен втянуться вовнутрь катушки и через жесткий упор 12 потянуть за собой правое крайнее звено 2. Но соединительный элемент 9 в правом крайнем звене под воздействием возвратной пружины 8 и за счет взаимодействия лепестков упруго-эластичной мембраны 10 противодействует втягиванию сердечника 4 в катушку 3 (крайнего звена 2). В этом случае катушка, а следовательно, и среднее звено подаются в сторону правого крайнего звена на величину I. На эту же величину I через жесткий упор 12 передвигается и левое крайнее звено. Возвратная пружина 5 среднего звена сжимается - затем снимается напряжение с электромагнитной катушки 3 и под воздействием возвратной пружины 5 и тормозного эффекта левого крайнего звена правое звено продвигается вперед также на величину I. Далее картина повторяется, и транспортное внутритрубное средство продвигается по стрелке (слева направо) на величину I. Величина I=I. Для обеспечения реверсивного движения (справа налево) на катушки 6 тормозных звеньев 2 подается напряжение, что приводит к смещению элемента 9 и соответственно лепестки мембраны 10 убираются внутрь корпуса, а лепестки мембраны 11 выдвигаются наружу для взаимодействия со стенками трубы для обеспечения тормозного эффекта.
Пример 2. Транспортное средство в другом варианте реализации состоит их трех звеньев: среднее звено, выполненное в виде механизма сведения и разведения звеньев (локомотив) 1; два соединенных с ним тормозные звенья 2.
В среднем звене 1 размещена электромагнитная катушка 3 с сердечником 4. Сердечник 4 подпружинен относительно торца корпуса возвратной пружиной 5. Тормозные звенья в варианте реализации, охарактеризованном в п.3 формулы, содержат электродвигатели 13, выходные валы которых снабжены резьбой. Резьба может быть выполнена в виде гайки 14. В этом случае элемент 9, жестко соединяющий мембраны, снабжается резьбовым элементом в виде винта 15. Возможен и другой вариант выполнения винтовой пары. Вал двигателя
выполняется в виде винта, а соединительный элемент 9 выполняет функцию гайки.
1
1
1
2
1
2
Устройство функционирует следующим образом. Подается напряжение на электромагнитную катушку 3 звена 1; сердечник 4 под воздействием магнитного поля катушки 3, казалось бы, должен втянуться вовнутрь катушки и через жесткий упор 12 потянуть за собой правое крайнее звено 2. Но соединительный элемент 9 в правом крайнем звене под воздействием возвратной пружины 8 и за счет взаимодействия лепестков упруго-эластичной мембраны 10 противодействует втягиванию сердечника 4 в катушку 3 (крайнего звена 2). В этом случае катушка, а следовательно, и среднее звено подаются в сторону правого крайнего звена на величину I. На эту же величину I через жесткий упор 12 передвигается и левое крайнее звено. Возвратная пружина 5 среднего звена сжимается - затем снимается напряжение с электромагнитной катушки 3 и под воздействием возвратной пружины 5 и тормозного эффекта левого крайнего звена правое звено продвигается вперед также на величину I. Далее картина повторяется, и транспортное внутритрубное средство продвигается по стрелке (слева направо) на величину I. Величина I=I.
Для обеспечения реверсивного движения (справа налево) на электродвигатели тормозных звеньев 2 подается напряжение, обеспечивающее вращение их валов обеспечивающих смещение элемента 9. Соответственно лепестки мембраны 10 убираются внутрь корпуса, а лепестки мембраны 11 выдвигаются наружу для взаимодействия со стенками трубы для обеспечения тормозного эффекта.