УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ ТРУБОПРОВОДА

Настоящая полезная модель относится к области коммунального машиностроения, а именно к рабочему оборудованию для обследования и диагностики внутренней полости трубопровода.
Известен Прототип - «Устройство для осмотра и диагностики внутренней поверхности трубопровода», Патент РФ на изобретение №2393031, 20.05.2009.
Прототип состоит (см. фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7) из следующих основных узлов и деталей: 1 - каретка; 2 - основная часть каретки; 3 - головная часть каретки; 4 - секция основной части каретки; 5 - носовая секция каретки; 6 - рычажно-опорная система; 7 - пневмодомкраты; 8 - осматриваемая труба; 9 - носовые пневмодомкраты; 10 - платформа; 11 - оборудование; 12 - шланг, крепящийся к каретке; 13 - стеклопруток; 14 - шайбы; 15 - шланг, крепящийся к барабану; 18 - пневмопривод; 19 - редуктор; 20 - подшипниковый редуктор; 21 - барабан; 22 - платформа барабана.
Прототип имеет следующее исполнение (см. фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7).
Прототип содержит каретку 1, включающую в себя основную 2 и головную 3 части. Конструктивно каретка 1 с ее частями 2 и 3 может быть выполнена различными способами. В одном из вариантов осуществления такой конструкции головная часть 3 выполнена двухсекционной. Одна секция 4 связана с основной частью 2 каретки 1 с возможностью поворота вокруг продольной оси на ±180°, а другая, носовая секция 5, соединена с секцией 4 и выполнена отклоняемой относительно нее на 60°. Головная часть 3 снабжена рычажно-опорной системой 6 с двумя пневмодомкратами 7, которая обеспечивает поддержание каретки 1 примерно по центру внутренней части осматриваемой трубы 8. Носовая секция 5 управляется двумя другими пневмодомкратами 9 и обеспечивает направление и возможность прохождения устройством криволинейных участков трубы 8.
Носовая секция 5 снабжена платформой 10, на которой установлено различное оборудование 11 для наблюдения и диагностики внутренней поверхности трубы 8, например датчики, видеокамеры и т.п.
Приводным элементом для каретки 1 согласно настоящему изобретению является шланг 12 высокого давления, внутри которого проложен стеклопруток 13 с нанизанными на него шайбами 14. Шланг 12 может быть выполнен из ПВХ и армирован оплеткой из полиэстерной нити. Шланг 12 должен быть устойчив к абразивному износу, к воздействию большого числа химических веществ и допускать использование при низких температурах. Одним концом шланг 12 соединен с основной частью 2 каретки 1, а другим концом 15 закреплен на барабане и сообщен с источником сжатого воздуха высокого давления. Стеклопруток 13 также одним концом заделан на барабане. Другой конец стеклопрутка 13 имеет возможность свободно перемещаться внутри шланга 12. Источник сжатого воздуха подобран таким образом, чтобы давления воздуха в шланге 12 в рабочем режиме поддерживалось в диапазоне 15-20 атм. Такое давление обеспечивает достаточную жесткость шланга 12, чтобы использовать его в качестве приводного элемента, проталкивающего каретку вдоль трубы 8 на значительное расстояние. В то же время такая жесткость шланга 12 с учетом изгибной жесткости стеклопрутка 13 и свойств материалов, из которых выполнен шланг 12, не мешает ему проходить криволинейные участки трубы 8, изгибаясь в пределах упругости.
Основная часть 2 каретки 1 жестко заделана на шланге 12 и является приемником воздушного давления. Внутри основной части 2 каретки размещены редуктор давления воздуха, обеспечивающий снижение воздушного давления перед подачей его в пневмораспределители (не показаны) известного выполнения, реверсивный пневмопривод 18 редуктора 19 поворота головной части каретки, встроенный в редуктор 19 подшипниковый редуктор 20 с большим передаточным отношением (~90), шланги, распределяющие воздух в аппаратуру управления движением каретки 1, электрические разъемы и др. Барабан 21, на котором закреплен один конец шланга 12 и стеклопруток 13, предназначен для компактного размещения шланга 12 и может быть установлен на платформе 22 с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. Катушка барабана 21 при вращении обеспечивает подачу шланга 12 для продвижения его внутри трубы 8 и имеет реверсивный привод и устройство торможения. В зоне оси вращения катушки барабана 21 организован гермоввод, к которому подводится сжатый воздух от источника и к которому присоединен первый виток шланга 12.
Управление элементами головной части каретки 1 осуществляется посредством малотоковых информационных шин, проложенных внутри шланга 12.
Для проведения работ по осмотру и диагностике внутренней поверхности исследуемой трубы 8 конец шланга 12 с закрепленной на нем кареткой 1 вставляется внутрь трубы 8 на определенное расстояние, на которое можно свободно переместить каретку 1 с расположенным на ней оборудованием.
Прототип работает следующим образом (см. фиг. 1).
От источника сжатого воздуха посредством известной из уровня техники запорно-регулировочной аппаратуры в шланг подают сжатый воздух с давлением в диапазоне 15-20 атм. После этого посредством поворота катушки барабана 21 вокруг горизонтальной оси осуществляют подачу шланга 12 вдоль трубы 8. При нахождении в шланге 12 воздух высокого давления растягивает стенки шланга в осевом и радиальном направлениях, чем обеспечивается большая жесткость, в основном в осевом направлении. Таким образом, шланг 12 приобретает свойства жесткого стержня, способного проталкивать каретку с оборудованием вдоль трубы 8 на значительное расстояние. При прохождении поворотных участков дополнительную изгибную жесткость шлангу 12 придает стеклопруток 13 с нанизанными на него шайбами 14. Посредством воздушного редуктора снижается давление воздуха, в данном случае, приблизительно до 6,5 атм., подаваемого на пневмораспределители. Далее, воздух с помощью шлангов распределяется по потребителям аппаратуры управления движением и перемещением каретки 1. В частности воздух подается в пневмодомкраты 7 и 9 рычажно-опорной системы головной части 3 каретки 1. Пневмодомкраты 7 осуществляют подъем рычагов секции 4 до касания их с внутренней стенкой трубы 8 или опускание их в исходное положение. При осмотре внутренней поверхности трубы 8 требуется изменение ориентации диагностического оборудования, находящегося на платформе носовой секции 5. Это изменение обеспечивается редуктором 19 поворота головной части каретки со встроенным в него подшипниковым редуктором 20 с большим передаточным отношением. При этом обеспечивается поворот каретки 1 вокруг продольной оси на ±180°. Изменение ориентации секции 5 необходимо также при подготовке каретки при входе в поворот. При прохождении криволинейных участков трубы 8 носовая секция 5 с помощью пневмодомкратов 9 поворачивается на необходимый угол, обеспечивая перемещение каретки 1 с толкающим ее шлангом 12 через такой участок и дальнейшее продвижение их по трубе 8. Управление указанными исполнительными механизмами движения каретки 1, а также сбор информации, полученной расположенным на каретке диагностическим оборудованием, осуществляются дистанционно посредством известных из уровня техники систем.
Прототип имеет следующие недостатки.
Прототип в основном применяется для обследования газовых стальных труб. При обследовании коммунальных чугунных или керамических труб у прототипа опорно-рычажная система (см. фиг.6), которая упирается в стенки трубы, может попасть в разлом, трещину в трубопроводе и выйти из строя.
У прототипа каретка 1 (см. фиг. 1 и фиг. 2) имеет длину, при которой не может проходить повороты в трубах малого диаметра, поэтому каретка 1 (см. фиг. 1 и фиг. 2) выполнена из двух частей с возможностью поворота, что приводит к усложнению конструкции.
Наличие у прототипа в шланге 12 (см. фиг. 1 и фиг. 2) жесткого стеклопластикового прутка 13 (см. фиг. 4) и шайб 14 (см. фиг. 4) придает жесткость шлангу 12 и увеличивает диаметр его наматывания на барабан 21 (см. фиг. 5), поэтому барабан 21 будет большого диаметра, неудобный при транспортировке и обращении.
При обследовании внутренней полости трубопровода, в котором находятся крупные фракции например, щебенка, битый кирпич, опорно-двигательная система будет тормозить, проталкивание прототипа по трубопроводу.
При обследовании внутренней полости трубы аппаратура ведущая съемку находится на каретке 1 (см. фиг. 3) в носовой секции 5 на платформе 10 не защищена от ударов и других механических воздействий.
Наличие у прототипа пневмодомкратов 7 (см. фиг. 2) пневмодомкратов 9 (см. фиг. 2), пневмоприводов 18 (см. фиг. 7), редуктора 19 (см. фиг. 7), редуктора 20 (см. фиг. 7) не защищенных от агрессивной среды в канализационных трубопроводах приведет их к быстрому износу и поломке.
Невозможность прототипа выполнять очистку внутренней полости трубопровода без установки дополнительного оборудования.
Техническими задачами, на решение которых направлена заявленная полезная модель, является упрощение конструкции устройства, минимизация обслуживания устройства, повышение надежности и продление срока эксплуатации устройства, повышение степени и качества обследования внутренней полости труб.
Дополнительными задачами, на решение которых направлена заявляемая полезная модель, является не только улучшение качества обследования внутренней полости труб, но и очистка внутренних стенок трубопровода.
Данные задачи решаются за счет того, что в заявленном устройстве для обследования внутренней полости труб (далее устройство) содержащее корпус, втулку, штуцер с реактивными соплами, дуги, отличительным от прототипа признаком является, отсутствие рычажно-опорной системы, стеклопластикового прутка в шланге, пневмодомкратов, редуктора, а также тем, что заявляемое устройство продвигается по внутренней полости трубы, опираясь на дуги за счет реактивных сопел, которые создают реактивную тягу, с возможностью проведения видеодиагностики внутренней полости трубы.
В корпус вмонтирована втулка, в которой просверлены полости, в которые помещаются водостойкие фонари, и водостойкая видеокамера. Фонари и видеокамера удерживаются в полостях втулки шайбой с отверстиями для освещения и ведения видеосъемки.
В полости втулки, где размещается видеокамера, имеется пружина, которая прижимает видеокамеру к шайбе. Корпус от истирания и ударов защищают дуги, выполненные из пружинной проволоки.
Техническим результатом, обеспечивающим приведенной совокупностью признаков, является: минимизация обслуживания, повышение степени качества обследования внутренней полости труб, упрощение конструкции.
На чертеже (см. фиг. 8) изображен общий вид устройства для обследования внутренней полости трубопровода, схематично в продольном разрезе.
Позиции на чертеже (см. фиг. 8) обозначают: 23 - корпус, 24 - втулка, 25 - полость для фонаря, 26 - фонарь, 27 - полость для видеокамеры, 28 - пружина, 29 - видеокамера, 30 - крышка, 31 - стопор, 32 - окно для фонаря, 33 - окно для видеокамеры, 34 - накидная гайка, 35 - штуцер, 36 - сопла, 37 - дуги.
Устройство имеет следующее исполнение (см. фиг. 8).
В корпус 23 помещается втулка 24, в которой просверлены полости 25, где размещены фонари 26, и полость 27, где размещена пружина 28 и видеокамера 29. На крышке 30 оборудованной стопором 31 расположены окна 32 для фонарей 26 и окно 33 для видеокамеры 29. Накидная гайка 34 навинчивается на корпус 23. Штуцер 35 имеет реактивные сопла 36. Дуги 37 выполнены и з пружинной проволоки.
Для выполнения работ по обследованию внутренней полости трубопровода в устройстве открутить накидную гайку 34, снять крышку 30. В полость 27 поместить пружину 28. Включить фонарь 26 и поместить в полость 25. Включить видеокамеру 29 и поместить в полость 27. Зафиксировать крышку 30 стопором 31. Накрутить накидную гайку 34 на корпус 23. Устройство при помощи патрубка (условно не обозначен) навинченного на резьбу штуцера 35, соединяют со шлангом для подачи рабочего агента (например воды).
Устройство работает следующим образом (см. фиг. 8).
Рабочий агент (например вода) под давлением попадает в штуцер 35 и, вырываясь из реактивных сопел 36, создает реактивную тягу и продвигает устройство вперед. Фонари 26 освещают внутреннюю полость трубы, а видеокамера 29 ведет видеосъемку внутренней полости трубы. Рабочий агент (например вода), вырываясь из сопел 36, не только продвигает устройство по трубе, но и отбивает от внутренней полости труб обрастания, вскрывая скрытые дефекты, такие как трещины, эрозия, износ трубопровода, которые будут обнаружены при обратной съемке видеокамерой 29 при ее извлечении из трубы.
Сопла 36, расположенные под углом, не только двигают устройство вперед, но и приподнимают его не давая вязнуть в отложениях. Дуги 37 если зацепятся, например, за арматуру при обследовании бетонных труб, то дуга 37 выходит из держащих ее отверстий (условно не обозначены) и освобождает устройство от зацепа, а в освободившееся место вставляется новая дуга 37.
После окончания работ по обследованию трубы отсоединить устройство от шланга, открутить накидную гайку 34, снять крышку 30, вытащить и выключить фонари 26, вытащить и выключить видеокамеру 29, вытащить пружину 28. Подключить видеокамеру компьютеру и просмотреть видеозапись.
На заявляемое устройство изготовлены чертежи, изготовлен опытный образец, испытания показали высокую эффективность при обследовании внутренней полости трубопровода. По сравнению с прототипом увеличилась производительность.
В сравнении с аналогом увеличилось производительность заявленного устройства, повысилась его надежность, удобство в эксплуатации, расширение степени применения.