УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ ВНУТРИ ТРУБОПРОВОДА (ВАРИАНТЫ)
DEVICE TO MOVE INSIDE PIPELINE (VERSIONS)

Изобретение относится к области электротехники и транспортной техники и может быть использовано для перемещения приборов диагностики и различных устройств внутри трубопровода.
Известен движитель, содержащий два телескопических цилиндра с закрепленными на их наружных поверхностях упругими элементами, контактирующими с внутренней поверхностью трубопровода, причем телескопические цилиндры соединены между собой приводом возвратно-поступательного перемещения, а каждый упругий элемент выполнен в виде проволочных щеток, наклоненных в обратную сторону движения всего устройства (авторское свидетельство СССР №852701, кл. B62D 57/00, 1981).
Недостатком данного движителя является малый срок службы вследствие истирания проволочных щеток о внутреннюю поверхность трубопровода, причем в ряде случаев недопустимо трение внутренней поверхности трубопровода о металлические щетки, что ограничивает область применения данного движителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является самоходная установка для движения внутри трубопровода (авторское свидетельство СССР №1142186, кл. B08B 9/04, B62D 57/00, 1984), содержащая расположенный параллельно продольной оси привод возвратно-поступательных перемещений, на концах которого в поперечных плоскостях установлены попеременно расширяющиеся пояса, и систему управления фазами работы этих поясов, причем каждый из поясов выполнен в виде упругого магнитопроводящего кольца, внутри которого диаметрально установлена пара электромагнитов, соединенная с системой управления.
Недостатком прототипа является малая надежность, так как опорные пояса, которые выполнены в виде упругих магнитопроводящих колец, подвержены быстрому износу при трении о внутренние стенки трубопровода.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности устройства за счет магнитопроводящих колец, состоящих из неупругих полуколец.
Поставленная задача по варианту 1 достигается тем, что устройство для движения внутри трубопровода, содержащее упругие магнитопроводящие кольца и систему управления, в отличие от прототипа содержит три кольца из магнитопроводящего материала, соединенные упругой связью. Кольца состоят из двух неупругих полуколец с пазами, при этом среднее кольцо расположено так, что прорези повернуты на 90° относительно прорезей других колец. Полукольца среднего кольца соединены неупругим немагнитным материалом, а полукольца других колец соединены упругим материалом. На каждом полукольце в прорези установлена катушка, которая связана с системой управления. Причем катушка укладывается в прорези таким образом, чтобы не выступать за внешний радиус полукольца. Система управления проходит внутри колец и прикреплена к кольцам.
Поставленная задача по варианту 2 достигается тем, что устройство для движения внутри трубопровода, содержащее упругие магнитопроводящие кольца и систему управления, в отличие от прототипа, содержит два кольца из магнитопроводящего материала, соединенные упругой связью. Кольца состоят из двух неупругих полуколец с пазами, при этом кольца расположены так, что прорези одного кольца повернуты на 90° относительно прорезей другого кольца. Полукольца колец соединены упругим материалом. На каждом полукольце в пазе установлена катушка, которая связана с системой управления. Причем катушка укладывается таким образом, чтобы не выступать за внешний радиус полукольца. Система управления проходит внутри колец и закреплена к кольцам.
Существо устройства для движения внутри трубопровода поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид устройства по варианту 1. На фиг.2 представлен общий вид устройства по варианту 2. На фиг.3 изображен путь замыкания магнитного потока.
Устройство для движения внутри трубопровода 1 (фиг.1) по варианту 1 содержит три кольца 2, 3, 4, соединенные упругими элементами 5. Кольца 2, 4 состоят из двух полуколец, связанных упругим материалом 6. Кольцо 3 состоит из двух полуколец, связанных неупругим немагнитным материалом 7. На каждом полукольце имеются пазы. Кольца расположены так, что прорези одного кольца повернуты на 90° относительно прорезей другого кольца. В пазах, выбранных на одном из полуколец кольца, намотана катушка 8. Катушки 8 связаны с системой управления 9 работы колец, которая крепится к внутренним стенкам колец 2, 3, 4.
Устройство для движения внутри трубопровода 1 (фиг.2) по варианту 2 содержит два кольца 2, 3, соединенные упругими элементами 5. Кольца 2, 3 состоят из двух полуколец, связанных упругим материалом 6. На каждом полукольце имеются пазы. Кольца расположены так, что прорези одного кольца повернуты на 90° относительно прорезей другого кольца. В пазах, выбранных на одном из полуколец кольца, намотана катушка 8. Катушки 8 связаны с системой управления 9 работы колец, которая крепится к внутренним стенкам колец 2, 3.
Устройство для движения внутри трубопровода 1 по варианту 1 работает следующим образом. Рассмотрим движение устройства в сторону кольца 2. Диаметр кольца 3 меньше внутреннего диаметра трубы. На систему управления 9 подают постоянное электрическое напряжение. Полукольца колец 2, 4 притягиваются, и их диаметр становится меньше внутреннего диаметра трубопровода 1. Устройство помещается в трубопровод 1, причем кольцо 2 устанавливается первым. После полного помещения устройства в трубопровод 1 прекращают подачу постоянного напряжения на систему управления 9. На катушки кольца 2 по системе управления 9 подается постоянное напряжение, и полукольца кольца 2 фиксируются с заданным зазором, который обеспечивает свободное перемещение кольца 3 по трубопроводу 1. На катушки полуколец колец 3 и 4 по системе управления 9 подается переменный ток. Переменный ток в катушках полуколец возбуждает в магнитной цепи устройства переменный магнитный поток, путь которого показан на фиг.3. Между полукольцами кольца 4 возникает переменная сила притяжения, изменяющая свое значение от нуля до максимального. Когда сила упругости пружин 7 становится меньше электромагнитной силы, полукольца начинают притягиваться друг к другу. Одновременно возникает электромагнитная сила притяжения между кольцами 3, 4 устройства. Когда сила упругости пружин 5 между кольцами становится меньше электромагнитной силы притяжения колец 3 и 4, происходит сближение колец 3 и 4. При этом не происходит перемещения центра масс. Затем магнитный поток начинает уменьшаться. Переменная электромагнитная сила становится меньше силы упругости пружин 7, и полукольца кольца 4 отталкиваются и прижимаются к трубопроводу 1. Одновременно с этим электромагнитная сила между кольцами 3 и 4 становится меньше силы упругости пружин 5, и кольцо 3 отталкивается от кольца 4. Происходит смещение центра масс в сторону кольца 3. Далее электромагнитная сила снова начинает возрастать, и цикл повторится снова. Частота цикла равна удвоенной частоте сети. Для движения в обратную сторону по системе управления 9 на катушку кольца 4 подается постоянное напряжение, а на катушки колец 2 и 3 - переменное.
Устройство для движения внутри трубопровода 1 по варианту 2 работает следующим образом. Движение устройства, например, в сторону кольца 3 происходит следующим образом. На систему управления 9 подают постоянное электрическое напряжение. Полукольца колец 2, 3 притягиваются, и их диаметр становится меньше внутреннего диаметра трубопровода 1. Устройство помещается в трубопровод 1, причем кольцо 3 устанавливается первым. После полного помещения устройства в трубопровод 1 прекращают подачу постоянного напряжения на систему управления 9. На катушки кольца 3 по системе управления подается постоянное напряжение, и полукольца кольца 3 фиксируются с заданным зазором за счет механического фиксатора, который обеспечивает свободное перемещение кольца 3 по трубопроводу 1. На катушки кольца 2 по системе управления 9 подается переменный ток, который возбуждает в магнитной цепи устройства переменный магнитный поток, путь которого показан на фиг.3. Между полукольцами кольца 2 возникает переменная сила притяжения, изменяющая свое значение от нуля до максимального. Когда сила упругости пружин 6 становится меньше электромагнитной силы, полукольца начинают притягиваться друг к другу. Одновременно возникает электромагнитная сила притяжения между кольцами 2 и 3 устройства. Когда сила упругости пружин 5 между кольцами становится меньше электромагнитной силы притяжения колец 2 и 3, происходит сближение колец 2 и 3. При этом не происходит перемещения центра масс. Затем магнитный поток начинает уменьшаться. Переменная электромагнитная сила становится меньше силы упругости пружин 6, и полукольца кольца 2 отталкиваются и прижимаются к трубопроводу 1. Одновременно с этим электромагнитная сила между кольцами 2 и 3 становится меньше силы упругости пружин 5, и кольцо 3 отталкивается от кольца 2. Происходит смещение центра масс в сторону кольца 3. Далее электромагнитная сила снова начинает возрастать, и цикл повторится снова. Частота цикла равна частоте сети. Для движения в обратную сторону по системе управления 9 на катушку кольца 2 подается постоянное напряжение, а на катушки колец 3 - переменное.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает перемещение устройства по трубопроводу и большую надежность устройства за счет магнитопроводящих колец, состоящих из неупругих полуколец.