Устройство для обследования внутренней поверхности промышленных вентиляционных и дымовых труб
DEVICE FOR INSPECTION OF THE INNER SURFACE OF INDUSTRIAL VENTILATION AND CHIMNEYS

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для комплексного обследования промышленных дымовых, вентиляционных выбросных труб.
При комплексном обследовании промышленных дымовых, вентиляционных выбросных труб необходимо проводить оценку состояния футеровки, которая позволяет своевременно обнаружить возникшие повреждения и дефекты.
Из уровня техники известен способ контроля внутренней поверхности дымовой трубы (Патент РФ №2545062, МПК G02B 23/24, опубл. 27.03.2015). Для его осуществления используют устройство, содержащее корпус, состоящий из соединенных между собой головного полусферического обтекателя, цилиндрического кожуха, хвостового отсека с элементами тросовой подвески маятникового типа, излучатели и приемники излучений лазерного и оптического диапазонов, системы температурной и аэродинамической стабилизации, одновременно трос подвески устройства оснащен гидравлическим демпфером гашения вертикальных колебаний устройства. Однако при движении в турбулентном потоке дымовых или вентиляционных газов устройство совершает горизонтальные колебательные движения Вышеописанное устройство, подвешенное на нераскручивающемся при нагрузках тросе, опускается в дымовую трубу, при этом фотокамеры движущегося внутри дымовой трубы устройства работают автоматически в циклическом режиме. Они с периодом цикла визирования (при скорости спуска 0,15 м/с примерно 11 секунд), зависящим от скорости перемещения устройства и высоты кольцевой полосы визирования (период цикла не превышает частное от деления шага визирования на скорость, т.е. при ΔН=1,8 м частное равно 12 с), включаются для фотографирования.
Недостатками данного устройства является сложность конструкции, а также трудоемкость и длительность подготовки к проведению работы устройства. Использование данного устройства не обеспечивает безопасность обслуживающего персонала, вынужденного проводить работы на высоте.
Известно устройство для обследования внутренней поверхности дымовой трубы (Патент РФ №164813, МПК G02B 23/24, опубл. 20.09.2016), содержащее исследовательский модуль, помещенные в корпус модуля блок автономного питания, соединенный с блоком световой подсветки, установленной снаружи корпуса, блок видеофиксации. На исследовательском модуле закреплено не менее двух блоков, через которые протянут трос, один конец которого крепится к оголовку трубы, а другой к подъемному механизму, состоящему из крана из легкого профиля и лебедки.
Для подготовки устройства к работе на верхнюю смотровую площадку трубы с помощью электролебедки поднимается кран из легких профилей, на котором через систему блоков и шарниров будет производиться спуск лебедкой исследовательского модуля. Кран монтируется на строительных конструкциях дымовой трубы, на него монтируется такелаж.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, а также большие материальные и временные затраты на осуществление подготовки устройства к работе, связанные с подъемом оборудования на верхнюю смотровую площадку трубы. Использование устройства не обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.
Подвесное устройство для исследования внутренней поверхности дымовых труб (Патент РФ №69057, МПК B66F 7/02, опубл. 10.12.2007) принято за прототип.
Известное устройство содержит аппаратурную платформу, сопряженную с натянутым канатом, огибающем верхнее блочное устройство и зафиксированным от смещения внизу. Устройство управления перемещением платформы и поддержания ее ориентации, выполнено в виде установленного на платформе инерционного тормоза с маховиком, кинематически связанным с приводным роликом, при этом ось маховика перпендикулярна канату подвески. Фиксация каната внизу может быть выполнена посредством опускаемого с канатом якоря, который может быть снабжен замком отцепления.
Фиксация натянутого каната вверху и внизу и наличие направляющего элемента препятствуют раскачиванию и поддерживают ориентацию платформы. Однако использование известного устройства также связано с большими материальными и временными затратами, обусловленными работами на высоте и спуском исследовательского модуля в трубу, и не обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении безопасности обслуживающего персонала, а также сокращении трудоемкости, себестоимости и сроков проведения работ по обследованию внутренней поверхности промышленных вентиляционных и дымовых труб.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для обследования внутренней поверхности промышленных вентиляционных и дымовых труб, содержащем исследовательский модуль, сопряженный с натянутым привязным тросом, зафиксированным внизу, устройство управления перемещением исследовательского модуля и поддержания его ориентации предложено выполнить в виде эластичного баллона с газом легче воздуха.
Эластичный баллон снабжен стропами, соединенными через фиксатор с привязным тросом.
Нижний конец троса прикреплен к подъемному механизму, находящемуся внизу.
На стропах перпендикулярно вертикальной оси промышленной трубы закреплена аппаратная платформа с жестко установленным исследовательским модулем, содержащим осветительную систему и средства передачи информации на видеомонитор, находящийся за пределами ствола трубы.
Эластичный баллон заключен в чехол.
В горизонтальном сечении эластичного баллона закрепляют кольцо, на котором симметрично фиксируют стропы.
Подъемный механизм может состоять из лебедки, находящейся за пределами ствола трубы в непосредственной близости от оператора, и блочного устройства, через которое пропущен привязной трос, при этом блочное устройство закреплено на основании трубы.
Заявляемое изобретение проиллюстрировано графическим материалом, где на фиг. 1 показано устройство для обследования внутренней поверхности промышленных вентиляционных и дымовых труб.
Устройство для обследования внутренней поверхности промышленных вентиляционных и дымовых труб включает эластичный баллон 1 (см. фиг. 1) с газом легче воздуха. Форма эластичного баллона определяется заданным поперечным сечением, зависящим от диаметра обследуемой трубы, и необходимым для обеспечения подъема исследовательского модуля объемом газа. Для повышения надежности баллона 1 и устойчивости его к аварийным ситуациям баллон 1 заключен в чехол 2. Для обеспечения жесткости конструкции к чехлу 2 снаружи прикрепляют не менее трех строп 3. Для этого в горизонтальном сечении баллона закрепляют кольцо 4. На кольце 4 симметрично фиксируют стропы 3, которые внизу так же для обеспечения жесткости конструкции закреплены фиксатором 5. На фиксаторе 5 крепится привязной трос 6, нижний конец которого прикреплен к подъемному механизму 7, находящемуся внизу. На стропах 3 перпендикулярно вертикальной оси ствола трубы закреплена аппаратная платформа 8 с жестко установленным исследовательским модулем 9. Состав аппаратуры исследовательского модуля определяется задачами обследования внутренней поверхности промышленной трубы.
Полученная с помощью исследовательского модуля информация передается на видеомонитор 10, находящийся за пределами ствола трубы, что позволяет вывести оператора из зоны риска.
Работа устройства для обследования внутренней поверхности промышленных вентиляционных и дымовых труб осуществляют следующим образом.
После проведения визуального контроля проходимости внутреннего ствола трубы, наличия посторонних предметов на траектории движения эластичного баллона, осуществляют подготовку к запуску эластичного баллона с исследовательским модулем. Эластичный баллон 1 (см. фиг. 1) заключают в чехол 2, изготовленный из тонкой капроновой ткани, и постепенно заполняют газом легче воздуха (в конкретном примере исполнения был использован гелий). На чехле 2 снаружи в горизонтальном сечении ниже центра эластичного баллона 1 закрепляют кольцо 4, изготовленное из тонкой алюминиевой трубки. На кольце 4 симметрично фиксируют три стропы 3, которые внизу фиксируются для обеспечения жесткости конструкции. В точке фиксации строп 3 устанавливают фиксатор 5 в форме кольца небольшого диаметра, на котором крепится капроновый шнур в качестве привязного троса 6, предназначенный для управления полетом шара и страховки. Нижний конец привязного троса 6 прикреплен к подъемному механизму 7 с возможностью регулировки скорости и направления движения исследовательского модуля оператором. В конкретном примере исполнения изобретения в качестве подъемного механизма 7 используется лебедка, находящаяся за пределами ствола трубы в непосредственной близости от оператора, а привязной трос 6 пропущен через блочное устройство 11, закрепленное на основании 12 трубы. При натяжении привязной трос 6, под действием подъемной силы газа, образует вертикаль, предотвращая колебательные движения платформы 8. Применение блочного устройства 11 позволяет вывести оператора из зоны риска.
На стропах 3 перпендикулярно вертикальной оси ствола трубы устанавливают платформу 8, на которой размещен жестко закрепленный исследовательский модуль 9. Исследовательский модуль в конкретном примере исполнения содержит три цифровые видеокамеры с угловым полем 120°, что обеспечивает полный круговой обзор. Были использованы видеокамеры, специально предназначенные для съемки в условиях агрессивной окружающей среды (экшнкамеры) с wi-fi каналом. Также в состав исследовательского модуля были включены светодиодные осветительные системы, блоки питания и кабели коммутации.
После сбора вышеописанной конструкции завершают заполнение эластичного баллона 1 газом в количестве достаточном для того, чтобы обеспечить подъемную силу для движения вверх исследовательского модуля 9.
3
3
Подъемная сила, например, гелия при нормальных условиях равна 1,295-0,178=1,117 кг/м. Это означает, что для подъема 1 кг нужно 1/1,117=0,895 м или 895 л гелия. Это упрощенный расчет для идеальных газов.
3
При конкретной реализации изобретения вес исследовательского модуля 9 с учетом веса привязного троса 6 находился в пределах 8 кг. Эластичный баллон с объемом 8,2 м обеспечивает расчетную грузоподъемность не менее 8 кг без учета подъемной силы восходящих потоков.
Восходящие потоки, образующиеся в стволе трубы, формируют общее давление на эластичный баллон с силой, которая направлена в среднем вдоль оси вентиляционной трубы вверх. Величину подъемной силы определяет скорость воздушного потока, плотность воздуха и площадь поперечного сечения эластичного баллона.
Следовательно, увеличить грузоподъемность эластичного баллона можно за счет увеличения объема гелия, его заполняющего, и увеличения площади поперечного сечения эластичного баллона. Кроме того, чем больше площадь поперечного сечения эластичного баллона, тем выше (вследствие инерции) его маятниковая устойчивость.
Далее исследовательский модуль 9 с помощью эластичного баллона 1 поднимается внутри ствола трубы. Скорость подъема регулируется оператором с помощью подъемного механизма 7. Информация с исследовательского модуля 9 передается на удаленный видеомонитор 10, расположенный за пределами ствола трубы.
Оператор, находящийся у видеомонитора 10, посредством подъемного механизма 7 может приостанавливать подъем исследовательского модуля для более детального рассмотрения и/или измерения повреждений внутренней поверхности трубы.
Следует иметь в виду, что форма выполнения устройства, проиллюстрированного графическим материалом и описанная выше, представляет собой возможный вариант осуществления. Однако могут быть использованы и другие варианты в отношении формы, размеров, расположения отдельных элементов и последовательности операций.
Благодаря тому, что для обследования внутренней поверхности трубы используют подъемную силу Архимеда и силу восходящих потоков, образующихся в стволе трубы, отпадает необходимость применения крана и другого вспомогательного оборудования. Также отпадает необходимость подъема данного оборудования наверх трубы. Все это обеспечивает повышение безопасности, снижение трудоемкости, себестоимости, сроков проведения работ.