УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ БЛОКА ДАТЧИКОВ К КОРПУСУ ДЕФЕКТОСКОПА

Полезная модель относится к области магнитной дефектоскопии, к устройствам для неразрушающего контроля трубопроводов и касается магнитной измерительной системы внутритрубного дефектоскопа.
Устройство используется для крепления блока датчиков к корпусу дефектоскопа, а также для прижатия блоков датчиков к внутренней поверхности трубы во время прохождения дефектоскопа по трубопроводу при проведении внутритрубной диагностики.
Известен сенсорный модуль для внутритрубного дефектоскопа по патенту US 2010308809 от 09.12.2010. Сенсорный модуль включает в себя смещенный наружу сенсорный рычаг, соединенный с шарниром, установленным на дефектоскопе, при этом угол между сенсорным рычагом и дефектоскопом представляет собой размер трубопровода. Магнит и датчик магнитного потока установлены в модуле датчика для перемещения друг относительно друга, когда рычаг датчика поворачивается относительно дефектоскопа. Измерение изменения магнитного потока может позволить определить угол между рычагом блока датчиков и дефектоскопом. Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и, как следствие, высокая стоимость изготовления устройства, а также значительные габаритные размеры устройства из-за наличия мест крепления дополнительных пружин. В заявленном устройстве отсутствуют дополнительные пружины, а прижатие датчика осуществляется за счет упругих свойств основного рычага. Это приводит к уменьшению габаритных размеров, упрощению и удешевлению конструкции устройства.
Наиболее близким по технической сущности является устройство удержания блока датчиков (US 4105972 от 08.08.1978), включающего пластинчатую пружину, закрепленную на фланцевое кольцо, имеющую рычаги один и два. Рычаг два входит в зацепление с первой пластиной. Первая пластина скреплена со второй пластиной посредством первого гибкого соединения. Вторая пластина опирается на рычаг один пружины и закреплена на фланцевом кольце посредством второго гибкого соединения. На первой пластине закреплен блок датчиков. Недостатком данного технического решения является использование для гибких соединений недолговечных материалов (резиновые, резинотканевые, полимерные пластины). Также эти материалы обладают недостаточной жесткостью при изгибе, поэтому вторая пластина дополнительно поджимается рычагом пружины. Это усложняет конструкцию пружины и устройства в целом. В заявленном устройстве отсутствуют гибкие элементы из недолговечных материалов. Это повышает надежность устройства. Вместо второй пластины со вторым гибким элементом используется один упругий рычаг, выполненный из прецизионного сплава для упругих элементов. Прижатие блока датчиков осуществляется за счет упругих свойств этого рычага без дополнительной пружины, что упрощает конструкцию устройства.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке устройства крепления блока датчиков на дефектоскопе.
Техническая задача решается тем, что устройство крепления блока датчиков к корпусу дефектоскопа включает корпус блока датчиков, кронштейн, выполненный с возможностью крепления на корпусе дефектоскопа, плоские пружины, соединяющие корпус блока датчиков с кронштейном, корпус блока датчиков имеет крышку, соединенные посредством крепежных элементов, при этом корпус блока датчиков и крышка корпуса блока датчиков имеют Z-образную форму, устройство содержит рычаг, состоящий из плоской пружины и защитной пластины, скрепленных крепежными элементами и прижимной планкой, крышка и рычаг соединены петлей с осью, благодаря которой имеют возможность двигаться, при этом петля соединена с плоской пружиной посредством крепежных элементов, рычаг с опорой закреплен на кронштейне, при этом опора и кронштейн выполнены из полос, имеющих изогнутую форму, на противоположной стороне кронштейна установлена плоская задняя пружина, выполненная в виде прямоугольной полосы с загнутым концом, которым продета в прямоугольный паз зацепа, выполненного в виде загнутой пластины с прямоугольным пазом и закрепленного на задней части корпуса блока датчиков.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является плотное прилегание блока датчиков к исследуемой поверхности, что также обеспечивает надежность прохождения дефектоскопа по трубам со сложной геометрией.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1-2 - общий вид устройства;
на фиг.3 - вид блока датчиков в рабочем положении, где
1 - кронштейн
2 - плоская пружина
3 - защитная пластина
4 - крышка корпуса блока датчиков
5 - задняя плоская пружина
6 - опора
7 -зацеп
8 - вставка
9 - шарик
10 - пружина
11 - гайка
12 - винт
13 - винт
14 - винт
15 - прижимная планка
16 - гайка
17 - гайка
18 - гайка
19 - винт
20 - вставка
21 - шпилька
22 - ось
23 - корпус блока датчиков
24 - петля
25 - рычаг
26 - винт.
Корпус блока датчиков 23, выполненный из эпоксидного компаунда, крепится на крышку корпуса блока датчиков 4 посредством шпилек 21 с гайками 11 (крепежных элементов). Корпус блока датчиков 23 и крышка корпуса блока датчиков 4 имеют Z-образную форму. Крышка корпуса блока датчиков 4 выполнена из немагнитной стали (например, 12Х18Н10Т, 36НХТЮ, 10Х17Н13М2Т) и имеет на внешней поверхности твердое износостойкое покрытие. В крышке 4 выполнены два прямоугольных отверстия. Поверхность корпуса блока датчиков 23 в отверстиях крышки 4 закрыта двумя керамическими немагнитными и неэлектропроводящими вставками 8. В углах крышки 4 вклеены четыре твердосплавных шарика 9. Рычаг 25 состоит из плоской пружины 2 и защитной пластины 3, скрепленных винтами 14, гайками 18 (крепежными элементами) и прижимной планкой 15. Плоская пружина 2 изготовлена из прецизионного сплава для упругих элементов, например, 40КХНМ, 36НХТЮ. Защитная пластина 3 выполнена из немагнитной стали (например, 12Х18Н10Т, 36НХТЮ, 10Х17Н13М2Т) и имеет на внешней поверхности твердое износостойкое покрытие. Крышка 4 и рычаг 25 соединены петлей 24 с твердосплавными вставками 20 и имеют возможность вращаться друг относительно друга вокруг оси петли 24. Ось 22 фиксируется в петле 24 винтом 19. Рычаг 25 вместе с опорой 6 крепится к кронштейну 1 винтами 12 и гайками 16 (крепежными элементами). Опора 6 и кронштейн 1 выполнены из металлической полосы и имеют изогнутую форму. Опора 6 и кронштейн 1 выполнены из немагнитной стали. Кронштейн 1 крепится на корпусе дефектоскопа винтом 26. Плоская задняя пружина 5 установлена на противоположной стороне кронштейна 1 посредством винтов 13 и гаек 17 (крепежными элементами). Задняя плоская пружина 5 выполнена из прецизионного сплава для упругих элементов в виде прямоугольной полосы с загнутым концом. Задняя плоская пружина 5 своим свободным загнутым концом продета в прямоугольный паз зацепа 7. Зацеп 7 выполнен из немагнитной стали в виде загнутой пластины с прямоугольным пазом и закреплен шпильками 21 и гайками 11 (крепежными элементами) на задней части корпуса блока датчиков 23. Вывод кабеля датчика защищен витой пружиной 10.
Устройство работает следующим образом. Устройство удержания блока датчиков в рабочем положении показано на фиг. 3. При помещении дефектоскопа в трубопровод и дальнейшем движении дефектоскопа по трубопроводу во время проведения диагностики плоская пружина 2 рычага 25 упруго деформируется, создавая усилие прижатия петли 24 к внутренней поверхности трубы. Задняя плоская пружина 5 также упруго деформируется и, надавливая на зацеп 7, обеспечивает прижатие задней части крышки корпуса блока датчиков 4 к внутренней поверхности трубы. Жесткости упругой плоской пружины 2 и задней плоской пружины 5 подобраны так, чтобы обеспечивалось заданное прижатие крышки корпуса блока датчиков 4 к трубе. Такое прижатие крышки с приложением усилий в двух крайних точках, а также наличие цилиндрического шарнира-петли в конструкции устройства закрепления датчика, позволяют датчику преодолевать неровности поверхности трубопровода (сварные швы, вмятины и др.) без значительной потери прилегания скользящей поверхности крышки 4 к поверхности трубы и, как следствие, без значительного снижения качества данных. Плоская пружина 2 рычага 25 при изгибе ложится на опору 6, повторяя ее форму (окружность). Этим обеспечивается постоянная величина кривизны плоской пружины 2 в области максимальных деформаций у заделки и, как следствие, уменьшение величины максимальных напряжений изгиба, что, в свою очередь, увеличивает срок эксплуатации упругого плоской пружины 2. Отверстия крышки корпуса блока датчиков 4 с твердыми керамическими немагнитными и неэлектропроводящими вставками 8 позволяют корпусу блока датчиков 23 фиксировать изменения электромагнитного поля без искажений и без износа поверхности датчика. Наличие твердосплавных вставок 20, твердосплавных шариков 9, а также твердого износостойкого покрытия на крышке 4 и защитной пластине 3 позволяет снизить износ деталей, взаимодействующих с внутренней поверхностью трубопровода.
Заявленное техническое решение имеет преимущества:
1. устройство выполнено без использования элементов - петель из недолговечных материалов (резина, полимеры), а на упругом рычаге из специального сплава, с жесткой заделкой, что повышает надежность конструкции;
2. при отказе от использования в конструкции устройства упругих петель пропадает необходимость предусматривать наличие места под их крепление, и появляется возможность уменьшить габаритные размеры устройства;
3. в месте контакта основного рычага с поверхностью трубы применены твердосплавные вставки для минимизации износа деталей устройства;
4. твердосплавные шарики-вставки уменьшают износ поверхности крышки корпуса блока датчиков, прилегающей к поверхности трубы;
5. вывод кабеля датчика защищен витой пружиной для предотвращения усталостного разрушения проводов (жил) кабеля;
6. прижатие передней части датчика осуществляется за счет упругих свойств основного рычага без использования дополнительной пружины, что упрощает и удешевляет конструкцию устройства;
7. заделка основного рычага имеет в конструкции опору-лекало для равномерного распределения деформаций по длине рычага при его изгибе, это уменьшает величину максимальных напряжений изгиба в рычаге и увеличивает срок его эксплуатации;
8. крышка корпуса блока датчиков выполнена съемной для обеспечения возможности её замены при износе и обеспечения возможности сохранения работоспособного дорогостоящего датчика, что позволяет снизить стоимость эксплуатации дефектоскопа.