Устройство для измерения толщины отложений в трубе

Полезная модель относится к устройствам обслуживания сетей водоотведения и может быть преимущественно использована для измерения толщины отложений в самотечных трубопроводах.
Известны устройства, предназначенные для измерения толщины отложений в трубе с помощью располагаемых снаружи трубы измерительных блоков, содержащих измерительные средства, работа которых основана на зависимости того или иного физического параметра от толщины отложений внутри трубы.
Так, например, известно устройство для измерения толщины отложений на внутренней поверхности трубы, описанное в [RU2344338]. Данное устройство включает устанавливаемый на внешней поверхности трубы кольцевой нагреватель, а также располагаемые вдоль трубы тепловые датчики, служащие для измерения температурного градиента на ее поверхности, по которому судят о величине отложений.
Известно устройство для измерения отложений в трубе, описанное в [RU2098754], включающее располагаемые на диаметрально противоположных участках наружной поверхности трубы источник УЗ колебаний и приемник УЗ колебаний. Измеряют интенсивность и амплитуду прошедших через трубу колебаний в отсутствии отложений и при наличии отложений и на основании проведенных измерений с использованием расчетных формул определяют толщину отложений в трубе.
Однако рассматриваемые устройства за счет необходимости расположения измерительных средств снаружи трубы, имеют ограниченную область использования. В частности, такие устройства не могут быть использованы в расположенных в грунте водопроводных и канализационных сетях.
Известно устройство для измерения толщины отложений в трубе [CN211234328], которое выбрано в качестве ближайшего аналога.
Данное устройство содержит располагаемые внутри трубы измерительный блок, выполненный с возможностью измерения толщины отложений в донной части трубы, и средство его перемещения вдоль продольной оси трубы. Указанное средство перемещения содержит смонтированные на массивном основании двигатель и приводимый с его помощью в движение зубчато-винтовой механизм, винт (червяк) которого соединен с опорной рамой и выполняет функцию толкателя, обеспечивающего продольное перемещение опорной рамы в трубе при продольном перемещении указанного винта. На опорной раме установлен измерительный блок, в качестве которого использован УЗ дальномер, а также вертикально ориентированный стержневой зонд, снабженный свободно установленной на нем скользящей пластиной, располагаемой на поверхности отложений.
С помощью УЗ дальномера определяют расстояние до скользящей пластины и на основании проведенных измерений определяют толщину отложений. При этом указанные измерения могут осуществляться в нескольких точках вдоль продольной оси трубы.
Данное устройство размещается внутри трубы и может быть использовано для измерения толщины отложений как в наземных трубопроводах, так и в трубопроводах, расположенных в грунте.
Однако данное устройство сложно по конструкции.
Технической проблемой, решаемой при использовании полезной модели, является возможность определения толщины отложений в трубе при обеспечении простоты конструкции устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для измерения толщины отложений в трубе, включающем располагаемые внутри трубы измерительный блок, выполненный с возможностью измерения толщины отложений в донной части трубы, а также средство его продольного перемещения, включающее соединенные друг с другом опорную раму и толкатель, обеспечивающий продольное перемещение опорной рамы в трубе, согласно полезной модели толкатель выполнен в виде штанги - держателя, опорная рама имеет форму ромба и включает звенья, образующие ее боковые стороны, соединенные с возможностью изменения их взаимного углового положения с обеспечением уменьшения линейного размера первой и соответственно увеличения линейного размера второй из двух взаимно перпендикулярных диагоналей опорной рамы под действием создаваемого штангой - держателем усилия, штанга - держатель ориентирована вдоль первой диагонали опорной рамы и соединена с опорной рамой с сохранением их механической связи при изменении взаимного углового положения звеньев опорной рамы, измерительный блок установлен внутри опорной рамы с обеспечением измерения толщины отложений в направлении, нормальном к ее продольной плоскости, при этом на двух противолежащих концевых участках опорной рамы, расположенных вдоль ее второй диагонали, установлены опорные ролики, предназначенные для контактирования с внутренней боковой поверхностью трубы при продольном перемещении опорной рамы в трубе.
В частном случае выполнения полезной модели измерительный блок включает адаптер, позволяющий передавать данные о толщине отложений по беспроводной сети.
В частном случае выполнения полезной модели опорная рама содержит уровнемер, предназначенный для индикации ее положения относительно горизонтальной плоскости.
В частном случае выполнения полезной модели штанга - держатель содержит стержень с резьбой, механически связанный с концевым участком опорной рамы, расположенным вдоль первой диагонали, с обеспечением винтового соединения стержня с резьбой и указанного концевого участка.
Заявляемое устройство, благодаря размещению всех его конструктивных узлов внутри трубы, может быть использовано для измерения толщины отложений, как в наземных трубопроводах, так и в трубопроводах, расположенных в грунте.
В заявляемом устройстве, за счет размещения измерительного блока внутри опорной рамы с обеспечением измерения толщины отложений в направлении, нормальном к ее продольной плоскости, оказывается возможным, располагая опорную раму в горизонтальной плоскости над нижней частью трубы, измерять толщину расположенных в указанной части трубы отложений в направлении, нормальном к продольной плоскости трубы.
За счет того, что опорная рама выполнена с возможностью трансформации ее диагональных размеров под действием усилия, создаваемого штангой - держателем, опорная рама устанавливается в положение, при котором ее противолежащие концевые участки, снабженные роликами, упираются в противолежащие участки боковой внутренней поверхности трубы. Тем самым устройство оказывается адаптированным к трубам с различными диаметральными размерами.
При продольном перемещении штанги - держателя с помощью роликов осуществляется скольжение опорной рамы по внутренней боковой поверхности трубы и установка ее в рабочем положении над одним или последовательно над несколькими участками, выбранными для измерения толщины отложений.
То есть, с помощью простых конструктивных средств оператор осуществляет управление заявляемым устройством и измерение толщины отложений в трубах различного диаметра на выбранных участках, расположенных вдоль продольной оси трубы.
Таким образом, техническим результатом заявляемой полезной модели является возможность определения толщины отложений в трубе при обеспечении простоты конструкции устройства.
Звенья опорной рамы могут быть выполнены, в частности в виде планок, стержней, пластин, и могут иметь различную форму в плоскости поперечного сечения, в частности, коробчатую, круглую, прямоугольную и иную форму.
В качестве материала звеньев опорной рамы могут быть использованы, в частности металл или полимерный конструктивный материал.
Звенья опорной рамы могут быть соединены в ее вершинах, в частности с помощью шаровых, цилиндрических и иных шарниров, обеспечивающих изменение взаимного углового положения звеньев.
В качестве измерительного блока может быть использован блок, снабженный средством измерения, работа которого основана на зависимости того или иного физического параметра от толщины отложений внутри трубы.
Так, в частности, могут быть использованы измерительные блоки, содержащие УЗ измерительный датчик, емкостный измерительный датчик и прочее.
В частном случае выполнения полезной модели, когда измерительный блок включает связанные друг с другом средство измерения и цифровой адаптер, позволяющий передавать данные о толщине отложений по беспроводной сети (например, Bluetooth, WLAN), обеспечивается возможность дистанционного получения результатов измерений.
В частном случае выполнения полезной модели, когда опорная рама содержит уровнемер, предназначенный для индикации ее положения относительно горизонтальной плоскости, повышается точность выдерживания горизонтального положения опорной рамы, а, следовательно, точность измерения толщины отложений в трубе.
Предпочтительным является использование цифрового уровнемера, снабженного цифровым адаптером, позволяющего осуществлять контроль за положением опорной рамы в горизонтальной плоскости дистанционно по беспроводной сети (например, Bluetooth, WLAN).
В частном случае выполнения полезной модели, когда штанга - держатель содержит стержень с резьбой, механически связанный с концевым участком опорной рамы, расположенным вдоль первой диагонали, с обеспечением винтового соединения указанного концевого участка и стержня с резьбой, достигается надежная фиксация звеньев опорной рамы в положении, соответствующем внутреннему диаметру трубы.
На фигуре представлен схематичный чертеж общего вида заявляемого устройства.
Устройство содержит стержневую штангу - держатель 1, механически связанную с опорной рамой, имеющей форму ромба, содержащей звенья 2, 3, 4, 5, образующие ее боковые стороны, в частности, выполненные в виде прямоугольных планок.
Звенья 2, 3, 4, 5 соединены с возможностью изменения их взаимного углового положения, в частности, с помощью цилиндрических шарниров 6, 7, 8, 9.
При этом опорная рама выполнена в виде конструкции - трансформера с возможностью изменения взаимного углового положения ее звеньев 2, 3, 4, 5 с обеспечением уменьшения линейного размера первой диагонали опорной рамы, на концах которой расположены шарниры 7 и 9, и соответственно увеличения линейного размера второй диагонали опорной рамы, на концах которой расположены шарниры 6 и 8, под действием усилия, создаваемого штангой - держателем 1
Штанга - держатель 1 ориентирована вдоль первой диагонали опорной рамы и соединена с ней с сохранением их механической связи при изменении взаимного углового положения звеньев 2, 3, 4, 5 опорной рамы.
В частности штанга - держатель 1 включает полый стержень 10, внутри которого свободно установлен стержень 11 с резьбой. При этом полый стержень 10 свободно пропущен сквозь тело шарнира 9, установленного на первом концевом участке опорной рамы, расположенном вдоль ее первой диагонали, а резьбовой стержень 11 пропущен сквозь тело шарнира 7, установленного на втором концевом участке опорной рамы, расположенном вдоль ее первой диагонали, с обеспечением винтового соединения резьбового стержня 11 и шарнира 7.
В частном случае штанга - держатель 1 выполнена раздвижной с возможностью увеличения ее длины.
Внутри опорной рамы установлен измерительный блок 12 с обеспечением измерения толщины отложений в направлении, нормальном к ее продольной плоскости.
В частности измерительный блок 12 установлен на опорной площадке 13, расположенной под штангой - держателем 1 и закрепленной на полом стержне 10 с помощью хомута 14 таким образом, что измерение толщины отложений с помощью измерительного блока 12 осуществляется в направлении, нормальном к плоскости продольного сечения опорной рамы.
Измерительный блок содержит средство измерения толщины отложений.
В частности измерительный блок 12 содержит УЗ дальномер (на фигуре не показан), а также ориентированный нормально относительно продольной плоскости опорной рамы измерительный зонд 15 с плавающей пластиной 16, располагаемой на поверхности отложений в трубе.
В частности зонд 15 выполнен раздвижным с возможностью увеличения его длины.
Измерительный блок 12, в частности снабжен цифровым адаптером, обеспечивающим возможность дистанционного получения результатов измерений.
Устройство, в частности содержит цифровой уровнемер 17 с адаптером, позволяющий осуществлять дистанционный контроль за положением опорной рамы в горизонтальной плоскости.
На противоположных концевых участках опорной рамы, расположенных вдоль ее второй диагонали, установлены ролики 18 и 19.
Устройство работает следующим образом.
Оператор удерживает штангу - держатель 1 и размещает опорную раму над донной частью трубы таким образом, чтобы продольная плоскость опорной рамы располагалась в горизонтальной плоскости, преимущественно, в осевой продольной плоскости трубы. Контроль горизонтального положения опорной рамы оператор осуществляет дистанционно с помощью цифрового уровнемера 17.
Оператор вращает резьбовой стержень 11 внутри полого стержня 10, при этом шарнир 9 перемещается по резьбовому стержню 11 к центру опорной рамы. Под действием нажимного усилия, создаваемого штангой - держателем 1, опорная рама трансформируется и приобретает размеры, при которых ее первая диагональ уменьшается, а вторая диагональ увеличивается таким образом, что ролики 18 и 19 упираются в противолежащие участки внутренней боковой поверхности трубы.
Оператор осуществляет продольное перемещение штанги - держателя 1 внутри трубы, при этом опорная рама скользит по боковой поверхности трубы. Когда опорная рама достигает выбранный для измерения толщины отложений участок, оператор включает измерительный блок 12. С помощью УЗ дальномера измеряется расстояние до плавающей пластины 16, которая опускается по зонду 15 и располагается на поверхности отложений. Измеренные данные поступают к оператору дистанционно по беспроводной сети на мобильное устройство связи.
При необходимости аналогичным образом оператор осуществляет измерение толщины отложений внутри трубы на одном или на нескольких участках, перемещая штангу - держатель 1 вдоль продольной оси трубы. Полученные результаты измерения используют или для получения осредненного значения толщины отложений, или для определения градиента толщины отложений по длине трубы.