ВИБРАЦИОННОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ ВНУТРИ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области транспортной техники, и может быть использована 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.
Также известна самоходная установка для движения внутри трубопровода (авторское свидетельство СССР №1142186, кл. В08В 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 опорные пояса, которые выполнены в виде упругих магнитопроводящих колец, подвержены быстрому износу при трении о внутренние стенки трубопровода.
Наиболее близким к предложенной полезной модели является самоходное устройство для движения внутри трубопровода (патент РФ на полезную модель №96091, Кл. B62D 57/00, Опубл. 20.07.2010. Бюл. №20.), которое содержит два кольца из магнитопроводящего материала, соединенные упругой связью. Оба кольца состоят из двух неупругих полуколец с пазами, при этом одно кольцо расположено так, что прорези повернуты на 90° относительно прорезей другого кольца. Полукольца одного кольца соединены неупругим не магнитным материалом, а полукольца другого кольца соединены упругим материалом. На каждом полукольце в пазе намотана катушка, которая связана с системой управления. Причем катушка уложена в пазу таким образом, чтобы не выступать за внешний радиус полукольца. Система управления расположена внутри колец и закреплена к кольцам.
Недостатком самоходного устройства для движения внутри трубопровода является необходимость производства устройства под один определенный внутренний радиус трубы.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей движителя, а именно возможности перемещения в трубах различных внутренних диаметров, и уменьшение массы вибродвижителя.
Технический результат - обеспечение возможности применения самоходной установки в трубах разных внутренних диаметров, улучшение силовых показателей, повышение технологичности производства и увеличение надежности.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что самоходное устройство для движения внутри трубопровода, содержащее систему управления и соединенные упругой связью два магнитопроводящих кольца, состоящих из двух неупругих полуколец с пазами, при этом одно кольцо расположено так, что прорези повернуты на 90° относительно прорезей другого кольца, причем полукольца одного кольца соединены неупругим немагнитным материалом, а полукольца другого кольца соединены упругим элементами, а также на каждом полукольце в пазе намотана катушка, которая связана с системой управления, причем катушка уложена в прорези таким образом, чтобы не выступать за внешний радиус полукольца, а система управления расположена внутри колец и закреплена к кольцам, в отличии от прототипа содержит магнитопроводящее кольцо, первое по направлению движения, содержащее магнитопроводящие полукольца, на которых установлены упругие опоры, обеспечивающие минимальное трение, а также магнитопроводящее кольцо, второе по направлению движения, содержащее магнитопроводящие полукольца с установленными на них стойками регулируемой длины с упругими опорными элементами, причем упругие элементы между магнитопроводящими полукольцами магнитопроводящего кольца расположены вне зазора между магнитопроводящими полукольцами этого магнитопроводящего кольца.
Кроме того, в отличии от прототипа, магнитопроводящие полукольца магнитопроводящего кольца со стойками с опорными элементами могут иметь П-образную форму.
Существо вибрационного электромагнитного устройства для движения внутри трубопровода поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - общий вид вибрационного электромагнитного устройства для движения внутри трубопровода,
фиг. 2 - вид вибрационного электромагнитного устройства для движения внутри трубопровода сбоку,
фиг. 3 - принципиальная схема настройки опорных элементов: на фиг. 3а показана настройка на максимальный радиус, а на фиг. 3б - настройка на минимальный радиус.
Вибрационное электромагнитное устройство для движения внутри трубопровода содержит магнитопроводящее кольцо 1 (фиг. 1), которое состоит из магнитопроводящих полуколец соединенных упругими элементами 2. На магнитопроводящем кольце 1 с помощью стоек 3, которые обладают возможностью регулирования длины, установлены опорные элементы 4. Магнитопроводящее кольцо 1 соединено с магнитопроводящим кольцом 5 пружинами 6 (фиг. 2). На магнитопроводящем кольце 5 закреплены упругие опоры 7. Магнитопроводящее кольцо 5 состоит из двух магнитопроводящих полуколец, связанных неупругим не магнитным материалом. На каждом магнитопроводящем полукольце имеются пазы. В пазах намотаны катушки 8. Катушки 8 связаны с системой управления (на фиг. 1 и фиг. 2 не показана), которая либо крепится к внутренним, либо к внешним стенкам магнитопроводящих колец 1 и 5. Система управления может представлять собой, например, частотный преобразователь, подключенный к катушкам.
Вибрационное электромагнитное устройство для движения внутри трубопровода работает следующим образом. Устройство подготавливают к установке, настраивая под внутренний размер трубы. Для изменения диаметра опорных элементов 4, производится регулировка длины стоек 3, а именно длиной пары стоек В и С регулируется вынос опорных элементов (фиг. 3), а с помощью пары других стоек А и D регулируется радиус кривизны опорных элементов. Каждая из упругих опор 7 представляет собой жесткий стержень с колесом на одном конце, а другой конец имеет осевое соединение с магнитопроводящим кольцом 5, причем в оси встроены упругие элементы, которые создают силу, прижимающее каждое колесо к внутренней поверхности трубы. Такое устройство опор позволяет вибрационному электромагнитному устройству для движения внутри трубопровода устанавливаться соосно в трубах с различными внутренними размерами, диапазон которых определяется параметрами стоек и опорных элементов. Причем применение опорных элементов 4 и опор 7 исключает необходимость магнитопроводящему контуру повторять форму внутренней поверхности трубы. Поэтому магнитопроводящий контур может иметь любую форму, оптимальную в определенном смысле. В частности, магнитопроводящий контур может быть выполнен в виде П-образных магнитопроводящих полуколец, что позволит уменьшить расход материалов при производстве. Так же, упругие элементы между магнитопроводящих полуколец могут быть вынесены из рабочего зазора магнитопровода, что позволяет уменьшить зазор и тем самым улучшить силовые и массогабаритные показатели вибрационного электромагнитного устройства для движения внутри трубопровода.
Затем вибрационное электромагнитное устройство для движения внутри трубопровода устанавливается в трубопровод. Для установки устройства на обмотки 8 подается постоянное электрическое напряжение и магнитопроводящие полукольца магнитопроводящего кольца 1 сжимаются. Устройство вставляется в трубу магнитопроводящим кольцом 5 вперед. Далее постоянное напряжение снимается и магнитопроводящие полукольца магнитопроводящего кольца 1 разжимаются. Вибрационное электромагнитное устройство для движения внутри трубопровода установлено.
Далее, для начала перемещения система управления подает переменное электрическое напряжение на обмотки 5 (фиг. 1). Переменный ток, протекая по катушкам, возбуждает в магнитной цепи устройства переменный магнитный поток. Между магнитопроводящими полукольцами магнитопроводящего кольца 1, а также между магнитопроводящими кольцами 1 и 5 возникают переменные силы притяжения, изменяющие свое значение от нуля до максимального. Когда сила упругости упругих элементов 2 становится меньше электромагнитной силы, магнитопроводящие полукольца начинают притягиваться друг к другу, и сила прижатия опорных элементов 4 к поверхности трубы уменьшается. В то же время магнитная сила притягивает магнитопроводящие кольца 1 и 5, и сжимает упругие элементы 6. Центр масс практически не подвижен. Далее напряжение и ток уменьшается, поэтому сила упругости упругих элементов 2 становится больше электромагнитной силы притяжения, магнитопроводящие полукольца магнитопроводящего кольца 1 начинают отталкиваться и прижимать опорные элементы 4 к стенкам трубы. Одновременно между магнитопроводящими кольцами 1 и 5 начинает преобладать сила упругости, и упругие элементы 6 разжимаются, происходит перенос центра тяжести системы в сторону магнитопроводящего кольца 5. Далее напряжение и ток снова возрастают по величине и цикл повторяется. Частота цикла равна удвоенной частоте сети.
Для извлечения вибрационного электромагнитного устройства для движения внутри трубопровода из трубопровода на обмотки 5 подается постоянное электрическое напряжение, магнитопроводящее кольцо 1 сжимается и устройство извлекается.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает расширение функциональных возможностей вибрационного электромагнитного устройства для движения внутри трубопровода за счет обеспечения возможности перемещения в трубах различных внутренних диаметров, улучшения силовых показателей, повышения технологичности производства и увеличения надежности.