БЛОК ДАТЧИКОВ ДЕФЕКТОСКОПА

Полезная модель относится к области магнитной дефектоскопии, к устройствам для неразрушающего контроля трубопроводов и касается магнитной измерительной системы внутритрубного дефектоскопа.
Известна матрица для датчиков (CN 104007174 от 2014-08-27). Полость для размещения детектирующего элемента (датчика) имеет Z-образную структуру. Полость для размещения датчика имеет монтажную направляющую канавку, квадратный паз, электрически соединенный с полостью устройства детектирующего элемента. Недостатком данного технического решения является то, что датчик имеет Z-образную форму не по всей своей высоте. Это может привести к зацеплению соседних датчиков между собой при их независимом складывании в сужении трубопровода. Заявленный блок датчиков имеет Z-образную форму по всей своей высоте и лишен вышеуказанного недостатка прототипа, а также более прост в изготовлении.
Наиболее близким по технической сущности является сенсорная система для встроенного инструмента контроля (WO 2006067369 от 2006-06-29), содержащая блоки датчиков. При этом каждый блок датчиков имеет первый конец 12a на одном осевом конце блока датчиков, который проходит в целом перпендикулярно продольной оси корпуса, промежуточная часть 12b проходит под углом, наклоненным к концам, затем дополнительная промежуточная часть проходит в целом параллельно продольной оси корпуса и имеется еще одна наклонная часть, но наклоненная в противоположном направлении к промежуточной части, заканчивающаяся концом на противоположном осевом конце датчика. Это означает, что зазор между блоками датчиков следует по извилистой траектории и имеется область, в которой датчики перекрываются в окружном направлении. Недостатком данного технического решения является слишком сложная форма блока датчиков с тремя перегибами в продольном направлении, что приведет к увеличению стоимости изготовления. Заявленный блок датчиков имеет Z-образную форму с двумя перегибами. Это упрощает конструкцию устройства.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке формы блока датчиков дефектоскопа.
Данная задача решается тем, что блок датчиков дефектоскопа содержит корпус, в котором расположены датчики, корпус имеет первый конец, который проходит параллельно продольной оси корпуса, промежуточную часть, которая проходит под углом α к концам, и второй конец, который проходит параллельно продольной оси корпуса, при этом значение угла α составляет менее 90°.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение надежности прохождения дефектоскопа по трубам со сложной геометрией и целостности данных дефектоскопа.
Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием позволяет выявлять дефекты по полю рассеяния, возникающему в месте их расположения, определять принадлежность дефекта к внутренней стенке трубопровода, осуществлять индикацию искажений геометрии внутренней стенки трубопровода, связанной со вмятинами, поперечными швами и др. Отдельные датчики Холла, фиксирующие рассеяние магнитного поля от дефекта, имеют малый размер (диаметр сечения 1,5 …2 мм), поэтому конструктивно их целесообразно объединять в блоки. Блоки датчиков устанавливаются на корпусе дефектоскопа по окружности при помощи подвесов между двух колец магнитов противоположной полярности и щетками - элементами, передающими магнитный поток к внутренней стенке трубопровода. При движении дефектоскопа блоки датчиков прижаты к внутренней поверхности трубы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено
на фиг. 1 - общий вид устройства;
на фиг. 2 - вид блока датчиков сверху и сбоку;
на фиг. 3 - общий вид расположения блоков датчиков прямоугольной формы в трубопроводе;
на фиг. 4 - общий вид расположения блоков датчиков Z-образной формы в трубопроводе;
на фиг. 5 - сравнительная схема расположения в трубопроводе блоков датчиков прямоугольной и Z-образной формы;
на фиг. 6 - сравнительная схема расположения датчиков Холла в блоках датчиков прямоугольной и Z-образной формы;
на фиг. 7 - чертеж блоков датчиков прямоугольной и Z-образной формы;
на фиг. 8 - сравнительна схема расположения блоков датчиков прямоугольной и Z-образной формы в сужении трубопровода.
Корпус блока датчиков 1 имеет Z-образную форму (фиг.1), выполнен из эпоксидного компаунда и крепится на кронштейне 2 посредством шпилек 3 с гайками 4. Кронштейн выполнен из немагнитной стали и имеет на внешней поверхности твердое износостойкое покрытие. В кронштейне выполнены два прямоугольных отверстия. Поверхность блока датчиков в отверстиях кронштейна закрыта двумя керамическими немагнитными и неэлектропроводящими вставками 5. В углах кронштейна вклеены четыре твердосплавных шарика 6. Крепления блока датчиков в дефектоскопе происходит посредством рычага 7, закрепленного петлевым соединением к кронштейну 2. С противоположной стороны блок датчиков крепится посредством зацепа 8, закреплённого шпильками с гайками. Отверстия кронштейна с твердыми керамическими немагнитными и неэлектропроводящими вставками позволяют датчикам блока фиксировать изменения электромагнитного поля без искажений и без износа поверхности блока датчиков. Наличие твердосплавных вставок и твердосплавных шариков, а также наличие твердого износостойкого покрытия на кронштейне и рычаге позволяет снизить износ деталей, взаимодействующих с внутренней поверхностью трубопровода.
Каждый блок датчиков имеет первый конец 9, который проходит параллельно продольной оси корпуса, промежуточную часть 10, которая проходит под углом α к концам, второй конец 11, который проходит параллельно продольной оси корпуса. Диапазон угла α до 90°. На прохождение сужений трубопровода угол изгиба блока датчиков не влияет. При изменении угла изгиба и сохранении перекрытия датчиков будет меняться протяженность промежуточной (наклонной) части 10 блока датчиков и, соответственно, длина блока датчиков. Увеличение длины блока датчиков при малых углах α может быть невыгодно, например, при прохождении отводов (изгибов) трубопровода, т.к. в этом случае увеличится и общая длина секции дефектоскопа, и он не “впишется” в поворот трубы. С другой стороны, при больших углах α у блока датчиков появляется кромка, направленная поперек движения дефектоскопа, что может привести к зацеплению блока датчиков за неровности поверхности трубы, повреждению его подвеса, интенсивному износу его кронштейна. Поэтому наиболее предпочтительный диапазон α от 30° до 60°. Средний угол 45° удобен с точки зрения технологичности изготовления.
Схема расположения блоков датчиков прямоугольной формы в трубопроводе представлена на фиг. 3 (поверхность трубы не показана). Для обеспечения возможности прохождения массивом блоков датчиков сужений трубопровода при размещении блоков датчиков на дефектоскопе необходимо предусматривать зазор Δ между соседними блоками (фиг. 4, 5). Величина зазора Δ должна быть тем больше, чем больше заданная степень сужения трубопровода (чем меньше отношение ∅D1/∅D). Вследствие этого количество блоков датчиков, которое возможно разместить по окружности трубы, уменьшается, что приводит к потере части данных при диагностике. Изготовление блока датчиков Z-образной формы позволяет устранить этот недостаток.
Сравнительная схема расположения отдельных датчиков Холла в блоках датчиков прямоугольной и Z-образной формы одинаковой ширины B при одинаковом числе датчиков Холла в блоке и одинаковой величине зазора Δ между блоками показана на фиг. 6. По схеме видно, что в случае использования блоков датчиков прямоугольной формы расстояние p2 между крайними датчиками Холла в соседних блоках больше шага p - расстояния между датчиками Холла в блоке (шаг p обычно составляет 3…5 мм). В случае использования блоков датчиков Z-образной формы расстояние p1 между крайними датчиками Холла в соседних блоках может быть равно шагу р. Таким образом, при прочих равных условиях при использовании блоков датчиков Z-образной формы на окружности внутренней поверхности трубопровода можно разместить больше датчиков Холла, чем при использовании прямоугольных блоков (фиг. 4). Этим обеспечивается целостность данных дефектоскопа.
Например, при использовании блоков датчиков (фиг. 7) в трубопроводе с наружным диаметром трубы 273 мм при условии обеспечения возможности прохождения дефектоскопом сужения трубопровода диаметром 232 мм (85% от наружного диаметра) на дефектоскопе возможно разместить 28 блоков датчиков Z-образной формы или 224 датчика Холла (по 8 в каждом блоке) при A=57 мм, C=22 мм, B=28 мм. В случае применения блоков датчиков прямоугольной формы, при тех же условиях, на дефектоскопе возможно разместить только 22 блока датчиков или 176 датчиков Холла (фиг.8) при A1=44 мм, B=28 мм. Соответственно, при решении обратной задачи с фиксированным общим числом датчиков Холла массив блоков датчиков Z-образной формы будет иметь возможность проходить сужения трубопровода меньшего диаметра по сравнению с массивом блоков датчиков прямоугольной формы.
Каждый блок датчиков имеет первый конец 1, который проходит параллельно продольной оси корпуса, промежуточную часть 2, которая проходит под углом α к концам, второй конец 3, который проходит параллельно продольной оси корпуса