устройство для перемещения внутри трубопровода

Формула изобретения

Устройство для перемещения внутри трубопровода, содержащее цилиндрический корпус с закрепленным на нем упругим элементом в виде гибкой эластичной цилиндрической оболочки с жесткими торцами, контактирующей с внутренней поверхностью трубопровода, отличающееся тем, что в устройство введены размещенный вне трубопровода электромагнит с упруго установленным сердечником в виде постоянного магнита и инерционная масса цилиндрической формы из немагнитного материала, при этом корпус выполнен из ферромагнитного материала и сплошным, а гибкая эластичная оболочка герметично заполнена воздухом и растянута в исходном состоянии до бочкообразной формы, причем, один из торцов оболочки прикреплен к торцу корпуса, а другой - к торцу инерционной массы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортной технике и, в частности, к устройствам, обеспечивающим перемещение приборов для контроля трубопроводов.

Известно устройство для перемещения внутри трубопровода, содержащее цилиндрический корпус, установленный на ходовых колесах, контактирующих с внутренними стенками трубопровода (см. патент ФРГ N 1759476, кл. 47 F 1, 21/00, 1969 [1]).

Недостатками данного устройства являются низкое тяговое усилие, ограниченное силами сцепления гладких колес с гладкими стенками трубопровода, невозможность дистанционного перемещения.

Известно также устройство для перемещения внутри трубопровода, содержащее 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 (см. авт.св. СССР N 510672, кл. G 01 N 29/04, 1974 [2]).

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, невозможность дистанционного перемещения и использования в трубопроводах разного диаметра, недостаточная тяга.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для перемещения внутри трубопровода, включающее два телескопических цилиндра с закрепленными на их наружных поверхностях упругими элементами, контактирующими с внутренней поверхностью трубопровода и выполненными в виде гибкой эластичной цилиндрической оболочки с жесткими торцами, соединенной с распределителем давления текучей среды (см. а.с. СССР N 679466, вл. B 62 D 57/02, 1979 [3]), и принятое за прототип.

Недостатками данного устройства, принятого за прототип, являются значительная сложность как самой конструкции подвижной части, так и механизма подачи и регулирования давления текучей среды, невозможность дистанционного перемещения без непосредственного контакта с подвижной частью устройства, значительные энергозатраты на перемещение.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, реализующего режим вибрационного перемещения за счет создания однонаправленного тягового усилия при несимметричном действии сил сопротивления движению в течение полного периода действия вибрационного возмущения.

Технический результат - упрощение конструкции устройства, обеспечение возможности дистанционного перемещения и снижение энергозатрат.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для перемещения внутри трубопровода, содержащем цилиндрический корпус с закрепленным на нем упругим элементом в виде гибкой, эластичной цилиндрической оболочки с жесткими торцами, контактирующей с внутренней поверхностью трубопровода, особенность заключается в том, что в устройство введены размещенный вне трубопровода электромагнит с упруго установленным сердечником в виде постоянного магнита и инерционная масса цилиндрической формы из немагнитного материала, при этом корпус выполнен из ферромагнитного материала и сплошным, а гибкая эластичная оболочка герметично заполнена воздухом и растянута в исходном состоянии до бочкообразной формы, причем один из торцов оболочки прикреплен к торцу корпуса, а другой - к торцу инерционной массы.

На чертежах схематично изображено предлагаемое устройство с поперечным разрезом: на фиг. 1 - в первый полупериод внешнего вибрационного воздействия; на фиг. 2 - во второй полупериод внешнего воздействия.

Устройство для перемещения внутри трубопровода 1 содержит цилиндрический корпус 2, выполненный из ферромагнитного материала и сплошным, инерционную массу 3 цилиндрической формы из немагнитного материала, закрепленный на корпусе 2 упругий элемент в виде гибкой эластичной цилиндрической оболочки 4 с жесткими торцами 5, герметично заполненной воздухом, растянутой в исходном состоянии до бочкообразной формы, прикрепленный одним из торцов 5 к торцу корпуса 2, а другим торцом - к торцу инерционной массы 3, а также размещенный вне трубопровода 1 электромагнит 6 с упруго установленным сердечником 7 в виде постоянного магнита.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии гибкая эластичная оболочка 4 растянута и имеет выпуклую бочкообразную форму. При этом корпус 2 с закрепленными на нем оболочкой 4 и инерционной массой 3 вводят с натягом (за счет упругости стенок 4 оболочки) внутрь трубопровода 1. Электромагнит 6 помещают вне трубопровода 1 вблизи корпуса 2. Работа устройства начинается при подаче в обмотку электромагнита 6 переменного электрического сигнала. В первый полупериод действия переменного электрического сигнала при определенном направлении тока в обмотке электромагнита 6 сердечник 7 в виде постоянного магнита упруго смещается, например, влево (см. фиг. 1). За счет сил магнитного взаимодействия сердечник 7 увлекает за собой ферромагнитный корпус 2, последний через упругую оболочку 4 стремится увлечь за собой влево массу 3. Однако за счет инерционных сил масса 3 пытается сохранить свое положение, при этом упругая оболочка 4 еще более выпучивается, усиливая свой контакт с внутренней поверхностью трубопровода 1. В конечном итоге в данный полупериод смещения корпуса 2 устройства влево практически не происходит. Во второй полупериод действия переменного электрического сигнала (см. фиг. 2) направление тока в обмотке электромагнита 6 изменяется на 180^o, сердечник 7 смещается вправо, увлекая за собой вправо ферромагнитный корпус 2. Инерционная масса 3 опять пытается вследствие инерционных сил сохранить свое положение, оболочка 4 растягивается за торцы 5 и принимает форму, близкую к цилиндрической. При этом контакт оболочки 4 с внутренними стенками трубопровода 1 прекращается, в результате чего в течение данного полупериода корпус 2 существенно смещается вправо. Таким образом, за весь период действия внешнего возмущения корпус 2 вместе с массой 3 и упругим элементом 4 получает однонаправленное тяговое усилие, направленное вправо, в результате чего происходит интенсивное движение устройства вправо внутри трубопровода 1. При удалении устройства в трубопроводе 1 от исходного положения естественно электромагнит 6 надо также сместить для нахождения его в зоне корпуса 2.

Очевидно, что предложенное устройство характеризуется предельной простотой как конструкции самой подвижной части, так и приводного механизма в виде электромагнита, запитываемого переменным электрическим сигналом. Устройство дистанционно и позволяет осуществлять перемещение без непосредственного контакта с подвижным элементом - только за счет магнитных сил взаимодействия. При достаточной исходной выпуклости (бочкообразности) упругого элемента устройство может быть использовано в трубопроводах со значительным разбросом диаметров. При значительном разбросе диаметров в случае малого диаметра значительно увеличивается натяг, что снижает интенсивность перемещения.

Предлагаемое устройство в отличие от известных реализует вибрационный принцип перемещения, что автоматически увеличивает тяговое усилие, а значит и интенсивность движения, и при той же интенсивности перемещения приводит к сокращению энергозатрат на перемещение, повышает КПД устройства. При достаточном магнитном поле устройство позволяет осуществлять дистанционное перемещение на значительном удалении электромагнита от трубопровода, а также при нахождении трубопровода в труднодоступных местах.