RU179682U1

RU179682U1 - SELF-PROPELLED DEVICE DEFECTOSCOPE-CROWLER

Info

Publication number: RU179682U1
Application number: RU2016118892U
Authority: RU
Inventors: Иван Викторович Михайлов; Денис Иювинальевич Меркулов
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2018-05-22

Abstract

Полезная модель относится к системам контроля качества трубопроводов, в частности к автономно работающим транспортным устройствам для перемещения оборудования контроля качества, например, электромагнитно-акустического преобразователя.Задачей полезной модели является обеспечение возможности передвижения устройства контроля на одном уровне вдоль множества точек поверхности объекта контроля разного диаметра, позволяющее визуализировать дефекты, причем как по горизонтали, так и по вертикали, как по внутренней, так и по внешней поверхности.Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение КПД передвижения по трубам змееподобной системы, сохраняя ее высокую подвижность, уменьшая при этом количество степеней свободы, тем самым упрощая конструкцию и уменьшая габариты устройства.Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что модули змееподобной системы оборудуются колесными парами, поворотными двигателями, обеспечивающие две степени свободы и приводными двигателями.The invention relates to pipeline quality control systems, in particular to autonomously operating transport devices for moving quality control equipment, for example, an electromagnetic-acoustic transducer. allowing to visualize defects, both horizontally and vertically, both on the inside and on the outside The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency of movement through the pipes of the snake-like system, while maintaining its high mobility, while reducing the number of degrees of freedom, thereby simplifying the design and reducing the dimensions of the device. The specified technical result when implementing the utility model is achieved by the fact that the modules are snake-like systems are equipped with wheel sets, rotary engines, providing two degrees of freedom and drive motors.

Description

Полезная модель относится к системам контроля качества трубопроводов, в частности к автономно работающим транспортным устройствам для перемещения оборудования контроля качества, например электромагнитно-акустического преобразователя.The invention relates to piping quality control systems, in particular to autonomously operating transport devices for moving quality control equipment, for example, an electromagnetic-acoustic transducer.

Известно транспортное устройство, автономно работающее внутри строящихся магистральных трубопроводов, и служит для перемещения внутри трубопровода оборудования для контроля и качества сварных соединений, например, рентгенографического аппарата (RU 2347974). Рентгенографический кроулер содержит платформу с опорными колесами, снабженными электроприводом, блок электропитания, опорные колеса выполнены в виде самодвижущихся кареток, каждая из которых снабжена колесной парой и шарнирным устройством в верхней части каретки, посредством которого она соединена с платформой. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные свойства внутритрубного транспортного средства за счет его быстрой и надежной адаптации к различным диаметрам.A transport device is known that autonomously operates inside trunk pipelines under construction and is used to move equipment within the pipeline for monitoring and quality of welded joints, for example, an X-ray apparatus (RU 2347974). The X-ray crawler contains a platform with support wheels equipped with an electric drive, a power supply unit, support wheels made in the form of self-moving carriages, each of which is equipped with a wheel pair and a hinge device in the upper part of the carriage, through which it is connected to the platform. The invention improves the operational properties of the in-tube vehicle due to its quick and reliable adaptation to various diameters.

Недостатком данного устройства является, возможность его использования только внутри строящихся магистральных трубопроводов, а также низкие эксплуатационные качества такие как компактность и вес.The disadvantage of this device is the possibility of its use only inside the pipeline under construction, as well as low performance such as compactness and weight.

Известна также система ультразвуковой дефектоскопии трубопровода (№102810), содержащая два двунаправленных электромагнитно-акустических преобразователя, два генератора импульсов возбуждения, синхронизатор, два усилителя, два аналого-цифровых преобразователя, вычислитель, блок памяти и дисплей. Вход каждого электромагнитно-акустического преобразователя соединен, через соответствующий генератор импульсов возбуждения, с соответствующим выходом синхронизатора. Выход каждого электромагнитно-акустического преобразователя, через цепь соответствующих последовательно соединенных усилителя и аналого-цифровых преобразователя, подсоединен к соответствующему входу вычислителя, который соединен также с синхронизатором и блоком памяти. Выход вычислителя подключен к дисплею. Для построения картины дефектов трубы происходит обработка четырех сигналов в вычислителе, выбираемых из блока памяти. При этом получаются разные картины левой и правой сторон трубы относительно ее образующей в зоне от 3-х до 9-ти часов, вдоль которой происходит перемещение платформы, на которой установлена вся система.Also known is a pipeline ultrasonic flaw detection system (No. 102810), comprising two bidirectional electromagnetic-acoustic converters, two excitation pulse generators, a synchronizer, two amplifiers, two analog-to-digital converters, a computer, a memory unit and a display. The input of each electromagnetic-acoustic transducer is connected, through the corresponding excitation pulse generator, to the corresponding synchronizer output. The output of each electromagnetic-acoustic converter, through a chain of corresponding series-connected amplifier and analog-to-digital converter, is connected to the corresponding input of the calculator, which is also connected to a synchronizer and a memory unit. The output of the calculator is connected to the display. To build a picture of pipe defects, four signals are processed in the computer, selected from the memory block. This gives different pictures of the left and right sides of the pipe relative to its generatrix in the zone from 3 to 9 hours, along which the platform moves, on which the entire system is installed.

К недостаткам системы можно отнести: невозможность исследования трубопроводов малого диаметра и возможность передвижения только по горизонтальным трубопроводам.The disadvantages of the system include: the inability to study pipelines of small diameter and the ability to move only along horizontal pipelines.

Прототипом полезной модели является самоходное устройство для перемещения в трубопроводах (RU 2062393), содержащее последовательно соединенные узлами связи звенья, в корпусе каждого из которых установлен двигатель, отличающееся тем, что оно содержит N звеньев, функционально объединенных в М коленчатых групп, каждая из которых содержит К звеньев, причем,

М≥3, К≥2, а узлы связи выполнены в виде цилиндрических межзвенных шарниров, каждый из которых кинематически связан с валом соответствующего двигателя через редуктор и муфту необратимого вращения и снабжен датчиком межзвенного угла, причем корпуса N-1 звеньев выполнены цельными и жесткими, а корпус одного звена, расположенного в одной из средних коленчатых групп, выполнен составным из двух частей, связанных между собой внутризвенным цилиндрическим шарниром, который подключен к двигателю этого звена через редуктор с самотормозящейся червячной парой и снабжен датчиком угла ротации частей корпуса, ось внутризвенного шарнира расположена по продольной оси этого звена, а оси тех межзвенных шарниров, которые расположены по каждую из сторон от составного звена, установлены перпендикулярно продольным осям звеньев и параллельно между собой.The prototype of the utility model is a self-propelled device for moving in pipelines (RU 2062393), containing links connected in series by communication nodes, an engine is installed in the housing of each of which is characterized in that it contains N links functionally combined in M crank groups, each of which contains To the links, moreover,

M≥3, K≥2, and the communication nodes are made in the form of cylindrical inter-link joints, each of which is kinematically connected to the shaft of the corresponding engine through a gearbox and an irreversible rotation coupling and is equipped with an inter-link angle sensor, and the N-1 link housings are solid and rigid, and the housing of one link located in one of the middle cranked groups is made of two parts connected by an intra-link cylindrical joint, which is connected to the engine of this link through a gearbox with a self-braking worm ary pair and provided with a rotation angle sensor housing parts vnutrizvennogo hinge axis lies along the longitudinal axis of this link, and the axis mezhzvennyh hinges which are positioned on each side of the composite link, mounted perpendicular to the longitudinal axes and parallel links between them.

Данное устройство позволяет улучшить эксплуатационные качества, однако, не может быть применено для исследования поверхности трубопроводов как внутри, так и снаружи, а также не способно обеспечить визуализацию дефектов.This device can improve performance, however, cannot be used to study the surface of pipelines both inside and outside, and is also not able to provide visualization of defects.

Технической задачей, решаемой полезной модели, является обеспечение передвижения устройства контроля на одном уровне вдоль множества точек поверхности объекта контроля разного диаметра, позволяющее визуализировать дефекты, причем как по горизонтали, так и по вертикали, как по внутренней, так и по внешней поверхности.The technical problem to be solved by the utility model is to ensure that the control device moves at the same level along many points of the surface of the control object of different diameters, allowing visualization of defects, both horizontally and vertically, both on the inside and the outside.

Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение КПД передвижения по трубам змееподобной системы, сохраняя ее высокую подвижность, уменьшая при этом количество степеней свободы, тем самым упрощая конструкцию и уменьшая габариты устройства.The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency of movement through the pipes of the serpentine system, while maintaining its high mobility, while reducing the number of degrees of freedom, thereby simplifying the design and reducing the dimensions of the device.

Для достижения поставленной задачи предлагается самоходный аппарат дефектоскоп-кроулер, выполненный в виде змееподобной системы модули которой оборудованы колесными парами, поворотными и приводными двигателями.To achieve this goal, a self-propelled flaw detector-crawler apparatus is proposed, made in the form of a serpentine-like system whose modules are equipped with wheel pairs, rotary and drive engines.

На фиг. 1 представлена конструкция транспортного устройства.In FIG. 1 shows the design of a transport device.

На фиг. 2 представлена кинематическая схема устройства.In FIG. 2 shows a kinematic diagram of a device.

На фиг. 3 представлена схема расчета взаимного угла поворота модулей относительно оси Y внутри трубопровода радиусом R.In FIG. 3 is a diagram for calculating the mutual angle of rotation of the modules with respect to the Y axis inside a pipeline of radius R.

На фиг. 4 представлена схема расчета взаимного угла поворота модулей относительно оси Y для внешней поверхности трубопровода радиусом R.In FIG. 4 is a diagram for calculating the mutual angle of rotation of the modules with respect to the Y axis for the outer surface of the pipeline of radius R.

Самоходный аппарат дефектоскоп-кроулер состоит минимум из 3-х модулей, каждый из которых кинематически связан друг с другом через связывающее звено 4, которое в свою очередь с двух сторон соединяется с валами соответствующих двигателей, расположенных в предыдущем и последующем модулях через муфту 6, например, звено 4, соединяя между собой модули 1 и 2, соединяется с двух сторон с двигателями 9 и 10 соответственно. Корпус связывающего звена 4 выполнен цельным, а корпус модулей выполнен из двух частей, связанных между собой винтовым соединением 7. Первый 1 и последний 3 модули содержат опорно-приводную колесную пару 8 и поворотный двигатель 9, включающий в себя датчик угла поворота. Модуль 2 содержит два поворотных двигателя 10, 11 с датчиками угла поворота и опорно-пассивную колесную пару 12, является промежуточным и его количество варьируется в зависимости от диаметра исследуемого трубопровода. Самоходный аппарат дефектоскоп-кроулер с помощью поворотных двигателей, осуществляет взаимный поворот модулей, причем такой, что результирующая позиция устройства описывает спиралевидную траекторию, прижимаясь опорными и приводными колесными парами к поверхности объекта контроля, что позволяет удерживать корпус модулей, а, следовательно, и датчик контроля, закрепленный в корпусе одного из модулей на одном уровне от поверхности объекта контроля, при этом с помощью поворотных двигателей, создавая прижимное усилие на трубопровод, осуществлять движение с помощью приводных двигателей, описывая спираль вдоль поверхности объекта контроля, тем самым проходя около множества точек поверхности объекта контроля, получая возможность отслеживать положение дефектов с использованием датчика положения устройства, например, гироскопа, акселерометра, или энкодера.A self-propelled flaw detector-crawler device consists of at least 3 modules, each of which is kinematically connected to each other through a connecting link 4, which in turn is connected from both sides to the shafts of the respective engines located in the previous and subsequent modules through a coupling 6, for example , link 4, interconnecting modules 1 and 2, is connected on both sides with engines 9 and 10, respectively. The housing of the link 4 is made integral, and the housing of the modules is made of two parts interconnected by a screw connection 7. The first 1 and last 3 modules contain a support-drive wheel pair 8 and a rotary engine 9, which includes a rotation angle sensor. Module 2 contains two rotary engines 10, 11 with angle sensors and a support-passive wheel pair 12, is intermediate and its number varies depending on the diameter of the studied pipeline. A self-propelled flaw detector-crawler device using rotary engines performs mutual rotation of the modules, and such that the resulting position of the device describes a spiral path, pressing supporting and driving wheel pairs to the surface of the control object, which allows you to hold the module body, and, therefore, the control sensor fixed in the housing of one of the modules at the same level from the surface of the test object, while using rotary engines, creating a clamping force on the pipeline, and enjoyment of the motion by means of drive motors, describing spiral along the surface of the object of control, thereby passing around a plurality of control points of the surface of the object to obtain the ability to track the position of the defects using the device position sensor, e.g., gyro, accelerometer or an encoder.

С помощью поворотных двигателей 9, 10 и 11 осуществляется взаимный поворот модулей в двух осях Y и X (фиг. 2) на угол а и b соответственно так, что результирующая позиция устройства описывает спиралевидную траекторию, прижимаясь опорными 12 и приводными 8 колесными парами к поверхности объекта контроля, при этом угол поворота каждого модуля относительно друг друга вокруг соответствующей оси одинаков и зависит от радиуса объекта контроля, а также исследуемой поверхности трубопровода (внешняя или внутренняя) и находится по формуле

,

для внутренней поверхности (фиг. 3) и

,

для внешней поверхности (фиг. 4) и с помощью приводных двигателей осуществляется движение устройства вдоль поверхности трубопровода.Using

rotary engines

9, 10 and 11, the modules are mutually rotated in two axes Y and X (Fig. 2) by an angle a and b, respectively, so that the resulting position of the device describes a spiral path, pressing the supporting 12 and driving 8 wheel pairs to the surface the control object, while the angle of rotation of each module relative to each other around the corresponding axis is the same and depends on the radius of the control object, as well as the studied surface of the pipeline (external or internal) and is found by the formula

,

for the inner surface (Fig. 3) and

,

for the outer surface (Fig. 4) and using drive motors, the device is moving along the surface of the pipeline.

Предлагаемое устройство позволяет перемещать устройство контроля вдоль всей поверхности объекта контроля как внутри, так и снаружи, как по горизонтали, так и по вертикали, осуществляя при этом идентификацию и визуализацию дефектов.The proposed device allows you to move the control device along the entire surface of the control object both inside and outside, both horizontally and vertically, while identifying and visualizing defects.

Claims

A self-propelled flaw detector-crawler device containing series-connected modules, each of which is equipped with engines, characterized in that each of its modules is equipped with a pair of wheels and allows you to move the control device along the entire surface of the control object of different diameters both inside and outside, both horizontally and vertically, while identifying and visualizing defects, it contains at least 3 modules, each of which is kinematically connected to each other through a connecting link, which in turn, it is connected from both sides to the shafts of the corresponding motors located in the previous and subsequent modules through the coupling, the link housing is made integral, and the module housing is made of two parts connected by a screw connection, the first and last modules contain a drive and rotary engines, the latter includes a rotation angle sensor, the intermediate module contains two rotary engines with rotation angle sensors, while the self-propelled device contains at least one industrial diate module.