RU2805733C1 - Device for eliminating defects in metal structure on the inner walls of pipelines by magnetic pulse treatment - Google Patents

Device for eliminating defects in metal structure on the inner walls of pipelines by magnetic pulse treatment Download PDF

Info

Publication number
RU2805733C1
RU2805733C1 RU2023103918A RU2023103918A RU2805733C1 RU 2805733 C1 RU2805733 C1 RU 2805733C1 RU 2023103918 A RU2023103918 A RU 2023103918A RU 2023103918 A RU2023103918 A RU 2023103918A RU 2805733 C1 RU2805733 C1 RU 2805733C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control system
radio control
housing
inputs
outputs
Prior art date
Application number
RU2023103918A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Михайлович Щипачев
Мохаммед Алжадли
Арина Ивановна Соломенникова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805733C1 publication Critical patent/RU2805733C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: devices for magnetic pulse processing of metals, and is intended to eliminate hard-to-reach defects in the metal structure during the manufacture and operation of pipelines in the oil and gas industry. The device contains a housing made in the form of a thick-walled cylinder, in the walls of which the current winding is located. The current winding is removably placed in two diametrically opposed screw channels made on the outer surface of the housing walls. At the ends of the current winding there are pins installed in the through holes of the housing with the possibility of connecting to a magnetic-pulse installation. There are cavities on both sides of the body, in each of which a support in the form of a sphere is installed with the possibility of rotation. Between the supports in the body there are rectangular cavities with through holes opposite each other, in which wheels are installed, which have external protection made of composite materials. Inside the case there is a mount for the radio control system, secured to the inner surface of the case with clamps. The specified mount contains a radio control system consisting of a battery, the outputs of which are connected to the inputs of the Arduino board and the driver inputs. The input of the Arduino board is connected to the output of the Bluetooth board, and its outputs are connected to the input of the Bluetooth board and the driver inputs, the outputs are connected to the stepper motors inputs. To each stepper motor a rotatable shaft of the radio control system is attached, on which a gear of the shaft of the radio control system is fixed with the ability to interact with the gear of the wheel shaft, installed perpendicular to it at the end of the wheel shaft.
EFFECT: eliminating defects on the inner surface of pipelines, increasing their service life.
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к магнитно-импульсной обработке металлов, предназначено для устранения труднодоступных дефектов структуры металла при изготовлении и эксплуатации трубопроводов и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.The invention relates to magnetic pulse processing of metals, is intended to eliminate hard-to-reach defects in the metal structure during the manufacture and operation of pipelines and can be used in the oil and gas industry.

Известен индуктор для обработки цилиндрических заготовок (патент RU № 2257274, опубл. 27.07.2005 г.), состоящий из набора последовательно электрически соединенных металлических дисков с изолирующими споями,An inductor for processing cylindrical workpieces is known (RU patent No. 2257274, published on July 27, 2005), consisting of a set of series-electrically connected metal disks with insulating junctions,

имеющих радиальный вырез от внутреннего отверстия до периферии. Радиальный вырез выполнен в виде сектора с углом 120°, каждый металлический диск имеет изолирующий слой только с одной стороны и по торцевым поверхностям и контактирует неизолированной стороной с неизолированной стороной соседнего металлического диска на поверхности сектора с углом 120° с образованием спирали из двойного слоя металлических дисков с предварительным осевым сжатием.having a radial cut from the internal hole to the periphery. The radial cut is made in the form of a sector with an angle of 120°, each metal disk has an insulating layer only on one side and along the end surfaces and is in contact with the non-insulated side of the adjacent metal disk on the surface of the sector with an angle of 120° to form a spiral from a double layer of metal disks with preliminary axial compression.

Недостатком устройства являются низкие долговечность и производительность индуктора, так как часть электрической энергии, проходящей по диску преобразуется в электромагнитное поле вокруг него. Взаимодействие электромагнитных полей соседних дисков вызывает большие нагрузки в виде давления, действующего на диски, что приводят к быстрому выходу индуктора из строя в связи с низкой надёжностью соединений дисков.The disadvantage of the device is low durability and performance of the inductor, since part of the electrical energy passing through the disk is converted into an electromagnetic field around it. The interaction of electromagnetic fields of neighboring disks causes large loads in the form of pressure acting on the disks, which leads to rapid failure of the inductor due to low reliability disk connections.

Известен индуктор для магнитно-импульсной раздачи трубчатых заготовок (патент RU № 2542190, опубл. 20.02.2015 г.), содержащий многовитковую спираль, между витками которой установлены парные изолирующие прокладки, текстолитовое основание, смонтированное во внутренней полости спирали в контакте с изолирующими прокладками, центральный токовывод, торцовый токовывод, закрепленный на торце спирали, при этом по периферии текстолитового основания выполнен винтовой паз для охлаждения, торцовой токовывод выполнен в виде стальной трубы с фланцем для закрепления на торце спирали, установленной на центральном токовыводе изолированно от него посредством фторопластовой трубы с образованием токоподвода коаксильного типа.An inductor for magnetic-pulse distribution of tubular blanks is known (patent RU No. 2542190, published on February 20, 2015), containing a multi-turn spiral, between the turns of which paired insulating spacers are installed, a textolite base mounted in the internal cavity of the spiral in contact with insulating spacers, central current lead, end current lead, fixed to the end of the spiral, while along the periphery of the textolite base there is a screw groove for cooling, the end current lead is made in the form of a steel pipe with a flange for fastening to the end of the spiral, installed on the central current lead isolated from it by means of a fluoroplastic pipe to form coaxial type current supply.

Недостатком данного устройства является то, что при обработке трубопроводов большого диаметра длина спирали значительно увеличивается, поскольку спираль размещается по всей периферии индуктора, что приводят к увеличению индуктивности спирали индуктора, соответственно, уменьшению собственной частоты разрядного контура, что может вызывать ограничения габаритов обрабатываемого трубопровода. The disadvantage of this device is that when processing pipelines of large diameter, the length of the spiral increases significantly, since the spiral is placed along the entire periphery of the inductor, which leads to an increase in the inductance of the inductor spiral, respectively, to a decrease in the natural frequency of the discharge circuit, which can cause limitations on the dimensions of the pipeline being processed.

Известно устройство для магнитно-импульсной обработки цилиндрических деталей (авторское свидетельство СССР № 1125847, опубл. 09.08.1995 г.), содержащее коаксиально установленные источник магнитно-импульсной энергии с токопроводящей спиралью и спутник из электропроводного материала в виде цилиндра с продольным разрезом по образующей, края спутника, образованные продольным разрезом, расположены внахлест один на другом, а устройство снабжено эластичной втулкой для передачи давления от спутника и жестко связанными между собой кольцевыми фланцами, расположенными по торцам спутника и эластичной втулки.A device for magnetic-pulse processing of cylindrical parts is known (USSR author's certificate No. 1125847, published on August 09, 1995), containing a coaxially installed source of magnetic-pulse energy with a conductive spiral and a satellite made of electrically conductive material in the form of a cylinder with a longitudinal section along the generatrix, the edges of the satellite, formed by a longitudinal section, are located overlapping one another, and the device is equipped with an elastic sleeve for transmitting pressure from the satellite and rigidly interconnected annular flanges located at the ends of the satellite and the elastic sleeve.

Недостатком данного устройства является низкая производительность, обусловленная тем, что давление передаётся обрабатываемой заготовке эластичной втулкой, установленной между спутником и заготовкой, что приводит в процессе циклического нагружения к снижению деформационной упругости втулки, соответственно к снижению коэффициента полезного действия устройства с необходимой последующей заменой втулки.The disadvantage of this device is low productivity, due to the fact that pressure is transmitted to the workpiece being processed by an elastic sleeve installed between the satellite and the workpiece, which leads, during cyclic loading, to a decrease in the deformation elasticity of the sleeve, respectively, to a decrease in the efficiency of the device with the necessary subsequent replacement of the sleeve.

Известно устройство для магнитно-импульсной обработки металлов (авторское свидетельство СССР № 1761343, опубл.15.09.1992 г.), содержащее однослойную спираль и сменный промежуточный элемент, индуктивно связанный со спиралью и заготовкой и выполняемый, например, в виде кольца, имеющего сквозную щель вдоль образующей. При этом, промежуточный элемент имеет две равноудаленные друг от друга равнотолщинные стенки, имеющие одинаковую ширину и электрически соединенные в зоне щели, а концы промежуточного элемента в зоне щели имеют прямоугольные выступы и пазы, выполненные таким образом, чтобы выступы одного конца соответствовали пазам другого.A device for magnetic pulse processing of metals is known (USSR author's certificate No. 1761343, published on September 15, 1992), containing a single-layer spiral and a replaceable intermediate element, inductively coupled to the spiral and the workpiece and made, for example, in the form of a ring having a through slot along the generatrix. In this case, the intermediate element has two equal-thickness walls equidistant from each other, having the same width and electrically connected in the slot area, and the ends of the intermediate element in the slot area have rectangular protrusions and grooves, made in such a way that the protrusions of one end correspond to the grooves of the other.

Недостатком данного устройства является то, что воздействие индуктора на заготовку осуществляется через промежуточный элемент, так как при прохождении разрядного тока по спирали индуктора на поверхности промежуточного элемента наводится индукционный ток, который по поверхности промежуточного элемента перетекает на поверхность, прилегающую к заготовке, наводя в ней индукционный ток. Таким образом, часть электрической энергии, проходящей по промежуточному элементу преобразуется в тепло, что приводит к снижению коэффициента полезного действия, соответственно эффективности индуктора.The disadvantage of this device is that the effect of the inductor on the workpiece is carried out through the intermediate element, since when the discharge current passes through the spiral of the inductor, an induction current is induced on the surface of the intermediate element, which flows along the surface of the intermediate element to the surface adjacent to the workpiece, inducing an induction current in it current. Thus, part of the electrical energy passing through the intermediate element is converted into heat, which leads to a decrease in efficiency, according to the efficiency of the inductor.

С другой стороны, промежуточный элемент выполняется из листовых материалов с низкой механической стойкостью, что приводит к его деформации в процессе циклического нагружения, поскольку в процессе магнитно-импульсной обработки в рабочей зоне индуктора возникает значительные напряжения, действующие как на заготовку, так и на элементы индуктора. On the other hand, the intermediate element is made of sheet materials with low mechanical resistance, which leads to its deformation during cyclic loading, since during magnetic pulse processing significant stresses arise in the working area of the inductor, acting on both the workpiece and the inductor elements .

Известен индуктор с разгруженной обмоткой для обработки металлов давлением магнитного поля (авторское свидетельство СССР № 1754283, опубл. 15.08.1992 г.), принятое за прототип, включающее токовую обмотку и концентратор магнитного поля с радиальным разрезом вдоль образующей. Индуктор снабжен выступом, соединенным с концентратором и размещенным за пределами индуктора, концентратор магнитного потока выполнен в виде составного по цилиндрической поверхности токопроводящего толстостенного цилиндра с винтовым пазом по поверхности сопряжения для токовой обмотки, при этом один конец токовой обмотки соединен с концентратором, а второй образует с выступом коаксиальный токопровод.An inductor with an unloaded winding for processing metals under magnetic field pressure is known (USSR author's certificate No. 1754283, published on August 15, 1992), adopted as a prototype, including a current winding and a magnetic field concentrator with a radial cut along the generatrix. The inductor is equipped with a protrusion connected to the concentrator and located outside the inductor, the magnetic flux concentrator is made in the form of a current-conducting thick-walled cylinder composite along the cylindrical surface with a screw groove along the mating surface for the current winding, with one end of the current winding connected to the concentrator, and the second forms with protrusion of the coaxial conductor.

Недостатком индуктора является то, что индуктор включает в себя составный токопроводящий цилиндр, состоящий из внутренней части и крышки с радиальным зазором вдоль образующей цилиндра, внутренняя часть и крышки электрически соединены между собой по всему периметру, что приводит к сложному распределению наведенного тока и спрямлению тока в зоне щели. Это вызывает рассеивание магнитного поля, возникновением неравномерности давления магнитного поля в зоне щели.The disadvantage of the inductor is that the inductor includes a composite current-carrying cylinder, consisting of an inner part and a cover with a radial gap along the generatrix of the cylinder; the inner part and covers are electrically connected to each other along the entire perimeter, which leads to a complex distribution of the induced current and rectification of the current in gap zone. This causes the magnetic field to dissipate, resulting in uneven magnetic field pressure in the slot area.

Техническим результатом являются обеспечение возможности ремонта труднодоступных мест на внутренних стенках трубопроводов. The technical result is to provide the ability to repair hard-to-reach places on the internal walls of pipelines.

Технический результат достигается тем что, токовая обмотка размещена с возможностью съема в выполненных на наружной поверхности стенок корпуса двух диаметрально противоположенных винтовых каналах, при этом на концах токовой обмотки закреплены выводы, установленые в сквозные отверстия корпуса с возможностью соединения с магнитно-импульсной установкой, по бокам корпуса с двух сторон выполнены полости, в каждой из которых установлена с возможностью вращения опора в виде сферы, между опор в корпусе выполнены полости прямоугольной формы со сквозными отверстиями друг напротив друга, в которых установлены колеса, имеющие снаружи защиту из композитных материалов, внутри корпуса установлено крепление для системы радиоуправления, закрепленное к внутренней поверхности корпуса фиксаторами, в указанном креплении зафиксирована система радиоуправления, состоящая из аккумулятора, выходы которого соединены с входами платы ардуино и входами драйверов, вход платы ардуино соединен со выходом платы Bluetooth, а её выходы соединены со входом платы Bluetooth и входами драйверов, выходы которых соединены со входами шаговых моторов, к каждому из которых прикреплен с возможностью вращения вал системы радиоуправления, на котором установлена шестеренка вала системы радиоуправления, закрепленная с возможностью взаимодействия с шестеренкой вала колес, установленной перпендикулярно относительно неё на конце вала колес.The technical result is achieved by the fact that the current winding is located with the possibility of removal in two diametrically opposed screw channels made on the outer surface of the housing walls, while at the ends of the current winding there are pins installed in the through holes of the housing with the possibility of connecting to a magnetic pulse installation on the sides the housing has cavities on both sides, in each of which a support in the form of a sphere is installed with the possibility of rotation; between the supports in the housing there are rectangular cavities with through holes opposite each other, in which wheels are installed, which have external protection made of composite materials; mount for a radio control system, fixed to the inner surface of the case with clamps; in this mount there is fixed a radio control system consisting of a battery, the outputs of which are connected to the inputs of the Arduino board and driver inputs, the input of the Arduino board is connected to the output of the Bluetooth board, and its outputs are connected to the input of the board Bluetooth and driver inputs, the outputs of which are connected to the inputs of stepper motors, to each of which a shaft of the radio control system is attached with the possibility of rotation, on which a gear of the shaft of the radio control system is installed, fixed with the ability to interact with the gear of the wheel shaft, mounted perpendicular to it at the end of the wheel shaft .

Устройство поясняется следующей фигурой: The device is illustrated by the following figure:

фиг. 1 – общий вид устройства;fig. 1 – general view of the device;

фиг. 2 – общий вид устройства в 3D;fig. 2 – general view of the device in 3D;

фиг. 3 – вид сверху;fig. 3 – top view;

фиг.4 – вид по сечению;Fig.4 – cross-sectional view;

фиг. 5 – вид с боку; fig. 5 – side view;

фиг. 6 – вид спереди;fig. 6 – front view;

фиг. 7 – схема системы радиоуправления. Ult^fig. 7 – diagram of the radio control system. Ult^

1 – трубопровод;1 – pipeline;

2 – корпус;2 – body;

3 – отверстия для выводов;3 – holes for leads;

4 – выводы;4 – conclusions;

5 – винтовой канал;5 – screw channel;

6 – витковая изоляция;6 – turn insulation;

7 – крепление для системы радиоуправления;7 – mount for the radio control system;

8 – крепёж;8 – fasteners;

9 – система радиоуправления;9 – radio control system;

10 – вал системы радиоуправления;10 – shaft of the radio control system;

11 – колесо;11 – wheel;

12 – отверстия для колес;12 – holes for wheels;

13 – опора;13 – support;

14 – полость;14 – cavity;

15 – шестеренка вала системы радиоуправления;15 – gear shaft of the radio control system;

16 – шестеренка вала колеса;16 – wheel shaft gear;

17 – фиксатор для опорs$17 – clamp for supports$

18 – вал колеса;18 – wheel shaft;

19 – защита колеса; 19 – wheel protection;

20 – токовая обмотка;20 – current winding;

21 – полость;21 – cavity;

22 – фиксатор.22 – retainer.

23 – аккумулятор;23 – battery;

24 – плата ардуино;24 – Arduino board;

25 – плата Bluetooth;25 – Bluetooth board;

26 – драйвер;26 – driver;

27 – шаговый мотор;27 – stepper motor;

28 – пульт управления.28 – control panel.

Устройство для устранения дефектов структуры металла на внутренних стенках трубопровода магнитно-импульсной обработкой содержит корпус 2 (фиг. 1-6) выполненный в форме толстостенного цилиндра, из изоляционных материалов, например титановых сплавов обладающих большим активным сопротивлением. В корпусе 2 выполнены сквозные отверстия для выводов 3. На наружной поверхности корпуса 2 выполнены два диаметрально противоположенных винтовых канала 5, в каждой их них установлена с возможностью съема токовая обмотка 20, выполненная в форме спирали, например из бериллиевой бронзы, обладающей хорошей электропроводностью. С наружи токовых обмоток 20 закреплена витковая изоляция 6. На концах каждой токовой обмотки 20 закреплены с возможностью съема выводы 4 с возможностью подключения к магнитно-импульсной установке (на фигуре не показана). По бокам корпуса 2 с двух сторон выполнены полости 14 в каждой из них установлена, с помощью фиксатора 17, опора 13 выполненная в виде сферы с возможностью вращения и изготовлена из материалов с высокими механическими свойствами, например титана, центр опоры 13 расположен таким образом, чтоб высота выступающей части опоры 13, за пределами корпуса 2, не превышала 5 мм. В корпусе 2 между опор 13 выполнены полости 21 прямоугольной формы. Внутри полости 21 выполнены сквозные отверстия 12 прямоугольной формы, друг на против друга, в которые установлены колеса 11. С наружи колес 11 закреплена защита колеса 19 выполненная из композитных материалов, которые обладают высокой теплостойкостью, прочностью и эластичностью, например из углерод-углеродного композиционного материала. Внутри корпуса 2 установлено крепление для системы радиоуправления 7, которое закреплено к внутренней поверхности корпуса 2 фиксаторами 22. Внутри крепления для системы радиоуправления 7, закреплена система радиоуправления 9 и зафиксирована крепежом 8. Система радиоуправления 9 (фиг.7), состоит из аккумулятора 23 выходы которого соединены с входами платы ардуино 24 и драйверов 26. Вход платы ардуино 24 соединен со выходом платы Bluetooth 25, а её выходы соединены со входом платы Bluetooth 25 и входами драйверов 26. Выходы драйверов 26 соединены со входами шаговых моторов 27, к каждому из которых прикреплен вал системы радиоуправления 10 с возможностью вращения. На конце каждого вал системы радиоуправления 10 установлена шестеренка вала системы радиоуправления 15, которая закреплена с возможностью взаимодействия с шестеренкой вала колеса 16, которая установлена перпендикулярно относительно неё на конце вала колес 18. Устройство для магнитно-импульсной обработки внутренних стенок трубопроводов содержит пульт управления 28.A device for eliminating defects in the metal structure on the internal walls of a pipeline by magnetic pulse processing contains a housing 2 (Fig. 1-6) made in the form of a thick-walled cylinder, made of insulating materials, for example titanium alloys with high active resistance. The housing 2 has through holes for leads 3. On the outer surface of the housing 2 there are two diametrically opposed screw channels 5, in each of them a current winding 20 is removably installed, made in the form of a spiral, for example, from beryllium bronze, which has good electrical conductivity. Turn insulation 6 is fixed to the outside of the current windings 20. At the ends of each current winding 20, pins 4 are removably fixed with the ability to connect to a magnetic pulse installation (not shown in the figure). On the sides of the body 2 on both sides there are cavities 14, in each of them a support 13 is installed, using a latch 17, made in the form of a sphere with the possibility of rotation and made of materials with high mechanical properties, for example titanium, the center of the support 13 is located in such a way that the height of the protruding part of the support 13, outside the housing 2, did not exceed 5 mm. In the housing 2 between the supports 13 there are cavities 21 of rectangular shape. Inside the cavity 21 there are through holes 12 of rectangular shape, opposite each other, in which wheels 11 are installed. On the outside of the wheels 11 there is a wheel protection 19 made of composite materials that have high heat resistance, strength and elasticity, for example from a carbon-carbon composite material . Inside the housing 2 there is a mount for the radio control system 7, which is secured to the inner surface of the housing 2 with clamps 22. Inside the mount for the radio control system 7, the radio control system 9 is fixed and secured with fasteners 8. The radio control system 9 (Fig. 7) consists of a battery 23 outputs which are connected to the inputs of the Arduino board 24 and drivers 26. The input of the Arduino board 24 is connected to the output of the Bluetooth board 25, and its outputs are connected to the input of the Bluetooth board 25 and the driver inputs 26. The outputs of the drivers 26 are connected to the inputs of stepper motors 27, to each of which the shaft of the radio control system 10 is rotatable. At the end of each shaft of the radio control system 10 there is a gear of the shaft of the radio control system 15, which is fixed with the ability to interact with the gear of the wheel shaft 16, which is installed perpendicular to it at the end of the wheel shaft 18. The device for magnetic pulse processing of the internal walls of pipelines contains a control panel 28.

Устройство работает следующим образом. Устройство полностью устанавливают внутри трубопровода 1, таким образом, чтоб токовая обмотка 20 была обращена к дефектной зоне трубопровода, ранее определенной в процессе диагностики. После установки устройства, выводы 4 токовой обмотки 20, подключают к магнитно-импульсной установке с помощью токоведущего кабеля, каждая токовая обмотка подключается отдельным кабелем к магнитно-импульсной установки, что дает возможность обработки стенок трубопровода одной или одновременно двумя обмотками, в зависимости от расположения дефектных зон. Устройство перемещают внутри трубопровода до дефектной зоны с помощью системы радиоуправления 9. Система радиоуправления работает следующим образом. Пульт управления 28 отправляет электронный сигнал, который плата Bluetooth 25 принимает и передает плате ардуино 24, которая в свою очередь обрабатывает его и переводит в виде команды движения, например вперед, назад, остановка, в зависимости от типа поступающего сигнала. Затем передает команду драйверу 26, который, в соответствие с командой платы ардуино 24, изменяет направление тока, приходящего из аккумулятора 23 и питающего шаговый мотор 27. В результате, шаговый мотор 27 вращает, прикрепленный к нему, вал системы радиоуправления 10, время и направления вращения определяет поступившая команда с платы ардуино 24. Плата ардуино 24 и драйвер 26 получают электрическое питание напрямую от аккумулятора, в то время как, шаговый мотор 27 получает питание через драйвера 26, и плата Bluetooth 25 от платы ардуино 24. Горизонтальное вращение вала системы радиоуправления 10 превращается в вертикальное с помошью шестеренки вала системы радиоуправления 15 и шестеренки вала колеса 16 и передается валу колес 18, который в свою очередь вращает колеса 11, в результате устройство перемещается внутри трубопровода на расстояние, заданное системой радиоуправления 9. The device works as follows. The device is completely installed inside the pipeline 1, so that the current winding 20 faces the defective area of the pipeline, previously determined during the diagnostic process. After installing the device, terminals 4 of the current winding 20 are connected to the magnetic-pulse installation using a current-carrying cable, each current winding is connected by a separate cable to the magnetic-pulse installation, which makes it possible to process the pipeline walls with one or two windings simultaneously, depending on the location of the defective zones The device is moved inside the pipeline to the defective area using a radio control system 9. The radio control system operates as follows. The control panel 28 sends an electronic signal, which the Bluetooth board 25 receives and transmits to the Arduino board 24, which in turn processes it and translates it into a movement command, for example forward, backward, stop, depending on the type of incoming signal. Then it transmits a command to the driver 26, which, in accordance with the command of the Arduino board 24, changes the direction of the current coming from the battery 23 and feeding the stepper motor 27. As a result, the stepper motor 27 rotates, attached to it, the shaft of the radio control system 10, time and directions rotation is determined by the received command from the Arduino board 24. The Arduino board 24 and the driver 26 receive electrical power directly from the battery, while the stepper motor 27 receives power through the driver 26, and the Bluetooth board 25 from the Arduino board 24. Horizontal rotation of the shaft of the radio control system 10 turns into a vertical one with the help of the gear of the radio control system shaft 15 and the gear of the wheel shaft 16 and is transmitted to the wheel shaft 18, which in turn rotates the wheels 11, as a result the device moves inside the pipeline to a distance specified by the radio control system 9.

Магнитно-импульсная установка содержит импульсные конденсаторы, которые заряжаются до определенной энергии с помощью зарядного устройства. Запасенная энергия в конденсаторах мгновенно разряжается с помощью вакуумных или газовых разрядников и через кабель передает на выводы 4 высоко-энергический разрядный ток, синусоидального затухающего характера. Токовая обмотка 20 преобразует высоко-энергический разрядный ток в магнитно-импульсное поле, действующее в рабочей зоне. Магнитно-импульсное поле наводит в обрабатываемом трубопроводе индукционные токи, которые в свою очередь, в их рабочей зоне, образуют магнитно-импульсное поле. Взаимодействие магнитно-импульсных полей токовой обмотки 20 устройства и индукционных токов вызывают электродинамические силы, приводящие к пластической деформации дефектов сплошности и уменьшению их размеров. С другой стороны, Индукционные токи концентрируются вблизи дефектов сплошности, приводя к нагреву этих зон, которое сопровождается тепловым расширением и как следствие, в контуре дефектов возникают термические сжимающие напряжения, приводящие к их закрытию.The magnetic pulse installation contains pulse capacitors, which are charged to a certain energy using a charger. The stored energy in the capacitors is instantly discharged using vacuum or gas dischargers and, through a cable, transmits a high-energy discharge current of a damped sinusoidal nature to terminals 4. The current winding 20 converts the high-energy discharge current into a magnetic pulse field acting in the working area. The magnetic-pulse field induces induction currents in the pipeline being processed, which in turn, in their working area, form a magnetic-pulse field. The interaction of the magnetic-pulse fields of the current winding 20 of the device and induction currents causes electrodynamic forces, leading to plastic deformation of continuity defects and a reduction in their size. On the other hand, induction currents are concentrated near continuity defects, leading to heating of these zones, which is accompanied by thermal expansion and, as a consequence, thermal compressive stresses arise in the contour of the defects, leading to their closure.

Устройство обладает рядом преимуществ перед предшествующими моделями. Корпус, выполненный в форме толстостенного цилиндра из изоляционных материалов, что увеличит рабочую площадь устройства и повысит его эксплуатационную стойкость за счет предотвращения сильного нагрева благодаря большой площади корпуса. Устройство содержит два витковые обмотки, расположенные диаметрально противоположено с возможностью отдельного соединения к магнитно-импульсной установке, что приводит к уменьшению длины витковой обмотки, соответственно к уменьшению индуктивности устройства и повышению его производительности. Высокая электропроводимость и хорошие механические свойства материала токовой обмотки расширяют функциональные возможности устройства и увеличивают коэффициент полезного действия. Возможность перемещения внутри трубопроводов что позволит обработать труднодоступные места на внутренних стенках трубопроводов.The device has a number of advantages over previous models. The housing is made in the form of a thick-walled cylinder made of insulating materials, which will increase the working area of the device and increase its operational durability by preventing strong heating due to the large area of the housing. The device contains two turn windings located diametrically opposite with the possibility of separate connection to a magnetic pulse installation, which leads to a decrease in the length of the turn winding, respectively, to a decrease in the inductance of the device and an increase in its performance. High electrical conductivity and good mechanical properties of the current winding material expand the functionality of the device and increase the efficiency. The ability to move inside pipelines, which will allow you to process hard-to-reach places on the internal walls of pipelines.

Claims (1)

Устройство для устранения дефектов структуры металла на внутренних стенках трубопровода магнитно-импульсной обработкой, содержащее корпус, выполненный в форме толстостенного цилиндра, в стенках которого размещена токовая обмотка, отличающееся тем, что токовая обмотка размещена с возможностью съема в выполненных на наружной поверхности стенок корпуса двух диаметрально противоположенных винтовых каналах, при этом на концах токовой обмотки закреплены выводы, установленные в сквозные отверстия корпуса с возможностью соединения с магнитно-импульсной установкой, по бокам корпуса с двух сторон выполнены полости, в каждой из которых установлена с возможностью вращения опора в виде сферы, между опор в корпусе выполнены полости прямоугольной формы со сквозными отверстиями напротив друг друга, в которых установлены колеса, имеющие снаружи защиту из композитных материалов, внутри корпуса установлено крепление для системы радиоуправления, закрепленное к внутренней поверхности корпуса фиксаторами, в указанном креплении зафиксирована система радиоуправления, состоящая из аккумулятора, выходы которого соединены с входами платы ардуино и входами драйверов, вход платы ардуино соединен с выходом платы Bluetooth, а её выходы соединены со входом платы Bluetooth и входами драйверов, выходы которых соединены со входами шаговых моторов, к каждому из которых прикреплен с возможностью вращения вал системы радиоуправления, на котором установлена шестеренка вала системы радиоуправления, закрепленная с возможностью взаимодействия с шестеренкой вала колес, установленной перпендикулярно относительно неё на конце вала колес.A device for eliminating defects in the metal structure on the internal walls of a pipeline by magnetic pulse processing, containing a housing made in the form of a thick-walled cylinder, in the walls of which a current winding is located, characterized in that the current winding is located with the possibility of removal in two diametrically located walls of the housing on the outer surface opposite screw channels, while at the ends of the current winding there are fixed leads installed in the through holes of the housing with the possibility of connecting to a magnetic-pulse installation, on the sides of the housing on both sides there are cavities, in each of which a support in the form of a sphere is installed with the possibility of rotation, between supports in the body are made of rectangular cavities with through holes opposite each other, in which wheels are installed, which have external protection made of composite materials; inside the body there is a mount for the radio control system, fixed to the inner surface of the body with clamps; in the said mount there is fixed a radio control system consisting of battery, the outputs of which are connected to the inputs of the Arduino board and the driver inputs, the input of the Arduino board is connected to the output of the Bluetooth board, and its outputs are connected to the input of the Bluetooth board and the driver inputs, the outputs of which are connected to the inputs of stepper motors, each of which is attached with the possibility of rotation the shaft of the radio control system, on which the gear of the shaft of the radio control system is installed, fixed with the ability to interact with the gear of the wheel shaft, installed perpendicular to it at the end of the wheel shaft.
RU2023103918A 2023-02-21 Device for eliminating defects in metal structure on the inner walls of pipelines by magnetic pulse treatment RU2805733C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805733C1 true RU2805733C1 (en) 2023-10-23

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1754283A1 (en) * 1990-05-23 1992-08-15 Институт гидродинамики им.М.А.Лаврентьева Unloaded winding inductor
JP2001164315A (en) * 1999-12-06 2001-06-19 Netsusan Heat Kk High frequency induction heating method and high- frequency induction heating apparatus
RU213592U1 (en) * 2022-06-08 2022-09-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" DEVICE FOR MAGNETIC-PULSED PROCESSING OF PIPELINES

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1754283A1 (en) * 1990-05-23 1992-08-15 Институт гидродинамики им.М.А.Лаврентьева Unloaded winding inductor
JP2001164315A (en) * 1999-12-06 2001-06-19 Netsusan Heat Kk High frequency induction heating method and high- frequency induction heating apparatus
RU213592U1 (en) * 2022-06-08 2022-09-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" DEVICE FOR MAGNETIC-PULSED PROCESSING OF PIPELINES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2943862C (en) Electrical hollow conductor for an electromagnetic machine
US4532793A (en) Method for deep-drawing sheet metal and an apparatus for carrying out the method
US20160221059A1 (en) Electromagnetic forming coil device and method of making electromagnetically formed product
RU2805733C1 (en) Device for eliminating defects in metal structure on the inner walls of pipelines by magnetic pulse treatment
KR101658727B1 (en) Superconducting magnet apparatus using movement and Induction heating apparatus thereof
CN1077330A (en) A kind of torch device that is used for chemical process
US4024370A (en) Toroidal resistance welding transformer
US20060156776A1 (en) Method and apparatus for performing a magnetic pulse forming process
JP2001158020A (en) Split mold container for vulcanizing tire
CN108480449B (en) Staggered deformation electromagnetic connecting device and method for aluminum alloy pipe fittings
CN1325183C (en) Continuous extrusion apparatus
US11191131B2 (en) Double-sided flat inductor assembly
CN110035597B (en) Frequency conversion non-tuning cavity structure
KR101720215B1 (en) Apparatus and Methods for Electromagnetic Forming
JP2020178527A (en) Rotor of induction machine and method for assembling cage winding of rotor
RU213592U1 (en) DEVICE FOR MAGNETIC-PULSED PROCESSING OF PIPELINES
US2993109A (en) Rotating transformer for electric resistance seam welding of tubing and the like
US2397990A (en) Induction heating apparatus
RU2003409C1 (en) Apparatus for magnetic-pulse treatment
CN214851955U (en) Quick-clamping type vacuum insulation sealing connection device
JP2020031006A (en) Rotor core heating device
WO2013153623A1 (en) Power switching device
JP7330774B2 (en) High frequency induction heating device
CN219297578U (en) Induction hardening equipment of cylinder part
CN217546348U (en) Electromagnetic induction heating device