Устройство-трансформер для мониторинга радиально-замкнутого протяженного канала
Полезная модель относится к трубопроводному транспорту, конкретнее, к самодвижущимся внутритрубным устройствам.
Областью применения устройства является исследование внутренней поверхности труб, где существует течение среды. При оснащении специальными средствами может решать такие проблемы, как поиск и устранение утечек, засоров, изучение их формы и размеров. При решении такого рода задач устройство-трансформер выступает в роли транспортера (переносчика) фото и видео камеры, устройств и составов, обеспечивающих очистку и ремонт канала трубопровода, а также других полезных грузов.
При очистке или диагностике трубопроводов, транспортирующих под давлением текучий продукт (жидкость или газ), нет необходимости в силовом вращающем приводе (электрическом, пневматическом). Достаточно использовать движение потока в самом трубопроводе.
Устройство-трансформер для мониторинга радиально-замкнутого протяженного канала выполнено в виде открытой объемно-пространственной структуры шарообразной формы, образованной лопастями из стали, зафиксированными на дне и крышке цилиндрического корпуса своими противоположными концами, при этом фиксация лопастей на дне корпуса осуществлена через диск, установленный с возможностью вращения на оси, жестко закрепленной на наружной поверхности дна корпуса, при повороте которого за счет сворачивания лопастей вокруг цилиндрической поверхности корпуса по винтовой линии, шарообразная структура трансформируется в цилиндр, а для предотвращения самопроизвольной трансформации цилиндра в шарообразную структуру она снабжена средством неподвижной фиксации диска на дне корпуса. 5 з.п. ф-лы. 9 ил.
Полезная модель относится к трубопроводному транспорту, конкретнее, к самодвижущимся внутритрубным устройствам. Оно может быть использовано в процессе работ по очистке, ремонту и диагностике различных по назначению трубопроводов. Наиболее эффективно устройство может быть использовано для мониторинга радиально замкнутого протяженного канала, в котором присутствует течение среды.
При решении такого рода задач устройство-трансформер выступает в роли транспортера (переносчика) фото и видео камеры, устройств или составов, обеспечивающих очистку и ремонт канала трубопровода.
При очистке или диагностике трубопроводов, транспортирующих под давлением текучий продукт (жидкость или газ) нет необходимости в силовом вращающем приводе (электрическом, пневматическом). Достаточно использовать движение потока в самом трубопроводе.
Актуальность предложенного технического решения объясняется тем, что в настоящее время в России отсутствует методика комплексной диагностики водопроводной и канализационной сети. Работы по диагностике трубопроводов носят локальный и нерегулярный характер и не планируются на перспективу (Анализ технического состояния трубопроводов водопроводной и канализационной сетей г.Москвы [Электронный адрес] URL: www.mosvodokanal.ru/index.php?newside=43).
Известно устройство для перемещения в закрытом транспортирующем трубопроводе (Патент России 
2392533, МПК8 F16L 55/26, оп. 20.06.2010), которое использует движение потока в самом трубопроводе для создания тяги и передвигается без движителя, роль которого выполняет элемент конструкции - упругая манжета.
Недостаток: необходимо силовое взаимодействие с трубопроводом. Конструкция недостаточно компактна по массогабаритным характеристикам.
В процессе поиска ближайший аналог (прототип) обнаружен не был.
Задача, решение которой может быть обеспечено при использовании предложенной полезной модели, заключается в создании такого устройства, которое имело бы высокую подвижность при малых массогабаритных показателях и имело бы возможность двигаться по каналу в потоке жидкости или газа самостоятельно, проводя мониторинг, очистку или ремонт трубопровода, при условии оснащения ее соответствующим оборудованием.
Технический результат за счет уменьшения массогабаритных характеристик и увеличения подвижности от использования полезной модели выражается в ее высокой эффективности и многофункциональности, так как с ее использованием значительно улучшается технологичность и уменьшается трудоемкость работ по мониторингу канала за счет: сокращения количества исследуемых участков канала, возможности проводить работы без остановки работы канала, получения более точных сведений о состоянии канала и координатах дефектных мест.
Указанная задача решается, а технический результат достигается формулой полезной модели, согласно которой, устройство-трансформер для мониторинга радиально-замкнутого протяженного канала, выполнено в виде открытой объемно-пространственной структуры шарообразной формы, образованной лопастями из стали, зафиксированными на дне и крышке цилиндрического корпуса своими противоположными концами, при этом фиксация лопастей на дне корпуса осуществлена через диск, установленный с возможностью вращения на оси, жестко закрепленной на наружной поверхности дна корпуса, при повороте которого за счет сворачивания лопастей вокруг цилиндрической поверхности корпуса но винтовой линии, шарообразная структура трансформируется в цилиндр, а для предотвращения самопроизвольной трансформации цилиндра в шарообразную структуру она снабжена средством неподвижной фиксации диска на дне корпуса.
В преимущественном варианте каждая лопасть выполнена в виде S-образных лепестков, а развернутая на плоскости форма лопасти имеет два характерных участка, близких к прямой у концов своих, и наклонный, при этом габариты цилиндрического корпуса и лопасти связаны следующими отношениями:
где d - диаметр корпуса цилиндра;
h - высота цилиндра;
l - длина лопасти, развернутой в плоскости;
- длина по диагонали лопасти, развернутой в плоскости;
b - высота лопасти, развернутой в плоскости.
В частном случае средством неподвижной фиксации диска на корпусе является чека, состоящая из бруска и язычка, соединенных через ось, выполненную на язычке.
Устройство может быть снабжено средством фиксации лопастей на крышке корпуса, включающим петли, закрепленные на концах лопастей, проушины, выполненные на крышке, и пальцы, соединяющие соответствующие петли и проушины.
Устройство в частном случае может быть снабжено средством фиксации лопастей на дне корпуса, включающим петли, закрепленные на концах лопастей, проушины, выполненные на диске, установленном на дне корпуса с возможностью вращения, и пальцы, соединяющие соответствующие петли и проушины.
Другие цели и преимущества предложенной полезной модели вытекают из следующего детального описания и прилагаемых рисунков, в которых:
- на фиг.1 изображено патентуемое устройство-трансформер в свернутом состоянии, в виде цилиндра;
- на фиг.2 изображен вид со стороны В на фиг.1;
- на фиг.3 изображен вид со стороны А на фиг.1;
- на фиг.4 изображено глухое дно с осью, на которой установлен вращающийся диск;
- на фиг.5 изображено крепление лопасти к проушинам;
- на фиг.6 изображен общий вид лопасти в свободном состоянии;
- на фиг.7 изображен узел крепления петли к концу лопасти;
- на фиг.8 изображена лопасть в свободном состоянии с выделением характерных участков;
- на фиг.9 изображен общий вид устройства-трансформера в виде шарообразной открытой пространственной структуры, где обозначены:
1 - корпус, выполненный в виде полого цилиндра (корпус).
2 - дно корпуса (дно)
3 - крышка
4 - петля
5 - заклепка
6 - лепесток S-образной формы (лопасть)
7 - палец (малая ось)
8 - диск поворотный, имеющий возможность свободно вращаться
9 - ось поворотного диска (центральная ось)
10 - пробка крышки
11 - брусок (рычаг чеки)
12 - язычок чеки
13 - проушины
14 - чека.
Реализация полезной модели.
Устройство-трансформер (Фиг.9) выполнено в виде открытой объемно-пространственной структуры шарообразной формы, образованной лопастями 6 из стали, зафиксированными на дне 2 и крышке 3 цилиндрического корпуса 1 своими противоположными концами. Фиксация лопастей 6 на дне 2 корпуса 1 осуществлена через диск 8, установленный с возможностью вращения на оси 9, жестко закрепленной на наружной поверхности дна 2 корпуса 1. При повороте диска 2 и сворачивании лопастей 6 вокруг цилиндрической поверхности корпуса 1 по винтовой линии шарообразная структура трансформируется в цилиндр (фиг.1). Устройство снабжено средством неподвижной фиксации диска 8 на дне 2 корпуса 1 для исключения самопроизвольной трансформации цилиндра в шарообразную структуру.
Средством неподвижной фиксации диска 8 на корпусе 1 является чека 14, состоящая из бруска 11 и язычка 12, соединенных через ось (без позиции), выполненную на язычке 12.
Средством фиксации лопастей 6 па крышке 3 корпуса являются петли 4, закрепленные на концах лопастей, проушины 13, выполненные на крышке 3, и пальцы 7, соединяющие соответствующие петли 4 и проушины 13.
Средством фиксации лопастей 6 на дне 2 корпуса 1 являются петли 4, закрепленные на концах лопастей 6, проушины 13, выполненные на диске 8, установленном на дне корпуса с возможностью вращения, и пальцы 7, соединяющие соответствующие петли 4 и проушины 13.
Особенностью патентуемой конструкции является лопасть 6, каждая лопасть выполнена в виде S-образных лепестков и представленная на Фиг.6 и 8. При ее развертывании в свободное состояние - разворачивается в плоскость. Когда лопасть 6 развернута, она имеет два характерных участка, близких к прямой на концах своих, и наклонный, который сворачивает лопасть 6 по винтовой линии вокруг цилиндрической поверхности корпуса 1, а прямые участки лопастей 6 ложатся на образующую поверхность цилиндра. Ниже представлены габаритные размеры лопасти 6 в данном конкретном примере:
l=330 мм, длина лопасти, развернутой в плоскости,
=421 мм, длина по диагонали лопасти, развернутой в плоскости,
b=262 мм, высота лопасти, развернутой в плоскости,
h=270 мм, высота цилиндра (цилиндрического корпуса),
d=50 мм - диаметр корпуса цилиндра.
Рабочее количество лопастей в данном примере ровно 6. Оно может находиться в пределах от 3 до 8 лопастей в зависимости от h/d. Сами лопасти 6 представляют собой стальные листы постоянной толщины по всей площади из пружинной стали марки: 60С2А, 65Г и т.д. (Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В трех томах М. Машиностроение. 2001 г. под ред. И.Н.Жестковой, том.1, стр.100.), Размеры лопасти 6 рассчитываются по формулам, выведенным полуэмпирическим путем:
где d - диаметр корпуса цилиндра
h - высота цилиндра
l - длина лопасти, развернутой в плоскости
- длина по диагонали лопасти, развернутой в плоскости
b - высота лопасти, развернутой в плоскости.
Для удержания конструкции в свернутом виде применяется чека 14.
Для увеличения срока службы устройство-трансформер следует хранить развернутым - в виде шарообразной структуры.
Работа устройства.
Для ввода устройства в среду через отвод меньшего диаметра его трансформируют в цилиндр. Для этого вращают диск 8 до достижения свернутого состояния, показанного на фиг.1. Когда устройство попадет в основной канал, оно должно быть развернутым. Для обеспечения трансформации цилиндра в шарообразную структуру необходимо потянуть за конец бруска 11 чеки 14. Брусок 11 чеки 14 начнет подниматься и тем самым выведет язычок 12 из зацепления, который освободит вращающейся диск 8. В это время лопасти 6, соединенный с диском 8, находящиеся в сжатом упругом состоянии, начнут разворачиваться и вращать диск 8.
Форма лопастей 6 такова, что после трансформации образованная поверхность напоминает шарообразную структуру, которая позволяет легко катиться устройству по поверхности транспортирующего трубопровода, при сообщении ему ускорения потоком среды.
Универсальность конструкции позволяет, использовать несколько встроенных фото и видео камер в корпусе цилиндра и внутреннего носителя памяти, вести фото и видео съемку внутренней полости трубопровода, для изучения состояния трубопровода и оценки остаточного ресурса, а также изучения трубопровода на образование шлаков средой и оценки ущерба нанесенного ею трубопроводу.
При выявлении шлаков и отложений может выступать как средство доставки очищающего состава непосредственно к проблемному месту, распыляя состав перед проблемной зоной многократно.
Устройство может выступать в роли калибра для оценки остаточного проходного сечения канала за счет пропускной способности своей открытой объемно-пространственной структуры шарообразной формы.
А также возможно его использование для обнаружения мест расположения трещин в канале трубопровода, при распылении специального состава, и для борьбы с ними, распыляя специальный герметизирующий состав.
Универсальность и удобство, простота и низкая стоимость изготовления устройства позволяет повысить эффективность самодвижущихся устройств, упростить процесс исследования транспортирующих трубопроводов, не прерывая их работы, а так же позволяет использовать ее в других областях.
Источники информации:
1. Анализ технического состояния трубопроводов водопроводной и канализационной сетей г.Москвы [Электронный адрес] URL:www.mosvodokanal.ru/index.php?newside=43.
2. Патент России 2392533, МПК8 F16L 55/26, oп. 20.06.2010.
3. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В трех томах М. Машиностроение. 2001 г. под ред. И.Н.Жестковой, том.1, стр.100.
1. Устройство-трансформер для мониторинга радиально-замкнутого протяженного канала, выполненное в виде открытой объемно-пространственной структуры шарообразной формы, образованной лопастями из стали, зафиксированными на дне и крышке цилиндрического корпуса своими противоположными концами, при этом фиксация лопастей на дне корпуса осуществлена через диск, установленный с возможностью вращения на оси, жестко закрепленной на наружной поверхности дна корпуса, при повороте которого за счет сворачивания лопастей вокруг цилиндрической поверхности корпуса по винтовой линии, шарообразная структура трансформируется в цилиндр, а для предотвращения самопроизвольной трансформации цилиндра в шарообразную структуру она снабжена средством неподвижной фиксации диска на дне корпуса.
2. Устройство-трансформер для мониторинга радиально-замкнутого протяженного канала по п.1, в котором каждая лопасть выполнена в виде S-образных лепестков, а развернутая на плоскости форма лопасти имеет два характерных участка, близких к прямой у концов своих, и наклонный, при этом габариты цилиндрического корпуса и лопасти связаны следующими отношениями:
где d - диаметр корпуса цилиндра;
h - высота цилиндра;
l - длина лопасти, развернутой в плоскости;
l
- длина по диагонали лопасти, развернутой в плоскости;
b - высота лопасти, развернутой в плоскости.
3. Устройство-трансформер для мониторинга радиально-замкнутого протяженного канала по п.1, в котором средством неподвижной фиксации диска на дне корпуса является чека, состоящая из бруска и язычка, соединенных через ось, выполненную на язычке.
4. Устройство-трансформер для мониторинга радиально-замкнутого протяженного канала по п.1, которое снабжено средством фиксации лопастей на крышке корпуса, включающим петли, закрепленные на концах лопастей, проушины, выполненные на крышке, и пальцы, соединяющие соответствующие петли и проушины.
5. Устройство-трансформер для мониторинга радиально-замкнутого протяженного канала по п.1, которое снабжено средством фиксации лопастей на дне корпуса, включающим петли, закрепленные на концах лопастей, проушины, выполненные на диске, установленном на дне корпуса с возможностью вращения, и пальцы, соединяющие соответствующие петли и проушины.
