Патент на изобретение №2293314

(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ВНУТРИТРУБНОГО ДЕФЕКТОСКОПА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии стальных трубопроводов путем исследования магнитных полей рассеяния с помощью зондов, перемещаемых внутри трубы. Сущность: магнитная система включает источник постоянного магнитного поля в виде двух постоянных магнитов, расположенных аксиально. Обращенные к друг другу полюса магнитов имеют противоположную полярность. Внешние полюса магнитов соединены с магнитопроводами. Магнитопроводы выполнены в виде дисков. На боковой поверхности магнитопроводов закреплены щетки с возможностью их механического контакта с внутренней поверхностью трубы. Со стороны полюсов магнитов магнитопроводы включают устройства регулировки напряженности магнитного поля. Между противолежащими полюсами постоянных магнитов установлен упругий магнитопроницаемый элемент, служащий для прижатия каждого магнита к соответствующему устройству регулировки напряженности магнитного поля. Технический результат: повышение однородности магнитного поля рассеяния, повышение чувствительности. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии стальных трубопроводов путем исследования магнитных полей рассеяния с помощью зондов, перемещаемых внутри трубы.

Известны различные типы магнитных систем с постоянными магнитами, создающих магнитное поле рассеяния в стенке ферромагнитной трубы, по изменениям которого, с помощью датчиков, судят о наличии дефектов.

При использовании постоянных магнитов во внутритрубных дефектоскопах их, как правило, устанавливают по образующей цилиндра в ряд, образуя кольцевой магнит. Один кольцевой магнит ориентирован к стенкам трубы N полюсом, другой S полюсом, при этом кольцевые магниты разной полярности разнесены по длине трубы. Между кольцевыми магнитами в стенке трубы и создается поле рассеяния. Магнитное поле в стенку трубы может попадать через воздушный зазор между магнитами трубы и стенкой или с помощью ферромагнитных элементов, имеющих контакт со стенкой трубы.

В патенте США 6198277 “Модуль датчика для использования в системе осмотра газовой распределительной магистрали”, МПК G 01 N 27/82, публикация 6.03.2001, магнитное поле создается с помощью двух рядов конических магнитов, установленных вплотную друг другу по круговой образующей цилиндра. Между магнитами и стенкой трубы существует воздушный зазор.

В патенте ЕР 0051344 “Усовершенствованная магнитная система для конвейерных инспекционных транспортных средств”, МПК G 01 N 27/82, публикация 12.05.1982, магнитное поле создается с помощью двух рядов магнитов, установленных группами на магнитопроводе, соединяющем эти группы магнитов. На магнитах установлены гибкие щетки или фольга, имеющие механический контакт с внутренней поверхностью исследуемой трубы.

Наиболее близкой по конструкции является магнитная система внутритрубного дефектоскопа, описанная в патенте России 2133032 “Способ магнитной дефектоскопии и устройство для осуществления этого способа”, МПК G 01 N 27/83, публикация 10.07.1999. Магнитная система устройства содержит кольцевой магнитопровод, расположенные на обоих концах магнитопровода постоянные магниты и кольцевые щеточные полюсные наконечники, находящиеся в контакте с внутренней поверхностью трубопровода.

Все рассмотренные решения обладают общим недостатком – применяемая в этих устройствах магнитная система, состоящая из нескольких постоянных магнитов, создает неравномерное магнитное поле рассеяния, так как постоянные магниты невозможно подобрать одинаковыми. А неравномерность магнитного поля рассеивания может привести к неточному определению размеров дефекта и снижению чувствительности.

Заявляемая магнитная система внутритрубного дефектоскопа в обеих вариантах выполнения позволяет регулировать напряженность магнитного поля в магнитной цепи, что повышает однородность магнитного поля рассеивания в исследуемой трубе, что повышает чувствительность дефектоскопа и позволяет оценивать зарождающиеся дефекты трубы.

Магнитная система внутритрубного дефектоскопа включает источник постоянного магнитного поля в виде двух постоянных магнитов, расположенных аксиально, обращенные к друг другу полюса которых имеют противоположную полярность. Внешние полюса магнитов соединены с магнитопроводами, включающими со стороны полюсов упомянутых магнитов устройства регулировки напряженности магнитного поля. Магнитопроводы выполнены в виде дисков, на боковой поверхности которых закреплены щетки с возможностью их механического контакта с внутренней поверхностью исследуемой трубы. Между противолежащими полюсами постоянных магнитов установлен упругий магнитопроницаемый элемент, служащий для прижатия каждого упомянутого магнита к соответствующему устройству регулировки напряженности магнитного поля и последнего к диску.

Полюса постоянных магнитов соединены с устройствами регулировки напряженности магнитного поля, которые в частных случаях могут быть в виде шайб с отверстиями или выемками. Площадь и распределение отверстий или выемок в устройствах регулировки напряженности магнитного поля подбирается таким образом, чтобы напряженность в дисках – магнитопроводах была одинаковой, несмотря на то, что каждый из магнитов может иметь различный уровень напряженности магнитного поля.

Устройства регулировки напряженности магнитного поля могут выполняться в теле магнитопровода, в частности, в виде выемок в диске со стороны полюса постоянного магнита.

Для создания однородного магнитного поля в процессе эксплуатации дефектоскопа важен также упругий магнитопроницаемый элемент, служащий для прижатия каждого магнита к соответствующему устройству регулировки напряженности магнитного поля, а если устройство регулировки напряженности магнитного поля выполнено в виде отдельного элемента, например шайбы, то его к диску. Он позволяет поддерживать плотный контакт между ними и препятствует возникновению зазоров из-за толчков или вибрации, возникающих при движении дефектоскопа. Важно также, что магнитопроводы выполнены в виде дисков с множеством щеток, расположенных на боковой поверхности дисков, что также позволяет создать равномерное поле во всем круговом сегменте трубы, которого касаются щетки.

Постоянные магниты наиболее целесообразно выполнять цилиндрическими. Кроме того, постоянные магниты могут быть установлены в корпусе из немагнитного материала. В этом случае они могут быть отделены от корпуса демпфирующими элементами.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1 приведен разрез магнитной системы по первому варианту, на Фиг.2 система показана на виде сбоку.

На Фиг.3 приведен вариант выполнения устройства регулировки напряженности магнитного поля в виде шайбы с отверстиями, а на Фиг.4 – устройство регулировки напряженности магнитного поля в виде выемок в диске.

Магнитная система внутритрубного дефектоскопа в лучшем варианте выполнения (Фиг.1 и Фиг.2) включает источник 1 постоянного магнитного поля в виде двух цилиндрических постоянных магнитов 2, расположенных аксиально. Внешние полюса магнитов 2 (N и S) через устройства 3 регулировки напряженности магнитного поля в виде шайб 9 соединены с дисками 4. На боковой поверхности дисков 4 закреплено множество щеток 5, имеющих механический контакт с внутренней поверхностью исследуемой трубы 12. Щетки 5 могут быть установлены на дисках 4 с необходимой частотой. Щетки также могут быть закреплены на боковой, торцевой поверхности диска. Между противолежащими полюсами (S и N) постоянных магнитов 2 установлен упругий магнитопроницаемый элемент 6, служащий для прижатия каждого магнита 2 к шайбе 9 и ее к диску 4. Магниты 2 установлены в корпусе 7 из немагнитного материала, между стенкой корпуса 7 и магнитами 2 расположены демпфирующие элементы 8. Датчики 13 магнитного поля рассеивания устанавливаются между рядами щеток 5, установленных на дисках 4.

Один из вариантов выполнения устройства 3 регулировки напряженности магнитного поля, показанный на Фиг.3, представляет собой шайбу 9 с отверстиями 10. Отверстия 10 или выемки в магнитомягком материале шайбы 9 выполняются такой густотой, чтобы обеспечить необходимую напряженность магнитного поля в диске 4 магнитопровода. Отверстия 10, как правило, выполняются симметрично относительно оси шайбы 9, чтобы обеспечить равномерное и симметричное поле рассеивания в стенках трубы 12.

Устройство регулировки напряженности магнитного поля может быть выполнено непосредственно в части магнитопровода, то есть в диске 4, как это показано на Фиг.4. В торце диска 4, имеющего непосредственный контакт с полюсом магнита 2, выполняется ряд выемок 11, которые и выполняют роль регулятора напряженности магнитного потока. Однако такое выполнение элемента регулировки требует смены всего диска 4, а не сравнительно небольшой детали, шайбы 9.

Магнитная система внутритрубного дефектоскопа работает следующим образом.

В процессе подготовки дефектоскопа к эксплуатации проверяется напряженность магнитного поля на каждом из дисков 4 или на концах щеток 5 каждого из дисков 4. Подбором шайб 9 с разным количеством отверстий 10 добиваются равномерного магнитного поля в дисках 4 и, следовательно, поля рассеивания в трубе. Следует иметь ввиду, что у постоянных магнитов магнитная сила может меняться в процессе эксплуатации, так что операция регулировки может потребоваться неоднократно.

В процессе эксплуатации постоянные магниты 2 защищены от вибраций и толчков наличием упругого магнитопроницаемого элемента 6 и демпфирующих элементов 8.

Предложенная система регулировки напряженности магнитного поля может применяться и в магнитных системах внутритрубного дефектоскопа с воздушным зазором.

Вся конструкция магнитной системы внутритрубного дефектоскопа является простой и симметричной, что позволяет создавать достаточно мощное симметричное поле рассеивания. В системе магнитный поток создается всего двумя мощными постоянными магнитами, которые подсоединены к магнитопроводу таким образом, чтобы потери магнитного потока были минимальны, и магнитное поле рассеивания было симметричным.

Формула изобретения

1. Магнитная система внутритрубного дефектоскопа, включающая источник постоянного магнитного поля в виде двух постоянных магнитов, расположенных аксиально, обращенные к друг другу полюса которых имеют противоположную полярность, а внешние полюса магнитов соединены с магнитопроводами, включающими со стороны полюсов упомянутых магнитов устройства регулировки напряженности магнитного поля, упомянутые магнитопроводы выполнены в виде дисков, на боковой поверхности которых закреплены щетки с возможностью их механического контакта с внутренней поверхностью исследуемой трубы, при этом между противолежащими полюсами упомянутых постоянных магнитов установлен упругий магнитопроницаемый элемент, служащий для прижатия каждого упомянутого магнита к соответствующему устройству регулировки напряженности магнитного поля.

2. Магнитная система по п.1, характеризующаяся тем, что упомянутые постоянные магниты выполнены цилиндрическими.

3. Магнитная система по п.1, характеризующаяся тем, что постоянные магниты установлены в корпусе из немагнитного материала.

4. Магнитная система по п.3, характеризующаяся тем, что постоянные магниты отделены от корпуса демпфирующими элементами.

5. Магнитная система по п.1, характеризующаяся тем, что упомянутое устройство регулировки напряженности магнитного поля выполнено в виде шайбы с отверстиями.

6. Магнитная система по п.1, характеризующаяся тем, что упомянутое устройство регулировки напряженности магнитного поля выполнено в виде шайбы с выемками.

7. Магнитная система по п.1, характеризующаяся тем, что упомянутое устройство регулировки напряженности магнитного поля выполнено в виде выемок в упомянутом диске.

РИСУНКИ