внутритрубное транспортное средство

Формула изобретения

1. Внутритрубное транспортное средство, содержащее шасси, имеющее кольцевой проточный корпус с открытыми торцами, закрепленные на указанном корпусе узлы подвески опорных колес, удерживающие шасси по оси трубопровода, и уплотняющие элементы на внешней поверхности кольцевого корпуса, формирующие негерметичный кольцевой отсек для оборудования, отличающееся тем, что оно снабжено цилиндрическим корпусом с герметичным отсеком для оборудования, установленным внутри кольцевого проточного корпуса по его оси, а кольцевой корпус оснащен передним и задним шпангоутами, при этом цилиндрический корпус соединен с обоими шпангоутами, узлы подвески опорных колес закреплены на торцевой поверхности переднего или/и заднего шпангоута и каждый из них включает в себя торсионный вал с двумя концевыми установочными кронштейнами, закрепленными на шпангоуте, и размещенную на торсионном валу поворотную рамку для крепления опорного колеса, имеющего в плане форму треугольника, первый конец торсионного вала закреплен в первом установочном кронштейне, второй установочный кронштейн снабжен первым подшипником скольжения и второй конец торсионного вала выступает за указанный подшипник скольжения, а основание поворотной рамки выполнено с двумя размещенными на противоположных концах основания проушинами, первая из которых закреплена на втором конце торсионного вала, а вторая снабжена вторым подшипником скольжения и размещена на средней части торсионного вала.

2. Транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что цилиндрический корпус соединен с каждым шпангоутом ферменной конструкцией в форме многолучевой звезды, образованной плоскими перегородками, параллельными потоку транспортируемого продукта.

3. Транспортное средство по п. 2, отличающееся тем, что смежные продольные перегородки попарно закреплены одними концами на внешней поверхности цилиндрического корпуса, а другими - на внутренней поверхности шпангоута, образуя треугольные или/и трапецеидальные чередующиеся ячейки.

4. Транспортное средство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что концы торсионного вала соединены с первой проушиной и первым установочным кронштейном с помощью шлицевых соединений, при этом второй конец торсионного вала оснащен головкой, а первый конец торсионного вала оснащен резьбовым хвостовиком и гайкой, фиксирующей торсионный вал в установочных кронштейнах.

5. Транспортное средство по п. 4, отличающееся тем, что торсионный вал снабжен закрепленным на торцевой поверхности шпангоута промежуточным установочным кронштейном с третьим подшипником скольжения, расположенным в средней части торсионного вала рядом с подшипником скольжения в проушине поворотной рамки.

6. Транспортное средство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что подшипники скольжения оснащены самоустанавливающимися вкладышами.

7. Транспортное средство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что оно оснащено размещенным на торце цилиндрического корпуса устройством для подсоединения к нему дополнительного внутритрубного транспортного средства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обслуживанию магистральных трубопроводов большого диаметра (газо- и нефтепроводов) и может найти применение в снарядах-дефектоскопах для диагностики состояния трубопроводов в процессе эксплуатации.

Известно внутритрубное транспортное средство, содержащее шасси, имеющее герметичный или негерметичный центральный корпус, переднюю и заднюю эластичные манжеты, передние и задние узлы подвески опорных колес и сцепные устройства на торцах центрального корпуса (см. патент Российской Федерации 2111453 C1, G 01 B 17/00, F 17 D 5/00, F 16 L 57/00, 20.05.1998). Данная конструктивная схема внутритрубного транспортного средства получила наибольшее распространение в снарядах-дефектоскопах. Основным ее недостатком является резкое снижение производительности магистрального трубопровода при его инспекции, так как скорость транспортировки продукта снижается до скорости перемещения снаряда-дефектоскопа.

Известно также внутритрубное транспортное средство, содержащее шасси, имеющее несущую раму, на которой закреплены ультразвуковое инспекционное оборудование и узлы подвески опорных колес. Для перемещения внутри трубопровода транспортное средство оснащено перегородкой или манжетой, перекрывающей сечение трубопровода. Опорные колеса подпружинены относительно стенки трубопровода, а подвеска обеспечивает им возможность радиального перемещения относительно рамы (см. патент США 4092868 A, G 01 N 29/04, 06.06.1978). Так же, как и в предыдущем изобретении, скорость транспортировки продукта снижается до скорости перемещения внутритрубного транспортного средства, что снижает производительность магистрального трубопровода при его инспекции.

Увеличение диаметра магистральных трубопроводов и существенное повышение их производительности делает настоятельной необходимостью разработку для снарядов-дефектоскопов внутритрубных транспортных средств, способных перемещаться по трубопроводу со скоростью меньше скорости транспортировки продукта с перепуском его в обход транспортного средства.

Известно внутритрубное транспортное средство, содержащее шасси, имеющее размещенный по оси трубопровода корпус, передние и задние узлы подвески опорных колес и элементы фиксации транспортного средства внутри трубопровода. Узлы подвески опорных колес выполнены в виде шарнирно закрепленных на корпусе одноплечих рычагов, снабженных гидроприводами, обеспечивающими поджатие колес к стенке трубопровода (см. патент Российской Федерации 2109206, F 17 D 5/00, В 08 В 9/04, 20.04.1998). Наличие элементов фиксации транспортного средства внутри трубопровода обеспечивает возможность проведения тщательного контроля стенки трубопровода, при этом транспортируемый продукт пропускается по кольцевому зазору между корпусом шасси и стенкой трубопровода. Однако данное внутритрубное транспортное средство имеет ограниченные возможности по скорости перемещения внутри трубопровода, что существенно увеличивает длительность инспекции магистрального трубопровода. Возможности перепуска транспортируемого продукта по кольцевому зазору между корпусом шасси и стенкой трубопровода ограничены, так как в нем размещаются опорные колеса с узлами их подвески и оборудование для контроля стенки трубопровода, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления кольцевого зазора. Кроме того, чувствительные элементы дефектоскопа, расположенные в кольцевом зазоре, подвергаются динамическому воздействию потока транспортируемого продукта.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является внутритрубное транспортное средство, содержащее шасси, имеющее кольцевой проточный корпус с открытыми торцами, закрепленные на указанном корпусе узлы подвески опорных колес, удерживающие шасси по оси трубопровода, и уплотняющие элементы на внешней поверхности кольцевого корпуса, формирующие негерметичный кольцевой отсек для оборудования. Внутри кольцевого проточного корпуса размещено устройство для регулирования скорости перемещения транспортного средства по трубопроводу (см. патент Российской Федерации 2069288 C1, F 17 D 5/02, 20.11.1996). При использовании данного изобретения в снаряде-дефектоскопе возникают проблемы с размещением диагностического оборудования в негерметичном кольцевом отсеке между стенкой трубопровода и корпусом шасси, так как при размещении оборудования приходится учитывать необходимость обеспечения проходимости снаряда-дефектоскопа через зоны поворотов магистрального трубопровода, в силу чего блоки диагностического оборудования могут быть размещены только в узкой зоне, прилегающей к стенке корпуса. Линейные размеры внутритрубного транспортного средства ограничиваются из условия прохождения его через зоны поворотов магистрального трубопровода, и поэтому диагностические возможности снаряда-дефектоскопа, использующего данное внутритрубное транспортное средство, очень ограничены. В известном транспортном средстве также не решена задача размещения блоков диагностического оборудования, которое должно быть защищено от воздействия транспортируемого продукта. Данное внутритрубное транспортное средство может использоваться только в моноблочном виде, так как оно выполняется с открытыми торцами, что исключает подсоединение к нему других внутритрубных транспортных средств и препятствует расширению диагностических возможностей снаряда-дефектоскопа.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание внутритрубного транспортного средства для инспекции магистральных трубопроводов в процессе эксплуатации без существенного снижения их производительности, имеющего расширенные возможности по размещению на нем большего объема диагностического оборудования, в том числе оборудования, требующего защиты его от воздействия транспортируемого продукта. Другой задачей изобретения является создание внутритрубного транспортного средства, которое можно использовать в качестве базовой конструкции при разработке серии снарядов-дефектоскопов для контроля магистральных трубопроводов различного диаметра без существенного снижения производительности магистрального трубопровода при его инспекции. Еще одной задачей изобретения является создание внутритрубного транспортного средства с перепуском транспортируемого продукта, обеспечивающего возможность его эксплуатации как в виде моноблока, так и в сцепке с другими внутритрубными транспортными средствами.

Поставленные технические задачи решаются тем, что внутритрубное транспортное средство, содержащее шасси, имеющее кольцевой проточный корпус с открытыми торцами, закрепленные на указанном корпусе узлы подвески опорных колес, удерживающие шасси по оси трубопровода, и уплотняющие элементы на внешней поверхности кольцевого корпуса, формирующие негерметичный кольцевой отсек для оборудования, согласно изобретению снабжено цилиндрическим корпусом с герметичным отсеком для оборудования, установленным внутри кольцевого проточного корпуса по его оси, а кольцевой корпус оснащен передним и задним шпангоутами, при этом цилиндрический корпус соединен с обоими шпангоутами, узлы подвески опорных колес закреплены на торцевой поверхности переднего или/и заднего шпангоута и каждый из них включает в себя торсионный вал с двумя концевыми установочными кронштейнами, закрепленными на шпангоуте, и размещенную на торсионном валу поворотную рамку для крепления опорного колеса, имеющую в плане форму треугольника. Первый конец торсионного вала закреплен в первом установочном кронштейне, второй установочный кронштейн снабжен первым подшипником скольжения и второй конец торсионного вала выступает за указанный подшипник скольжения, а основание поворотной рамки выполнено с двумя размещенными на противоположных концах основания проушинами, первая из которых закреплена на втором конце торсионного вала, а вторая снабжена вторым подшипником скольжения и размещена на средней части торсионного вала.

При этом цилиндрический корпус соединен с каждым шпангоутом ферменной конструкцией в форме многолучевой звезды, образованной плоскими перегородками, параллельными потоку транспортируемой среды. Смежные продольные перегородки попарно закреплены одними концами на внешней поверхности цилиндрического корпуса, а другими - на внутренней поверхности шпангоута, образуя треугольные или/и трапецеидальные чередующиеся ячейки.

Концы торсионного вала могут быть соединены с первой проушиной и первым установочным кронштейном с помощью шлицевых соединений, при этом второй конец торсионного вала желательно оснастить головкой, а первый конец торсионного вала - резьбовым хвостовиком и гайкой, фиксирующей торсионный вал в установочных кронштейнах.

Торсионный вал можно снабдить закрепленным на торцевой поверхности шпангоута промежуточным установочным кронштейном с третьим подшипником скольжения, расположенным в средней части торсионного вала рядом с подшипником скольжения в проушине поворотной рамки.

Подшипники скольжения целесообразно оснастить самоустанавливающимися вкладышами.

Транспортное средство может быть оснащено размещенным на торце цилиндрического корпуса устройством для подсоединения к нему дополнительного внутритрубного транспортного средства.

Сущность изобретения заключается в том, что снабжение внутритрубного транспортного средства цилиндрическим корпусом с герметичным отсеком для оборудования, установленным внутри кольцевого проточного корпуса по его оси, а также оснащение кольцевого корпуса передним и задним шпангоутами и присоединение цилиндрического корпуса к обоим шпангоутам дает возможность выбирать внешний диаметр кольцевого проточного корпуса из условия прохождения внутритрубного транспортного средства через зоны поворотов магистрального трубопровода и размещения в негерметичном кольцевом отсеке чувствительных элементов диагностического оборудования, взаимодействующих со стенкой трубопровода. Все остальные блоки диагностического оборудования можно разместить в цилиндрическом корпусе, в частности блоки, требующие защиты от воздействия транспортируемого продукта, располагаются в герметичном отсеке цилиндрического корпуса. Корпус имеет цилиндрическую форму, что позволяет более рационально использовать его внутренний объем для размещения диагностического и иного оборудования. Соединение цилиндрического корпуса с обоими шпангоутами увеличивает поперечную жесткость транспортного средства и его несущую способность. Использование в составе внутритрубного транспортного средства узлов подвески опорных колес, каждый из которых включает в себя торсионный вал с двумя концевыми установочными кронштейнами, закрепленными на шпангоуте, и размещенную на торсионном валу поворотную рамку для крепления опорного колеса, имеющую в плане форму треугольника, при этом первый конец торсионного вала закреплен в первом установочном кронштейне, второй установочный кронштейн снабжен первым подшипником скольжения и второй конец торсионного вала выступает за указанный подшипник скольжения, а основание поворотной рамки выполнено с двумя размещенными на противоположных концах основания проушинами, первая из которых закреплена на втором конце торсионного вала, а вторая снабжена вторым подшипником скольжения и размещена на средней части торсионного вала, обеспечивает минимальные радиальные габариты узлов подвески и делает возможным установить радиальный зазор между стенкой проточного кольцевого корпуса и стенкой трубопровода из условия прохождения внутритрубного транспортного средства через зоны поворота магистрального трубопровода, что позволяет увеличить диаметр проточного кольцевого корпуса, увеличить объем цилиндрического корпуса и разместить в нем большее количество диагностического оборудования, повысив, тем самым, качество инспекции магистрального трубопровода без снижения перепуска транспортируемого продукта через внутритрубное транспортное средство по кольцевому каналу между кольцевым и цилиндрическими корпусами. Объем цилиндрического корпуса может быть также увеличен за счет продления его за пределы кольцевого проточного корпуса. Учитывая, что радиальные габариты узлов подвески опорных колес не связаны ни с диаметром трубопровода, ни с размерами шасси, то данные узлы подвески можно использовать в других снарядах-дефектоскопах и разработать на базе данной конструкции серию снарядов-дефектоскопов для контроля магистральных трубопроводов различного диаметра без существенного снижения производительности трубопровода при его инспекции.

Соединение цилиндрического корпуса с каждым шпангоутом ферменной конструкцией в форме многолучевой звезды, образованной плоскими перегородками, параллельными потоку транспортируемой среды, и попарное закрепление смежных продольных перегородок одними концами на внешней поверхности цилиндрического корпуса, а другими - на внутренней поверхности шпангоута с образованием треугольных или/и трапецеидальных чередующихся ячеек, обеспечивает повышенную жесткость шасси и минимальное гидравлическое сопротивление кольцевого канала.

Снабжение торсионного вала закрепленным на силовом кольце промежуточным установочным кронштейном с третьим подшипником скольжения, расположенным в средней части торсионного вала рядом с подшипником скольжения в проушине поворотной рамки, уменьшает прогибы торсионного вала и повышает жесткость узлов подвески.

Наличие в составе шасси размещенного на торце цилиндрического корпуса устройства для подсоединения к нему дополнительного внутритрубного транспортного средства позволяет использовать его как в виде моноблока, так и в сцепке с другими внутритрубными транспортными средствами.

Технический результат от использования настоящего изобретения заключается в проведении инспекции магистральных газо- и нефтепроводов большого диаметра при сохранении производительности трубопровода не менее 0,75 от номинала.

На фиг. 1 изображено предлагаемое внутритрубное транспортное средство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - место Б на фиг.2 в увеличенном масштабе; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3.

Внутритрубное транспортное средство имеет шасси, включающее в себя кольцевой проточный корпус 1 с передним 2 и задним 3 шпангоутами и открытыми торцами 4 и 5, равномерно расположенные на шпангоуте 3 узлы 6 подвески опорных колес 7 и уплотняющие элементы в виде эластичных манжет 8 на внешней поверхности корпуса, формирующие негерметичный кольцевой отсек 9. Кольцевой отсек 9 предназначен в основном для размещения взаимодействующих со стенкой трубопровода 10 чувствительных элементов диагностического оборудования (не показаны). В представленном примере реализации внутритрубного транспортного средства узлы 6 подвески опорных колес 7 размещены только в его кормовой части, однако при необходимости узлы подвески опорных колес могут быть установлены и в носовой части транспортного средства на шпангоуте 2.

По оси корпуса 1 установлен цилиндрический корпус 11 с герметичным отсеком 12, во внутренней полости которого размещены блоки 13 диагностического оборудования, которое нуждается в защите от воздействия транспортируемого продукта. Между корпусами 1 и 11 образуется кольцевой проточный канал 14, обеспечивающий перепуск транспортируемого продукта при проведении инспекции магистрального трубопровода. Корпус 11 соединен со шпангоутами 2 и 3 параллельными потоку транспортируемого продукта плоскими перегородками 15. Смежные продольные перегородки попарно закреплены одними концами на внешней поверхности цилиндрического корпуса 11, а другими - на внутренней поверхности шпангоутов 2 и 3, образуя треугольные 16 и трапецеидальные 17 чередующиеся ячейки. Перегородки 15 образуют в плане ферменную конструкцию в форме многолучевой звезды.

Каждый узел 6 подвески опорных колес 7 включает в себя торсионный вал 18 с двумя концевыми установочными кронштейнами 19 и 20, закрепленными на торцевой поверхности 21 шпангоута 3, и размещенную на торсионном валу поворотную рамку 22 для крепления опорного колеса 7, имеющую в плане форму прямоугольного треугольника.

Первый конец торсионного вала 18 закреплен в установочном кронштейне 19, а установочный кронштейн 20 снабжен подшипником 23 скольжения и второй конец торсионного вала выступает за указанный подшипник скольжения. Основание 24 поворотной рамки 22 выполнено с двумя размещенными на противоположных концах основания проушинами 25 и 26. Проушина 25 закреплена на втором конце торсионного вала 18, а проушина 26 снабжена подшипником 27 скольжения и размещена на средней части торсионного вала. Концы торсионного вала соединены с проушиной 25 и установочным кронштейном 19 с помощью шлицевых соединений, при этом второй конец торсионного вала оснащен головкой 28, а первый конец торсионного вала оснащен резьбовым хвостовиком 29 и гайкой 30, фиксирующей торсионный вал в установочных кронштейнах 19 и 20.

Торсионный вал 18 снабжен закрепленным на торцевой поверхности шпангоута 3 промежуточным установочным кронштейном 31 с подшипником 32 скольжения, расположенным в средней части торсионного вала рядом с подшипником 27 скольжения. Подшипники 23, 27 и 32 скольжения оснащены самоустанавливающимися вкладышами 33.

На торце цилиндрического корпуса 11 имеется вилка 34, с помощью которой к предлагаемому транспортному средству может быть подсоединено дополнительное внутритрубное транспортное средство. В предлагаемом примере реализации внутритрубное транспортное средство предназначено для использования в качестве тянущего головного модуля снаряда-дефектоскопа и имеет на переднем торце шасси диффузорное устройство 35.

В свободном состоянии опорные колеса 7 выступают за пределы трубопровода 10 и при запасовке транспортного средства в трубопровод поворачивают рамки 22, закручивая торсионные валы 18 и создавая на узлах 6 подвески предварительное усилие, обеспечивающее установку шасси по оси трубопровода.

При перемещении транспортного средства внутри трубопровода поток транспортируемого продукта перепускается с кормовой части транспортного средства в его носовую часть по кольцевому каналу 14. Кольцевой канал 14 может иметь гладкие стенки или в нем может быть установлено дополнительное оборудование для регулирования гидравлического сопротивления кольцевого канала. Транспортное средство перемещается по трубопроводу под действием перепада давления, возникающего при протекании транспортируемого продукта через кольцевой канал 14. Упругость манжет 8 и независимость каждого узла 6 подвески обеспечивает беспрепятственное прохождение транспортного средства через зоны сварных швов, деформированные участки и зоны поворота магистрального трубопровода. Наличие цилиндрического корпуса 11, выступающего за пределы кольцевого корпуса 1, не препятствует развороту транспортного средства при прохождении зон поворота магистрального трубопровода, так как цилиндрический корпус достаточно удален от его стенки.

Внутритрубное транспортное средство изготавливается из материалов, совместимых с транспортируемой средой и широко используемых в нефтехимической и газовой промышленности. При наличии в цилиндрическом корпусе герметичного отсека снижаются требования по защищенности вспомогательного электротехнического оборудования, а также диагностической и регистрирующей аппаратуры, что дает возможность использовать в снаряде-дефектоскопе современную компьютерную технику.