PL224375B1 - Mobilna platforma do diagnostyki ścian metalowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mobilna platforma do diagnostyki ścian metalowych, realizująca ruch na takich ścianach w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach - pionowym i poziomym.

W przypadku obiektów wielkoskalowych takich jak np. kotły energetyczne dużej mocy, silosy, zbiorniki na ropę naftową, itp. duże znaczenie ma wykonywanie permanentnej diagnostyki ścian tych zbiorników w celu monitorowania zużycia ich powierzchni zewnętrznej (analiza korozji, pęknięć, zmian grubości wynikającego ze zużycia, itp.).

Konstrukcje przemysłowe narażone na oddziaływanie czynników chemicznych i fizycznych, przykładowo pracujące w wysokich temperaturach, ulegają korozji powodującej ubytki materiału i zmiany ich wymiarów geometrycznych, zwłaszcza grubości ścianek. Zbyt duże zmniejszenie grubości ścianki powoduje zmniejszenie wytrzymałości konstrukcji, co może prowadzić do awarii o trudnych do przewidzenia skutkach. Dlatego też tego rodzaju konstrukcje muszą być poddawane okresowym kontrolom. Kontrolę tę przeprowadza się różnymi sposobami. Najprostszym, a jednocześnie najbardziej kosztownym sposobem kontroli, jest kontrola wizualna. Pracownik kontrolujący dokonuje wizualnej oceny stanu powierzchni i w przypadku podejrzenia ubytku, dokonuje oczyszczenia miejsca ewentualnego ubytku i następnie za pomocą znanych urządzeń dokonuje pomiaru grubości ścianki. Pomiarów takich można dokonywać za pomocą urządzenia przedstawionego w europejskim opisie patentowym numer EP1 348 952.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 210805 B1 jest znany robot do diagnozowania konstrukcji przemysłowych, zwłaszcza do kontroli ubytków materiału w takich instalacjach jak rurociągi, zbiorniki, kadłuby statków, rury P.401290 kotłów i im podobnych. Robot ten ma platformę mobilną zaopatrzoną w podstawę, do której jest zamocowany co najmniej jeden chwytak magnetyczny oraz jest zaopatrzony w przesuwne chwytaki magnetyczne. Wspomniany chwytak magnetyczny połączony jest z podstawą poprzez liniowy układ napędowy, o ruchu prostopadłym do podstawy, zaś przesuwne chwytaki magnetyczne są rozmieszczone symetrycznie w stosunku do chwytaka magnetycznego połączonego z podstawą na skrajnych elementach liniowych układów napędowych złożonych z przesuwnych liniowo względem siebie elementów. Na skrajnych elementach liniowych układów napędowych osadzone są napędy obrotowe chwytaków magnetycznych, zaś chwytaki magnetyczne są zaopatrzone w układ napędu liniowego o ruchu pionowym i w układ napędu liniowego o ruchu poprzecznym w stosunku do ruchu liniowego układu.

Z polskiego opisu patentowego nr PL207433 B1 jest znany robot mobilny do badania instalacji przemysłowych, wyposażony w płytę nośną, do której zamocowany jest trwale co najmniej jeden zespół chwytaków magnetycznych mający magnesy trwałe i co najmniej jeden przesuwny zespół chwytaków magnetycznych mający magnesy trwałe. Ponadto robot ten jest zaopatrzony w zespół sterująco-napędowy do sterowania zespołami chwytaków oraz do przesuwania płyty nośnej.

Podsumowując, oba wyżej przywołane rozwiązania zawierają korpus oraz co najmniej dwie grupy chwytaków magnetycznych połączonych z korpusem za pośrednictwem mechanizmów pozwalających na przemieszczanie korpusu i jednej grupy tych chwytaków względem drugiej grupy chwytaków przywartych w tym czasie do metalowej ściany. Pozwala to na przemieszczanie się robota inspekcyjnego w wybranym kierunku, bez ryzyka odpadnięcia do diagnozowanej ściany.

Celem wynalazku jest opracowanie mobilnej platformy pozbawionej niedogodności znanych rozwiązań, umożliwiającej przenoszenie przyrządów pomiarowych służących do wykonywania diagnostyki ścian metalowych i/lub innych akcesoriów niezbędnych do określania kondycji takich ścian, z wykorzystaniem silników pomocniczych 7, jest przesuwana w kierunku, w którym ma przemieścić się platforma, czyli w prawo lub w lewo. Następnie, po dolne końce ramy 17 dociskane są do powierzchni diagnozowanej ściany i włączane są drugie elektromagnesy 4 a odłączane od zasilania są pierwsze elektromagnesy 2. W kolejnym kroku następuje podniesienie korpusu 16 z napędem gąsienicowym i przemieszczenie go w kierunku wysunięcia prowadnic 8. Po osiągnięciu zadanej pozycji korpus 16 jest opuszczana do pozycji pokazanej na fig. 1. Pierwsze elektromagnesy 2 współpracują z szyną zasilającą 3 zamocowaną na stałe do konstrukcji platformy. Dzięki takiemu rozwiązaniu mechanicznemu wyeliminowano konieczność elektronicznego sterowania elektromagnesami (to jest ich włączania i wyłączania). Pierwsze elektromagnesy 2 włączają się w momencie zetknięcia z szyną zasilającą 3, tak zaprojektowaną, aby moment włączenia/wyłączenia pierwszego elektromagnesu 2 następował tuż przed/po całkowitym zetknięciu/oderwaniu tego elektromagnesu 2. Dodatkowo pierwsze elektromagnesy 2 osadzone są na członach 6 w sposób podatny, co umożliwia przemieszczanie się każdego

PL 224 375 B1 pierwszego elektromagnesu 2 w niewielkim zakresie, co z kolei zapewnia lepsze dopasowanie gąsienicy 14 do profilu powierzchni ściany, a tym samym daje znacznie lepszą siłę przyciągania. Osadzenie podatne polega na przyklejeniu pierwszego elektromagnesu 2 do cienkiej i miękkiej gumy, która jest przymocowana do członu 6 gąsienicy 14. Podobnie zamocowane są drugie elektromagnesy 4, dzięki czemu także one lepiej przylegają do ściany, gdy są włączone.

Cel taki spełnia platforma według wynalazku, zawierająca korpus, do którego mogą być mocowane urządzenia diagnostyczne, oraz co najmniej dwie grupy chwytaków magnetycznych połączonych z korpusem za pośrednictwem mechanizmów pozwalających na przemieszczanie korpusu i jednej z grup tych chwytaków względem drugiej grupy chwytaków przywartych w tym czasie do ściany metalowej. Wynalazek polega na tym, że chwytaki magnetyczne mają postać elektromagnesów, natomiast poniżej korpusu platformy znajduje się napęd gąsienicowy. Napęd ten stanowią członowa gąsienica, dwa koła napędowe tej gąsienicy, silnik i przekładnia. Gąsienicę stanowią dwa równoległe łańcuchy połączone poprzecznymi do nich członami. Przekładnia napędu gąsienicowego jest przekładnią stożkową, której wał wejściowy sprzężony jest z silnikiem, zaś koła napędowe znajdują się na wale wyjściowym tej przekładni. Na obu końcach każdego członu gąsienicy zamocowane są podatnie pierwsze elektromagnesy zasilane z szyny i stanowiące pierwszą grupę chwytaków magnetycznych. Korpus platformy obejmuje od góry rama, która połączona jest z korpusem w sposób przesuwny w płaszczyźnie prostopadłej i w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny diagnozowanej ściany. Rama ta zaopatrzona jest na obu jej końcach w drugie elektromagnesy, stanowiące drugą grupę chwytaków magnetycznych.

W jednym z wariantów wynalazku połączenie przesuwne ramy z korpusem stanowią prowadnice liniowe i napędy śrubowe, przy czym śruby tych napędów osadzone są na wałach siników pomocniczych.

W innym wariancie wynalazku platforma wyposażona jest w sześć silników pomocniczych, z których dwa realizują przesuw równoległy do płaszczyzny diagnozowanej ściany, zaś cztery pozostałe silniki pomocnicze realizują przesuw prostopadły do tej płaszczyzny.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia mobilną platformę do diagnostyki ścian metalowych w widoku perspektywicznym, zaś fig. 2 przedstawia częściowy widok perspektywiczny tej samej platformy z uwidocznionym napędem gąsienicowym. Fig. 3 przedstawia rozmieszczenie elementów napędu gąsienicowego z fig. 2, w widoku perspektywicznym, a fig. 4 przedstawia szczegóły połączenia przesuwnego korpusu tej samej platformy z ramą, w widoku perspektywicznym.

Przykładowa platforma według wynalazku zawiera korpus 16, do którego mogą być mocowane urządzenia diagnostyczne, oraz dwie grupy opisanych niżej chwytaków magnetycznych. Poniżej korpusu 16 znajduje się napęd gąsienicowy, który stanowią członowa gąsienica 14, dwa koła napędowe 12 tej gąsienicy, silnik 1 i przekładnia 5. Gąsienicę 14 stanowią dwa równoległe łańcuchy 10 połączone poprzecznymi do nich członami 6. Przekładnia 5 jest zębatą przekładnią stożkową. Wał wejściowy przekładni 5 sprzężony jest z silnikiem 1 zaś koła napędowe 12 znajdują się na wale wyjściowym tej przekładni 5. Na obu końcach każdego członu 6 gąsienicy 14 znajdują się pierwsze elektromagnesy 2, stanowiące pierwszą grupę chwytaków magnetycznych. Pierwsze elektromagnesy 2 zasilane są z szyny 3. Korpus 16 obejmuje od góry rama 17, na której obu jej dolnych końcach znajdują się po dwa drugie elektromagnesy 4, stanowiące drugą grupę wspomnianych chwytaków magnetycznych. Rama 17 połączona jest z korpusem 16 w sposób przesuwny w płaszczyźnie prostopadłej i w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny diagnozowanej ściany. Połączenie przesuwne ramy 17 z korpusem 16 stanowią prowadnice liniowe 8 i napędy śrubowe typu śruba i nakrętka. Śruby tych napędów osadzone są na wałach siników pomocniczych 7 i 9. Opisywana platforma mobilna zaopatrzona jest w sześć wspomnianych silników pomocniczych (7,9). Dwa silniki pomocnicze 7 realizują przesuw równoległy do płaszczyzny diagnozowanej ściany, a cztery silniki pomocnicze 9 realizują przesuw prostopadły do tej płaszczyzny. Silniki pomocnicze 7 i silniki pomocnicze 9 mają tą samą budowę i są tego samego typu. Silnik główny jest zasilany za pomocą kabla lub z pakietu akumulatorowego. Silnik 1 przekazuje moment napędowy na gąsienicę 14, dzięki czemu platforma może wykonywać ruch do góry lub na dół. W celu wykonania ruchu poprzecznego silnik 1 zostaje zatrzymany, po czym rama 17 unoszona jest do góry w wyniku działania silników pomocniczych 9, a następnie, z wykorzystaniem silników pomocniczych 7, jest przesuwana w kierunku, w którym ma przemieścić się platforma, czyli w prawo lub w lewo. Następnie, po dolne końce ramy 17 dociskane są do powierzchni diagnozowanej ściany i włączane są drugie elektromagnesy 4 a odłączane od zasilania są pierwsze elektromagnesy 2.

PL 224 375 B1

W kolejnym kroku następuje podniesienie korpusu 16 z napędem gąsienicowym i przemieszczenie go w kierunku wysunięcia prowadnic 8. Po osiągnięciu zadanej pozycji korpus 16 jest opuszczana do pozycji pokazanej na fig. 1. Pierwsze elektromagnesy 2 współpracują z szyną zasilającą 3 zamocowaną na stałe do konstrukcji platformy. Dzięki takiemu rozwiązaniu mechanicznemu wyeliminowano konieczność elektronicznego sterowania elektromagnesami (to jest ich włączania i wyłączania). Pierwsze elektromagnesy 2 włączają się w momencie zetknięcia z szyną zasilającą 3, tak zaprojektowaną, aby moment włączenia/wyłączenia pierwszego elektromagnesu 2 następował tuż przed/po całkowitym zetknięciu/oderwaniu tego elektromagnesu 2. Dodatkowo pierwsze elektromagnesu 2 osadzone są na członach 6 w sposób podatny, co umożliwia przemieszczanie się każdego pierwszego elektromagnesu 2 w niewielkim zakresie, co z kolei zapewnia lepsze dopasowanie gąsienicy 14 do profilu powierzchni ściany, a tym samym daje znacznie lepszą siłę przyciągania. Osadzenie podatne polega na przyklejeniu pierwszego elektromagnesu 2 do cienkiej i miękkiej gumy, która jest przymocowana do członu 6 gąsienicy 14. Podobnie zamocowane są drugie elektromagnesy 4, dzięki czemu także one lepiej przylegają do ściany, gdy są włączone.

Claims (3)

1. Platforma mobilna do diagnostyki ścian metalowych, zawierająca korpus, do którego mogą być mocowane urządzenia diagnostyczne, oraz co najmniej dwie grupy chwytaków magnetycznych połączonych z korpusem za pośrednictwem mechanizmów pozwalających na przemieszczanie korpusu i jednej z grup chwytaków magnetycznych względem drugiej grupy chwytaków przywartych w tym czasie do ściany metalowej, znamienna tym, że chwytaki magnetyczne (2, 4) mają postać elektromagnesów, poniżej korpusu (16) znajduje się napęd gąsienicowy, który stanowią członowa gąsienica (14), dwa koła napędowe (12) gąsienicy, silnik (1) i przekładnia (5), gąsienicę (14) stanowią dwa równoległe łańcuchy (10) połączone poprzecznymi do nich członami (6), przekładnia (5) jest przekładnią stożkową, której wał wejściowy sprzężony jest z silnikiem (1) zaś koła napędowe (12) znajdują się na wale wyjściowym tej przekładni (5), na obu końcach każdego członu (6) gąsienicy (14) zamocowane są podatnie pierwsze elektromagnesy (2) zasilane z szyny (3) i stanowiące pierwszą grupę chwytaków magnetycznych, korpus (16) obejmuje od góry rama (17), która połączona jest z korpusem (16) w sposób przesuwny w płaszczyźnie prostopadłej i w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny diagnozowanej ściany i zaopatrzona jest na obu jej końcach w drugie elektromagnesy (4), stanowiące drugą grupę chwytaków magnetycznych.

2. Platforma według zastrz. 1, znamienna tym, że połączenie przesuwne ramy (17) z korpusem (16) stanowią prowadnice liniowe (8) i napędy śrubowe, przy czym śruby tych napędów osadzone są na wałach siników pomocniczych (7, 9).

3. Platforma według zastrz. 2, znamienna tym, że wyposażona jest w sześć silników pomocniczych (7, 9), z których dwa (7) realizują przesuw równoległy do płaszczyzny diagnozowanej ściany, zaś cztery pozostałe (9) realizują przesuw prostopadły do tej płaszczyzny.