專利名稱：磁化組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于管道檢查工具的磁化裝置。
背景技術(shù)：
運(yùn)載液態(tài)或氣態(tài)產(chǎn)品的管道可使用稱為智能清管器的裝置從內(nèi)部自動(dòng)地檢查。這 些裝置通常在產(chǎn)品在管道中流動(dòng)的作用下順著管推進(jìn)，并利用磁性、超聲或其它無損技術(shù) 來檢查管壁的狀態(tài)。對(duì)于稱為MFL(磁通量泄漏)技術(shù)的磁性檢查方法而言，清管器具有限定鄰近管內(nèi) 壁定位的第一極塊和第二極塊的永磁體。這些磁體產(chǎn)生磁化管壁的磁場(chǎng)。MFL技術(shù)基于以 下原理進(jìn)行工作管壁中的異常特征(例如缺陷、焊縫或壁厚變化)將破壞施加到其中的任 何磁通量，并且這種破壞(或泄漏)例如可通過設(shè)置在磁極之間檢測(cè)管內(nèi)表面處的磁通量 密度的傳感器進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)沿著管驅(qū)動(dòng)管道清管器時(shí)，極塊且因此傳感器的位置沿著管移 動(dòng)，從而能夠檢查管的內(nèi)表面。圖1顯示了用于常規(guī)MFL檢查裝置的磁化組件100的示意圖。組件100包括沿軸 向延伸的軟鋼或其它鐵磁性材料的中心本體1，且沿徑向磁化的磁體2圍繞各端固定以形 成環(huán)帶(armulus)。磁體在各端的極化或磁化方向(DOM)彼此相對(duì)，如通過相應(yīng)箭頭12、13 所示。當(dāng)將裝置插入管內(nèi)時(shí)，鐵磁性通量耦合器3將來自磁體2的通量耦合到管壁。通量 耦合器3可以是柔性的或半剛性的，例如，軟鋼毛束(bristle)。它們可提供對(duì)裝置的懸置， 例如，用以保持在管中的向心性。鐵磁性安裝板或環(huán)4允許容易地更換通量耦合器3。磁體 2分別由形成包殼(enclosure)以提供對(duì)磁體的保護(hù)的鋼板5、6和7保護(hù)。為了允許在磁 體2與安裝板4之間的磁耦合，頂板5由鐵磁性材料制成，并且為了防止磁體2短路，側(cè)板 6和7由非磁性材料制成。圖1所示的裝置關(guān)于本體的軸線A-B旋轉(zhuǎn)對(duì)稱以在管壁中分配均勻的軸向(沿著 管)磁化，容許通過MFL方法進(jìn)行檢查。圖2顯示了來自管內(nèi)的此類裝置的磁性勢(shì)能線的 典型等高線圖。這里可以看到，產(chǎn)生了磁通量回路，其路徑穿過管壁和中心本體1在磁體2 之間流動(dòng)。中心本體1通常稱為返回路徑，因?yàn)樗淖饔檬窃诖朋w之間提供用于磁通量回 路的返回路線。在檢查裝置的一個(gè)實(shí)例中，環(huán)形排列的傳感器(未示出)將在與管壁接觸的環(huán)形 磁體之間安裝在本體上。在存在缺陷的情況下，一些磁通量從管壁泄漏出來并通過一個(gè)或 若干傳感器進(jìn)行檢測(cè)。在US 4，447，777中描述了上述方案的實(shí)例。其它實(shí)例可在管道成線性、稍微 彎曲或不彎曲的情況下使用，磁體可以是定形的，并且甚至不接觸管壁(參見，例如US 6，198，277)。圖1所示的裝置只是MFL技術(shù)一個(gè)可能的實(shí)例。在另一實(shí)例中，中心本體可分 為沿軸向延伸的部段并脫離中間懸置機(jī)構(gòu)安裝。這避免了對(duì)于前述實(shí)例的柔性通量耦合 器的需要，允許使用更短、柔性更小的部件來提供替代的磁耦合。此類裝置的實(shí)例可在US4, 105, 972,US4, 310, 796,US 5，864，232 和 US 6，762，602 中找到。所有這些實(shí)例依賴于具
有安裝在鐵磁性磁條或返回路徑的兩端上的相對(duì)地極化的磁體的磁化組件。除了使用軸向磁場(chǎng)的MFL檢查以外，還可通過沿圓周(圍繞管)方向磁化管壁來 實(shí)現(xiàn)橫向磁場(chǎng)檢查。

發(fā)明內(nèi)容
最一般而言，本發(fā)明的目的在于將附加的永磁體安裝在用于內(nèi)置式管檢查工具 的磁化組件上，以與常規(guī)的同尺寸工具相比增強(qiáng)管壁中的磁通量(例如，增加磁通量的密 度)。增加的通量密度可容許工具對(duì)更厚的管壁、更小的管直徑以及多直徑管道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可 靠的檢查。 根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種用于內(nèi)置式管檢查工具的磁化裝置，該磁化裝置包括鐵 磁性基部部件；安裝在基部部件上的在空間上分離的位置處的一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體，該磁體的磁 化方向分別朝向和遠(yuǎn)離基部部件在彼此相對(duì)的方向上延伸以形成磁回路，該磁回路包括穿 過基部部件的位于驅(qū)動(dòng)磁體之間的通量路徑；以及通量增強(qiáng)磁體，其鄰近驅(qū)動(dòng)磁體中的一 個(gè)或兩個(gè)而安裝在基部部件上并且具有與磁通量在通量路徑上的方向大致對(duì)準(zhǔn)的磁化方 向，該通量增強(qiáng)磁體磁耦合到相鄰的驅(qū)動(dòng)磁體上用以驅(qū)動(dòng)圍繞磁回路的通量。在通量增強(qiáng)磁體與驅(qū)動(dòng)磁體之間的磁耦合優(yōu)選發(fā)生在基部部件表面上的位置，其 中，在用于管道檢查工具的常規(guī)磁化組件方面認(rèn)為需要磁隔離用以避免短接磁回路。一定 程度上有悖于直覺的是，已發(fā)現(xiàn)在該點(diǎn)包括磁體實(shí)際上增加了回路中的通量，其中，通量存 在于磁化裝置外部。因此，通量增強(qiáng)磁體可構(gòu)造成用以增強(qiáng)在磁化裝置外部由磁回路所呈 現(xiàn)的磁場(chǎng)的量度(magnitude)，即提供磁化裝置的磁化性能方面的明顯增加。例如，有限元模擬(FEM)和實(shí)際實(shí)例表明，使用上述布置與不具備通量增強(qiáng)磁體 的磁化裝置相比可將管壁中的磁場(chǎng)增加50%到200%之間。增加的實(shí)際量度可取決于幾何 形狀和管壁厚度。文中用語“鐵磁性”用來描述能夠呈現(xiàn)磁性極化的材料，即可有助于磁通量回路的 材料。鐵磁性材料的一個(gè)實(shí)例可為軟鋼。用語“磁體”在文中用來描述永久磁化的材料，即 在缺乏外部磁場(chǎng)的情況下呈現(xiàn)磁性極化的材料。驅(qū)動(dòng)磁體可安裝在基部部件上沿著它們的磁化方向遠(yuǎn)離該基部部件突出。用語 “在空間上隔離”意思是驅(qū)動(dòng)磁體在基部部件上彼此物理遠(yuǎn)離地定位。磁體之間的空間可收 容用于內(nèi)置式管檢查工具的傳感器。磁化裝置可包括一對(duì)向外延伸的通量耦合器，各通量耦合器均安裝在相應(yīng)的驅(qū)動(dòng) 磁體上并設(shè)置成接合管壁以將來自其相應(yīng)磁體的磁通量耦合到管壁中。通量耦合器可以是 柔性的，例如半剛性的。這在磁化裝置相對(duì)于檢查工具固定的情況下可用于適應(yīng)在管的形 狀或曲率方面的變化。通量耦合器可以是鐵磁性的，例如軟鋼、毛束。為了優(yōu)化通量增強(qiáng)效果，在驅(qū)動(dòng)磁體與基部部件之間的界面(即，表面邊界)可與 在通量增強(qiáng)磁體與其相鄰的驅(qū)動(dòng)磁體之間的磁耦合區(qū)域中位于通量增強(qiáng)磁體與基部部件 之間的界面對(duì)準(zhǔn)。通量增強(qiáng)磁體可安裝在驅(qū)動(dòng)磁體之間并磁耦合到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體上。換句話說，通 量增強(qiáng)磁體可安裝在磁回路內(nèi)。
通量增強(qiáng)磁體可以是模塊式的，S卩，它可以包括一對(duì)在空間上分離的磁性模塊，各 個(gè)磁性模塊均鄰近相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體而安裝在磁回路內(nèi)。基部部件可包括定位在模塊之間的 連結(jié)部分，用以提供用于通量經(jīng)過其間的最佳路徑。通量耦合磁體可覆蓋基部部件的位于驅(qū)動(dòng)磁體之間的所有外表面，例如，用以防 止或最大限度地減少從基部部件的通量泄漏。磁化裝置可具有形成在延伸于驅(qū)動(dòng)磁體之間的外表面中的凹部，該凹部可在通量 增強(qiáng)磁體與其相鄰的驅(qū)動(dòng)磁體之間的磁耦合區(qū)域中從通量增強(qiáng)磁體的外表面向后縮進(jìn)。該 凹部可設(shè)置成用以容置用于內(nèi)置式管檢查工具的一個(gè)或多個(gè)傳感器。該凹部以上述方式定 位用以最大限度地減小其對(duì)通量增強(qiáng)磁體的功能的影響。該凹部可存在于一對(duì)磁性模塊之 間，其中，該通量增強(qiáng)磁體是模塊式的。例如，該凹部可形成在基部部件的連結(jié)部分中。優(yōu) 選而言，該凹部的底部定位成用以確保模塊通過沿它們的磁化方向延伸的一塊鐵磁性材料 連結(jié)。在其它實(shí)施例中，凹部可形成在通量增強(qiáng)磁體本身中，例如，在其中該磁體延伸跨過 基部部件的位于驅(qū)動(dòng)磁體之間的外表面。驅(qū)動(dòng)磁體中的一個(gè)或兩個(gè)可由兩個(gè)或多個(gè)子構(gòu)件組成。例如，驅(qū)動(dòng)磁體中的一個(gè) 或兩個(gè)可包括界面區(qū)段，其在與通量增強(qiáng)磁體磁耦合的區(qū)域安裝在基部部件上；以及主 要區(qū)段，其靠近界面區(qū)段安裝在基部部件上，其中，界面區(qū)段具有比主要區(qū)段更高的矯頑磁 性。在與通量增強(qiáng)磁體的界面處的較高矯頑磁性可通過防止、減少或最大限度地減少驅(qū)動(dòng) 磁體由于通量增強(qiáng)磁體的垂直磁場(chǎng)的接近引起的消磁而最大限度地減少該區(qū)域中的通量 泄漏。各驅(qū)動(dòng)磁體均可安裝在基部部件上的殼體中，例如用以向組件提供單獨(dú)使用磁體而 不可能獲得的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。類似的是，通量增強(qiáng)磁體可安裝在殼體中的基部部件上。為了確 保在驅(qū)動(dòng)磁體與通量增強(qiáng)磁體之間的磁耦合，各殼體可在這些磁體之間的邊界處包括鐵磁 性材料。殼體可在其它部位包括非磁性材料，例如，用以防止磁回路的短接。驅(qū)動(dòng)磁體的形狀可選擇成進(jìn)一步增強(qiáng)磁通量。例如，一個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體的磁化 方向上的厚度可隨著離開通量增強(qiáng)磁體的距離而增加。這可增加組件的起磁力并向組件外 部的磁回路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)提供額外的幫助。驅(qū)動(dòng)磁體的厚度的增加可通過基部部件的厚度 的減小來適應(yīng)。換句話說，基部部件可朝組件的端部逐漸變細(xì)。上述發(fā)明可應(yīng)用于常規(guī)的縱向中心本體布置和分段式本體布置。例如，基部部件 可為伸長(zhǎng)本體，具有本體軸線(例如，中心軸線)，并且設(shè)置成在其沿著管道的軸線的方向 上、關(guān)于本體軸線徑向延伸的驅(qū)動(dòng)磁體的磁化方向上和與本體軸線對(duì)準(zhǔn)的通量增強(qiáng)磁體的 磁化方向上移行。對(duì)于中心本體布置而言，本體可設(shè)置成與管道同軸并且驅(qū)動(dòng)磁體和通量增強(qiáng)磁體 可呈現(xiàn)關(guān)于本體軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)磁體和通量增強(qiáng)磁體可為設(shè)置在本 體上的環(huán)形元件。對(duì)于分段式本體布置而言，基部部件可包括多個(gè)圍繞磁化裝置軸線安裝并平行于 其延伸的周向分離的部段。各個(gè)基部部件均可在其上安裝有如上所述的一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體和通 量增強(qiáng)磁體。磁性元件的布置優(yōu)選具有關(guān)于磁化裝置軸線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。這可有利于在管壁 中產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。各部段均可經(jīng)由懸置機(jī)構(gòu)安裝在工具本體上。本發(fā)明還可應(yīng)用于常規(guī)的橫向磁場(chǎng)布置。換句話說，雖然縱向布置可在沿著本體 軸線的方向上使驅(qū)動(dòng)磁體在空間上分離，但在橫向布置中，驅(qū)動(dòng)磁體可在圍繞本體圓周的
6方向上在空間上分離，且通量增強(qiáng)磁體的磁化方向可關(guān)于本體軸線橫向延伸。在另一方面，本發(fā)明可提供用于沿著管道軸線移行的內(nèi)置式管檢查工具，該工具 包括磁化裝置，該磁化裝置具有鐵磁性基部部件；安裝在基部部件上在空間上分離的位 置處的一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體，磁體的磁化方向關(guān)于管道軸線沿徑向延伸并且在彼此相對(duì)的方向上 延伸，以形成包括穿過基部部件的在驅(qū)動(dòng)磁體之間的通量路徑的磁回路；以及通量增強(qiáng)磁 體，其鄰近驅(qū)動(dòng)磁體中的一個(gè)或兩個(gè)而安裝在基部部件上并且具有與磁通量在通量路徑上 的方向大致對(duì)準(zhǔn)的磁化方向，該通量增強(qiáng)磁體磁耦合到相鄰的驅(qū)動(dòng)磁體上用以驅(qū)動(dòng)圍繞磁 回路的通量。該磁化裝置可包括任何上述特征。例如，該磁化裝置可包括一對(duì)沿徑向延伸的通 量耦合器，各通量耦合器均安裝在相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體上并設(shè)置成接合管壁以將來自其相應(yīng)磁 體的磁通量耦合到管壁中。該內(nèi)置式管檢查工具可為中心本體類型，例如，在其中基部部件包括平行于管道 軸線延伸的本體并且驅(qū)動(dòng)磁體和通量增強(qiáng)磁體作為環(huán)形本體設(shè)置在基部部件上。作為備 選，內(nèi)置式管檢查工具可具有分段的本體類型，例如，在其中磁化裝置作為圍繞管道軸線安 裝并平行于其延伸的多個(gè)周向分離的部段進(jìn)行設(shè)置。該內(nèi)置式管檢查工具可具有橫向類 型，例如，在其中驅(qū)動(dòng)磁體可在圍繞本體圓周的方向上在空間上分離并且通量增強(qiáng)磁體中 的磁化方向關(guān)于本體軸線沿橫向延伸。


下面參照

本發(fā)明的實(shí)例，在附圖中圖1是穿過用于內(nèi)置式管檢查工具的常規(guī)中心本體型磁化裝置的截面示意圖，并 且已在上文說明；圖2是圖1所示的磁化裝置當(dāng)其插入管內(nèi)時(shí)的磁性勢(shì)能的等高線圖，并且也已在 上文描述；圖3是穿過作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于內(nèi)置式管檢查工具的中心本體型磁 化裝置的截面示意圖；圖4是圖3所示的磁化裝置當(dāng)其插入管內(nèi)時(shí)的磁性勢(shì)能的等高線圖；圖5是用于具備和不具備通量增強(qiáng)磁體的磁化裝置的軸向管壁輪廓的圖形對(duì)比；圖6是穿過作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于內(nèi)置式管檢查工具的中心本體型磁 化裝置的截面示意圖；圖7是穿過作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的用于內(nèi)置式管檢查工具的中心本體型磁 化裝置的截面示意圖；圖8是穿過作為本發(fā)明的第四實(shí)施例的用于內(nèi)置式管檢查工具的中心本體型磁 化裝置的截面示意圖；圖9是作為本發(fā)明的第五實(shí)施例的用于內(nèi)置式管檢查工具的分段式本體型磁化 裝置的透視圖；圖10是根據(jù)圖9所示的磁化裝置的一個(gè)部段的透視圖；以及圖11是穿過作為本發(fā)明的第六實(shí)施例的用于內(nèi)置式管檢查工具的橫向型磁化裝 置的截面示意圖。
圖3顯示了體現(xiàn)本發(fā)明的磁化裝置20的第一實(shí)例。本實(shí)施例為與圖1所示的常 規(guī)磁化組件相似的中心本體型布置。磁化裝置20包括鐵磁性材料(例如，軟鋼)的中心本 體(S卩，基部部件)21，且環(huán)形驅(qū)動(dòng)磁體22圍繞各端固定。磁體22在各端的磁化方向(DOM) 彼此相對(duì)，如通過相應(yīng)箭頭31、32所示。各驅(qū)動(dòng)磁體均封閉在包括頂板25和端板26的殼 體中。殼體提供對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體的保護(hù)和對(duì)安裝在各磁體上的元件提供結(jié)構(gòu)支承。鐵磁性安裝 板24固定在各個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體22上以接納相應(yīng)的鐵磁性通量耦合器23，例如，包括柔性軟鋼毛 束。通量耦合器23設(shè)置成將來自驅(qū)動(dòng)磁體22的通量耦合到管壁中并提供對(duì)管中裝置的懸 置。頂板25是鐵磁性的，用以容許將來自其驅(qū)動(dòng)磁體的磁場(chǎng)傳送到通量耦合器23。為了防 止磁體22的短接，側(cè)板26由非磁性材料制成。磁化裝置以與以上關(guān)于圖1所述相同的方式工作。主要區(qū)別是設(shè)有附加的環(huán)形磁 體27，其在環(huán)形驅(qū)動(dòng)磁體22之間安裝在中心本體21上并在軸向(平行于中心本體21的 軸線，如箭頭33所示)上磁化。該附加磁體，下文稱為通量增強(qiáng)磁體，在回路中提供附加的 磁通量源。該附加的管形磁體27可能看上去有悖于直覺，因?yàn)槿藗兛赡茴A(yù)期它由中間軟鋼 本體21短接。然而，磁性勢(shì)能的有限元模擬顯示，在通量增強(qiáng)磁體27的各端處存在驅(qū)動(dòng)磁 體22能夠抑制這種效應(yīng)并防止通量順著中心本體21回到其自身上。通量增強(qiáng)磁體27不 僅提供在磁回路中的附加磁通量，而且有助于阻擋通量從驅(qū)動(dòng)磁體22泄漏回到本體上。在 常規(guī)布置中，這種泄漏通過空氣進(jìn)行耦合；在本發(fā)明中，通過定位通量增強(qiáng)磁體27使其覆 蓋驅(qū)動(dòng)磁體的邊緣而阻擋該泄漏。換句話說，驅(qū)動(dòng)磁體平行于它們的磁化方向延伸的邊緣 由通量增強(qiáng)磁體界定?？傊@種新型布置增加了裝置的磁通量輸出。各驅(qū)動(dòng)磁體22均具有兩個(gè)構(gòu)件塊。由于靠近通量增強(qiáng)磁體27在與中心本體21 的接合處的內(nèi)轉(zhuǎn)角處存在高消磁磁場(chǎng)，故驅(qū)動(dòng)磁體可在該位置包括界面部分，該界面部分 相比于定位在通量耦合器下方的主要部分具有更高的矯頑磁性。矯頑磁性更高的界面部分 可減少或克服任何消磁損失。兩塊式構(gòu)造可提供磁強(qiáng)度(即，最大限度地增大可用來驅(qū)動(dòng) 磁回路的通量密度)與消磁阻力之間的優(yōu)化平衡，這可通過保持對(duì)磁化方向的更緊密控制 而間接影響磁強(qiáng)度。矯頑磁性更高的材料(其磁性不可能與主要部分一樣強(qiáng))可起到緩沖 器的作用以吸收任何消磁作用而自身不會(huì)消磁。在其它實(shí)施例中，可使用既呈現(xiàn)期望的磁 強(qiáng)度又呈現(xiàn)消磁阻力的單一材料。通量增強(qiáng)磁體27由薄的保護(hù)護(hù)套28覆蓋。該護(hù)套由非磁性材料制成。護(hù)套可保 護(hù)磁體27并且將磁體27與可安裝在其上的感測(cè)構(gòu)件(未示出)磁性隔離。由于永磁體22、27 —般可由脆性材料制成，故它們不可能適合用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因 此存在殼體和保護(hù)護(hù)套。用于這些結(jié)構(gòu)的材料必須謹(jǐn)慎地選擇，以確保磁體與管壁耦合器 之間良好的磁連通性，但沿側(cè)面必須由非磁性材料制成以防止磁短路。圖4顯示了用于管內(nèi)的第一實(shí)施例的磁性勢(shì)能線的等高線圖。與圖2所示的圖相 比，可以看到存在通量增強(qiáng)磁體能夠補(bǔ)充和推動(dòng)通量通過相鄰的鋼構(gòu)件。圖4所示的磁性勢(shì)能圖用來顯示磁性勢(shì)能的通量線或分布。圖5定量地示出了本 發(fā)明的優(yōu)越性。圖5是對(duì)于不具備通量增強(qiáng)磁體(虛線)的常規(guī)磁化裝置和具備根據(jù)本發(fā) 明的通量增強(qiáng)磁體(實(shí)線)的磁化裝置而言在管壁中磁場(chǎng)的軸向分量的圖示。豎直軸線代
8表磁場(chǎng)量度(在任意單元中)，而水平軸向則代表沿管的距離。磁場(chǎng)量度的峰值出現(xiàn)在通量 耦合器之間，在其中可定位MFL傳感器。圖5顯示了在峰值區(qū)域中，磁場(chǎng)增加了大約200%。 此種磁場(chǎng)方面的改善允許管壁飽和的可信度增加以及更加可信和準(zhǔn)確的檢查。所對(duì)比的兩 個(gè)方案具有相同的軸向長(zhǎng)度、相同的中心本體直徑，以及跨過徑向磁體的相同外徑。唯一區(qū) 別是包括阻擋磁體。上述發(fā)明的原理可應(yīng)用于其它實(shí)施例，下面進(jìn)行說明。圖6是穿過作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的中心本體型磁化裝置40的截面圖。對(duì)于 圖6中執(zhí)行與圖3中的那些構(gòu)件相同的功能的構(gòu)件給出相同的參考標(biāo)號(hào)。在本實(shí)施例中， 中心本體21在驅(qū)動(dòng)磁體22下方逐漸變細(xì)，即呈錐形。驅(qū)動(dòng)磁體22 (具體而言為各個(gè)驅(qū)動(dòng) 磁體的主要部分)裝配在逐漸變細(xì)的本體上。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)磁體的徑向厚度朝它們相應(yīng)的端 板26增加。這種加厚的目的是增加組件在該區(qū)域中的起磁力并且有助于管壁磁場(chǎng)的額外 增加。圖7是穿過作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的中心本體型磁化裝置42的截面圖。對(duì)于 圖7中執(zhí)行與圖3中的那些構(gòu)件相同的功能的構(gòu)件給出相同的參考標(biāo)號(hào)。在本實(shí)施例中， 通量增強(qiáng)磁體37包括形成其外表面中的凹部38。換句話說，通量增強(qiáng)磁體37的外徑在其 中間區(qū)段上縮小。這種變薄的目的可能是容置工具上的傳感器和/或其它檢查電子元件。 FEM可用來確定在其中凹部為用于接納傳感器等的合適尺寸的構(gòu)造，而通量增強(qiáng)磁體仍賦 予磁場(chǎng)強(qiáng)度方面的充分增加。圖8是穿過作為本發(fā)明的第四實(shí)施例的另一中心本體型磁化裝置44的截面圖。 對(duì)于圖8中執(zhí)行與圖3中的那些構(gòu)件相同的功能的構(gòu)件給出相同的參考標(biāo)號(hào)。在本實(shí)施例 中，通量增強(qiáng)磁體47包括兩個(gè)在空間上分離的磁性模塊。各模塊均在緊鄰相應(yīng)驅(qū)動(dòng)磁體 22的區(qū)域中定位在磁回路內(nèi)。驅(qū)動(dòng)磁體22的邊緣因此仍由通量增強(qiáng)磁體47所覆蓋以防 止通量泄漏。為了有利于在模塊之間的磁連通，中心本體21可在模塊之間包括加厚的條帶 (band)，其起到在它們之間提供磁連通的連結(jié)部分的作用。連結(jié)部分的外表面可從模塊外 表面向后縮進(jìn)，以提供用途與以上所述相同的凹部38。FEM可用來確定用于模塊的提供起 磁力的構(gòu)造(特別是軸向長(zhǎng)度)，以賦予磁場(chǎng)強(qiáng)度方面的充分增加。關(guān)于圖3、圖6、圖7和圖8描述的實(shí)施例基于中心本體設(shè)計(jì)。然而，相同的原理可 應(yīng)用于分段式磁化裝置。圖9顯示了作為本發(fā)明的另一實(shí)施例的分段式磁化裝置50的透 視圖。在分段式布置中，中心本體布置的圓柱形對(duì)稱由于本體被劃分為多個(gè)離散部段48而 中斷。磁化裝置50仍可呈現(xiàn)關(guān)于部段48圍繞其設(shè)置的工具軸線而旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。各部段48 均包括平行于工具軸線延伸的鐵磁性基部部件51 (例如，襯條)。為了接近中心本體布置， 各部段48均具有一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體52 (圖9中不可見)，其安裝在基部部件51的各端處并且具 有關(guān)于工具軸線沿徑向延伸并彼此在相對(duì)的方向上延伸的磁化方向。與上述實(shí)施例相似， 鐵磁性安裝板54固定在封閉磁體的各個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體52上或結(jié)構(gòu)支承外殼(未示出)上。通 量耦合器53安裝在各個(gè)安裝板上。保護(hù)性涂層58在通量耦合器53之間的區(qū)域中覆蓋通 量增強(qiáng)磁體和/或基部部件51。圖9中的三維透視圖揭示了實(shí)施例的一些細(xì)節(jié)，故在圖10中示出了已移除通量耦 合器53的單個(gè)磁化裝置部段。這里，驅(qū)動(dòng)磁體52示出為嵌入在結(jié)構(gòu)包殼56內(nèi)，安裝在基 部部件51上。單個(gè)襯條。通量增強(qiáng)磁體57安裝在驅(qū)動(dòng)磁體52之間，例如在軸向端部處并
9沿著該部段的側(cè)面也嵌入在提供結(jié)構(gòu)支承的包殼中。圖10所示的組件還顯示了形成在包殼56中的安裝孔59和形成在通量增強(qiáng)磁體 的本體內(nèi)的槽縫60，其用來將該部段附接到工具或其它構(gòu)件如通量耦合器、傳感器和外部 電子元件上。在該分段的實(shí)施例中以如下事實(shí)證明了磁回路的穩(wěn)健性例如通過磁體以包 殼壁的厚度物理分離所造成的通量路徑的中斷基本上不會(huì)影響本發(fā)明的操作或本發(fā)明所 提供的益處。圖11顯示了應(yīng)用于橫向型磁化裝置的發(fā)明，S卩，在其中相比于由前述實(shí)施例所分 配的軸向磁場(chǎng)，管壁在相對(duì)于工具軸線的圓周方向上被磁化。圖11是穿過定位在管壁78 內(nèi)的橫向型磁化裝置70的截面圖。在本實(shí)施例中，橫向型磁化裝置70結(jié)合了四極布置，但相同的原理可應(yīng)用于雙極 布置或任何其它多極布置。橫向型磁化裝置70具有中心本體(基部部件)71 ；圖11的示圖沿著本體軸線。四 個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體72在空間上分離的位置處安裝在本體71上。驅(qū)動(dòng)磁體72是徑向極化的，且相 鄰的磁體在彼此相對(duì)的方向上極化，如相應(yīng)箭頭79、80所示。頂板75固定在各驅(qū)動(dòng)磁體上 以保護(hù)它并提供對(duì)于其上安裝了柔性通量耦合器73的鐵磁性安裝板74的結(jié)構(gòu)支承。這些 元件具有與上述縱向布置上相似命名的零件對(duì)應(yīng)的功能。通量增強(qiáng)磁體77在各對(duì)相應(yīng)的 驅(qū)動(dòng)磁體72之間安裝在本體71上。各通量增強(qiáng)磁體由于驅(qū)動(dòng)磁體72所產(chǎn)生的磁回路而 在與本體中的通量相同的方向上在周向上極化。保護(hù)性涂層76覆蓋位于各對(duì)相鄰的通量 耦合器73之間的通量增強(qiáng)磁體77。
權(quán)利要求
一種用于內(nèi)置式管檢查工具的磁化裝置(20，40，50，70)，所述磁化裝置包括鐵磁性基部部件(21，51，71)；一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體(22，52，72)，其安裝在所述基部部件上的在空間上分離的位置處，所述磁體的磁化方向分別朝向和遠(yuǎn)離所述基部部件沿彼此相對(duì)的方向延伸用以形成磁回路，所述磁回路包括穿過所述基部部件的位于所述驅(qū)動(dòng)磁體之間的通量路徑；以及通量增強(qiáng)磁體(27，37，47，57，77)，其鄰近所述驅(qū)動(dòng)磁體中的一個(gè)或兩個(gè)而安裝在所述基部部件上并且具有與所述通量路徑的磁通量的方向大致對(duì)準(zhǔn)的磁化方向，所述通量增強(qiáng)磁體磁耦合到相鄰的驅(qū)動(dòng)磁體，用以驅(qū)動(dòng)圍繞所述磁回路的通量并從而增強(qiáng)由所述磁化裝置外的磁回路所呈現(xiàn)的磁場(chǎng)的量度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化裝置(20，40，50，70)，其特征在于，所述磁化裝置包括 一對(duì)向外延伸的通量耦合器(23，53，73)，各通量耦合器均安裝在相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體(22，52， 72)上并設(shè)置成接合管壁以將來自其相應(yīng)磁體的磁通量耦合到所述管壁中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化裝置(20，40，50，70)，其特征在于，位于所述驅(qū)動(dòng)磁體 (22，52，72)與所述基部部件(21，51，71)之間的界面與在所述通量增強(qiáng)磁體與其相鄰的驅(qū) 動(dòng)磁體之間的磁耦合區(qū)域中位于所述通量增強(qiáng)磁體(27，37，47，57，77)與所述基部部件之 間的界面對(duì)準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化裝置(20，40，50，70)，其特征在于，所述通量增強(qiáng)磁體 (27，37，47，57，77)安裝在所述驅(qū)動(dòng)磁體(22，52，72)之間并且磁耦合到兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)磁體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化裝置(20，40，50，70)，其特征在于，所述磁化裝置具有 形成在延伸于所述驅(qū)動(dòng)磁體(22，52，72)之間的外表面中的凹部，所述凹部(38)在所述通 量增強(qiáng)磁體與其相鄰的驅(qū)動(dòng)磁體之間的磁耦合區(qū)域中從所述通量增強(qiáng)磁體(27，37，47，57， 77)的外表面向后縮進(jìn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化裝置(20，40，50，70)，其特征在于，驅(qū)動(dòng)磁體(22，52，72) 中的一個(gè)或兩個(gè)包括界面區(qū)段，其在與所述通量增強(qiáng)磁體(27，37，47，57，77)磁耦合的區(qū) 域處安裝在所述基部部件(21，51，71)上；以及主要區(qū)段，其靠近所述界面區(qū)段而安裝在所 述基部部件上，所述界面區(qū)段具有高于所述主要區(qū)段的矯頑磁性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化裝置(20，40，50，70)，其特征在于，所述基部部件(21， 51,71)為具有中心軸線并設(shè)置成在其沿管道的軸線的方向上移行的伸長(zhǎng)本體，所述驅(qū)動(dòng)磁 體(22，52，72)的磁化方向關(guān)于所述本體軸線沿徑向延伸。
8.一種用于沿著管道軸線移行的內(nèi)置式管檢查工具，所述工具包括磁化裝置(20，40， 50，70)，所述磁化裝置具有鐵磁性基部部件(21，51，71)；一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體(22，52，72)，其安裝在所述基部部件上的在空間上分離的位置處，所述 磁體的磁化方向關(guān)于所述管道軸線沿徑向延伸并且沿彼此相對(duì)的方向延伸用以形成磁回 路，所述磁回路包括穿過所述基部部件的位于所述驅(qū)動(dòng)磁體之間的通量路徑；以及通量增強(qiáng)磁體(27，37，47，57，77)，其鄰近所述驅(qū)動(dòng)磁體中的一個(gè)或兩個(gè)而安裝在所述 基部部件上并且具有與磁通量在所述通量路徑上的方向大致對(duì)準(zhǔn)的磁化方向，所述通量增 強(qiáng)磁體磁耦合到所述相鄰的驅(qū)動(dòng)磁體用以驅(qū)動(dòng)圍繞所述磁回路的通量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)置式管檢查工具，其特征在于，所述磁化裝置(20，40，50， 70)包括一對(duì)沿徑向延伸的通量耦合器(23，53，73)，各通量耦合器均安裝在相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁 體(22，52，72)上并且設(shè)置成接合管壁以將來自其相應(yīng)磁體的磁通量耦合到所述管壁中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)置式管檢查工具，其特征在于，所述基部部件(21，51，71) 包括平行于所述管道軸線延伸的本體，以及所述驅(qū)動(dòng)磁體(22，52，72)和所述通量增強(qiáng)磁 體(27，37，47，57，77)作為環(huán)形本體設(shè)置在所述基部部件上。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁化組件。具體而言，提供了一種用于管道檢查工具的磁化裝置(20，40，50)。該磁化裝置包括鐵磁性基部部件(21，51)、安裝在基部部件上的在空間上分離的位置處的一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體(22，52)，以及鄰近一個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體而安裝在基部部件上的通量增強(qiáng)磁體(27，37，47，57)。該對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體的磁化方向分別朝向和遠(yuǎn)離基部部件在彼此相對(duì)的方向上延伸用以形成磁回路，該磁回路包括穿過基部部件的位于驅(qū)動(dòng)磁體之間的通量路徑。通量增強(qiáng)磁體具有與通量路徑上的磁通量的方向大致對(duì)準(zhǔn)的磁化方向，通量增強(qiáng)磁體磁耦合到相鄰的驅(qū)動(dòng)磁體，用以驅(qū)動(dòng)圍繞磁回路的通量并從而增強(qiáng)由磁化裝置外的磁回路所呈現(xiàn)的磁場(chǎng)的量度。
文檔編號(hào)G01N27/82GK101901666SQ20101017686
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
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