ES2939955T3 - Aparato para pruebas ultrasónicas y procedimiento de fabricación de una sonda ultrasónica para dicho aparato para pruebas ultrasónicas - Google Patents

Aparato para pruebas ultrasónicas y procedimiento de fabricación de una sonda ultrasónica para dicho aparato para pruebas ultrasónicas Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de prueba ultrasónico (100) tiene un cabezal de prueba ultrasónico (1) para probar un componente interno de un cojinete giratorio, que tiene una carcasa rígida (3) diseñada para insertarse en un cojinete giratorio. La carcasa (3) tiene una superficie de acoplamiento (5), una superficie de cubierta (7) opuesta a la superficie de acoplamiento (5) y superficies laterales primera y segunda (9, 11) que discurren perpendiculares a la superficie de acoplamiento (5) y la superficie de cubierta. (7). Un gran número de transductores ultrasónicos están unidos a la superficie de acoplamiento (5) para acoplar ondas ultrasónicas en el componente a probar, que están dispuestos en al menos una fila lineal que corre paralela a la extensión lateral de las primeras superficies laterales (9). El contacto se hace con cada transductor ultrasónico a través de cables de contacto que corren dentro de una carcasa (3) de la sonda ultrasónica (1). Según la invención, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para pruebas ultrasónicas y procedimiento de fabricación de una sonda ultrasónica para dicho aparato para pruebas ultrasónicas
[0001] La invención se refiere a un aparato para pruebas ultrasónicas que comprende una sonda ultrasónica para probar un componente interno de un cojinete de gran diámetro, y además a un procedimiento de fabricación de una sonda ultrasónica para dicho aparato para pruebas ultrasónicas.
[0002] Los dispositivos para pruebas ultrasónicas se conocen suficientemente del estado de la técnica en diversos campos de aplicación.
[0003] Por ejemplo, el documento WO 2014/202752 A1 describe un dispositivo con una sonda que se inserta lateralmente en un cojinete de gran diámetro para probar un componente interno del cojinete de gran diámetro. Este tipo de cojinete de gran diámetro se puede usar en particular para asentar conjuntos giratorios de una turbina eólica, tales como rotores o góndolas de máquinas.
[0004] Además, el documento US 2010/0275692 A1 muestra un aparato para pruebas ultrasónicas de matriz en fase con una pluralidad de transductores ultrasónicos dispuestos en dos filas. Este dispositivo se usa para medir el grosor de los materiales, por ejemplo.
[0005] El documento DE 102011 076224 A1 describe un dispositivo de sujeción de múltiples partes para un transductor ultrasónico, donde una parte del dispositivo de sujeción se forma a partir de un compuesto de fundición curado.
[0006] Un aparato para pruebas ultrasónicas se conoce a partir del documento US 2007/0175282 A1, que usa una fina capa de líquido para acoplar las ondas ultrasónicas en un objeto de prueba.
[0007] Además, el documento DE 3149933 A1 muestra un dispositivo de sujeción magnética para un aparato para pruebas ultrasónicas.
[0008] El documento US 2016/0126445 A1 muestra un aparato para pruebas ultrasónicas que comprende una unidad de procesamiento y una sonda ultrasónica. La sonda ultrasónica comprende una carcasa con una abertura en la que se inserta un dispositivo ultrasónico en una placa de circuito impreso.
[0009] Se conoce un transductor ultrasónico a partir del documento DE 10018355 A1, que tiene una carcasa y varios elementos transductores. Los elementos transductores están formados por pistas conductoras de una lámina de pista conductora, por lo que la lámina de pista conductora se pega entre un compensador de vibración y un piezocerámico sobre el piezocerámico o se une por presión mecánica.
[00010] Además, el documento US 2011/0025172 A1 muestra un transductor ultrasónico cuya estructura se divide en cuatro regiones. El transductor ultrasónico tiene una capa de soporte que comprende un material de soporte como un absorbente de sonido, una placa de circuito impreso flexible, un área piezoeléctrica con varios elementos piezoeléctricos y un área de ajuste. Finalmente, el documento US 2017/0055948 A1 describe un conjunto de sonda que comprende un dispositivo modular diseñado para detectar señales externas e irradiar energía.
[00011] Dado que la sonda solo se inserta temporalmente en el cojinete de gran diámetro para su inspección, no hay necesidad de componentes instalados permanentemente en el cojinete de gran diámetro para la inspección no destructiva de la pieza de trabajo, tales como sensores ultrasónicos o sensores de corrientes parásitas. De hecho, el espacio disponible para insertar la sonda en el cojinete de gran diámetro es típicamente muy limitado. Por lo tanto, la realización de la prueba, especialmente la prueba ultrasónica, en el componente interno del cojinete, tal como un elemento rodante o una superficie de rodadura, requiere la miniaturización avanzada de la sonda a introducir.
[00012] El objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para pruebas ultrasónicas con una sonda ultrasónica compacta diseñada para insertarse lateralmente en un cojinete de gran diámetro de tal manera que pueda aplicarse a un componente interno del cojinete de gran diámetro para probarlo.
[00013] Con respecto al dispositivo, esta tarea se resuelve mediante un aparato para pruebas ultrasónicas según la reivindicación 1.
[00014] Con respecto al procedimiento de fabricación, esta tarea se resuelve mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 11.
[00015] Las realizaciones ventajosas de la invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes.
[00016] Un aparato para pruebas ultrasónicas con una sonda ultrasónica para probar un componente interno de un cojinete de gran diámetro tiene una carcasa rígida diseñada para su inserción en un cojinete de gran diámetro. La carcasa comprende una superficie de acoplamiento, una superficie de cubierta opuesta a la superficie de acoplamiento, y una primera y segunda superficies laterales perpendiculares a la superficie de acoplamiento y la superficie de cubierta. Las superficies laterales primera y segunda tienen cada una la misma extensión vertical, que determina la altura total de la caja, y discurren transversalmente entre sí. Una pluralidad de transductores ultrasónicos están montados en la superficie de acoplamiento para acoplar ondas ultrasónicas en el componente que se va a probar, dispuestos en al menos una fila lineal paralela a la extensión lateral de las primeras superficies laterales. Los transductores ultrasónicos se funden dentro de la carcasa por medio de una suspensión endurecida y con amortiguación acústica. Cada transductor ultrasónico está en contacto con alambres de contacto que se extienden dentro de una carcasa de la sonda ultrasónica, sustancialmente en un plano paralelo a la superficie de acoplamiento y conectados a cables que están acoplados a una de las segundas superficies laterales.
[00017] Según la invención, se entiende que la «extensión lateral de una superficie lateral» es la dirección longitudinal de la superficie lateral cuando esta se aproxima mediante una superficie rectangular.
[00018] Típicamente, las sondas ultrasónicas para pruebas no destructivas de piezas de trabajo están diseñadas de tal manera que los cables para accionar los transductores ultrasónicos están conectados en un lado de la sonda ultrasónica opuesto a la superficie de acoplamiento. Esto requiere una altura relativamente grande. Se ha encontrado que este tipo de transductor ultrasónico no es adecuado para la inserción lateral en cojinetes de gran diámetro, porque normalmente solo hay un acceso lateral o hueco disponible para esto, que está en el intervalo de aproximadamente un centímetro. Tal acceso estrecho puede formarse en particular entre una jaula y el cojinete principal de un rotor.
[00019] Las sondas ultrasónicas con enrutamiento de cable convencional generalmente no se pueden usar para inspeccionar componentes internos de un cojinete de gran diámetro en el estado ensamblado final debido a su altura total, a menos que estén permanentemente integradas en el cojinete de gran diámetro, es decir, instaladas.
[00020] La sonda ultrasónica en su presente diseño está adaptada a la aplicación especial de pruebas ultrasónicas, en las que la sonda ultrasónica solo se inserta temporalmente en el cojinete de gran diámetro para la prueba. La sonda ultrasónica tiene una altura muy baja para este propósito. Para proporcionar una altura total baja y minimizar la expansión vertical de la sonda ultrasónica, se adaptó el contacto de los transductores ultrasónicos y el enrutamiento del cable.
[00021] Los transductores ultrasónicos individuales se ponen en contacto preferentemente dentro de la carcasa de los alambres de contacto de tal manera que los alambres de contacto discurren paralelos a la extensión lateral de las primeras superficies laterales, al menos en secciones. Preferentemente, los alambres de contacto tienen una segunda sección más corta dispuesta paralela a la extensión lateral de las segundas superficies laterales. De esta manera, se proporciona una línea de señal que se extiende lateralmente a través de la carcasa. Los alambres de contacto están conectados correspondientemente a cables que están conectados o acoplados a una de las segundas superficies laterales.
[00022] Por lo tanto, los alambres de contacto discurren principalmente en la dirección de la longitud y la anchura de la carcasa (y solo de manera insignificante verticalmente). Por lo tanto, los alambres de contacto discurren en un plano paralelo a la superficie de acoplamiento de la carcasa o en un plano paralelo a la cubierta.
[00023] Por lo tanto, el espacio de instalación en la dirección vertical, es decir, en la dirección de la extensión vertical de la sonda ultrasónica o su carcasa, es mínimo, de modo que la sonda ultrasónica se puede insertar en un interior del cojinete de gran diámetro a través de accesos o huecos muy estrechos. La carcasa es rígida, es decir, no flexible, de modo que la sonda ultrasónica se puede aplicar específicamente al componente del cojinete de gran diámetro que se va a inspeccionar, por ejemplo, a una superficie de rodadura o un elemento rodante.
[00024] Los alambres de contacto pueden, en particular, estar dispuestos esencialmente en forma de L dentro de la carcasa.
[00025] La extensión lateral de las primeras superficies laterales de la carcasa es preferentemente mayor que la extensión lateral de las segundas superficies laterales. Por lo tanto, la sonda ultrasónica tiene una forma sustancialmente rectangular, con los transductores ultrasónicos dispuestos en una o más filas que son paralelas a la extensión lateral de las primeras superficies laterales que tienen la mayor extensión lateral.
[00026] De este modo, los transductores ultrasónicos discurren esencialmente paralelos a la longitud del cuboide.
[00027] En una realización preferida de la invención, la carcasa de la sonda ultrasónica tiene una dimensión vertical de menos de 1 cm, en particular menos de 8 mm, tal como aproximadamente 7,2 mm.
[00028] La carcasa está hecha preferentemente al menos parcialmente de un material que no se dobla o solo se dobla de manera insignificante bajo una carga mecánica causada por la prueba ultrasónica.
[00029] Preferentemente, la carcasa está hecha al menos parcialmente de un metal o una aleación de metal. Preferentemente, las superficies laterales consisten en un metal o una aleación metálica. El metal o aleación metálica comprende preferentemente hierro, carbono, cromo, molibdeno y/o aluminio.
[00030] Los cables pueden diseñarse como cables coaxiales, en particular, como cables multicoaxiales multiconductores.
[00031] En una realización preferida de la invención, la sonda ultrasónica del aparato para pruebas ultrasónicas está diseñada como una sonda de matriz en fase.
[00032] Tales diseños son conocidos en la técnica anterior y generalmente comprenden transductores ultrasónicos controlables en los que la dirección de propagación de las ondas ultrasónicas o conos emitidos se puede cambiar y/o pivotar.
[00033] Usando un control electrónico adecuado, el área de inspección se puede cambiar de manera flexible para que se puedan examinar diferentes áreas sin tener que cambiar la posición del cabezal ultrasónico. Tales diseños se prefieren en el contexto del campo de aplicación presentado aquí, ya que el espacio disponible para posicionar la sonda ultrasónica dentro del cojinete de gran diámetro, en particular dentro de un espacio de elemento rodante a inspeccionar, es limitado.
[00034] Se puede proporcionar un conjunto electrónico de control y/o evaluación diseñado para este fin para el control adecuado de los transductores ultrasónicos individuales.
[00035] En una realización posible, la sonda ultrasónica está diseñada como una sonda de matriz en fase lineal con solo una fila lineal, es decir, rectilínea, de transductores ultrasónicos.
[00036] En un desarrollo adicional de la invención, la sonda ultrasónica está diseñada como una sonda de matriz en fase en forma de matriz. En esta realización, los transductores ultrasónicos están dispuestos en al menos dos filas que discurren paralelas entre sí. Controlando los transductores ultrasónicos en consecuencia, es posible entonces un giro tridimensional de la dirección de propagación de las ondas o conos de ultrasonidos emitidos, de modo que se pueda cubrir un área de examen particularmente grande.
[00037] Preferentemente, los transductores ultrasónicos dispuestos en diferentes filas están acústicamente aislados entre sí por elementos de aislamiento. Dichos elementos de aislamiento reducen las señales de interferencia entre los transductores ultrasónicos; en particular, lo que se denomina "diafonía" puede minimizarse para mejorar la importancia de los resultados de la medición.
[00038] Los elementos de aislamiento adecuados consisten, por ejemplo, en corcho, materiales de caucho u otro material que tenga una baja capacidad de penetración para ultrasonidos.
[00039] Los elementos de aislamiento también se pueden formar a partir de materiales compuestos que incluyen corcho y materiales de caucho (también: corcho de caucho). Estos materiales están disponibles por metros y se usan preferentemente en espesores de 0,8 mm a 2,0 mm.
[00040] En una realización, los transductores ultrasónicos se moldean dentro de la carcasa por medio de una suspensión acústicamente amortiguadora y curada (es decir, compuesto de fundición), donde la suspensión contiene óxido de tungsteno (WO3).
[00041] La suspensión es preferentemente eléctricamente aislante. En este caso, los alambres de contacto se pueden insertar en la carcasa en el estado pelado, es decir, sin revestimiento de plástico aislante, para minimizar aún más el espacio de instalación requerido para contactar con los transductores ultrasónicos.
[00042] El aislamiento eléctrico de los alambres de contacto es proporcionado por la suspensión en la que están incrustados los alambres de contacto.
[00043] La suspensión también garantiza la protección mecánica de los alambres de contacto o los puntos de contacto con los transductores ultrasónicos.
[00044] Se prefiere una suspensión que contiene óxido de tungsteno, porque esto contribuye adicionalmente a la amortiguación de las vibraciones mecánicas de los transductores ultrasónicos.
[00045] El uso de una suspensión que contiene óxido de tungsteno asegura así un espectro de pulsos de banda ancha correspondiente a un pulso ultrasónico de corta duración.
[00046] Además, la suspensión curada sella la sonda ultrasónica externamente contra la influencia del medio.
[00047] Preferentemente, la superficie de la superficie de acoplamiento y/o la superficie de cubierta consiste al menos en secciones de una suspensión curada, en particular de una suspensión que contiene óxido de tungsteno. Además, se puede prever que varios cables dispuestos paralelos entre sí estén acoplados a una de las segundas superficies laterales y conectados a los alambres de contacto. De esta manera, se puede poner en contacto un gran número de transductores ultrasónicos mientras se minimiza la altura total o al mismo tiempo se minimiza la extensión vertical del transductor ultrasónico perpendicular a la superficie de acoplamiento.
[00048] Para sondas ultrasónicas que tienen un gran número de transductores ultrasónicos, se ha demostrado ventajoso proporcionar varios cables de múltiples núcleos, ya que un solo cable de múltiples núcleos ya ocuparía un espacio de instalación comparativamente grande en la dirección vertical debido a la sección transversal relativamente grande.
[00049] En una realización ventajosa de la invención, por ejemplo, se proporcionan 64 transductores ultrasónicos en dos filas. Los alambres de contacto proporcionados para el contacto están conectados a cuatro cables, cada uno de los cuales está diseñado como un cable multicoaxial de 16 núcleos y está acoplado en paralelo uno al lado del otro a una de las segundas superficies laterales. Con este diseño, la sección transversal de los cables puede corresponder al menos aproximadamente a la extensión vertical de la carcasa.
[00050] Preferentemente, cada alambre de contacto para contactar con los transductores ultrasónicos está conectado a un núcleo separado de los cables de múltiples núcleos.
[00051] Al menos una manguera para suministrar un fluido de acoplamiento a la superficie de acoplamiento de la sonda ultrasónica puede estar acoplada a una de las segundas superficies laterales. El fluido o medio de acoplamiento tiene preferentemente una baja viscosidad y puede proporcionarse mediante un aceite.
[00052] La al menos una manguera para suministrar el fluido o medio de acoplamiento puede estar en conexión fluídica con aberturas de salida en la superficie de acoplamiento de la sonda ultrasónica.
[00053] En la prueba ultrasónica, el fluido o medio de acoplamiento facilita el acoplamiento de las ondas ultrasónicas en el componente o parte que se va a probar.
[00054] En una realización, un dispositivo de sujeción magnética está unido a la superficie de acoplamiento para sujetar temporalmente la cabeza ultrasónica al componente que se va a probar. El dispositivo de sujeción magnético comprende, por ejemplo, varios imanes permanentes distribuidos sobre la superficie de acoplamiento, que ajustan a la fuerza la sonda ultrasónica al componente que se va a probar a través de su superficie de acoplamiento.
[00055] La sonda ultrasónica se puede unir al extremo de un carril de guía. En el extremo del carril de guía opuesto a la sonda ultrasónica, se proporciona un dispositivo de sujeción magnética adicional para sujetar el carril de guía al cojinete de gran diámetro. El dispositivo de sujeción adicional comprende, por ejemplo, imanes permanentes adicionales y está diseñado para sujetar el aparato para pruebas ultrasónicas externamente, tal como a una jaula del cojinete de gran diámetro de una manera bloqueada por fricción.
[00056] En una realización de la invención, el carril de guía tiene al menos dos secciones de carril que se extienden en un ángulo obtuso entre sí. Las dimensiones geométricas de hormigón del carril de guía, así como el ángulo en el que las al menos dos secciones de carril están dispuestas una con relación a la otra, se adaptan a la forma del cojinete de gran diámetro que se va a probar. En particular, las dimensiones geométricas están adaptadas de modo que la sonda ultrasónica unida al extremo del carril de guía se pueda colocar en una ubicación adecuada dentro del cojinete de gran diámetro cuando se une el otro dispositivo de sujeción.
[00057] Un procedimiento de fabricación de una sonda ultrasónica para un aparato para pruebas ultrasónicas comprende las siguientes etapas:
a) proporcionar al menos una fila lineal de transductores ultrasónicos y una carcasa de la sonda ultrasónica, que tiene superficies laterales primera y segunda, siendo las superficies laterales primera y segunda transversales entre sí,
b) disponer la al menos una fila lineal de transductores ultrasónicos paralela a la extensión lateral de las primeras superficies laterales en la carcasa,
c) sujetar la al menos una fila lineal de transductores ultrasónicos mediante fundición, formar una superficie de acoplamiento de la sonda ultrasónica, y
d) poner en contacto los transductores ultrasónicos con alambres de contacto que se extienden sustancialmente en un plano paralelo a la superficie de acoplamiento y son guiados a una de las segundas superficies laterales en las que los alambres de contacto están conectados a cables,
[00058] donde dicha al menos una fila de transductores ultrasónicos se sujeta introduciendo y endureciendo una capa de dicha suspensión, en particular una suspensión que contiene óxido de tungsteno, formando dicha capa dicha superficie de acoplamiento.
[00059] También puede designarse que el procedimiento comprende además la etapa de:
e) formar la superficie de cubierta mediante una capa de una suspensión, en particular una suspensión que contiene óxido de tungsteno, que se introduce y endurece, por lo que los alambres de contacto se sujetan mecánicamente.
[00060] Los transductores ultrasónicos se pueden poner en contacto con alambres de contacto sin revestimiento de plástico aislante.
[00061] Las ventajas del procedimiento de fabricación ya resultan directamente de la descripción anterior con referencia al dispositivo ultrasónico o la sonda ultrasónica.
[00062] En particular, el procedimiento de fabricación especificado asegura una baja altura global con respecto a la extensión vertical de la sonda ultrasónica, ya que se proporciona una guía de cable lateral. Si los alambres de contacto se insertan sin revestimiento de plástico aislante, se pueden realizar diseños muy compactos. En este caso, la suspensión curada proporciona el aislamiento eléctrico necesario.
[00063] En una realización del procedimiento según la invención, se proporciona que la capa o capas de la suspensión se introduzcan en un estado líquido y se curen por tratamiento térmico de 35 °C a 45 °C durante de 3,5 horas a 4,5 horas, en particular a aproximadamente 40 °C durante aproximadamente 4 horas.
[00064] Al insertar y curar la primera capa, se pueden fijar en posición elementos de aislamiento adicionales para el aislamiento acústico.
[00065] Por ejemplo, los elementos de aislamiento alargados se colocan entre filas paralelas de transductores ultrasónicos para amortiguar las señales interferentes. Al introducir y curar la suspensión, los elementos de aislamiento insertados se fijan en su posición.
[00066] En particular, el aparato para pruebas ultrasónicas descrito anteriormente puede fabricarse usando el procedimiento descrito.
[00067] La invención también se explica con más detalle a continuación con respecto a otras características y ventajas por medio de la descripción de ejemplos de realización y con referencia al dibujo adjunto. Lo que se muestra: - La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una sonda ultrasónica para un aparato para pruebas ultrasónicas, - La figura 2 es una vista superior de un lado de acoplamiento de la sonda ultrasónica de la figura 1,
- La figura 3 muestra una vista en perspectiva de la sonda ultrasónica de la Figura 1 unida al extremo de un carril de guía y con mangueras conectadas para suministrar fluido de acoplamiento, y
- La Figura 4 muestra una vista inferior de la sonda ultrasónica de la Figura 1 durante la fabricación, por lo que el contacto de los transductores ultrasónicos dispuestos por los alambres de contacto es visible.
[00068] Las partes idénticas o funcionalmente idénticas reciben los mismos signos de referencia en todas las figuras.
[00069] La figura 1 y la figura 2 muestran una sonda ultrasónica 1 para un aparato para pruebas ultrasónicas 100 para probar componentes internos de un cojinete de gran diámetro.
[00070] La sonda ultrasónica 1 tiene una carcasa sustancialmente rectangular 3 con una superficie de acoplamiento 5, una superficie de cubierta 7 opuesta a la superficie de acoplamiento 5 y que se extiende paralela a la misma, y superficies laterales primera y segunda 9, 11 que se extienden perpendiculares a la superficie de acoplamiento 5.
[00071] Las primeras superficies laterales 9 tienen, como puede verse en particular a partir de la vista superior de la figura 2, una extensión lateral L1 que es mayor que la extensión lateral L2 de las segundas superficies laterales 11.
[00072] Las segundas superficies laterales 11 están dispuestas sustancialmente de forma transversal a las primeras superficies laterales 9. Por consiguiente, las proyecciones de las superficies laterales primera y segunda 9, 11 en la vista superior de la figura 2 están en ángulo recto entre sí.
[00073] Cuatro cables de múltiples núcleos 12 dispuestos paralelos entre sí están conectados a una de las segundas superficies laterales 11, que transmiten señales de control y señales de respuesta que controlan transductores ultrasónicos piezoeléctricos 13 o son generados por ellos en función de un eco ultrasónico detectado.
[00074] Los transductores ultrasónicos 13 están dispuestos en dos filas paralelas entre sí en el ejemplo de realización ilustrado, que no debe interpretarse de manera restrictiva.
[00075] Entre las dos filas paralelas de transductores ultrasónicos 13 hay un elemento de aislamiento alargado 14 hecho de corcho, que minimiza lo que se denomina la «diafonía» entre los transductores ultrasónicos 13 de diferentes filas.
[00076] Una región central ZD de la superficie de cubierta 7 y una región central ZE de la superficie de acoplamiento 5 están formadas por una suspensión curada que contiene óxido de tungsteno (WO3).
[00077] En el lado de borde alrededor del área central ZE de la superficie de acoplamiento 5, están dispuestos varios imanes permanentes 15, que funcionan como un dispositivo de sujeción magnético 17 para la sujeción por fricción de la sonda ultrasónica 1 por su superficie de acoplamiento 5 a un componente a inspeccionar, en particular un cojinete de gran diámetro.
[00078] La extensión vertical V de las superficies laterales primera y segunda 9, 11 determina esencialmente la altura total de la carcasa 3 de la sonda ultrasónica 1. La altura total es tal que la sonda ultrasónica 1 se puede insertar en un hueco o acceder de otra forma al lado de un cojinete de gran diámetro.
[00079] Además, se proporcionan aberturas de salida 19 para un fluido de acoplamiento en la superficie de acoplamiento 5, que están conectadas de forma fluida a las mangueras 21. Las mangueras 21 suministran el fluido de acoplamiento a la sonda ultrasónica 1 (véase la figura 3).
[00080] También se puede observar que la sonda ultrasónica 1 está dispuesta en el extremo sobre un carril de guía en ángulo 23, que tiene dos secciones de carril 25, 27. Las secciones de carril 25, 27 discurren en un ángulo obtuso entre sí. Este ángulo es de aproximadamente 120° en la realización mostrada.
[00081] El carril de guía 23 se usa para insertar la sonda ultrasónica 1 en el interior del cojinete de gran diámetro y para fijarlo en su lugar con un ajuste de fuerza. Para este propósito, se proporciona un dispositivo de sujeción adicional 29 en el extremo del carril de guía 23 opuesto a la sonda ultrasónica 1, que comprende imanes permanentes adicionales. El dispositivo de sujeción adicional 29 se utiliza para la fijación por bloqueo por fricción del carril de guía 23 y la sonda ultrasónica 1 fijada al mismo durante la prueba ultrasónica.
[00082] Para conseguir un diseño compacto de la sonda ultrasónica 1, se adaptó el procedimiento de fabricación de la sonda ultrasónica 1.
[00083] En una primera etapa del procedimiento, se proporciona la carcasa 3, o más precisamente las superficies laterales primera y segunda 9, 11 que son transversales entre sí, junto con las áreas de la superficie de acoplamiento 5 o la superficie de cubierta 7 que rodea el área central ZD o ZE.
[00084] Además, se proporciona una fila lineal de transductores ultrasónicos 13, dispuesta dentro de la carcasa 3 de tal manera que la fila lineal de transductores ultrasónicos 13 es paralela a la extensión lateral L1 de las primeras superficies laterales 9.
[00085] Para producir la sonda ultrasónica 1, se aplica a continuación una suspensión que contiene óxido de tungsteno (WO3) a una altura tal como aproximadamente 1,5 mm en la carcasa 3 definido por las superficies laterales primera y segunda 9, 11 y se cura mediante tratamiento térmico. Esto proporciona aislamiento eléctrico y protección mecánica para los componentes. Además, los transductores ultrasónicos 13 también se sujetan en esta etapa y se forma la superficie de acoplamiento 5.
[00086] Los alambres de contacto 31 se insertan a continuación en la carcasa 3, como se muestra en la Figura 4, por ejemplo. Los alambres de contacto pelados 31, es decir, los alambres de contacto 31 sin revestimiento de plástico aislante, entran en contacto con los transductores ultrasónicos piezoeléctricos 13.
[00087] Cada alambre de contacto 31 tiene una sección 33 que discurre paralela a la extensión lateral L1 de las primeras superficies laterales 9 de la sonda ultrasónica 1, y una sección adicional más corta 35 para contactar con el transductor ultrasónico respectivo 13. La sección más corta 35 discurre paralela a la extensión lateral L2 de las segundas superficies laterales 11.
[00088] En una siguiente etapa del procedimiento, los alambres de contacto 31 se guían más allá de los transductores ultrasónicos piezoeléctricos 13 dentro de la carcasa en un plano sustancialmente paralelo a la superficie de acoplamiento 5, en particular entre las primeras superficies laterales 9 y la fila lineal de transductores ultrasónicos 13, y se conectan a los cables 12 acoplados a una de las segundas superficies laterales 11.
[00089] En principio, se requiere un número correspondiente de alambres de contacto 31 o líneas coaxiales para electrificar los transductores ultrasónicos piezoeléctricos 13 de, por ejemplo, una sonda ultrasónica 1 equipada con 64 transductores ultrasónicos 13, es decir, 64 alambres de contacto 31 o líneas coaxiales. Sin embargo, debido a limitaciones dimensionales, no solo un único cable 12 de 64 núcleos, sino varios, tales como cuatro cables 12 de 16 núcleos, en particular cables multicoaxiales, están conectados a alambres de contacto 31 correspondientes, que están dispuestos en el plano de los transductores 13 ultrasónicos piezoeléctricos y se conducen lateralmente fuera de la carcasa 3. Esto se muestra en detalle en la figura 4.
[00090] En una etapa final, una suspensión que contiene óxido de tungsteno se llena una vez más en la cavidad rectangular mostrada en la figura 4 hasta que se alcanza el borde superior de la carcasa 3.
[00091] La suspensión cumple dos tareas esenciales aquí: Por un lado, amortigua las vibraciones mecánicas de los transductores ultrasónicos piezoeléctricos 13 y, por lo tanto, garantiza un espectro de pulsos de banda ancha. Por otro lado, la suspensión curada sella la carcasa 3 o la sonda ultrasónica 1 externamente contra la influencia del medio y, por lo tanto, forma parte igualmente de la superficie de cubierta 7.
[00092] La suspensión que se va a aplicar en estado líquido se cura preferentemente en un horno a aproximadamente 40 °C durante 4 horas.
Lista de referencias
[00093]
1 Sonda ultrasónica de prueba
3 Carcasa
5 Superficie de acoplamiento
7 Superficie de cubierta
9 Primera cara lateral
11 Segunda cara lateral
12 Cable
13 Transductor ultrasónico
14 Elemento de aislamiento
15 Imán permanente
17 Dispositivo de sujeción
19 Abertura de salida
21 Manguera
23 Carril de guía
25 Sección de carril
27 Sección de carril
29 Dispositivo de sujeción
31 Alambres de contacto
33 Sección
35 Sección
L1 Extensión lateral
L2 Extensión lateral
V Extensión vertical
ZD Área central
ZE Área central
100 Aparato para pruebas ultrasónicas
ZE Área central
100 Aparato para pruebas ultrasónicas

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato para pruebas ultrasónicas (100) que comprende una sonda ultrasónica (1) para probar un componente interno de un cojinete de gran diámetro, la sonda tiene una carcasa rígida (3) adaptada para insertarse en un cojinete de gran diámetro, la carcasa tiene una superficie de acoplamiento (5), una superficie de cubierta (7) opuesta a la superficie de acoplamiento (5), y una primera y segunda superficies laterales (9, 11) perpendiculares a la superficie de acoplamiento (5) y la superficie de cubierta (7),
donde las superficies laterales primera y segunda (9, 11) tienen la misma extensión vertical (V) que determina la altura de la carcasa (3) y se extienden transversalmente entre sí, donde una pluralidad de transductores ultrasónicos (13) para acoplar ondas ultrasónicas en el componente que se va a probar están montados en la superficie de acoplamiento (5), cuyos transductores ultrasónicos están dispuestos en al menos una fila lineal y se extienden paralelos a la extensión lateral (L1) de las primeras superficies laterales (9),
donde cada transductor ultrasónico (13) está en contacto con los alambres de contacto (31) que se extienden dentro de la carcasa (3), sustancialmente en un plano paralelo a la superficie de acoplamiento (5) y conectados a los cables (12) acoplados a una de las segundas superficies laterales (11),
caracterizado porque
los transductores ultrasónicos (13) se funden dentro de la carcasa (3) por medio de una suspensión endurecida y amortiguadora acústicamente, y porque
la superficie de acoplamiento (5) está formada por una capa de la suspensión amortiguadora y endurecida.
2. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según la reivindicación 1, caracterizado porque la sonda ultrasónica (1) está diseñada como una sonda de matriz en fase en forma de matriz, donde los transductores ultrasónicos (13) están dispuestos en al menos dos filas que discurren paralelas entre sí.
3. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque cada alambre de contacto (31) tiene una sección (33) que discurre paralela a la extensión lateral (L1) de las primeras caras laterales (9) y, en particular, una segunda sección más corta (35) que discurre paralela a la extensión lateral (L2) de las segundas caras laterales (11).
4. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la suspensión contiene óxido de tungsteno.
5. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una pluralidad de cables (12) dispuestos en paralelo entre sí están acoplados a una de las segundas superficies laterales (11) y conectados a los alambres de contacto (31).
6. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una manguera (21) para suministrar un fluido o medio de acoplamiento a la superficie de acoplamiento (5) de la sonda ultrasónica (1) está acoplada a una de las segundas superficies laterales (11).
7. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un dispositivo de sujeción magnética (17) para fijar temporalmente la sonda ultrasónica (1) al componente a probar está fijado a la superficie de acoplamiento (5).
8. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sonda ultrasónica (1) está fijada en el extremo a un carril de guía (23) que, en el extremo opuesto a la sonda ultrasónica (1), tiene un dispositivo de sujeción magnética adicional (29) para la fijación al cojinete de gran diámetro.
9. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según la reivindicación 8, caracterizado porque el carril de guía (23) tiene al menos dos secciones de carril (25, 27) que se extienden en un ángulo obtuso entre sí.
10. Aparato para pruebas ultrasónicas (100) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la extensión lateral (L1) de las primeras superficies laterales (9) es mayor que la extensión lateral (L2) de las segundas superficies laterales (11).
11. Un procedimiento de fabricación de una sonda ultrasónica (1) para un aparato para pruebas ultrasónicas (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes etapas:
a) proporcionar al menos una matriz lineal de transductores ultrasónicos (13) y una carcasa (3) de la sonda ultrasónica (1) que tiene superficies laterales primera y segunda (9, 11), siendo las superficies laterales primera y segunda (9, 11) transversales entre sí,
b) disponer la al menos una fila lineal de transductores ultrasónicos (13) paralela a la extensión lateral (L1) de las primeras superficies laterales (9) en la carcasa (3),
c) sujetar la al menos una fila lineal de transductores ultrasónicos (13) mediante fundición, formando una superficie de acoplamiento (5) de la sonda ultrasónica (1), y
d) poner en contacto los transductores ultrasónicos (13) con alambres de contacto (31) que se extienden sustancialmente en un plano paralelo a la superficie de acoplamiento (5) y se guían a una de las segundas superficies laterales (11) en la que los alambres de contacto (31) se conectan a los cables (12),
donde dicha al menos una fila de transductores ultrasónicos (13) se sujeta introduciendo y endureciendo una capa de dicha suspensión, formando dicha capa dicha superficie de acoplamiento (5).
12. Un procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el procedimiento comprende además la etapa de:
e) formar la superficie de cubierta (7) mediante una capa de una suspensión, en particular una suspensión que contiene óxido de tungsteno, que se introduce y endurece, por lo que los alambres de contacto (31) se sujetan mecánicamente.
13. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque la capa o capas de la suspensión, en particular la suspensión que contiene óxido de tungsteno, se introduce o se introducen en estado líquido y se endurece o se endurecen mediante tratamiento térmico a 35 °C a 45 °C durante 3,5 horas a 4,5 horas, en particular a aproximadamente 40 °C durante aproximadamente 4 horas.
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