PT2244923E - Montagem de sensor - Google Patents

Description

ΕΡ 2 244 923/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Montagem de sensor" 0 presente invento refere-se a meios de permitir a inspecção de componentes de engenharia, tais como carris utilizados na indústria de caminhos-de-ferro, que emprega vários sensores que utilizam os efeitos electromagnéticos.

Os componentes de engenharia que são condutores eléctricos podem ser inspeccionados através da utilização de técnicas electromagnéticas. Estas incluem, mas não estão limitadas a inspecção por correntes induzidas, fuga de fluxo magnético, magnetismo residual, medição do fluxo de corrente alternada (acfm) e indução magnética.

Todas estas técnicas dependem da criação de um campo magnético ou electromagnético na vizinhança da superfície do componente. 0 sensor mede então as propriedades absolutas do campo, ou de um modo mais comum, variações dessas propriedades como uma função da relação espacial entre a posição do sensor e da superfície. Tipicamente o sensor será varrido através da superfície do componente ao mover-se o sensor em relação ao componente ou vice-versa. À medida que ocorre este movimento relativo é monitorizada a interacção entre o sensor e o campo. As variações no material do componente, próximo da sua superfície, serão então reveladas como perturbações locais do campo.

Este tipo de técnica tem encontrado ampla aplicação em diversas áreas da engenharia e há muitos exemplos de equipamentos patenteados que realizam tais inspecções de um modo rotineiro. As utilizações mais importantes são a detecção de fissuras na superfície e em alguns casos, fissuras não na superfície mas próximo da superfície. Outras utilizações são na classificação de material para diferenciar um tipo de material de outro. A Fig. 1 mostra um sistema, indicado geralmente pelo número de referência 1, no qual os princípios descritos acima são aplicados. 0 sistema 1 compreende um componente submetido a inspecção 2, um sensor 4 e um espaçador não magnético 6. Em 2 ΕΡ 2 244 923/ΡΤ utilização, ο espaçador 6 e ο sensor 4 movem-se em relação ao componente 2. 0 espaçador encontra-se dimensionado para proporcionar o espaçamento apropriado entre o sensor 4 e o componente 2. Em algumas aplicações exemplares, tipicamente a separação é necessária ser da ordem de cerca de 1 ou 2 milímetros para o sensor manter a sensibilidade adequada. A Fig. 2 mostra um sistema 10 que é uma variante do sistema 1 descrito acima. O sistema 10 compreende um componente submetido a inspecção 12 e um sensor 14 semelhantes ao componente 2 e sensor 4 descritos acima. 0 sistema 10 também compreende uma disposição mecânica 16 adaptada para separar o componente 12 e o sensor 14. Em utilização, a disposição mecânica 16 (e por conseguinte também o sensor 14) move-se em relação ao componente 12. Tipicamente pode ser necessário que a separação seja da ordem de cerca de 1 ou 2 milímetros para o sensor manter a sensibilidade exigida.

Embora as técnicas descritas acima possam ser muito bem sucedidas, elas sofrem de uma desvantagem significativa comum. A resposta do sensor é afectada por duas coisas: em primeiro lugar, a variação das propriedades da superfície na vizinhança do sensor, tal como descrito brevemente acima, mas em segundo lugar a separação do sensor e da superfície submetida a inspecção. Este último parâmetro é muitas vezes referido como "lift-off" (desprendimento).

Se a superfície submetida a inspecção for bem controlada e de forma regular e uniforme o sensor pode ser facilmente mantido a uma distância conhecida da superfície, tipicamente inferior a 1 mm. No entanto, quaisquer variações nesta separação irão provocar variações na natureza e magnitude da resposta do sensor de modo que quaisquer variações na forma ou morfologia da superfície provocarão variações significativas na saída do sensor. Estas variações normalmente dominam as provocadas pelas variações no material.

Consequentemente tem de ser aplicado um grande esforço para estabelecer uma situação mecânica que controle esta separação e os efeitos do "lift-off". Pelo contrário, quando 3 ΕΡ 2 244 923/ΡΤ é impossível controlar a relação mecânica muitas vezes é difícil produzir um regime de inspecção satisfatório. Deste modo se qualquer componente submetido a inspecção estiver sujeito a valores desconhecidos de desgaste que alteram a sua forma, então os resultados de uma destas inspecções podem não ser de confiança por causa dos efeitos desconhecidos da consequente variação do "lift-off".

Muitos sistemas utilizam o contacto mecânico entre o sensor e componente para controlar esta separação mas estes invariavelmente sofrem de desgaste e potenciais danos quando existem variações inesperadas na forma do componente. 0 documento EP 1132 735 divulga um aparelho e método para a detecção de defeitos em carris dos caminhos-de-ferro. 0 aparelho compreende um detector de defeitos por ultra-sons localizado no interior de uma roda, a roda disposta para ser passada ao longo de um carril sendo impelida. 0 documento US 4,510,447 divulga um aparelho para detectar electromagneticamente defeitos na parede de um tubo. Um electroíman com dois pólos em contacto directo com as paredes de um tubo a ser inspeccionado é passado ao longo do tubo e uma disposição de sensor detecta qualquer variação nas correntes induzidas criadas. O presente invento procura ultrapassar ou abordar um ou mais dos problemas identificados acima. Para este efeito, o presente invento proporciona um dispositivo de inspecção de carril com as características da reivindicação 1. De preferência, o objecto submetido a teste é um carril. O presente invento também proporciona um método de inspecção de carril que compreende os passos da reivindicação 10. De preferência, o método é um método de inspecção de carril. De preferência, o objecto submetido a inspecção é um carril.

Em utilização, o sensor está em contacto com a superfície interna do espaçador no ponto em que a superfície externa do espaçador está em contacto com o objecto submetido a inspecção. 4 ΕΡ 2 244 923/ΡΤ Ο presente invento permite que a separação do sensor e do componente submetido a inspecção seja mantida com um valor constante definido pela espessura do espaçador. Em algumas concretizações do invento, essa dimensão pode ser da ordem de 1 mm a 2 mm, em outras concretizações, essa dimensão pode ser inferior a 1 mm.

Uma vez que o espaçador é conforme, o espaçador conforma-se à forma do objecto submetido a inspecção. Deste modo, a provisão de um espaçador compatível facilita a separação constante do sensor e do componente a ser inspeccionado, mesmo quando a forma exacta da superfície é desconhecida e onde a velocidade relativa do movimento do sensor e componente é elevada. A natureza do dispositivo é de modo que a separação seja mantida com um valor constante mas sem o efeito limitador do desgaste e danos mecânicos.

Deste modo, o presente invento aborda uma das principais dificuldades na inspecção bem sucedida de componentes de engenharia que é a variação na separação do sensor e componente. Uma outra vantagem do novo dispositivo é a protecção mecânica proporcionada ao sensor à medida que o sensor é movido através do componente e encontra protuberâncias mecânicas. 0 dito espaçador é circular e o sensor está posicionado no interior do círculo. Numa concretização preferida do invento, o espaçador é um pneu. De preferência, o espaçador é rotativo. De preferência, o espaçador está disposto de modo que, em utilização, seja rolado ao longo do dispositivo submetido a teste. 0 sensor está sob pressão de mola ou montado num mecanismo sob pressão de mola. Desta maneira, a mola é forçada em direcção à superfície interna do espaçador e consequentemente em direcção ao objecto submetido a inspecção. Deste modo, à medida que o espaçador flecte, o sensor permanece em contacto com a superfície interna do espaçador. 0 espaçador pode ser forçado contra o objecto submetido a inspecção. 5 ΕΡ 2 244 923/ΡΤ Ο sensor é um sensor electromagnético. Além disso, o sensor pode medir a variação das propriedades electromagnéticas da superfície do objecto submetido a inspecção na vizinhança do sensor. A titulo de exemplo, as propriedades electromagnéticas a serem medidas podem ser correntes induzidas. 0 espaçador pode ser não metálico. 0 objecto submetido a inspecção pode estar a conduzir electricamente.

Numa forma do invento, o objecto submetido a inspecção é um carril de caminhos-de-ferro. 0 sensor pode, por exemplo, ser utilizado para a detecção de defeitos num tal carril de caminhos-de-ferro. 0 espaçador e o sensor associado podem ser movidos em relação ao objecto submetido a inspecção para que as medições sejam tomadas ao longo do dito objecto. De preferência, o espaçador é rodado ao longo do dito objecto. Numa disposição alternativa, o objecto submetido a inspecção pode ser movido em relação ao sensor.

Serão agora descritas concretizações do invento com referência aos desenhos esquemáticos em anexo, nos quais: a Fig. 1 é um corte transversal de uma disposição de sensor conhecida; a Fig. 2 é um corte transversal de uma outra disposição de sensor conhecida; a Fig. 3 mostra uma disposição de sensor de acordo com um aspecto do presente invento; a Fig. 4 demonstra uma utilização do presente invento; a Fig. 5 demonstra uma utilização do presente invento quando um objecto submetido a inspecção foi desgastado através da utilização, e a Fig. 6 demonstra uma característica adicional da utilização do presente invento. 6 ΕΡ 2 244 923/ΡΤ

As Figs. 3 e 4 mostram um sistema, indicado geralmente pelo número de referência 20. O sistema 20 compreende um carril 22, um ou mais sensores 24 e um pneu conforme 26. O pneu é forçado contra o carril 22 e uma vez que o pneu é conforme, o pneu conforma-se à forma do carril.

Os sensores 24 estão montados no interior do pneu 26 de tal modo que os sensores fiquem em contacto com a superfície interna do pneu no ponto onde o lado de fora do pneu se encontra em contacto com o carril 22, tal como mostrado na Fig. 3.

Os sensores 24 estão montados num dispositivo sob pressão de mola que pressiona os sensores contra o interior do pneu de tal modo que, à medida que o pneu flecte, os sensores permaneçam em contacto com a superfície interna.

Uma vantagem das disposições de sensor descritas acima com referência às Figs. 3 e 4 é que os sensores podem realizar medições fiáveis, mesmo quando o objecto submetido a inspecção se encontra desgastado pela utilização, tal como explicado mais abaixo. A Fig. 5 mostra um sistema, 20' que é idêntico ao sistema 20 descrito acima, com a excepção do carril 22' ter ficado desgastado através da utilização. Tal como mostrado na Fig. 5, a conformidade do pneu 26' permite que o pneu assuma a forma do carril 22' na direcção transversal e porque o sensor 24' está em contacto com a superfície interna do pneu, o sensor permanece a uma distância fixa da superfície, isto é, à espessura do pneu. Deste modo, se a forma do carril se alterar à medida que o pneu se move ao longo do mesmo, a conformidade do pneu permite que a forma seja seguida e os sensores seguem o pneu mantendo-se deste modo a mesma separação durante a alteração de forma. Deste modo os efeitos do "lift-off" são em grande parte eliminados. A Fig. 6 mostra a utilização do presente invento numa situação em que um primeiro carril 32a e segundo carril 32b se encontram. Tal como mostrado na Fig. 6, o segundo carril encontra-se posicionado um pouco mais alto do que o primeiro carril; como é claro, na prática é comum um tal cenário. Um 7 ΕΡ 2 244 923/ΡΤ sensor (não mostrado) encontra-se montado no interior de um pneu conforme 36. Uma vez que o pneu 36 é conforme, ajusta-se à alteração na forma dos componentes a serem medidos tal como mostrado na Fig. 6. A junção entre os dois carris, tal como mostrado na Fig. 6, provoca uma dificuldade considerável para os sensores montados de um modo convencional. Por exemplo, os sensores são muitas vezes danificados quando a disposição de sensor se move deixando de estar sobre o primeiro sensor para ficar sobre o segundo sensor. No melhor dos casos, a diferença de altura pode provocar variação significativa do "lift-off". No caso do dispositivo do presente invento, o pneu acomoda estas alterações de forma ao flectir à medida que rola por cima das mesmas proporcionando deste modo separação constante mas também protecção mecânica para o sensor na superfície interna.

Lisboa, 2013-07-15

Claims (14)

1. ΕΡ 2 244 923/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo de inspecção de carril que compreende um espaçador compatível (26) e um sensor (24), em que o espaçador (26) tem uma superfície interna e uma superfície externa e em que o dito espaçador (26) é circular e o sensor (24) está posicionado no interior do círculo, caracterizado por o sensor (24) estar sob pressão de mola de tal modo que seja forçado contra a superfície interna do dito separador (26) de tal modo que, em utilização, a superfície externa do espaçador fique em contacto com o carril submetido a inspecção (22) e o sensor (24) ser um sensor electromagnético.
2. 2 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, em que o dito espaçador (26) é um pneu.
3. 3 - Dispositivo de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que, durante a utilização, o espaçador (26) é forçado contra o objecto submetido a inspecção (22).
4. 4 - Dispositivo de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que o dito espaçador (26) é não metálico.
5. 5 - Dispositivo de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que, o sensor (26) mede a variação das propriedades electromagnéticas da superfície do objecto submetido a inspecção (22) na vizinhança do sensor.
6. 6 - Dispositivo de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que o carril submetido a inspecção (22) se encontra a conduzir electricamente.
7. 7 - Dispositivo de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que o espaçador (26) pode rodar, de tal modo que em utilização, fique disposto para rolar ao longo do carril submetido a inspecção (22) .
8. 8 - Dispositivo de acordo com qualquer reivindicação precedente, que compreende ainda meios para a condução do espaçador (26) e do sensor (24) em relação ao objecto submetido a inspecção (22). ΕΡ 2 244 923/ΡΤ 2/2
9. 9 - Dispositivo que compreende um dispositivo de acordo com qualquer reivindicação precedente e que compreende ainda o dito objecto submetido a inspecção (22).
10. 10 - Método de inspecção de carril que compreende os passos de: proporcionar um espaçador compatível (26), montagem de um sensor (24) numa disposição sob pressão de mola de tal modo que force contra uma superfície interna do espaçador (26), e posicionar o espaçador (26) de tal modo que uma superfície externa do espaçador (26) fique em contacto com um carril submetido a inspecção (22) em que o espaçador (26) é circular e o sensor (24) se encontra posicionado no interior do circulo e o sensor (26) é um sensor electromagnético.
11. 11 - Método de acordo com a reivindicação 10, que compreende ainda o passo de forçar o espaçador (26) contra o carril submetido a inspecção.
12. 12 - Método de acordo com a reivindicação 10 ou reivindicação 11, que compreende ainda o passo de conduzir o espaçador (26) e o sensor (24) em relação ao carril submetido a inspecção.
13. 13 - Método de acordo com a reivindicação 12, em que o espaçador (26) é rodado ao longo do carril submetido a inspecção (22) .
14. 14 - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, que compreende ainda o passo de utilizar o sensor (24) para medir a variação das propriedades electromagnéticas da superfície do objecto submetido a inspecção (22) na vizinhança do sensor. Lisboa, 2013-07-15