RU157287U1 - Сканер акустического контроля - Google Patents

Abstract

1. Сканер акустического контроля, содержащий средство для передвижения по объекту контроля и блок акустического контроля, установленный на приводе позиционирования, имеющем корпус, отличающийся тем, что корпус привода позиционирования выполнен в виде детали прямоугольной формы со сквозными отверстиями на его боковых поверхностях, в которых закреплены направляющие, на которых симметрично относительно друг друга размещены две стойки с прикрепленными к ним акустическими преобразователями, установленными с возможностью перемещения по направляющим в горизонтальном направлении посредством двух линейных электрических актуаторов, закрепленных на корпусе привода позиционирования, а также акустические преобразователи установлены с возможностью прижима и позиционирования к объекту контроля в вертикальном направлении посредством линейных электрических актуаторов, закрепленных на корпусе каждой стойки.2. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что акустические преобразователи закреплены на размещенном в корпусе стоек подвижном штоке с вилкой, внутри которого размещена пружина для амортизации акустических преобразователей.3. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что корпус каждой стойки снабжен держателями, устанавливаемыми в направляющие привода позиционирования с возможностью скольжения по ним.4. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что акустические преобразователи закреплены на штоке стойки с возможностью их поворота относительно оси крепления.5. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что под пружинами стойки установлены тензода

Description

СКАНЕР АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Изобретение относится к акустической дефектоскопии и может быть использовано для контроля сварных соединений труб большого диаметра.

Известно устройство для ультразвукового контроля труб [RU 2073235, опубликовано: 10.02.1997], содержащее разъемный из двух полуколец корпус с направляющими и опорами, фиксирующие элементы с замковым механизмом, выполненным в виде защелки и язычка с прорезью, размещенных соответственно на стыкуемых полукольцах и взаимодействующих друг с другом при стыковке последних с помощью кулачка, каретку с механизмом сканирования и преобразователями, установленную с помощью трех пар опорных роликов на направляющей, и привод ее перемещения вдоль направляющей, отличающееся тем, что фиксирующие элементы имеют П-образную форму, боковые стенки которой выполнены в виде дополнительных направляющих для защелки и язычка, снабженного дополнительной прорезью, и кулачок установлен в ней с возможностью поворота, при этом корпус каретки выполнен в виде охватывающей фиксирующие элементы П-образной рамки, одна из боковых стенок которой подвижная и обе стенки П-образной рамки снабжены противолежащими рычагами, один из которых связан с ними через зацепление типа "мышиный зуб", а другой через фрикционное соединение, причем одна пара опорных роликов закреплена с возможностью поворота в вилках по центру каретки на боковых стенках ее, а две другие симметрично относительно центра каретки также в вилках на свободных концах рычагов, и привод перемещения каретки установлен на рычаге с защеплением типа "мышиный зуб" так, что ось зубчатого колеса, установленного на выходном валу привода расположена в одной плоскости с осями вилок, несущих опорные ролики этого рычага, а полукольца корпуса выполнены упругими.

Недостатками аналога являются:

- сканирование продольных швов не предусмотрено конструкцией устройства и требует применения дополнительной сложной оснастки;

- возможность контроля сварного соединения только снаружи объекта контроля;

- наличие жестких опорных элементов, приводящих к возможному повреждению поверхности объекта контроля;

- сложность переустановки устройства при смене контролируемого шва объекта контроля.

Известно также устройство для неразрушающего контроля [RU 2006856, опубликовано 24.06.1991], содержащее корпус, привод и направляющую, установленные на корпусе, каретку, установленную в направляющей и кинематически связанную с приводом, промежуточный рычаг, шарнирно установленный на основном элементе, изогнутые рычаги и преобразователь, установленный на концах изогнутых рычагов, которые установлены на оси шарнирного соединения каретки и промежуточного рычага и подпружинены к первой, промежуточный рычаг кинематически связан с приводом и свободным концом взаимосвязан с изогнутыми рычагами в сложенном состоянии устройства.

К недостаткам вышеприведенного относится ограничение области его применения, невысокая производительность работы за счет прерывистого, циклического характера режима замеров, при этом траектория движения преобразователей существенно ограничена конструктивным выполнением системы рычагов.

Известно устройство для ультразвукового контроля [RU 2137120, опубликовано: 10.09.1999], содержащее корпуса, на которых установлены блоки акустических преобразователей, средства для перемещения корпусов вдоль контролируемого соединения и дефектоскоп, электрически соединенный с блоками акустических преобразователей, при этом оно дополнительно снабжено датчиком измерения пройденного пути и индикатором наличия акустического контакта. Блоки и датчик пути подпружинены и позволяют контролировать объекты (сварные швы) различной ширины.

Данное решение имеет следующие недостатки:

- ограничение области его применения - невозможность сканирования в верхнем пространственном положении объекта контроля;

- акустические блоки устанавливаются и фиксируются вручную относительно объекта контроля, что снижает достоверность результатов.

В качестве ближайшего аналога выбрано техническое решение, раскрытое в патенте США US 3934457 A (GEN ELECTRIC): автоматически управляемое устройство для контроля соединения трубы к стенке сосуда (см. п. 1 формулы изобретения). Устройство содержит средство для передвижения по объекту контроля и блок акустического контроля, установленный на нем. Средство для передвижения по объекту контроля представляет собой узел, надеваемый на объект контроля, состоящий из кольцевого элемента - кругового трека, предназначенного для установки вокруг части патрубка, который приваривается как к стенке сосуда, так и к трубе, и транспортное средство, передвигающееся по треку. Транспортное средство включает раму, пару колес, шарнирно установленных на раме, вышеуказанные колеса включают постоянные магниты - средства для удержания колес на указанном треке, избирательно действующий привод колес для передвижения транспортного средства, вокруг трека. Конструктивное исполнение блока акустического контроля: включает блоки акустических преобразователей, установленные на направляющих, закрепленных на раме транспортного средства, при этом рама выполнена в виде детали сложной формы и имеет на одной из боковых стенок отверстия для крепления направляющих, предназначенных для установки на них блока преобразователей, простирающихся по направлению к внешнему сварному шву, а в верхней горизонтальной части рамы, (перпендикулярной упомянутой боковой стенки) для крепления направляющих, простирающихся в направлении внутреннего сварного шва, на раме при помощи опорных штифтов установлен кронштейн. Т.е. направляющие расположены под углом друг к другу (см. фиг. 1).

К недостаткам данного технического решения можно отнести следующее:

- устройство предназначено для контроля только определенного типа соединений, в связи с чем его невозможно использовать для контроля таких сварных соединений, как например, трубы большого диаметра - применимость напрямую зависит от геометрических размеров контролируемой трубы и расположения сварных швов, к тому же в известном она будет определяться еще и размерами трека (то есть, для каждого размера трубы требуется трек определенного размера);

- отсутствует возможность перемещения вдоль окружности так называемого внутреннего сварного соединения; полностью по всей длине окружности можно контролировать только так называемой внешний сварной шов;

- использованные в известном решении блоки преобразователей состоят из простейших пьезоэлектрических преобразователей, установленных под разными углами относительно контролируемого шва (фиг. 3), что ограничивает применимость и не позволяет контролировать сварные соединения разной ширины.

Задачей полезной модели является разработка сканера, который позволяет осуществлять контроль сварных соединений деталей различной толщины (поскольку соединения таких деталей имеют различную ширину сварного шва), за счет возможности позиционирования акустических преобразователей в любой точке и пространственном положении сварного соединения.

Поставленная задача полезной модели достигается тем, что как и известный предлагаемый сканер акустического контроля, содержащий средство для передвижения по объекту контроля и блок акустического контроля, установленный на приводе позиционирования, имеющем корпус, который выполнен в виде детали прямоугольной формы со сквозными отверстиями на его боковых поверхностях, в которых закреплены направляющие, на которых симметрично друг относительно друга размещены две стойки с прикрепленными к ним акустическими преобразователями, установленными с возможностью перемещения по направляющим в горизонтальном направлении посредством двух линейных электрических актуаторов, закрепленных на корпусе привода позиционирования, а также акустические преобразователи установлены с возможностью прижима и позиционирования к объекту контроля в вертикальном направлении посредством линейных электрических актуаторов, закрепленных на корпусе каждой стойки.

Кроме того, акустические преобразователи закреплены на размещенном в корпусе стоек подвижном штоке с вилкой, внутри которого размещена пружина для амортизации акустических преобразователей.

А также корпус каждой стойки снабжен держателями, устанавливаемыми в направляющие привода позиционирования с возможностью скольжения по ним.

Также акустические преобразователи закреплены на штоке стойки с возможностью их поворота относительно оси крепления.

При этом под пружинами стойки установлены тензодатчики для осуществления контроля усилия прижима, поступающего от каждого электрического актуатора к соответствующему преобразователю.

Еще блок акустического контроля включает коммутационный клеммник и распределитель жидкости, установленные на корпусе привода позиционирования.

Основными элементами блока контроля акустического являются стойки контроля акустического. Несущей конструкцией для стоек является привод позиционирования, предназначенный для перемещения стоек - с прикрепленными к ним акустическими преобразователями с фазированной антенной решеткой - в горизонтальном направлении. Стойки выполняют функцию несущих элементов для акустических преобразователей, а также служат для их прижима и позиционирования в вертикальном направлении. Перемещение стоек программно синхронизировано. При этом держатели стоек перемещаются скольжением по направляющим корпуса привода позиционирования за счет линейных актуаторов, расположенных в корпусе привода, таким образом, обеспечивая позиционирование стоек для контроля сварных соединений деталей различной толщины (поскольку эти соединения имеют различную ширину сварного шва).

Контроль за усилием прижима осуществляется с помощью тензодатчиков, имеющих обратную связь, и по их показаниям программно определяется перемещение винтов линейных актуаторов.

Поскольку акустический контроль требует наличие иммерсионной жидкости как промежуточного агента, передающего акустические волны от преобразователей к объекту контроля, на приводе позиционирования установлен распределитель жидкости. Иммерсионная жидкость, поступающая в распределитель, подается к акустическим преобразователям, закрепленным на каждой стойке.

Полезная модель иллюстрируется графическими материалами.

На фиг. 1 представлен внешний общий вид сканера контроля акустического.

На фиг. 2 а) представлен вид с боку блока контроля акустического, б) представлен вид спереди блока контроля акустического.

На фиг. 3 а) представлен вид спереди стойки акустического контроля, б) представлен разрез корпуса стойки акустического контроля.

Заявляемый сканер акустического контроля (фиг. 1) содержит блок акустического контроля 1, установленный на средство для передвижения по объекту контроля: колесную основу (основание в виде опоры на колесах) 2 и фиксируемый на ней винтами 3.

Блок контроля акустического 1 (фиг. 2 а и б) содержит две стойки акустического контроля 4, установленные симметрично друг относительно друга на корпусе 5 привода позиционирования, который является несущей конструкцией блока, и коммутационный клеммник 6, установленный также на корпусе 5 привода позиционирования. Клеммник 6 выполняет функцию распределения электропитания блока (подача электропитания и управляющего сигнала на линейные актуаторы и тензодатчики). В корпусе привода позиционирования 5 установлены два линейных электрических актуатора 7 с винтами 8, соответственно предназначенные для перемещения каждой стойки 4 в горизонтальном направлении по четырем направляющим 9, закрепленным на корпусе 5 привода позиционирования, а также распределитель жидкости 10, закрепленный на корпусе 5 привода. Распределитель жидкости 10 предназначен для подачи иммерсионной жидкости к поверхности объекта контроля. Корпус 5 привода выполнен в виде детали прямоугольной формы со сквозными отверстиями на его боковых поверхностях, в которых закреплены направляющие 9 для установки на них стойки с акустическим преобразователем.

Основными элементами блока акустического контроля 1 являются стойки акустического контроля 4 (фиг. 2 а и б). Стойки (фиг. 3 а) содержат направляющий корпус 11 (корпус, выполняющий функцию направляющей для подвижного штока), к которому винтами жестко прикреплены держатели 12, предназначенные для установки их на направляющие 9 корпуса 5 привода позиционирования. В корпусе И каждой стойки (фиг. 3 б) размещен подвижный шток 13 с вилкой, к которому крепится акустический преобразователь 14. Преобразователь 14 крепится винтами и имеет возможность поворота относительно оси крепления. На направляющем корпусе 11 каждой стойки установлен линейный электрический актуатор 15 с винтом 16, имеющим возможность возвратно-поступательного линейного перемещения при вращении. На конце винта установлена гайка 17. Гайка 17 входит в зацепление с подвижным штоком 13. Между направляющим корпусом 11 и подвижным штоком 13 размещены направляющие шпонки 18, предохраняющие шток от перекоса при перемещении. Внутри подвижного штока 13 размещены бобышки 19 с установленной между ними пружиной сжатия 20. Под пружиной сжатия 20 установлен тензодатчик 21.

На акустическом преобразователе установлен кожух (не показан) с резиновым уплотнением. Кожух предназначен для сбора излишков иммерсионной жидкости с поверхности объекта контроля, поступающей к объекту контроля от распределителя жидкости 10.

В качестве акустических преобразователей могут быть использованы, например, преобразователи с фазированной антенной решеткой, предназначенные для сканирования объекта контроля ультразвуковыми волнами и приема ультразвуковых сигналов.

Устройство работает следующим образом.

При проведении операции акустического контроля заявляемый сканер акустического контроля устанавливается на поверхности объекта контроля (не показан) по центру сварного соединения. Программно (подается сигнал от удаленного блока управления) включаются линейные электрические актуаторы 7 привода позиционирования. Винты 8 линейных актуаторов 7, вращаясь, совершают поступательное движение и перемещают держатели 12 стоек контроля акустического 4. Держатели 12 под воздействием осевого усилия винтов 8 перемещаются скольжением по направляющим 9 привода позиционирования. Таким образом, стойки 4 перемещаются в горизонтальном направлении, что обеспечивает их требуемое положение.

После установки стоек 4 в требуемое положение в горизонтальном направлении, программно включаются линейные электрические актуаторы 15 стоек акустического контроля. Винты 16 линейных электрических актуаторов 15, вращаясь, совершают поступательное движение и перемещают гайки 17 в вертикальном направлении.

Гайки 17 передают осевое усилие винтов 16 одновременно на подвижные штоки 13 и бобышки 19. Штоки 13, перемещаясь по направляющим шпонкам 18 относительно неподвижных направляющих корпусов 11, устанавливают в требуемое положение акустические преобразователи 14 и обеспечивают их прижим к поверхности объекта контроля. Бобышки 19, перемещаясь, через пружины сжатия 20 передают усилие на тензодатчики 21. Тензодатчики 21 имеют обратную связь и по их показаниям программно определяется перемещение винтов 16 линейных актуаторов 15. Таким образом, обеспечивается контроль усилия прижима акустических преобразователей 14, что обеспечивает акустический контакт между ними и поверхностью объекта контроля, а также демпфирование акустического преобразователя 14 для предотвращения его повреждения при контроле.

После установки акустических преобразователей 14 в требуемое положение, через распределитель жидкости 10 поступает иммерсионная жидкость, необходимая для передачи акустических волны от акустических преобразователей к объекту контроля, а также для улучшения условий скольжения. Избытки иммерсионной жидкости собираются в кожухах 22 и отводятся из области контроля внешними насосными устройствами (не показаны).

Claims (6)

1. Сканер акустического контроля, содержащий средство для передвижения по объекту контроля и блок акустического контроля, установленный на приводе позиционирования, имеющем корпус, отличающийся тем, что корпус привода позиционирования выполнен в виде детали прямоугольной формы со сквозными отверстиями на его боковых поверхностях, в которых закреплены направляющие, на которых симметрично относительно друг друга размещены две стойки с прикрепленными к ним акустическими преобразователями, установленными с возможностью перемещения по направляющим в горизонтальном направлении посредством двух линейных электрических актуаторов, закрепленных на корпусе привода позиционирования, а также акустические преобразователи установлены с возможностью прижима и позиционирования к объекту контроля в вертикальном направлении посредством линейных электрических актуаторов, закрепленных на корпусе каждой стойки.

2. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что акустические преобразователи закреплены на размещенном в корпусе стоек подвижном штоке с вилкой, внутри которого размещена пружина для амортизации акустических преобразователей.

3. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что корпус каждой стойки снабжен держателями, устанавливаемыми в направляющие привода позиционирования с возможностью скольжения по ним.

4. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что акустические преобразователи закреплены на штоке стойки с возможностью их поворота относительно оси крепления.

5. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что под пружинами стойки установлены тензодатчики для осуществления контроля усилия прижима, поступающего от каждого электрического актуатора к соответствующему преобразователю.

6. Сканер акустического контроля по п. 1, отличающийся тем, что блок акустического контроля включает коммутационный клеммник и распределитель жидкости, установленные на корпусе привода позиционирования.

Images