RU191658U1

RU191658U1 - DEVICE FOR DETECTING DEFECTS IN RAIL JOINTS

Info

Publication number: RU191658U1
Application number: RU2019116131U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Сляднев; Александр Николаевич Федотов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2019-08-15

Abstract

Использование: для обнаружения дефектов в стыках рельсов. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для обнаружения дефектов в стыках рельсов содержит механические приспособления, обеспечивающие расстановку ультразвуковых преобразователей по отдельным сечениям рельса относительно центра сварного шва, выполненное с механизмом фиксации средства на рельсе, при этом устройство содержит ультразвуковые датчики для контроля с поверхности катания, с боковой грани, а также шейки и перьев подошвы с рабочей и нерабочей граней, выполненные в виде многоэлементных фазированных решеток, с возможностью направления ультразвуковых пучков под различными углами и фокусировки на любой глубине рельса, при этом устройство выполнено с механизмом перемещения ультразвуковых датчиков вдоль и в поперечном сечении рельса, выполненным с возможностью автоматизированного управления с помощью внешних управляющих сигналов, при этом устройство выполнено с возможностью непрерывной подачи сигналов от ультразвуковых датчиков на внешний дефектоскоп. Технический результат: повышение достоверности обнаружения дефектов. 2 ил.Usage: to detect defects in the joints of rails. The essence of the utility model lies in the fact that the device for detecting defects in the joints of rails contains mechanical devices that ensure the placement of ultrasonic transducers along separate sections of the rail relative to the center of the weld, made with a mechanism for fixing the means on the rail, while the device contains ultrasonic sensors for monitoring from the surface skating, from the side face, as well as the neck and feathers of the sole from the working and non-working faces, made in the form of multi-element phased arrays, with the possibility of directing ultrasonic beams at different angles and focusing at any depth of the rail, the device is made with a mechanism for moving ultrasonic sensors along and in the cross section of the rail, made with the possibility of automated control using external control signals, while the device is configured to continuously feed signals from ultrasonic sensors to an external flaw detector. Effect: increase the reliability of detection of defects. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых (УЗ) волн для визуализации внутреннего строения объекта и обнаружения внутренних дефектов, в частности, в сварных стыках рельсов.The utility model relates to the field of non-destructive testing using ultrasonic (ultrasound) waves to visualize the internal structure of an object and detect internal defects, in particular, in welded joints of rails.

Известно устройство для контроля железнодорожных рельсов по патенту на изобретение №2309402 (опубликован 27.10.2007), на поверхность катания рельса устанавливают ультразвуковой измерительный блок, содержащий несколько измерительных элементов, каждый из которых по соответствующим схемам прозвучивания способен обнаружить дефекты в определенной зоне сварного стыка рельса, последовательно зондируют сварной стык рельса измерительными элементами, для чего излучают зондирующие и принимают отраженные от возможных дефектов ультразвуковые сигналы, при этом на выбранные участки поверхности рельса устанавливают несколько ультразвуковых измерительных блоков, которые неподвижно закрепляют на них, выбирают дополнительные схемы прозвучивания между измерительными элементами, схемы прозвучивания измерительных элементов выбирают так, чтобы они совместно позволяли обнаружить дефекты во всем сечении сварного стыка рельса с заданной разрешающей способностью, при зондированиях измеряют амплитуды и временное положение отраженных сигналов, вычисляют пространственное положение дефекта, объединяют и отображают результаты всех зондирований, по которым оценивают их и принимают решение о качестве сварного стыка.A device for monitoring railroad rails is known according to the invention patent No. 2309402 (published October 27, 2007), an ultrasonic measuring unit containing several measuring elements is installed on the rail surface, each of which is capable of detecting defects in a specific area of the welded joint of the rail by appropriate sounding schemes, sequentially probe the welded joint of the rail with measuring elements, for which probing is emitted and an ultrasonic signal reflected from possible defects is received s, at the same time, several ultrasonic measuring units are installed on the selected sections of the rail surface, which are fixedly fixed on them, additional sounding schemes between the measuring elements are selected, the sounding schemes of the measuring elements are selected so that together they allow to detect defects in the entire section of the welded joint of the rail with a given resolution, when probing, measure the amplitudes and temporary position of the reflected signals, calculate the spatial position of the defect a, combine and display the results of all soundings, according to which they are evaluated and a decision is made on the quality of the welded joint.

Недостатком устройства является низкая достоверность обнаружения дефектов, что обусловлено необходимостью установки его оператором точно на месте контролируемого шва и требованием его вмешательства для разбраковки результата контроля, например, в случае неточности такой установки.The disadvantage of this device is the low reliability of detection of defects, which is due to the need to install it by the operator exactly at the place of the controlled seam and the requirement of its intervention to sort out the control result, for example, in case of inaccuracy of such an installation.

Технический результат, на получение которого направлена полезная модель повышение достоверности обнаружения дефектов за счет автоматизация обнаружения стыка рельсов и дефектов в них. The technical result, to which the utility model is directed, increases the reliability of detection of defects by automating the detection of the joint of rails and defects in them.

Технический результат достигается в устройстве, которое состоит из механических приспособлений обеспечивающих расстановку многоэлементных ультразвуковых преобразователей на фазированных решетках по отдельным сечениям рельса относительно центра сварного шва, обеспечивая действующую схему прозвучивания. Устройство выполнено с механизмом фиксации средства на рельсе и крепления подпружиненных кассет для установки датчиков. Работа устройства основана на применении фазированных решеток для расширения зоны сканирования, где каждый отдельный элемент отвечает за отдельный фрагмент сечения рельса: головка с поверхности катания, головка с боковой грани, шейки, перьев подошвы с рабочей и нерабочей граней. The technical result is achieved in a device that consists of mechanical devices providing the arrangement of multi-element ultrasonic transducers on phased arrays in separate sections of the rail relative to the center of the weld, providing a valid sounding scheme. The device is made with a mechanism for fixing means on a rail and mounting spring-loaded cartridges for installing sensors. The operation of the device is based on the use of phased arrays to expand the scanning area, where each individual element is responsible for a separate fragment of the rail section: the head from the rolling surface, the head from the side face, neck, and feathers of the sole with working and non-working faces.

Устройство отличается тем, что содержит УЗ датчики, выполненные в виде многоэлементных фазированных решеток, с возможностью направления УЗ пучков под различными углами и фокусировки на любой глубине рельса, при этом устройство выполнено с устройством перемещения УЗ датчиков вдоль и в поперечном сечении рельса, выполненным с возможностью автоматизированного управления с помощью внешних управляющих сигналов, при этом сигнал с УЗ датчиков подается на подключаемый дефектоскоп в непрерывном режиме, что позволяет осуществить многоканальную сплошную регистрацию дефектоскопической информации контроля стыков в реальном режиме времени, что, в свою очередь, значительно повышает достоверность обнаружения дефектов расположенных в различных точках сечения рельса. The device is characterized in that it contains ultrasonic sensors made in the form of multi-element phased arrays, with the possibility of directing ultrasonic beams at different angles and focusing at any depth of the rail, the device is made with a device for moving ultrasonic sensors along and in the cross section of the rail, made with the possibility automated control using external control signals, while the signal from the ultrasonic sensors is fed to the connected flaw detector in a continuous mode, which allows multi-channel continuous registration of defectoscopic information of joint monitoring in real time, which, in turn, significantly increases the reliability of detection of defects located at different points of the rail section.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в сборе с предустановленными датчиками, где 1 - рычаги для установки и переноса устройства; 2 – продольная штанга для перемещения пьезоэлектрического преобразователя (далее – ПЭП) по оси рельса; 3 – ПЭП контроля сварного шва по всему сечению; 4 – ПЭП контроля сварного шва с боковых поверхностей головки рельса; 5, 6 – направляющие для перемещения по шейке рельса и перьям подошвы ПЭП; 7 – ПЭП контроля сварного шва в области шейки и перьев подошвы; 8 – ПЭП для контроля головки рельса с разворотом в рабочую и нерабочую грани; 9 – направляющие обжимы.In FIG. 1 shows a General view of the device Assembly with pre-installed sensors, where 1 - levers for installing and moving the device; 2 - a longitudinal rod for moving the piezoelectric transducer (hereinafter - the probe) along the axis of the rail; 3 - PEP control of the weld along the entire section; 4 - PEP control of the weld from the side surfaces of the rail head; 5, 6 - guides for moving along the neck of the rail and the feathers of the sole of the probe; 7 - PEP control of the weld in the neck and feathers of the sole; 8 - PEP to control the rail head with a turn into the working and non-working faces; 9 - guiding crimps.

На фиг. 2 показана диаграмма обработки ультразвуковых сигналов, автоматического обнаружения и расшифровки дефектов. In FIG. 2 shows a diagram of the processing of ultrasonic signals, automatic detection and interpretation of defects.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

С помощью рычагов 1 устройство устанавливается на проверяемый рельс вблизи контролируемого стыка и закрепляется с помощью направляющих обжимов 9. Сигналы с ПЭП 3, 4, 7 и 8 подаются на внешний дефектоскоп (на рисунке не показан) в режиме реального времени. За счет внешних управляющих сигналов с внешнего управляющего устройства (на рисунке не показано) головка с ПЭП 3 перемещается по направляющей 2 вдоль оси рельса с целью определения положения контролируемого стыка. По сигналу с ПЭП 3, фиксируемому внешним дефектоскопом, определяют место положения контролируемого стыка. В месте стыка с помощью сигналов с внешнего управляющего устройства осуществляют сканирование всего сечения стыка путем перемещения ПЭП 7 по направляющим 5 и 6, а также при развороте ПЭП 8 в рабочую и нерабочую грани. Автоматизация поиска стыка и его автоматическое сканирование с помощью УЗ фазированных решеток, позволяет исключить влияние на полученные результаты квалификации оператора, за счет чего повышается достоверность получаемых результатов.Using levers 1, the device is installed on the rail under test near the controlled joint and secured with the help of crimping guides 9. Signals from the probes 3, 4, 7, and 8 are fed to an external flaw detector (not shown in the figure) in real time. Due to external control signals from an external control device (not shown in the figure), the probe head 3 moves along the guide 2 along the rail axis in order to determine the position of the joint being monitored. The signal from the probe 3, fixed by an external flaw detector, determine the position of the controlled joint. At the junction using signals from an external control device, the entire section of the junction is scanned by moving the probe 7 along the guides 5 and 6, as well as when turning the probe 8 into the working and non-working faces. Automation of the joint search and its automatic scanning with the help of ultrasound phased arrays eliminates the influence on the results of operator qualifications, thereby increasing the reliability of the results.

Таким образом, обеспечивается достижение технического результата полезной модели в виде повышения достоверности обнаружения дефектов за счет автоматизация обнаружения стыка рельсов и дефектов в них.Thus, the technical result of the utility model is achieved in the form of increasing the reliability of detecting defects by automating the detection of the junction of rails and defects in them.

Claims

A device for detecting defects in the joints of rails, containing mechanical devices that ensure the placement of ultrasonic transducers in separate sections of the rail relative to the center of the weld, made with a mechanism for fixing means on the rail, characterized in that it contains ultrasonic sensors for monitoring from the rolling surface, from the side face, as well as the neck and feathers of the sole with working and non-working faces, made in the form of multi-element phased arrays, with the possibility of directing ultrasound beams at different angles and focusing at any depth of the rail, the device is made with a mechanism for moving ultrasonic sensors along and in the cross section of the rail, made with the possibility of automated control using external control signals, while the device is configured to continuously supply signals from ultrasonic sensors to an external flaw detector.