RU2313782C2

RU2313782C2 - Magnetizing arrangement for the means of non-destruction control

Info

Publication number: RU2313782C2
Application number: RU2006105373/28A
Authority: RU
Inventors: Виталий Иванович Горделий (RU); Виталий Иванович Горделий
Original assignee: Виталий Иванович Горделий
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-12-27
Also published as: RU2006105373A

Abstract

FIELD: the invention refers to the means of non-destruction control of materials and may be used in arrangements of diagnostics of rails and other long objects.

SUBSTANCE: the arrangement has a hollow body of nonmagnetic material fulfilled in the shape of a railway wheel. Inside the body there are two magnets in the shape of disks having the same shape and dimensions. The both discs of the magnets are installed coaxially with the bead of the wheel addressed to each other with the poles of the same name form between themselves an even gap. The magnets may be fulfilled in the shape of electric magnets.

EFFECT: increases effectiveness of magnetizing confining provision of magnetizing of the whole cross section of the rail in the shape of a railway wheel.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля материалов и может быть использовано в устройствах диагностирования рельсов, уложенных в путь, и других длинномерных объектах, в частности в устройствах, использующих электромагнитно-акустический или магнитный методы неразрушающего контроля с высокой разрешающей способностью.The invention relates to non-destructive testing of materials and can be used in devices for diagnosing rails laid on the track, and other lengthy objects, in particular in devices using electromagnetic-acoustic or magnetic methods of non-destructive testing with high resolution.

Для автоматизированной дефектоскопии рельсового пути наряду с подвижными дефектоскопами типа вагонов (дефектоскопные станции) применяются легкие дефектоскопы, выполненные на базе дрезин, тележек и велосипеда, приспособленных для движения по железнодорожному пути. В частности, в велодефектоскопе Карпова для намагничивания рельса используется катящееся по нему колесо, представляющее собой электромагнит или постоянный магнит, а искательная катушка, в которой индуцируется эдс при прохождении над дефектом, представляет собой катушку с небольшим П-образным сердечником, расположенным продольно над головкой рельса. Намагничивающее колесо Карпова имеет относительно простую конструкцию и создает поле, достаточное для обнаружения дефектов. Такое намагничивающее устройство в отношении происходящих электромагнитных процессов может применяться во всяком случае при всех рабочих скоростях велодефектоскопов и даже и при скоростях значительно больших (следует иметь в виду, что хотя при возрастании скорости несколько уменьшаются значения магнитной индукции, но в то же время со скоростью линейно растут эдс, создаваемые одним и тем же изменением потока, а все эффекты, связанные с полем вихревых токов, растут пропорционально квадрату скорости).For automated flaw detection of a rail track, along with movable flaw detectors such as cars (flaw detection stations), light flaw detectors are used, made on the basis of railcars, bogies and a bicycle, adapted for movement along a railway track. In particular, in the Karpov bicycle flaw detector, a wheel rolling along it, which is an electromagnet or a permanent magnet, is used to magnetize the rail, and the search coil, in which the emf is induced when passing over the defect, is a coil with a small U-shaped core located longitudinally above the rail head . The Karpov magnetizing wheel has a relatively simple construction and creates a field sufficient to detect defects. Such a magnetizing device with respect to the ongoing electromagnetic processes can be used, in any case, at all working velocities of bicycle defectoscopes and even at speeds significantly higher (it should be borne in mind that although the magnetic induction values slightly decrease with increasing speed, but at the same time linearly the emfs created by the same change in the flow increase, and all effects associated with the eddy current field increase in proportion to the square of the velocity).

Однако рассматриваемое намагничивающее колесо может служить причиной возникновения значительного числа ложных импульсов, т.е. таких изменений магнитного поля, которые улавливаются искательной катушкой, но вызываются привходящими обстоятельствами, а не появлением дефекта в рельсе. Это может быть обусловлено тем, что в рассматриваемой конструкции небольшие колебания (тряска, толчки, подпрыгивания, изменение наклона оси колеса) могут вызывать значительные изменения магнитного поля из-за изменения переходного сопротивления между полюсами электромагнита и головкой рельса. Это переходное магнитное сопротивление велико относительно сопротивления всей магнитной цепи, поэтому его изменения должны сильно отзываться на величине магнитного потока. В то же время значение этого переходного сопротивления во время движения колеса может значительно меняться при сравнительно небольших перемещениях.However, the magnetizing wheel under consideration can cause a significant number of false pulses, i.e. such changes in the magnetic field that are captured by the search coil, but are caused by the surrounding circumstances, and not by the appearance of a defect in the rail. This may be due to the fact that in the design under consideration small vibrations (shaking, jolting, bouncing, changing the tilt of the wheel axis) can cause significant changes in the magnetic field due to a change in the transition resistance between the poles of the electromagnet and the rail head. This transient magnetic resistance is large relative to the resistance of the entire magnetic circuit, therefore, its changes should strongly respond to the magnitude of the magnetic flux. At the same time, the value of this transition resistance during wheel movement can vary significantly with relatively small movements.

В качестве прототипа принято устройство намагничивания рельса, в котором устранен указанный недостаток (Сборник «Проблемы ферромагнетизма и магнетодинамики», М., 1946, К.М.Поливанов «Распределение магнитного потока в рельсе при его намагничивании катящимся электромагнитом, применяемым на велодефектоскопах системы Ф.М.Карпова», с.165, 166). Известное устройство намагничивания рельса содержит полый корпус из немагнитного материала, выполненный в форме железнодорожного колеса, внутри которого установлен магнит в виде диска. Зазор между полюсами и головкой рельса обеспечивается за счет толщины стенок корпуса, выполненного из немагнитного материала. Зазор может быть также обеспечен за счет установки магнита в бронзовое кольцо и использования бронзового диска, устанавливаемого с внутренней стороны реборды. Устройство намагничивания рельса имеет относительно простую конструкцию и создает поле, достаточное для обнаружения дефектов.A rail magnetization device has been adopted as a prototype, in which this drawback has been eliminated (Collection of Problems of Ferromagnetism and Magnetodynamics, M., 1946, K.M. M. Karpova ”, p. 165, 166). The known device of magnetization of the rail contains a hollow body of non-magnetic material, made in the form of a railway wheel, inside which a magnet in the form of a disk. The gap between the poles and the rail head is ensured by the wall thickness of the housing made of non-magnetic material. The gap can also be achieved by installing a magnet in the bronze ring and using a bronze disk mounted on the inside of the flange. The rail magnetizing device has a relatively simple structure and creates a field sufficient to detect defects.

К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую эффективность намагничивания рельса, обусловленную распределением магнитного потока, часть которого проходит в поперечном направлении через головку, а другая часть - через шейку в вертикальном направлении, охватывая лишь часть подошвы рельса, и далее через воздушный промежуток подходит к противоположному полюсу магнита, при этом через другую часть подошвы рельса магнитный поток не проходит. Следовательно, в данном случае не происходит намагничивания всего сечения рельса, что в свою очередь не позволяет осуществить полноценный контроль всего сечения рельса при использовании такого устройства намагничивания.The disadvantages of the prototype include insufficiently high magnetization of the rail due to the distribution of magnetic flux, part of which passes in the transverse direction through the head, and the other part through the neck in the vertical direction, covering only part of the sole of the rail, and then through the air gap approaches the opposite pole magnet, while the magnetic flux does not pass through another part of the sole of the rail. Therefore, in this case, there is no magnetization of the entire section of the rail, which in turn does not allow full control of the entire section of the rail when using such a magnetization device.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства намагничивания, заключающейся в обеспечении намагничивания всего сечения рельса, включая подошву.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the magnetization device, which consists in ensuring the magnetization of the entire section of the rail, including the sole.

Технический результат достигается тем, что устройство намагничивания для средств неразрушающего контроля, содержащее полый корпус из немагнитного материала, выполненный в форме железнодорожного колеса, внутри которого установлен магнит в виде диска, снабжено дополнительным магнитом, имеющим форму и размеры первого магнита, при этом оба диска магнитов установлены соосно с ребордой колеса, обращены друг к другу одноименными полюсами и образуют между собой равномерный зазор.The technical result is achieved in that the magnetization device for non-destructive testing means, comprising a hollow body of non-magnetic material, made in the form of a railway wheel, inside which a magnet in the form of a disk is installed, is equipped with an additional magnet having the shape and dimensions of the first magnet, both magnet disks mounted coaxially with the flange of the wheel, facing each other with the same poles and form a uniform gap between them.

В устройстве намагничивания магнит может быть выполнен в виде электромагнита.In the magnetization device, the magnet can be made in the form of an electromagnet.

Устройство с вышеперечисленной совокупностью признаков позволяет повысить эффективность намагничивания рельса, т.е. обеспечить намагничивание всего сечения рельса за счет использования двух магнитов, установленных таким образом, что магнитный поток, создаваемый одним магнитом, охватывает одну часть контролируемого объекта, включая часть подошвы рельса, а магнитный поток, создаваемый другим магнитом, охватывает вторую часть контролируемого объекта, включая другую часть подошвы рельса, причем в области головки рельса магнитное поле суммируется. Таким образом, осуществляется намагничивание всего сечения рельса, включаю всю подошву.A device with the above set of features can increase the efficiency of rail magnetization, i.e. to ensure magnetization of the entire rail section through the use of two magnets mounted so that the magnetic flux generated by one magnet covers one part of the controlled object, including a portion of the sole of the rail, and the magnetic flux generated by another magnet covers the second part of the controlled object, including the other part of the rail sole, and in the region of the rail head, the magnetic field is added up. Thus, the entire section of the rail is magnetized, including the entire sole.

На чертеже (фиг.1) представлено схематичное изображение устройства намагничивания (выбранного в качестве прототипа) с указанием области намагничивания рельса. На фиг.2 представлено схематичное изображение предлагаемого устройства намагничивания, иллюстрирующее возможность намагничивания всего сечения рельса, включаю всю подошву.The drawing (figure 1) shows a schematic illustration of a magnetization device (selected as a prototype) indicating the area of magnetization of the rail. Figure 2 presents a schematic illustration of the proposed magnetization device, illustrating the possibility of magnetization of the entire section of the rail, including the entire sole.

Устройство намагничивания для средств неразрушающего контроля (см. фиг.2) содержит полый корпус 1 из немагнитного материала, выполненный в форме железнодорожного колеса, внутри которого установлен магнит 2 в виде диска и дополнительный магнит 3, имеющий форму и размеры первого магнита 2, при этом оба диска магнитов установлены соосно с ребордой 4 колеса, обращены друг к другу одноименными полюсами и образуют между собой равномерный зазор 5.The magnetization device for non-destructive testing means (see figure 2) contains a hollow body 1 of non-magnetic material made in the form of a railway wheel, inside of which a magnet 2 is mounted in the form of a disk and an additional magnet 3 having the shape and dimensions of the first magnet 2, while both discs of magnets are mounted coaxially with the flange of the 4 wheels, facing each other with the same poles and form a uniform gap 5 between them.

Устройство намагничивания используют следующим образом.The magnetization device is used as follows.

Поскольку корпус устройства намагничивания выполнен в форме железнодорожного колеса, то его установка на мобильный дефектоскоп может осуществляться посредством известных средств, используемых для установки колес. При движении мобильного магнитного дефектоскопа с установленным на нем устройством намагничивания намагничивание рельса 6 производится катящимся по нему колесом с установленными в нем двумя магнитами 2 и 3, диски магнитов обращены друг к другу одноименными полюсами, между которыми имеется равномерный зазор 5. Указанное расположение магнитов позволяет осуществить такое распределение магнитных потоков (на фиг.2 показано пунктирной линией), при котором магнитный поток, создаваемый магнитом 2 (3), проходит через соответствующую часть головки рельса в поперечном направлении, через шейку в вертикальном направлении и соответствующую часть подошвы. При этом происходит примерно одинаковое распределение магнитных потоков, проходящих через соответственно левую и правую части сечения рельса, обеспечивающих намагничивание всего сечения рельса, включая подошву. В устройстве намагничивания в качестве магнитов 2 и 3 могут быть использованы электромагниты. Вышеописанное устройство намагничивания имеет простую конструкцию, обладает высокой эффективностью намагничивания, т.к. обеспечивает намагничивание всего сечения рельса, включая подошву. В связи с этим оно может найти широкое применение в мобильных дефектоскопах, использующих магнитный метод неразрушающего контроля.Since the body of the magnetization device is made in the form of a railway wheel, its installation on a mobile flaw detector can be carried out by means of known means used to install the wheels. When a mobile magnetic flaw detector with a magnetization device installed on it is magnetized, the rail 6 is magnetized by a rolling wheel with two magnets 2 and 3 installed in it, the magnet disks face each other with the same poles, between which there is a uniform gap 5. The indicated arrangement of the magnets allows such a distribution of magnetic fluxes (shown in FIG. 2 by a dashed line) in which the magnetic flux generated by magnet 2 (3) passes through the corresponding part of the head rail in the transverse direction, through the neck in the vertical direction and the corresponding part of the sole. In this case, approximately the same distribution of magnetic fluxes occurs, passing through the left and right parts of the rail section, respectively, providing magnetization of the entire rail section, including the sole. In the magnetization device, electromagnets can be used as magnets 2 and 3. The above magnetization device has a simple design, has a high magnetization efficiency, because provides magnetization of the entire rail section, including the sole. In this regard, it can be widely used in mobile flaw detectors using the magnetic method of non-destructive testing.

Claims

1. The magnetization device for non-destructive testing, containing a hollow body of non-magnetic material, made in the form of a railway wheel, inside which a magnet in the form of a disk, characterized in that the device is equipped with an additional magnet having the shape and dimensions of the first magnet, both disks magnets mounted coaxially with the flange of the wheel, facing each other with the same poles and form a uniform gap between them.

2. The magnetization device for non-destructive testing according to claim 1, characterized in that the magnet is made in the form of an electromagnet.