RU2787644C1 - Ультразвуковой катящийся преобразователь для неразрушающего контроля - Google Patents
Ультразвуковой катящийся преобразователь для неразрушающего контроля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787644C1 RU2787644C1 RU2022109770A RU2022109770A RU2787644C1 RU 2787644 C1 RU2787644 C1 RU 2787644C1 RU 2022109770 A RU2022109770 A RU 2022109770A RU 2022109770 A RU2022109770 A RU 2022109770A RU 2787644 C1 RU2787644 C1 RU 2787644C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- transducer
- parts
- protector
- ultrasonic
- Prior art date
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims abstract description 19
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 4
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 claims description 4
- 210000003298 Dental Enamel Anatomy 0.000 claims description 3
- 229920000126 Latex Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 5
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Использование: для ультразвукового неразрушающего контроля. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой катящийся преобразователь для неразрушающего контроля содержащит П-образный корпус, полый цилиндрический пьезоэлемент, протектор, установленный с возможностью вращения вокруг собственной оси, скользящие токосъемники, установленные в корпусе, при этом корпус, выполненный из стали, является разъемным в плоскости, проходящей через плоскость вращения пьезоэлемента, и состоит из двух частей, которые изолированы между собой посредством электроизолирующей прокладки, при этом в одной из частей корпуса установлен разъем с проводами, соединяющимися с каждой из частей корпуса для электрического снабжения токосъемников из сплава на основе меди, установленных внутри соосных отверстий корпуса и электрически соединенных с пьезоэлементом, при этом между пьезоэлементом и протектором установлен и жестко присоединен к ним тонкостенный цилиндр из инструментальной углеродистой стали. Технический результат: упрощение конструкции преобразователя, а также повышение надежности электрического контакта между вращающимся цилиндрическим пьезоэлементом и скользящими токосъемниками преобразователя. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии различных изделий, в том числе в труднодоступных (ограниченных) местах, ультразвуковым теневым методом.
Ультразвуковые катящиеся преобразователи позволяют проводить теневой контроль без использования контактной жидкости. Излучающий цилиндрический пьезоэлектрический преобразователь формирует ультразвуковые волны в контролируемом изделии, а приемный цилиндрический пьезоэлектрический преобразователь принимает эти волны с противоположной стороны контролируемого изделия.
Известен ультразвуковой катящийся преобразователь (SU 1259177 А1, G01N 29/04, 23.09.1986), содержащий скобу с упорами, связанный с ней вал, полый ролик, установленный на валу с возможностью вращения, масленую прослойку между роликом и мягким протектором, пьезоэлемент с направляющей, упруго связанный с валом в направлении, перпендикулярном его оси, через пружину, и узел упругой подвески, установленный между скобой и валом, а также, узел управления прижатия пьезоэлемента, выполненный в виде перекладины с винтами, установленной в полости вала и связанной с направляющей пьезоэлемента. Недостатком данного ультразвукового катящегося преобразователя является сложность его конструкции и наличие масла между роликом и протектором, которое в случае разрушения ролика может попасть на контролируемый материал изделия.
Известен ультразвуковой катящийся искатель (SU 934358 А1, G01N 29/04, 07.06.1982), содержащий ось, расположенный на ней преобразователь ультразвуковых колебаний и обод с эластичным протектором, установленный коаксиально с осью, с возможностью скольжения, поверхность оси сопряжена с внутренней поверхностью обода. Недостатком данного ультразвукового катящегося искателя является сложность его конструкции и наличие контактной жидкости в зазоре между осью и ободом эластичного протектора, которая может попасть на контролируемый материал изделия.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является ультразвуковой катящийся преобразователь (SU 1392493 А1, G01N 29/04, 30.04.1988), который содержит П-образный корпус, снабженный центрирующими шайбами, полый цилиндрический пьезоэлемент с протектором, установленный с возможностью вращения вокруг собственной оси между боковыми стенками корпуса, скользящие токосъемники, установленные на боковых стенках корпуса и на пьезоэлементе, включающие стержневые элементы с шаровидным контактирующим концом и подпружиненные к ним пластинчатые элементы. Недостатком указанного ультразвукового катящегося преобразователя, взятого в качестве прототипа, является сложность его конструкции и возможность пропадания электрического контакта между скользящими токосъемниками, установленными на боковых стенках корпуса и на пьезоэлементе в процессе длительной эксплуатации.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является упрощение конструкции преобразователя, а также повышение надежности электрического контакта между вращающимся цилиндрическим пьезоэлементом и скользящими токосъемниками преобразователя.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен ультразвуковой катящийся преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий П-образный корпус, полый цилиндрический пьезоэлемент, протектор, установленный с возможностью вращения вокруг собственной оси, скользящие токосъемники, установленные в корпусе, по предложению корпус, выполненный из стали, является разъемным в плоскости, проходящей через плоскость вращения пьезоэлемента, и состоит из двух частей, которые изолированы между собой посредством электроизолирующей прокладки, при этом в одной из частей корпуса установлен разъем с проводами, соединяющимися с каждой из частей корпуса для электрического снабжения токосъемников из сплава на основе меди, установленных внутри соосных отверстий корпуса и электрически соединенных с пьезоэлементом, при этом между пьезоэлементом и протектором установлен и жестко присоединен к ним тонкостенный цилиндр из инструментальной углеродистой стали. Для изготовления корпуса ультразвукового катящегося преобразователя используют сталь аустенитного или перлитного класса. Части корпуса соединены между собой электроизолированным болтовым соединением. Тонкостенный цилиндр присоединен к пьезоэлементу при помощи клеевого соединения. В качестве клеевого соединения используют эпоксидный клей. В качестве эластичного материала с низким коэффициентом затухания ультразвуковых волн для изготовления протектора используют силикон, полиуретан или латекс. Рабочая частота преобразователя находится в диапазоне от 0,2 до 5 МГц. В качестве изолирующего состава для покрытия корпуса снаружи используют эмаль ЭП 919.
На фигуре 1 представлен преобразователь, сечение в плоскости, проходящей через ось вращения: 1 - изделие, 2 - протектор, 3 - тонкостенный металлический цилиндр, 4 - цилиндрический пустотелый пьезоэлемент, 5 - фторопластовая заглушка, 6 - скользящие токосъемники, 7 - провод, 8 - корпус, 9 - электроизолирующая прокладка, 10 - разъем с проводами.
На фигуре 2 представлен преобразователь, вид снизу: 2 - протектор, 5 - фторопластовые заглушки, 6 - скользящие токосъемники, 8 - корпус, 11 - электроизолированное болтовое соединение.
На фигуре 3 представлен внешний вид преобразователя: а - фронтальный вид, б - вид сбоку, в - вид снизу.
Ультразвуковой катящийся преобразователь содержит корпус 8, который состоит из двух частей и является разъемным в плоскости, проходящей через плоскость вращения пьезоэлемента 4. Корпус 8 выполнен из стали перлитного или аустенитного класса, например, марок Ст3, Ст20, 08Х18Н10Т, 12Х18НОТ. Части корпуса 8 соединяются между собой электроизолированным болтовым соединением 11. Между частями корпуса также расположена прокладка 9 из электроизолирующего материала, например, резины. В одну из частей корпуса 8 установлен разъем 10, соединенный проводами отдельно к каждой из частей корпуса 8 для электрического снабжения токосъемников. На цилиндрический пустотелый пьезоэлемент 4 зафиксирован при помощи клея, например, эпоксидного, металлический тонкостенный цилиндр 3, защищающий пьезоэлемент 4 от механических повреждений и обеспечивающий простую замену протектора 2. Протектор 2, выполненный из эластичного материала с низким коэффициентом затухания ультразвуковых волн, например, силикона, полиуретана, латекса, акустически связан с металлическим тонкостенным цилиндром 3. С двух сторон цилиндрического пустотелого пьезоэлемента 4 расположены фторопластовые заглушки 5, имеющие соосно скользящие токосъемники 6, электрически соединенные проводами с наружным и внутренним электродами цилиндрического пустотелого пьезоэлемента 4. Скользящие токосъемники 6, выполненные в виде стержней из сплава на основе меди, например, латуни, обеспечивают хорошее качение внутри соосных отверстий металлических частей корпуса 8. Части металлического корпуса 8 снаружи покрыты изолирующем составом, например, эмалью ЭП 919, что обеспечивает их электроизоляцию.
Ультразвуковой катящийся преобразователь работает следующим образом. От внешнего источника (генератора ультразвукового дефектоскопа) через разъем с проводами 10 и части корпуса 8 проходит электрический ток к скользящим токосъемникам 6, возбуждающий пьезоэлемент 4. Пьезоэлемент 4 преобразует электрические сигналы в импульсы ультразвуковых колебаний, которые через металлический цилиндр 3 и протектор 2 передаются на контролируемую поверхность изделия 1. Вращательное движение пьезоэлемента 4 обеспечивается за счет скользящих токосъемников 6, расположенных во фторопластовых заглушках 5 и проходящих внутри соосных отверстий металлических частей корпуса 8. В процессе контроля преобразователь, вращаясь, катится по поверхности изделия 1, вступая с ним в акустический контакт, стабильность которого гарантируется деформацией протектора 2. Пьезоэлемент 4 при этом излучает ультразвуковые колебания частотой в диапазоне от 0,2 до 5 МГц, что обеспечивает возможность проведения ультразвукового контроля большинства известных материалов с различными акустическими свойствами. Данные колебания, пройдя через поверхность изделия 1, поступают на соосно установленный другой аналогичный преобразователь (не показан). В этом преобразователе происходит трансформация принятых ультразвуковых колебаний в электрический сигнал, параметры которого несут информацию о качестве контролируемой поверхности изделия 1. Электрический сигнал принимается усилителем ультразвукового дефектоскопа. Скользящий контакт способствует концентрации механического усилия и разрыву окисных пленок, что обеспечивает надежность электрического контакта. Кроме того, за счет антифрикционных свойств латуни механический контакт сталь-латунь обеспечивает хорошее качение цилиндрического пустотелого пьезоэлемента внутри соосных отверстий половин корпуса 8 катящегося преобразователя.
В случае необходимости разборка ультразвукового катящегося преобразователя осуществляется следующим образом: отворачивают болтовое соединение 11 и разъединяют две части корпуса 8, так чтобы не нарушить провода, идущие через разъем 10. Затем вынимают из соосных отверстий частей корпуса 8 валы-электроды, вместе с фторопластовыми заглушками 5 и цилиндрическим пустотелым пьезоэлементом, находящимся внутри металлического цилиндра 3. При необходимости на этом этапе можно заменить изношенный протектор 2, не повреждая цилиндрический пустотелый пьезоэлемент 4, защищенный тонкостенным металлическим цилиндром 3. Кроме того, на этом этапе также можно установить другой узел цилиндрического пустотелого пьезоэлемента, например, имеющий другую рабочую частоту, и произвести сборку преобразователя в обратном порядке. В ходе работы узла электрического контакта его выработки практически не наблюдается.
Согласно вышеуказанной конструкции преобразователь имеет следующие габаритные размеры: ширина - 22 мм, высота - 38 мм и длина - 24 мм, которые меньше, чем у серийно выпускаемых преобразователей, что позволяет проводить ультразвуковой контроль теневым методом в труднодоступных участках изделий 1. Конструкция по заявленному изобретению обеспечивает возможность быстрой разборки и сборки преобразователя. Использование в конструкции преобразователя защитного металлического тонкостенного цилиндра 3 обеспечивает возможность замены эластичного протектора 2 по мере его износа без вывода из строя пьезоэлемента 4, что повышает ремонтопригодность преобразователя.
Таким образом, заявленный преобразователь может широко использоваться для ультразвукового контроля теневым методом различных изделий с целью поиска внутренних дефектов.
Claims (8)
1. Ультразвуковой катящийся преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий П-образный корпус, полый цилиндрический пьезоэлемент, протектор, установленный с возможностью вращения вокруг собственной оси, скользящие токосъемники, установленные в корпусе, отличающийся тем, что корпус, выполненный из стали, является разъемным в плоскости, проходящей через плоскость вращения пьезоэлемента, и состоит из двух частей, которые изолированы между собой посредством электроизолирующей прокладки, при этом в одной из частей корпуса установлен разъем с проводами, соединяющимися с каждой из частей корпуса для электрического снабжения токосъемников из сплава на основе меди, установленных внутри соосных отверстий корпуса и электрически соединенных с пьезоэлементом, при этом между пьезоэлементом и протектором установлен и жестко присоединен к ним тонкостенный цилиндр из инструментальной углеродистой стали.
2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что для изготовления корпуса ультразвукового катящегося преобразователя используют сталь аустенитного или перлитного класса.
3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что части корпуса соединены между собой электроизолированным болтовым соединением.
4. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что тонкостенный цилиндр присоединен к пьезоэлементу при помощи клеевого соединения.
5. Преобразователь по п. 4, отличающийся тем, что в качестве клеевого соединения используют эпоксидный клей.
6. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве эластичного материала с низким коэффициентом затухания ультразвуковых волн для изготовления протектора используют силикон, полиуретан или латекс.
7. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что рабочая частота преобразователя находится в диапазоне от 0,2 до 5 МГц.
8. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изолирующего состава для покрытия корпуса снаружи используют эмаль ЭП 919.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787644C1 true RU2787644C1 (ru) | 2023-01-11 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1982003920A1 (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-11 | Ind Inc Automation | An ultrasonic rail testing method and system |
SU1392493A1 (ru) * | 1986-05-22 | 1988-04-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов | Ультразвуковой кат щийс преобразователь |
SU1481670A1 (ru) * | 1987-08-05 | 1989-05-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Атомного Энергетического Машиностроения | Ультразвуковой кат щийс преобразователь |
SU1605186A1 (ru) * | 1988-01-25 | 1990-11-07 | Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.В.Н.Образцова | Ультразвуковой кат щийс преобразователь |
RU2209427C1 (ru) * | 2001-12-10 | 2003-07-27 | Григорьев Геннадий Владимирович | Ультразвуковой катящийся преобразователь |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1982003920A1 (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-11 | Ind Inc Automation | An ultrasonic rail testing method and system |
SU1392493A1 (ru) * | 1986-05-22 | 1988-04-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов | Ультразвуковой кат щийс преобразователь |
SU1481670A1 (ru) * | 1987-08-05 | 1989-05-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Атомного Энергетического Машиностроения | Ультразвуковой кат щийс преобразователь |
SU1605186A1 (ru) * | 1988-01-25 | 1990-11-07 | Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.В.Н.Образцова | Ультразвуковой кат щийс преобразователь |
RU2209427C1 (ru) * | 2001-12-10 | 2003-07-27 | Григорьев Геннадий Владимирович | Ультразвуковой катящийся преобразователь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102803908B (zh) | 不停止流体流过测量仪器的换能器频率调节 | |
Fromme et al. | On the development and testing of a guided ultrasonic wave array for structural integrity monitoring | |
US5313838A (en) | Bent tube inspection probe with a rotary inspection head | |
CN109564090A (zh) | 集成超声波测试和阴极保护测量探针 | |
CN103328935A (zh) | 具有安装在压力边界外的换能器的弦气体流量计,其外壳以及实施方法 | |
RU2787644C1 (ru) | Ультразвуковой катящийся преобразователь для неразрушающего контроля | |
US4494548A (en) | Ultrasonic sector scanner | |
US20110113883A1 (en) | Ultrasonic internal rotating inspection probe that self-eliminates air bubbles | |
US3382707A (en) | Apparatus for ultrasonically scanning a tubular member | |
EP2416150B1 (en) | Ultrasound flaw detection device for pipe ends | |
EP2525220B1 (en) | Transducer apparatus and method for assembling a transducer apparatus | |
EP3044581B1 (en) | Rolling curved array ultrasonic scanner | |
US20100043558A1 (en) | Tuned Resonant Apparatus for Non-Destructive Testing or Flaw Analysis | |
JP2001227935A (ja) | 大型回転機械におけるジャーナル軸受の異常予知装置 | |
WO1999013454A1 (en) | Vibratory system utilizing shock wave vibratory force | |
KR101684428B1 (ko) | 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법 | |
US2972069A (en) | Ultrasonic flaw detecting apparatus | |
CN110243948B (zh) | 一种针对非稳定对象的声发射探头保护装置 | |
RU2297627C1 (ru) | Устройство для ультразвукового контроля | |
EP0046747A1 (en) | Ultrasonic probe | |
JP2750787B2 (ja) | 送受並置型の超音波探触子 | |
US20100147080A1 (en) | Ultrasonic transducer | |
He et al. | Ultrasonic on-line monitoring technique for wind turbine shaft | |
KR20220041525A (ko) | 저노이즈 고감도의 ae센서 | |
CN115032280A (zh) | 超声直探头、超声波传感器、在线监测系统和方法 |