SU1420520A1 - Ультразвуковой преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  контрол  нагруженности резьбового соединени  труб нефт ного сортамента. Цель изобретени  - повышение точности контрол  резьбового соединени  труб за счет ввода ультразвуковых колебаний на сопр женное резьбовое соединение с поверхности охватывающей детали через волноводы, сужающиес  от пьезопластины к изделию. Колебани  ввод т в направлении, перпендикул рном рабочей сопр женной поверхности витков, через зоНы,  вл ющиес  основани ми волноводов на их рабочей поверхности, в виде параллелограммов. Меньщие стороны этих параллелограммов равны частному от делени  высоты рабочего профил  резьбы на косинус угла ввода ультразвуковых колебаний , большие их стороны соизмеримы с шириной пьезопластины и выполнены под углом к продольной оси резьбового соединени , равны 90°-ф, где i|i - угол подъема витков резьбы. Ультразвуковые лучи, проход щие через центры зон, попадают на середины контролируемых рабочих поверхностей витков. При этом рассто ние между центрами зон кратно щагу контролируемой резьбы. Угол наклона сужающихс  гра ней волноводов по большим сторонам параллелограммов к направлению ультразвуковых колебаний равен или меньше разницы нормального и второго критического углов, а ,по .меньшим сторонам сужающиес  грани наход тс  в плоскост х, перпендикул рных наружной поверхности охватывающей детали соединени . О величине контактного давлени  по виткам резьбового соединени  суд т по отклонению амплитуды от тарировочной кривой. 5 ил. i (Л ю ел ю

Description

Изобретение относитс  к дефектоскопии бурильных труб и может быть использовано дл  контрол  нагруженности резьбовых соединений труб нефт ного сортамента.

Цель изобретени  - повышение точности при контроле нагружепности резьбовых соединений труб.

На фиг. 1 изображен ультразвуковой преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - раз рез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (волноводы со стороны пьезо- 1 пластины); на фиг. 4 - узел I на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1 (волновод в поперечном сечении относительно продольной оси контролируемого трубного соединени ) .

Ультразвуковой преобразователь содержит пьезопластину 1 и демпфер 2, расположенные в призме 3. В призме 3 волноводы 4 в виде сужаюпдихс  четырехгранных усеченных пирамид, грани 5 и 6 которых

нус угла ввода ультразвуковых колебаний. Как видно из фиг. 4, угол ввода колебаний равен углу при вершине витка резьбы.

Дл  упрощени  изготовлени  большие г основани  волноводов 4 выполн ютс  в форме параллелограммов, аналогичных по форме меньшим оснований волноводов 4 (фиг. 3).

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

Ультразвуковые колебани  от пьезоплас- тйны 1 через сужающиес  волноводы 4 ввод тс  с поверхности муфты 8 на резьбовое соединение 10. При этом угол у наклона граней 5 волноводов 4 к направлению |5 ультразвуковых колебаний равен или меньше разницы нормального и второго критического углов. В этом случае при попадании ультразвуковых колебаний в сужающиес  волноводы 4 они скольз т по их гран м 5, а не отражаютс  от них. Это исключает10

наклонены под острым углом к направле- 20 по вление возникающих при отражении сиг- нию ультразвуковых колебаний, выполнены налов, ухудщающих интерпретацию резуль- из демпфирующего материала 7, обладаю- татов контрол . Кроме того, происходит кон- щего большим акустическим сопротивлением. центраци  ультразвука. Грани 6, располо- Грани 5 сужающихс  волноводов совпада- женные в продольном направлении относи- ют с большими сторонами параллелограм- 25 тельно трубного издели , направлены перпен- мов на рабочей поверхности призмы и ориен- дикул рно к наружной поверхности трубного

издели . Такое расположение граней 5 и 6 также повышает надежность контрол  за счет увеличени  чувствительности.

Со стороны рабочей поверхности меньтированы в поперечном направлении, а грани б расположены по меньшим сторонам этих параллелограммов и ориентированы в продольном направлении относительно продол эной оси трубного соединени . Приз- 30 ща  сторона 1 волноводов 4 в два раза больше , чем рабоча  высота профил  витка контролируемого резьбового соединени . Учитыва  также неконтролируемую зону соединени , т.е. ширину винтовых каналов резьбы , получают рассто ние между центрами

ма 3 располагаетс  на муфте 8, соединенной с ниппелем 9 резьбовым соединением 10.

Меньшие основани  волноводов (фиг. 2) выполнены в виде зон, имеющих форму параллелограммов, большие стороны кото- 35 меньших оснований волноводов 4, излучае- рых расположены под углом 90°-ф к про-мых ультразвуковые колебани  в муфту 8.

Это рассто ние кратно шагу резьбы контролируемого соединени . Кроме того, угол |; ориентировани  в поперечном направлении больше стороны параллелограммов волновода 4 (фиг. 2) по отношению к продольной оси резьбового соединени  10 учитыдольной оси резьбового соединени  10, где ф - угол подъема витков контролируемой резьбы. Шаг резьбы обозначен буквой S. (фиг. 1). Ширина Г меныией стороны параллелограмма (фиг. 2 и 4) со стороны рабочей поверхности волноводов выбираетс  в зависимости от величины рабочей высоты профил  резьбы. Рабоча  высота h профИоТЯ резьбы находитс  в пределах от 1,336 до

40

вает угол подъема витков резьбы. Это позвол ет прозвучивать сопр женную поверхность витков резьбового соединени  с уче3 ,293 мм. Ультразвуковые колебани  долж- дс ° геометрических размеров. Угол р ны направл тьс  перпендикул рно на бо-

ковую рабочую высоту h профил  резьбы. Это значит, что ультразвуковые колебани  (фиг. 4) должны быть введены в изделие под углом 60°, если контролировать резьбу

призмы 3 при это.м позвол ет посылать ультразвуковые колебани  перпендикул рно на боковые поверхности сопр женных витков резьбового соединени . Например, дл  резьбы с треугольным профилем с вершиной

с углом равным 60° при вершине витков. 50 У™ 0° р призмы равен 46°.

Тогда при рабочей высоте h профил  рав-Использование преобразовател , выполHO i , например, ijjefi стороны

1, 336 мм ширина Г мень- ненного с указанными конструктивными эле- параллелограмма равнаментами, повышает точность контрол  нагру2 ,672 мм (гипотенуза, прилегающа  к уг-женности резьбового соединени , так как он

лу 30°). Соответственно можно сделать рас-позвол ет прозвучивать сопр женную рабочет дл  других типов резьб, т.е. в общем слу- 55 чую поверхность витков. При этом прозву чае П1ирина меньшей стороны параллелограмма должна быть равна час - ому от делени  высоты рабочего профил  .сзьбы на косичивание проводитс , например, сразу трех витков, что увеличивает амплитуду ультразвуковых колебаний, так как площадь пронус угла ввода ультразвуковых колебаний. Как видно из фиг. 4, угол ввода колебаний равен углу при вершине витка резьбы.

Дл  упрощени  изготовлени  большие основани  волноводов 4 выполн ютс  в форме параллелограммов, аналогичных по форме меньшим оснований волноводов 4 (фиг. 3).

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

Ультразвуковые колебани  от пьезоплас- тйны 1 через сужающиес  волноводы 4 ввод тс  с поверхности муфты 8 на резьбовое соединение 10. При этом угол у наклона граней 5 волноводов 4 к направлению ультразвуковых колебаний равен или меньше разницы нормального и второго критического углов. В этом случае при попадании ультразвуковых колебаний в сужающиес  волноводы 4 они скольз т по их гран м 5, а не отражаютс  от них. Это исключает

по вление возникающих при отражении сиг- налов, ухудщающих интерпретацию резуль- татов контрол . Кроме того, происходит кон- центраци  ультразвука. Грани 6, располо- женные в продольном направлении относи- тельно трубного издели , направлены перпен- дикул рно к наружной поверхности трубного

ше, чем рабоча  высота профил  витка контролируемого резьбового соединени . Учитыва  также неконтролируемую зону соединени , т.е. ширину винтовых каналов резьбы , получают рассто ние между центрами

меньших оснований волноводов 4, излучае- мых ультразвуковые колебани  в муфту 8.

вает угол подъема витков резьбы. Это позвол ет прозвучивать сопр женную поверхность витков резьбового соединени  с уче ° геометрических размеров. Угол р

призмы 3 при это.м позвол ет посылать ультразвуковые колебани  перпендикул рно на боковые поверхности сопр женных витков резьбового соединени . Например, дл  резьбы с треугольным профилем с вершиной

чую поверхность витков. При этом прозву

чивание проводитс , например, сразу трех витков, что увеличивает амплитуду ультразвуковых колебаний, так как площадь прозвучивани  трех витков больше по сравнению , например, с площадью одного витка.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой преобразователь, содержащий призму,установленную на ней пьезо- пластину и размещенный в призме набор волноводов, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  Т9ЧНОСТИ при контроле нагружен- ности резьбовых соединений труб, волноводы выполнены в виде сужающихс  в сторону рабочей поверхности призмы четырехгранных усеченных пирамид, имеющих в основании параллелограмм, меньшие стороны

   которого параллельны продольной оси призмы , их длина и рассто ние между ними соизмеримы с длиной волны ультразвуковых колебаний, большие стороны соизмеримы с максимальным размером пьезоплас- тины в направлении, перпендикул рном продольной оси призмы, и расположены под острым углом к поперечной оси призмы, угол наклона граней пирамид, прилегающих к большим сторонам их оснований, меньше или равен разности нормального и второго критического углов, а грани пирамид , прилегающих к меньшим сторонам их оснований, перпендикул рны рабочей поверхности .

   у /iфаг .1

   фае,1

   обер/ у/ о

   фиа.З

   50

   Ф(е. У

   .J