ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля проката и может быть использовано для выявления внутренних дефектов листов и полос из ферромагнитного материала.
Уровень техники
Известен электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП) по патенту DE 4011686, включающий магнитную систему, состоящую из постоянных магнитов, концентратора и катушки индуктивности, в котором полюса постоянных магнитов одинаковой полярности повернуты один к другому и прилегают к концентратору, а катушка находится на поверхности концентратора, прилегающей к верхней поверхности объекта контроля.
К недостатку известного ЭМАП относится невозможность быстрого отключения магнитной системы, например, при необходимости отвода ЭМАП от поверхности объекта контроля или при необходимости удаления с рабочей поверхности ЭМАП окалины, притянутой к ней магнитным полем.
Известен ЭМАП по патенту RU 2243550, который снабжен, по меньшей мере, двумя кольцевыми постоянными магнитами, плотно прилегающими один к другому с расположением полюсов на наружной и внутренней боковой поверхности, по меньшей мере, одним круглым постоянным магнитом, смонтированным с одной стороны на их торцевой поверхности и обращенным к их внутренним полюсам одноименным полюсом, и цилиндрическим концентратором, выполненным из ферромагнитного материала и установленным на одной оси с круглым постоянным магнитом внутри кольцевых магнитов с возможностью фиксации по высоте относительно катушки индуктивности.
К недостаткам известного ЭМАП относится невозможность быстрого отключения магнитной системы по технологическим причинам, например, при необходимости отвода ЭМАП от поверхности объекта контроля или при необходимости удаления с рабочей поверхности ЭМАП окалины, притянутой к ней магнитным полем, а также наличие большого количества ненадежных в работе концентраторов, выполненных из порошка карбонильного железа на клее.
Общим недостатком известных ЭМАП является необходимость отвода от объекта контроля всей конструкции ЭМАП (или блоков ЭМАП) для быстрого отключения магнитной системы, что усложняет их эксплуатацию.
Известно намагничивающее устройство по патенту RU 33653, в котором магнитная система представляет собой П-образный магнитопровод, содержащий два постоянных магнита. Выключение магнитного поля осуществляется путем поворота магнитов на 180°.
Известен коэрцитиметр на постоянных магнитах по патенту RU 2210786, в котором постоянные магниты имеют форму пластин и установлены с возможностью автономного вращения в цилиндрических отверстиях магнитопровода. Это позволяет управлять магнитным потоком путём изменения положения магнитов один относительно другого на угол α от 0° до 90°.
При α = 0° полюса магнитов совпадают, и в изделии создается максимальный намагничивающий поток. При α = 90° магнитный поток равен нулю и прибор свободно снимается с изделия.
К недостатку этих устройств, имеющих ручные поворотные магнитные системы, можно отнести невозможность их использования в ЭМАП, в которых, как правило, требуется обеспечение быстрого (автоматического) отвода магнитной системы от объекта контроля без участия человека, так как ультразвуковой контроль осуществляется при движении проката, в частности, имеющего высокую температуру, а место контроля недоступно по условиям техники безопасности.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании электомагнитно-акустического преобразователя (ЭМАП) с подвижной магнитной системой, обеспечивающей его быстрый и надежный отвод или подвод к объекту контроля в автоматическом режиме.
Указанная задача решается за счёт того, что в электромагнитно-акустическом преобразователе, содержащем наружный корпус, подложку с концентратором, магнитную систему с постоянными магнитами, обращенными друг к другу одноименными полюсами, и катушку индуктивности, согласно изобретению, магнитная система заключена во внутренний корпус, выполненный из немагнитного материала, установленный в наружном корпусе с возможностью смещения относительно концентратора и кинематически связанный с приводом, закреплённым на наружном
корпусе.
В одном варианте выполнения изобретения внутренний корпус установлен в наружном корпусе с возможностью поворота.
Целесообразно, чтобы в этом случае магнитная система была образована постоянными магнитами, смонтированными в обойме из магнитного материала.
При этом внешняя поверхность внутреннего корпуса может иметь цилиндрическую форму, а в наружном корпусе были выполнены соответствующие отверстия, в которые вставлен внутренний корпус.
Кроме того, желательно, чтобы привод был выполнен в виде пневмоцилиндра, шток которого соединен с ползуном, который установлен в направляющей гильзе из немагнитного материала, при этом ползун связан с внутренним корпусом посредством пальца, закреплённого на внутреннем корпусе и взаимодействующего с пазом, выполненным на ползуне.
При этом магнитная система со стороны концентратора может иметь цилиндрическую поверхность, совпадающую с внешней поверхностью внутреннего корпуса и расположенную с зазором по отношению к концентратору.
В другом варианте выполнения изобретения обойма установлена в наружном корпусе с возможностью поступательного перемещения.
При этом концентратор может быть выполнен из двух контактирующих между собой частей, одна из которых закреплена на наружном корпусе между постоянными магнитами магнитной системы, а другая - на подложке.
Желательно, чтобы привод был выполнен в виде пневмоцилиндра, шток которого соединен с внутренним корпусом.
При этом наружный корпус и внутренний корпус желательно снабдить экранами из ферромагнитного материала.
Кроме того, желательно выполнить в наружном корпусе и в подложке каналы для подачи сжатого воздуха, образующего воздушную подушку между подложкой и поверхностью объекта контроля.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных примеров его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых: фиг. 1 изображает схематически первый вариант выполнения ЭМАП в разрезе, вид сбоку;
фиг. 2 — разрез по А - А на фиг. 1; фиг. 3 - разрез по В - В на фиг. 1; фиг. 4 - второй вариант выполнения ЭМАП в разрезе, вид сбоку; фиг. 5 - сечение по С - С на фиг. 4;
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 - 3 показан первый вариант выполнения ЭМАП с поворотной магнитной системой.
ЭМАП в соответствии с первым вариантом выполнения содержит наружный корпус 1 с двумя боковыми стенками 2 и подложкой 3 из немагнитного материала. В наружном корпусе 1 выполнено сквозное отверстие 4, в котором с возможностью вращения установлен внутренний корпус 5, внешняя поверхность которого имеет цилиндрическую форму. Внутренний корпус 5 выполнен из немагнитного материала и установлен на подшипниках б при помощи осей 7, закрепленных на боковых стенках 2 наружного корпуса 1 (фиг. 2). Во внутреннем корпусе 5 выполнен паз 8, в котором расположен палец 9, закреплённый на боковых сторонах паза 8. Во внутреннем корпусе 5 расположена обойма 10 из магнитного материала, в которой установлена магнитная система, состоящая из трех постоянных магнитов 11, обращенных друг к другу одноименными полюсами. На подложке 3 закреплены керамическая пластина 12 и концентратор 13, на котором установлена катушка 14 индуктивности. Магнитная система со стороны концентратора 13 имеет цилиндрическую поверхность, совпадающую с внешней поверхностью внутреннего корпуса 5 и расположенную с зазором Δ по отношению к концентратору 13. На наружном корпусе 1 закреплён привод, выполненный в виде пневмоцилиндра 15. На штоке 16 пневмоцолиндра 15 смонтирован ползун 17, установленный в направляющей гильзе 18 с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно наружного корпуса 1. Гильза 18 выполнена из немагнитного материала. В ползуне 17 выполнен паз 19, в котором расположен палец 9. В наружном корпусе 1 выполнены канал 20, а в подложке 3 имеется канал 21 и отверстия 22 для подачи сжатого воздуха (показано стрелками на фиг. 1).
В рабочем положении шток 16 пневмоцилиндра 15 вместе с ползуном 17 поднят в верхнее положение (как изображено на фиг. 1), а ось симметрии магнитной системы, образованной постоянными магнитами 11, совмещена с осью концентратора 13, на котором находится катушка 14.
В этом положении магнитный поток замыкается на концентратор 13 полностью,
и происходит зондирование объекта контроля 23. При этом через канал 20, полость 21 и отверстия 22 подаётся сжатый воздух, образующий воздушную подушку между подложкой 3 и поверхностью объекта контроля 23 и препятствующий контакту подложки с объектом контроля.
При необходимости быстрого отвода ЭМАП от объекта контроля без захвата объекта контроля (металлического листа) магнитным полем или при необходимости сброса окалины, накопившейся на поверхности подложки 3, в соответствующую полость пневмоцилиндра 15 подается сжатый воздух, и шток 16 с ползуном 17 перемещается вниз по направляющей гильзе 18 на ход S (положение ползуна 17 и пальца 9 в этом положении условно показано на фиг. 1 пунктирными линиями). За счёт взаимодействия пальца 9 со стенками паза 19 в ползуне 17 происходит поворот внутреннего корпуса 5 совместно с магнитной системой, расположенной в обойме 10, относительно наружного корпуса 1 на угол α, примерно равный 90°. При этом магнитный поток резко уменьшается, что позволяет легко отвести ЭМАП от объекта контроля и/или осуществить, например, сбрасывание окалины с поверхности немагнитной подложки 3 в автоматическом режиме.
Второй вариант выполнения ЭМАП, представленный на фигурах 4 и 5, в отличие от вышеописанного характеризуется выполнением магнитной системы перемещаемой поступательно.
ЭМАП в соответствии со вторым вариантом выполнения содержит наружный корпус 1 с двумя боковыми стенками 2 и подложкой 3 из немагнитного материала. В наружном корпусе 1 с возможностью поступательного перемещения установлен внутренний корпус 5, в котором расположена магнитная система, состоящая из трех постоянных магнитов 11, обращенных друг к другу одноименными полюсами, и верхнего концентратора 13', закреплённого на наружном корпусе 1 по оси магнитной системы посредством винтов 24. На подложке 3 закреплены керамическая пластина 12 и концентратор 13, на котором установлена катушка 14 индуктивности. На наружном корпусе 1 закреплён привод, выполненный в виде пневмоцилиндра 15. Шток 16 пневмоцолиндра 15 скреплён с внутренним корпусом 5. Наружный корпус 1 с внешней стороны боковых стенок 2, передней и задней поверхностей внутренних стенок, а также внутренний корпус 5 с боковых его сторон снабжены экранами 25 из ферромагнитного материала. В наружном корпусе 1 выполнены каналы 20, а в подложке 3 имеется канал 21 и отверстия 22 для подачи сжатого воздуха.
Действие ЭМАП по второму варианту выполнения аналогично описанному
выше процессу работы ЭМАП по первому варианту выполнения с той лишь разницей, что при подаче в соответствующую полость пневмоцилиндра 15 сжатого воздуха, шток 16 перемещается вверх совместно с магнитной системой, образованной постоянными магнитами 11. При этом магнитная система смещается относительно концентратора 13', и магнитный поток резко уменьшается, что позволяет легко отвести ЭМАП от объекта контроля и/или осуществить, например, сбрасывание окалины с поверхности немагнитной подложки 3 в автоматическом режиме.
Достоинством обоих вариантов выполнения ЭМАП является также то, что при отключении магнитной системы, например, при необходимости сброса окалины, сам ЭМАП может не менять своего положения относительно объекта контроля.
В описанных выше вариантах выполнения ЭМАП в качестве привода использован пневмоцилиндр, однако средний специалист в данной области техники без особых затруднений сможет приспособить другой тип привода, например электрический, и использовать при этом подходящий механизм, кинематически связывающий привод с внутренним корпусом ЭМАП.