УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ

Предлагаемая полезная модель относится к неразрушающему контролю изделий ультразвуковыми методами дефектоскопии и может найти применение для контроля сварных соединений трубопроводов изготовленных из немагнитных материалов широкого диапазона диаметров.
Известен способ ультразвукового контроля и устройство для его осуществления (патент РФ №2137120, кл. G01N 29/04, опубл. 10.09.1999). Данное устройство содержит корпуса, на которых установлены блоки акустических преобразователей, средства для перемещения корпусов вдоль соединения и дефектоскоп, электрически соединенный с блоками акустических преобразователей. Устройство снабжено датчиком пути и индикатором наличия акустического контакта. К недостаткам данного устройства можно отнести то, что перемещение корпусов по поверхности контролируемого объекта осуществляется в ручную и без фиксации корпусов на поверхности контролируемого объекта, что приводит к неудобству использования и возможной потере части результатов контроля.
Известно устройство для ультразвукового контроля труб, содержащее кольцевую направляющую, состоящую из двух полуколец с жесткими опорами, установленными в одном полукольце, и подвижной опоры в виде упругого элемента, охватываемого другим полукольцом, замковый механизм, установленную на направляющей каретку с приводом ее перемещения и механизм сканирования с пьезопреобразователем (Заявка Японии №5952985, кл. G01N 29/04, 1986). В этом устройстве замок выполнен в виде установленной на одном полукольце серьги с рукояткой и осью для соединения последней с вилкой, закрепленной на другом полукольце, а подвижная опора содержит мягкие камеры, расположенные вдоль полукольца и имеющие внутренние герметичные полости, расширяющиеся при подаче в них жидкости или газа. При контакте упруго сжимаемых полуколец с трубой силовое взаимодействие в цепи: внутренняя поверхность кольца направляющей, подвижная опора, поверхность трубопровода приводит к тому, что в конце зажима при увеличении силы затяжки одновременно возрастает усилие трения, реакция от которого стремится перекосить направляющую на трубе, что ведет к перекосу сканирующего механизма с пьезопреобразователями относительно оси трубы, а, следовательно, к неточной установке преобразователей, что не обеспечит достоверность контроля.
Наиболее близким техническим решением к предложенному, взятым за прототип, является устройство для ультразвукового контроля труб (патент РФ №2073235, кл. G01N 29/26, опубл. 02.10.1997), использующее размещение защелки и язычка замкового механизма в дополнительных направляющих, совмещенных с боковыми стенками фиксирующих элементов установленных на концах стыкуемых полуколец корпуса, а также выполнение дополнительной прорези в язычке и установки в ней кулачка, обеспечивающего взаимодействие защелки и язычка, П-образная форма каретки, охватывающей направляющую с фиксирующими элементами и крепление на боковых стенках каретки, одна из которых подвижная, противолежащих рычагов, связанных с последними с одной стороны через зацепление типа мышиный зуб, а с другой стороны через фрикционное соединение.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в повышении надежности и достоверности контроля трубопроводов в затесненных местах с ограниченным пребыванием человека в зоне контроля путем применения быстросрабатывающих замковых механизмов, упруго деформируемых опор направляющей, позволяющих компенсировать отклонения диаметров контролируемых объектов и дополнительной пружинной подвески пьезопреобразователей, компенсирующей возможность перекоса сканирующего механизма.
Технический результат - повышение надежности и достоверности контроля трубопроводов.
Указанный технический результат при осуществлении технического решения достигается тем, что в устройстве для ультразвукового контроля труб, содержащем разъемный из двух полуколец корпус с направляющими и опорами, фиксирующие элементы с замковым механизмом, выполненным в виде защелки и язычка с прорезью, размещенных соответственно на стыкуемых полукольцах и взаимодействующих друг с другом при стыковке последних с помощью кулачка, каретку с механизмом сканирования и пьезопреобразователями, установленную с помощью трех пар опорных роликов на направляющей, и привод ее перемещения вдоль направляющей, при этом фиксирующие элементы имеют П-образную форму, боковые стенки которой выполнены в виде дополнительных направляющих для защелки и язычка, снабженного дополнительной прорезью, и кулачок установлен в ней с возможностью поворота, а корпус каретки выполнен в виде охватывающей фиксирующие элементы П-образной рамки, одна из боковых стенок которой подвижная, и обе стенки П-образной рамки снабжены противолежащими рычагами, один из которых связан с ними с одной стороны через зубчатое зацепление типа мышиный зуб, а другой через фрикционное соединение, причем одна пара опорных роликов закреплена с возможностью поворота в вилках по центру каретки на боковых стенках ее, а две другие симметрично относительно центра каретки также в вилках на свободных концах рычагов, и привод перемещения каретки установлен на рычаге зацеплением типа мышиный зуб так, что ось зубчатого колеса, установленного на выходном валу привода, расположена в одной плоскости с осями вилок, несущих опорные ролики этого рычага, а полукольца корпуса выполнены упругими, кроме того опоры разъемного из двух полуколец корпуса выполнены в виде упругодеформируемых опор.
Опорные элементы упругодеформируемых опор могут представлять собой ролики, или штифты или диски, при этом каждая упругодеформируемая опора представляет собой плоскую пластину-пружину, которые деформируются при стыковке двух полуколец корпуса.
Опорные ролики каретки с одной стороны можно закреплять неподвижно, а с другой стороны устанавливать на отводном рычаге с фиксирующим замком или фиксируемом эксцентрике. Либо опорные ролики каретки должны быть закреплены подвижно с помощью фиксируемых эксцентриков.
Кроме того пьезопреобразователи предпочтительно должны быть закреплены на каретке посредством индивидуальной пружинной подвески.
Размещение защелки и язычка замкового механизма в дополнительных направляющих, совмещенных с боковыми стенками фиксирующих элементов установленных на концах стыкуемых полуколец корпуса, а также выполнение дополнительной прорези в язычке и установки в ней кулачка, обеспечивающего взаимодействие защелки и язычка, П-образная форма каретки, охватывающей направляющую с фиксирующими элементами и крепление на боковых стенках каретки, одна из которых подвижная, противолежащих рычагов, связанных с последними с одной стороны через зацепление типа мышиный зуб, а с другой стороны через фрикционное соединение, обеспечило синхронное взаимодействие замковых механизмов на обоих концах стыкуемых полуколец корпуса, исключив тем самым перекос направляющей на трубе, а следовательно, перекос сканирующего механизма с пьезопреобразователями относительно оси трубы, что повысило надежность и достоверность контроля длинномерных участков труб широкого диапазона диаметров порядка 200-600 мм и сократило время установки устройства на трубе, что особенно важно, когда пребывание человека в зоне обработки ограничено, а для контроля всей поверхности длинномерной трубы необходимо переставлять устройство вдоль оси несколько раз.
Заявленное устройство поясняется следующими фигурами.
На фиг.1 представлен общий вид варианта устройства (аксонометрия), на фиг.2 - общий вид разъемного из двух полуколец корпуса с направляющими и опорами, на фиг.3 - каретка вид сбоку, на фиг.4 - каретка в разрезе.
Устройство для ультразвукового контроля труб, показанное на фиг.1 содержит следующие элементы:
1 - электронный блок (ЭБ),
2 - блок управления двигателями (БУД),
3 - каретка с механизмом сканирования (СУ),
4 - блок автоматической подачи контактной жидкости (БЖ),
5 - кабель блока управления двигателями,
7 - шланг подачи контактной жидкости,
8 - кабель сигнальный,
9 - кабель информационный,
10 - разъемный из двух полуколец корпус с направляющими и опорами.
Электронный блок (ЭБ) 1 включает следующие элементы:
- экран;
- панель основной клавиатуры, состоящая из цифровых (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) и функциональных (вверх, вниз, вправо, влево, ввод, сброс) клавиш;
- кнопка (красная) включения и выключения питания;
- красный, желтый, зеленый сигнальные светодиоды,
- разъемы и тумблеры.
Блок управления двигателями (БУД) 2 включает:
- разъем «ЗАРЯД» для зарядки аккумулятора;
- сигнальный светодиод;
- тумблер «ВКЛ» включения (выключения) питания БУД;
- разъем «НАСОС» для подключения БЖ 4 к БУД;
- разъем «ДВ» для подключения СУ 3 к БУД;
- разъем «УПР» для подключения БУД к ЭБ 1.
Блок автоматической подачи контактной жидкости (БЖ) 4 включает:
- штуцер шланга подачи контактной жидкости;
- контакты питания насоса;
- бак для хранения запаса контактной жидкости;
- крышка бака для пополнения запаса жидкости.
Разъемный из двух полуколец корпус с направляющими и опорами 10 (см. фиг.2) состоит из:
- двух полуколец с пазами для эксцентриков СУ;
- рычага с крюком;
- упругодеформируемых опор для установки на объект;
- штифта;
- защелки.
Каретка с механизмом сканирования СУ 3 состоит из несущего каркаса, на котором расположены (см. фиг.3-4):
- пьезопреобразователь с индивидуальной подвеской (их количество и расположение зависит от назначения СУ и может отличаться от показанного);
- разъем «ДВ» питания двигателя СУ;
- разъем «СКАНЕР» для подключения всех пьезопреобразователей СУ к генераторам и входам приемника ЭБ посредством сигнального кабеля;
- штуцер шланга подачи контактной жидкости;
- двигатель с шестерней для сцепления с зубчаткой направляющих разъемного из двух полуколец корпуса 10;
- фиксаторы эксцентриков для фиксации СУ на разъемном из двух полуколец корпусе;
- гибкие шланги внутренней разводки контактной жидкости под каждый пьезопреобразователь;
- кожух, состоящий из двух частей, фиксируемых замками.
Последовательность работы описанного устройства следующая:
1. Установка разъемного из двух полуколец корпуса с направляющими и опорами на объект, для этого надо охватить полукольцами открытого корпуса объект так, чтобы упругодеформируемые опоры встали на поверхность объекта в соответствии с требованиями методики контроля данного объекта. После чего надо захватить крюком первого полукольца штифт второго полукольца. Потянуть рычаг и вставить его при помощи ключа в корпус разъемного из двух полуколец корпуса с направляющими и опорами до щелчка. При этом упругодеформируемые опоры разъемного из двух полуколец корпуса с направляющими и опорами упруго деформируются, и создавшееся усилие автоматически фиксирует корпус на объекте контроля.
2. Установка СУ на разъемный из двух полуколец корпус с направляющими и опорами, для этого надо повернуть фиксаторы СУ в положение ОТКРЫТО. Установить СУ на разъемный из двух полуколец корпус так, чтобы разъемный из двух полуколец корпус вошел в соответствующий паз СУ, а шестерня двигателя СУ совместилась с зубцами разъемного из двух полуколец корпуса. При этом стрелка на корпусе СУ должна совпадать с направлением его перемещения при контроле. Повернуть фиксаторы в положение ЗАКРЫТО, прижав предварительно СУ к объекту так, чтобы эксцентрики фиксаторов попали в пазы на боковых поверхностях полуколец разъемного из двух полуколец корпуса.
3. Затем посредством соответствующих разъемов и контактов подключить: электронный блок (ЭБ), блок управления двигателями (БУД) и блок автоматической подачи контактной жидкости (БЖ), после чего можно проводить измерения.
Выше был раскрыт конкретный вариант осуществления предлагаемого технического решения, но любому специалисту в данной области техники, очевидно, что на основе раскрытых данных можно создать вариации устройства для ультразвукового контроля труб, например, применять, вместо упругодеформируемых опор, опоры-пружины. Таким образом, объем изобретения не должен быть ограничен конкретным вариантом его осуществления, раскрытым в предлагаемой формуле.