УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ В СТЫКАХ РЕЛЬСОВ

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых (УЗ) волн для визуализации внутреннего строения объекта и обнаружения внутренних дефектов, в частности, в сварных стыках рельсов.
Известно устройство для контроля железнодорожных рельсов по патенту на изобретение №2309402 (опубликован 27.10.2007), на поверхность катания рельса устанавливают ультразвуковой измерительный блок, содержащий несколько измерительных элементов, каждый из которых по соответствующим схемам прозвучивания способен обнаружить дефекты в определенной зоне сварного стыка рельса, последовательно зондируют сварной стык рельса измерительными элементами, для чего излучают зондирующие и принимают отраженные от возможных дефектов ультразвуковые сигналы, при этом на выбранные участки поверхности рельса устанавливают несколько ультразвуковых измерительных блоков, которые неподвижно закрепляют на них, выбирают дополнительные схемы прозвучивания между измерительными элементами, схемы прозвучивания измерительных элементов выбирают так, чтобы они совместно позволяли обнаружить дефекты во всем сечении сварного стыка рельса с заданной разрешающей способностью, при зондированиях измеряют амплитуды и временное положение отраженных сигналов, вычисляют пространственное положение дефекта, объединяют и отображают результаты всех зондирований, по которым оценивают их и принимают решение о качестве сварного стыка.
Недостатком устройства является низкая достоверность обнаружения дефектов, что обусловлено необходимостью установки его оператором точно на месте контролируемого шва и требованием его вмешательства для разбраковки результата контроля, например, в случае неточности такой установки.
Технический результат, на получение которого направлена полезная модель повышение достоверности обнаружения дефектов за счет автоматизация обнаружения стыка рельсов и дефектов в них.
Технический результат достигается в устройстве, которое состоит из механических приспособлений обеспечивающих расстановку многоэлементных ультразвуковых преобразователей на фазированных решетках по отдельным сечениям рельса относительно центра сварного шва, обеспечивая действующую схему прозвучивания. Устройство выполнено с механизмом фиксации средства на рельсе и крепления подпружиненных кассет для установки датчиков. Работа устройства основана на применении фазированных решеток для расширения зоны сканирования, где каждый отдельный элемент отвечает за отдельный фрагмент сечения рельса: головка с поверхности катания, головка с боковой грани, шейки, перьев подошвы с рабочей и нерабочей граней.
Устройство отличается тем, что содержит УЗ датчики, выполненные в виде многоэлементных фазированных решеток, с возможностью направления УЗ пучков под различными углами и фокусировки на любой глубине рельса, при этом устройство выполнено с устройством перемещения УЗ датчиков вдоль и в поперечном сечении рельса, выполненным с возможностью автоматизированного управления с помощью внешних управляющих сигналов, при этом сигнал с УЗ датчиков подается на подключаемый  дефектоскоп в непрерывном режиме, что позволяет осуществить многоканальную сплошную регистрацию дефектоскопической информации контроля стыков в реальном режиме времени, что, в свою очередь, значительно повышает достоверность обнаружения дефектов расположенных в различных точках сечения рельса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид устройства в сборе с предустановленными датчиками, где 1 - рычаги для установки и переноса устройства; 2 – продольная штанга для перемещения пьезоэлектрического преобразователя (далее – ПЭП) по оси рельса; 3 – ПЭП контроля сварного шва по всему сечению; 4 – ПЭП контроля сварного шва с боковых поверхностей головки рельса; 5, 6 – направляющие для перемещения по шейке рельса и перьям подошвы ПЭП; 7 – ПЭП контроля сварного шва в области шейки и перьев подошвы; 8 – ПЭП для контроля головки рельса с разворотом в рабочую и нерабочую грани; 9 – направляющие обжимы.
На фиг. 2 показана диаграмма обработки ультразвуковых сигналов, автоматического обнаружения и расшифровки дефектов.
Устройство работает следующим образом.
С помощью рычагов 1 устройство устанавливается на проверяемый рельс вблизи контролируемого стыка и закрепляется с помощью направляющих обжимов 9. Сигналы с ПЭП 3, 4, 7 и 8 подаются на внешний дефектоскоп (на рисунке не показан) в режиме реального времени. За счет внешних управляющих сигналов с внешнего управляющего устройства (на рисунке не показано) головка с ПЭП 3 перемещается по направляющей 2 вдоль оси рельса с целью определения положения контролируемого стыка. По сигналу с ПЭП 3, фиксируемому внешним дефектоскопом, определяют место положения контролируемого стыка. В месте стыка с помощью сигналов с внешнего управляющего устройства осуществляют сканирование всего сечения стыка путем перемещения ПЭП 7 по направляющим 5 и 6, а также при развороте ПЭП 8 в рабочую и нерабочую грани. Автоматизация поиска стыка и его автоматическое сканирование с помощью УЗ фазированных решеток, позволяет исключить влияние на полученные результаты квалификации оператора, за счет чего повышается достоверность получаемых результатов.
Таким образом, обеспечивается достижение технического результата полезной модели в виде повышения достоверности обнаружения дефектов за счет автоматизация обнаружения стыка рельсов и дефектов в них.