ГАММА-ДЕФЕКТОСКОП
GAMMA-RAY FLAW DETECTOR

Изобретение относится к области исследования материалов без их разрушения, а именно к радиографическому методу контроля, и может быть использовано для контроля качества широкой номенклатуры сварных соединений в качестве универсального средства гамма-дефектоскопии.
Известна аппаратура для просвечивания контролируемых объектов, содержащая радиационную головку, снабженную блоком защиты с аксиальным каналом для размещения подвижных держателей источника и защитного обтюратора, держатель источника, жестко или шарнирно соединенный с капсулой источника и обтюратором, коллиматор и средство перемещения держателя источника и обтюратора [1].
Известен гамма-дефектоскоп, радиационная головка которого снабжена корпусом, блоком биологической защиты с аксиальным каналом, содержащим подвижный пустотелый челнок, служащий для размещения в его полости шарнирно соединенных между собой элементов держателя источника излучения, причем пустотелый челнок с одной стороны имеет сквозное отверстие и возвратный упор, а с противоположной - защитный вкладыш (обтюратор), профилированный по торцу, обращенному во внутреннюю полость челнока, и элемент, предотвращающий его произвольное вращение, а с боковой стороны - окно для выхода держателя источника по профилю защитного вкладыша, каналом поступательного перемещения держателя источника по каналу и ампулопроводу, ампулопроводом, являющимся продолжением канала, механизмом блокировки держателя источника [2].
Наиболее близким по назначению и конструкции является гамма-дефектоскоп, радиационная головка в котором снабжена корпусом и блоком защиты с каналом для размещения кинематически замкнутых посредством дискретно-подвижной П-образной траверсы подвижного многозвенного ступенчатого держателя источника с излучателем и интегрированного в соответствующую ему полость в блоке защиты, частично сформированную полостью канала, плоского клинообразного обтюратора, оснащенного по углу подъема клина направляющей скольжения и выполненного с возможностью дискретного перемещения в плоскости, проходящей через ось канала, плоскопараллельно его оси, совпадающей с углом образующей обтюратора, а блок защиты в полости размещения обтюратора снабжен ответной частью направляющей скольжения плоского клинообразного обтюратора, причем контактная образующая поверхность обтюратора соответствует каналу, тросовый транспортер с соединительным рукавом и приводом, ампулопровод для транспортирования подвижного держателя источника [3, 4].
Недостатком описанного технического решения является снижение эффективности защиты от проникающего излучения и радиационной безопасности, обусловленное локальной диффузией рассеянного излучения в граничных зонах контакта и сопряжения подвижного плоского клинообразного обтюратора с массивом статичного блока биологической защиты за счет гарантированных конструктивных зазоров подвижного и статичного компонентов защиты, что не исключает возможности повышения лучевых нагрузок на персонал.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого устройства, заключается в повышении надежности защитных свойств и обеспечении санитарных норм радиационной безопасности за счет модификации профиля сопрягаемых поверхностей составных частей блока защиты с образованием при этом компенсирующих защитных лабиринтов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в гамма-дефектоскопе, содержащем радиационную головку с корпусом и блоком защиты с каналом для размещения кинематически замкнутых посредством дискретно-подвижной П-образной траверсы подвижного многозвенного ступенчатого держателя источника с излучателем и интегрированного в соответствующую ему полость в блоке защиты, частично сформированную полостью канала, плоского клинообразного обтюратора, оснащенного по углу подъема клина направляющей скольжения и выполненного с возможностью дискретного перемещения при взаимодействии с капсулой источника излучения или держателем источника в плоскости, проходящей через ось канала, плоскопараллельно его оси, совпадающей с углом образующей обтюратора, а блок защиты в полости размещения обтюратора снабжен ответной частью направляющей скольжения плоского клинообразного обтюратора, контактная образующая поверхность обтюратора соответствует каналу, а его концевая часть, обращенная к капсуле излучателя, профилирована на длину капсулы излучателя соосно каналу тупиковым куполообразным туннелем, выполненным с возможностью размещения в нем капсулы излучателя в положении хранения в качестве первичного подвижного защитно-компенсирующего барьера, локализующего поток прямого проникающего излучения в зоне концентрации конструктивных зазоров, тросовый транспортер с соединительным рукавом и приводом, ампулопровод для транспортирования подвижного держателя источника, причем в описанном дефектоскопе указанный технический результат получают и в том случае, когда внешняя торцовая часть клинообразного обтюратора снабжена поперечным тупиковым компенсирующим барьером из материала обтюратора, выполненным в виде симметричного фланцевого обрамления в соответствии с профилем блока защиты с образованием прямоугольного лабиринта, гарантированно перекрывающего зазоры подвижного конструктивного стыка блока защиты и обтюратора до горизонтальной плоскости, проходящей через ось канала, и в том случае, когда периферийная поверхность клинообразного обтюратора, определяющая угол подъема клина обтюратора, профилирована в виде цилиндрического ползуна, размещенного в соответствующей ему тупиковой цилиндрической полости блока защиты с возможностью перемещения в плоскости оси канала с образованием тупикового компенсирующего барьера в зоне подвижного конструктивного стыка, а также и в том случае, когда дискретно-подвижная П-образная траверса кинематически связана с дискретно-подвижным защитным шибером, выполняющим функции тупикового компенсирующего барьера в зоне конструктивного стыка блока защиты и обтюратора в диапазоне от горизонтальной плоскости, проходящей через ось канала, до его нижней точки при возврате источника излучения в положение хранения.
Предлагаемый гамма-дефектоскоп показан на фиг.1-7.
Гамма-дефектоскоп включает в себя радиационную головку 1, тросовый транспортер с соединительным рукавом и приводом 2 и ампулопровод с коллиматором 3. В свою очередь радиационная головка в корпусе 4 включает в себя блок защиты 5, оснащенный каналом 6, содержащим подвижный многозвенный ступенчатый держатель источника 7, оснащенный капсулой излучателя 8, и плоский клинообразный обтюратор 9, интегрированный в соответствующее ему клинообразное гнездо 10, частично сформированное полостью канала 6, дискретно-подвижную П-образную траверсу 11, размещенную в направляющих скольжения 12 и 13 корпуса 4 и оснащенную контактной площадкой 14 и втулкой 15, подпружиненные парные телескопические пальцы 16, 17, обеспечивающие поляризованную фиксацию П-образной траверсы 11 в ее дискретных положениях. При этом концевая часть клинообразного обтюратора 9, обращенная к капсуле излучателя 8, профилирована на длину капсулы излучателя 8 соосно каналу 6 тупиковым куполообразным туннелем 18, выполненным с возможностью размещения в нем капсулы излучателя 8 в положении хранения в качестве первичного подвижного защитно-компенсирующего барьера, локализующего поток прямого проникающего излучения, а тупиковая поверхность куполообразного туннеля 18, контактирующая с торцом капсулы излучателя 8, профилирована тупым срезом 19 с целью исключения повышенного контактного давления и износа подвижных элементов при кинематических контактах.
Монолитный брикет клинообразного обтюратора 9 по углу подъема клина профилирован цилиндрообразным ползуном 20 в качестве направляющей скольжения с возможностью обеспечения его плоскопаралельного перемещения и координации соответственно сформированной полости 21 блока защиты 5 строго в плоскости оси канала 6 и оснащен фланцем 22 по внешнему торцу брикета обтюратора 9 с образованием тупикового компенсирующего барьера в виде лабиринта, гарантированно перекрывающего конструктивные зазоры между подвижным обтюратором 9, размещенным в полости 21 блока защиты 5 по его внешней поверхности подвижного конструктивного стыка блока защиты и обтюратора до горизонтальной плоскости, проходящей через ось канала, а периферийная часть 22 клинообразного обтюратора 9 снабжена роликом 23, обеспечивающим кинематическую связь с П-образной траверсой 11 посредством паза 24, выполненного конструктивно в теле траверсы 11 перпендикулярно оси канала 6.
Дискретно-подвижная П-образная траверса 11 посредством кулачка 25 кинематически связана с дискретно-подвижным защитным шибером 26, выполняющим функции тупикового компенсатора по внешнему торцу конструктивного стыка блока защиты 5 и обтюратора 9 в диапазоне от горизонтальной плоскости, проходящей через ось канала 6, до его нижней точки при возврате держателя источника излучения 7 в положение хранения. Корпус 4 радиационной головки 1 содержит замковое устройство 27, блокирующее несанкционированный выпуск пучка излучения посредством блокирования траверсы 11 в исходном состоянии.
Устройство работает следующим образом.
После подсоединения ампулопровода с коллиматором 3 к выходному окну канала 6 радиационной головки 1 и тросового транспортера с соединительным рукавом и приводом 2 к держателю источника 7 радиационной головки 1 и деблокирования траверсы 11 замковым устройством 27 гамма-дефектоскоп предварительно подготавливают к работе. При повороте рукоятки привода тросового транспортера 2 держатель источника 7, соединенный с капсулой излучателя 8, перемещается вдоль оси канала 6, а капсула излучателя 8, оставаясь при этом в куполообразном туннеле 18, кинематически взаимодействует с торцовым срезом 19 клинообразного обтюратора 9 и сообщает последнему дискретное перемещение по двум координатам, определяемое углом подъема цилиндрообразного ползуна 20 в соответствующей ему направляющей скольжения блока защиты 5, открывая тем самым выход держателю источника, оснащенного капсулой излучателя, за пределы блока защиты, а периферийная часть 22 обтюратора, снабженная роликом 23, взаимодействуя с пазом 24, обеспечивает дискретное (по направлению движения держателя источника 7 с капсулой излучателя 8) перемещение в направляющих скольжения 12 и 13 подвижной П-образной траверсы 11, жестко скрепленной с втулкой 15. Шарнирно укрепленные в корпусе 4 подпружиненные парные телескопические пальцы 16 и 17 совершают качательное движение и через контактную площадку 14 фиксируют П-образную траверсу 11 в крайнем положении. При этом кулачок 25 П-образной траверсы 11 кинематически взаимодействует с подвижным защитным шибером 26, открывая тем самым выход держателю источника через выходное окно. Продолжая вращение рукоятки привода тросового транспортера 2, оператор перемещает держатель источника 7 с капсулой излучателя 8 из радиационной головки 1 в ампулопровод с коллиматором 3.
После завершения времени экспонирования вращением рукоятки привода тросового транспортера 2 в противоположном направлении оператор возвращает держатель источника 7 с капсулой излучателя 8 из положения просвечивания в положение хранения. При возврате ступенчатого держателя источника 7 в исходное состояние он торцовой частью ступеньки вступает в кинематический контакт с втулкой 15 и, продолжая поступательное движение, перемещает П-образную траверсу 11 и кинематически связанный с ней клинообразный обтюратор 9 в исходное состояние, при котором канал 6 перекрыт, а профилированная на длину капсулы излучателя концевая часть клинообразного обтюратора 9 формирует для капсулы излучателя 8 защитно-компенсирующий куполообразный туннель 18, локализующий поток прямого и диффузионного (рассеянного) проникающих излучений в зоне концентрации конструктивных зазоров, причем рассеянное проникающее излучение по внешней поверхности конструктивных стыков дополнительно перекрывается тупиковым куполообразным туннелем 18 клинообразого обтюратора 9 и его фланца 22, а также подвижным защитным шибером 26, кинематически взаимодействующим с кулачком 25 П-образной траверсы, фиксация которой осуществляется подпружиненными телескопическими пальцами 16 и 17 по вышеуказанному принципу с последующей блокировкой замковым устройством 27.
Экспериментальная проверка предлагаемого технического решения показала возможность его реализации в промышленности, а указанные в формуле изобретения отличительные признаки необходимы и достаточны для обеспечения заявленного технического результата.
Литература
1. Гамма-аппарат для радиографического контроля, патент Франции №1.149.712., публ. 31 декабря 1957 г., и патент Англии №812.035, публ. 15 апреля 1959 г.
2. Радиоизотопная дефектоскопия (методы и аппаратура). Майоров А.Н. и др. М.: Атомиздат, 1976, с.71-73.
3. Декопов А.С. Оптимизация конструкции узлов переносного шлангового гамма-дефектоскопа, «Вопросы атомной науки и техники». Серия: Техническая физика и автоматизация, 2008, Вып.63, с.65-74.
4. Патент РФ №1746799, приоритет 03.05.1992 г., публ. в бюлл. изобрет. №11-1997 от 20.04.1997.