УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ С ТРУДНОДОСТУПНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к устройствам пробоподготовки для последующего количественного химического анализа порошкообразных проб. Может быть использовано для контроля коррозионного состояния железобетонных конструкций с труднодоступными поверхностями методом оценки количественного состава продуктов коррозии на таких поверхностях. К труднодоступным можно отнести внутренние поверхности полых железобетонных опор контактной сети железных дорог или линий электропередач, заглубленные в грунт.
Известно устройство для определения количественного состава продуктов коррозии арматуры на труднодоступных поверхностях железобетонных изделий (патент РФ №167680 МПК G01N 21/88 от 29.01.2016), реализующее прямой инструментальный метод диагностирования на основе лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС) по содержанию продуктов коррозии на труднодоступных поверхностях. К недостаткам реализации метода контроля с использованием приведенного устройства относится сложность в точной установке оптической части спектрометра с оптоволоконным кабелем, а именно фокусирующего блока относительно анализируемой поверхности, что может приводить к повышенным погрешностям определения количественного содержания продуктов коррозии.
Для преодоления этого недостатка было принято решение разбить процесс контроля количественного содержания продуктов коррозии на два этапа - отбор пробы в нужном месте с труднодоступных поверхностей, формирование спрессованных таблеток порошкообразных проб одинакового размера, массы и качества поверхности, и непосредственного анализа на месте подготовленных проб с использованием переносных приборов ЛИЭС.
В основе устройства для отбора проб с труднодоступных поверхностей железобетонных конструкций положен принцип ультразвуковой обработки твердых материалов, включая камень и железобетон.
Известны технические решения использования ультразвука для измельчения различных материалов и веществ их подачи в рабочую зону (патент РФ №2393881 МПК А61М 11/00 от 29.12.2008). Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для антибактериального ультразвукового орошения биотканей лекарственными веществами. Устройство содержит магнитострикционный вибровозбудитель и акустическую систему. В области узла колебаний волновода-инструмента в осевом канале имеется подводящее отверстие для подвода эластичной трубки, присоединенной к системе подачи лекарственного раствора. Использование изобретения позволяет повысить уровень излучаемой мощности и получить удобную в работе систему подачи раствора лекарственного вещества. К недостаткам ультразвукового устройства измельчения и подачи раствора относится то, что не предусмотрен отвод продуктов из рабочей зоны.
Наиболее близким решением является ультразвуковое устройство для поверхностной обработки природного и искусственного камня (патент РФ №2479401 МПК В24В 57/02 от 11.05.2011). Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в строительной индустрии для высококачественной поверхностной обработки искусственного и природного камня, а также других хрупких и труднообрабатываемых материалов. Устройство содержит корпус с магнитострикционным вибровозбудителем и рабочую головку. Предусмотрены узел подачи абразива в зону обработки и система отвода отработанной суспензии. Рабочая головка содержит рабочую насадку с каналами для подачи суспензии абразива. Система отвода отработанной суспензии выполнена с отводящим кольцом, соединенным с нижней частью корпуса посредством подшипника качения и имеющим привод вращения. Недостатками представленного устройства является невозможность сбора продуктов после воздействия и обработки поверхности твердого тела, а также невозможность управления рабочим органом на труднодоступных поверхностях.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение производительности обработки, измельчения и сбора мелкодисперсных частиц с труднодоступных поверхностей железобетонных конструкций.
Техническим результатом полезной модели является высокая производительность обработки, измельчения и сбора мелкодисперсных частиц с труднодоступных поверхностей железобетонных конструкций.
Технический результат достигается тем, что ультразвуковое устройство для отбора проб с труднодоступных поверхностей железобетонных конструкций, содержащее корпус с магнитострикционным вибровозбудителем, совершающим продольные колебания, систему отвода отработанной суспензии, соединенную с нижней частью корпуса и рабочую головку на валу, отличающееся тем, что дополнительно введен двигатель постоянного тока, установленный с возможностью передачи вращательного движения на вал рабочей головки через редуктор, состоящий из шестерни и промежуточного вала, при этом на корпусе закреплен отводящий гибкий шланг с возможностью взаимодействия с внешним втягивающим компрессором.
Сущность полезной модели поясняется чертежом: на фиг. 1 изображен продольный разрез устройства.
Устройство содержит магнитострикционный вибровозбудитель 1, который при помощи наконечника 11 связан с валом рабочей головки 4 в виде торцевой фрезы. Вал рабочей головки 4 связан с двигателем постоянного тока 2 при помощи редуктора 7 состоящего из промежуточного вала, и четырех шестерен. Две шестерни закреплены на концах промежуточного вала, одна шестерня закреплена на валу рабочей головки 4 и еще одна закреплена на валу двигателя постоянного тока 2. Рабочая камера связана с отводящим гибким шлангом 10 при помощи выходного штуцера 9. На корпусе устройства 8 закреплены оптическая головка видеоэндоскопа 3 и отводящий гибкий шланг 10 при помощи кронштейнов 12.
Электрический кабель 13, подводящий питание к ультразвуковому генератору 1 и двигателю постоянного тока 2, заводится в устройство через отверстие в корпусе 8. Торцевая фреза рабочей головки 4 вступает во взаимодействие с пятном коррозии на поверхности бетона 14.
Ультразвуковое устройство для отбора проб с труднодоступных поверхностей железобетонных конструкций работает следующим образом. Магнитострикционный вибровозбудитель 1 вырабатывает колебания, направленные перпендикулярно к обрабатываемой поверхности, которые при помощи наконечника 11 передаются рабочей головке 4 через ее вал и воздействуют на обрабатываемую поверхность 14. Рабочая головка 4 в виде торцевой фрезы дополнительно приводится во вращательное движение при помощи двигателя постоянного тока 2 и редуктора 7, содержащего четыре шестерни, две из которых закреплены на промежуточном валу, одна на валу двигателя постоянного тока 2 и еще одна на конце вала рабочей головки 4. Таким образом, для повышения эффективности обработки поверхности бетона, рабочая головка 4 совершает сложное движение в виде продольных колебаний и осевого вращения, и вступает во взаимодействие с поверхностью бетона, содержащее пятно коррозии 14. Для обеспечения прочности и уменьшения биений вала рабочей головки 4 предусмотрен подшипник 5.
Проба представляет собой порошок, состоящий из размельченных компонентов железобетона и продуктов коррозии, заполнявших поры на его поверхности. При взаимодействии торцевой фрезы рабочей головки 4 с поверхностью бетона, содержащей пятно коррозии 14, в рабочей камере вокруг фрезы образуются частицы пробы, представляющие размельченные фракции с поверхности бетона. Благодаря разряжению воздуха, создаваемого внешним втягивающим компрессором, частицы пробы направляются через выходной штуцер 9 и отводящий гибкий шланг 10 во внешнюю емкость (на фиг.1 не показана) для сбора необходимого количества пробы. Защитная шайба 6 предотвращает попадания частиц пробы к магнитострикционному вибровозбудителю 1 и двигателю постоянного тока 2.
Для обнаружения области железобетона, подверженного коррозии и появления характерного пятна на его поверхности, на корпусе 8 устройства размещена оптическая головка видеоэндоскопа 3. По данным видеоизображения, рабочая головка устройства подводится к пятну коррозии на поверхности бетона 14 и осуществляет забор пробы.