УСТАНОВКА ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО, И/ИЛИ ВИХРЕТОКОВОГО, И/ИЛИ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Предполагаемая полезная модель относится к области неразрушающего контроля качества продукции металлургической промышленности, и может быть использована для обнаружения дефектов на цилиндрическом прокате, в том числе, трубах, с применением вращающихся ультразвуковых преобразователей.
Известна установка для бесконтактного ультразвукового контроля сортового проката и труб, содержащая транспортную линию с приводными и неприводными роликами, механизм сканирования с электромагнитно-акустическими преобразователями, первым измерителем перемещения объекта контроля в виде оптического датчика, программный блок управления и многоканальный маркер, в которой электромагнитно-акустические преобразователи установлены с возможностью перемещения относительно системы координат путем их подвода к объекту контроля в момент подхода его переднего конца к электромагнитно-акустическим преобразователям и отвода от объекта контроля в момент подхода его заднего конца от электромагнитно-акустических преобразователей [1].
К недостаткам известной установки относятся сложность конструкции и невозможность ультразвукового контроля сортового проката, например, труб.
Известно устройство для ультразвукового контроля листового проката, выполненное в виде двух платформ, одна из которых установлена с возможностью перемещений поперек листа, а другая установлена неподвижно, на подвижной платформе установлены, по меньшей мере, две балки с линейками электромагнитно-акустических преобразователей для ультразвукового контроля основного металла и одна балка с блоком электромагнитно-акустических преобразователей для поиска и контроля левой кромки листа, первая балка с линейками электромагнитно-акустических преобразователей для ультразвукового контроля основного металла закреплена на ней неподвижно, вторая балка с линейками электромагнитно-акустических преобразователей для ультразвукового контроля основного металла установлена с возможностью перемещений вдоль продольной оси платформы поперек листа, балка с блоком электромагнитно-акустических преобразователей для поиска и ультразвукового контроля левой кромки листа установлена на подвижной платформе с возможностью перемещении параллельно ее продольной оси на расстояние, большее половины ширины контролируемого листа [2].
Известно устройство для ультразвукового контроля круглого проката, содержащее ультразвуковой преобразователь, опоры, подложку и систему регулирования положения ультразвукового преобразователя относительно поверхности объекта контроля, в котором система регулирования состоит из механизма подвода и прижима подложки к объекту контроля и механизма центрирования и независимого прижима ультразвукового преобразователя к объекту контроля, механизм подвода и прижима подложки к объекту контроля содержит корпус, на котором смонтированы направляющие, соединенные траверсой с пневмоцилиндром и снабженные цапфами для соединения с механизмом центрирования и независимого прижима ультразвукового преобразователя к объекту контроля, механизм центрирования и независимого прижима ультразвукового преобразователя к объекту контроля содержит подложку, которая жестко связана с механизмом подвода и прижима подложки к объекту контроля при помощи рамки, соединенной с направляющими механизма подвода и прижима подложки при помощи осей, обеспечивающих качание подложки в плоскостях поперечного и продольного сечений объекта контроля, например прутка, при его отклонении от оси симметрии устройства, на подложке установлена планка с ультразвуковым преобразователем, на которой смонтированы опоры скольжения, например линейные подшипники, для обеспечения ее вертикального перемещения относительно подложки при проходе дефектов, выступающих над поверхностью объекта контроля, корпуса линейных подшипников жестко закреплены на подложке, а штоки линейных подшипников жестко соединены с планкой, ультразвуковой преобразователь установлен по центру планки, которая прижата к подложке, например, только силой пружин в случае использования пьезоэлектрического преобразователя или силой магнитного поля в случае использования электромагнитно-акустического преобразователя, планка снабжена накладкой из твердого сплава, предназначенной для защиты ультразвукового преобразователя от износа при трении о поверхность объекта контроля и имеет скосы в поперечном сечении для надежной «посадки» ультразвукового преобразователя на поверхность объекта контроля [3].
К недостатку известных устройств [2, 3] относится невозможность сплошного контроля цилиндрического проката, например, труб по окружности при линейном перемещении объекта контроля.
Известно самоходное устройство для неразрушающего контроля трубопроводов, принятое за прототип, адаптированное к движению вдоль внутренней поверхности трубопровода. Устройство включает в себя как минимум один измерительный модуль для получения измеренных данных трубопровода и как минимум один функциональный модуль, вращающийся вокруг центральной оси устройства, который выполняет, по крайней мере, одну функцию, выбранную из группы, состоящей из полученных измеренных данных и движения устройства. Устройство также включает в себя раму, которая непостоянна в направлении вдоль оси, перпендикулярную к центральной оси устройства, в котором, по крайней мере, один функциональный модуль расположен на раме.
Кроме того, в известном устройстве, по крайней мере, один измерительный модуль измеряет с помощью, по крайней мере, одного из методов: MFL-методом (метод рассеянного потока), ЭМАП - электромагнитным методом и ультразвуком [4].
К недостаткам известного устройства относится недостаточная надежность ультразвукового контроля при самоходном перемещении по спирали вдоль внутренней поверхности трубы, сложность конструкции и электронной аппаратуры, невозможность ультразвукового контроля цилиндрического сортового проката сплошного сечения.
Все известные устройства имеют общий недостаток: полученные данные от измерительного модуля передаются с движущегося функционального модуля (борта) на компьютер контактным способом, что сопряжено с применением большого количества электронного оборудования и ограниченным числом передаваемых каналов.
Задачей (целью) предлагаемой полезной модели является создание установки ультразвукового контроля с бесконтактной связью между измерительными модулями и принимающим устройством, обеспечивающей эффективный сплошной ультразвуковой контроль цилиндрического проката, в том числе труб, при линейном перемещении объекта контроля.
Указанная цель достигается тем, что в установке для бесконтактного ультразвукового, и/или вихретокового, и/или магнитного контроля цилиндрических изделий, включающей транспортную систему, предназначенную для транспортировки объектов ультразвукового или магнитного контроля, статорную часть, расположенную в процессе контроля неподвижно или условно неподвижно относительно транспортного конвейера, полый ротор, на борту которого размещены по крайней мере два многоканальных магнитных, вихретоковых или электромагнитно-акустических преобразователя с приводами и элементами подвески, соединенные с ними блоки аналоговой электроники, систему передачи питающего напряжения на элементы, находящиеся на роторе, систему передачи информативных сигналов с ротора в электронные модули, расположенные неподвижно относительно транспортной системы, и вычислительный комплекс, содержащий компьютер, на борту ротора дополнительно размещены: механические, электрические и электронные элементы управления приводами ультразвуковых, магнитных или вихретоковых преобразователей, позволяющие оперативно и дистанционно изменять орбиту вращения указанных выше преобразователей, блоки аналого-цифрового преобразования и цифровой обработки сигналов, а так же стандартные порты и устройства для передачи цифровых сигналов непосредственно в компьютер вычислительного комплекса, при этом все информативные сигналы, по крайней мере, большая часть информативных сигналов с борта ротора передаются в цифровом виде, в качестве системы передачи информативных сигналов с борта ротора на компьютер используется устройство для беспроводной передачи информации, состоящее из передатчика, закрепленного на борту ротора и приемника, установленного на статорной части установки.
Кроме того, в установке для бесконтактного ультразвукового, и/или вихретокового, и/или магнитного контроля цилиндрических изделий, в качестве системы передачи информативных сигналов с ротора используются устройства беспроводной передачи цифровых сигналов, передача цифровых информативных сигналов с ротора осуществляется посредством использования кабелей и устройств системы передачи питающего напряжения, с целью увеличения сроков службы подшипников ротора, количество преобразователей принято не менее двух, длина активной зоны преобразователей в направлении оси объекта контроля выбирается из диапазона от 25 мм до 400 мм, а число оборотов ротора определяется по формуле: n=MV/kL, где М - коэффициент перекрытия, принимаемый меньше единицы, если сплошной контроль не требуется, и равный, или больший единицы в случае сплошного контроля, n - число оборотов ротора об/сек., V - скорость движения объекта контроля через установку м/с, K - количество преобразователей, расположенных на роторе шт., L - длина активной зоны преобразователя, м.
Рисунки
Фиг.1 - Функциональный модуль, вид спереди, В.
Фиг.2 - Функциональный модуль, вид сбоку, А.
Фиг.3 - Функциональный модуль, вид сверху, С.
Фиг.4 - Функциональный модуль, вид сбоку на привод полого ротора, Д.
Фиг.5 - Функциональный модуль, вид в плане на привод полого ротора, Е.
Фиг.6 - Функциональный модуль, аксонометрия: вид на привод, полый ротор (борт установки) и диск с магнитной системой.
Фиг.7 - Измерительный модуль, вид сбоку на рычажную систему, Ж.
Фиг.8 - Измерительный модуль, вид на магнитную систему, рычажную систему и преобразователи М-М.
Фиг.9 - Измерительный модуль, вид на магнитную систему сверху, И.
Фиг.10 - Сечение по диску и рычажной системе с противовесами.
Фиг.11 - Регулировочный винт, разрез L-L.
Фиг.12 - Измерительный модуль, вид сверху на магнитную систему и кронштейны.
Фиг.13 - Магнитная система с преобразователями и стопором-ограничителем самопроизвольного падения после прохода ОК.
Фиг.14 - Магнитная система, вид на упоры-ограничители самопроизвольного падения после прохода ОК.
Фиг.15 - Магнитная система, вид спереди на диск. магнитную систему и приборы - устройства беспроводной передачи цифровых сигналов между бортом ротора, на котором смонтирован диск с магнитной системой, и компьютером.
Фиг.16 - Вид на систему передачи питающего напряжения на элементы, находящиеся на роторе.
Детальное описание элементов конструкции установки
I. Механические элементы управления
Статорная часть 1, расположенная в процессе контроля неподвижно или условно неподвижно относительно транспортного конвейера (условно не показан), включает в себя раму 2, подшипники 3, на которые установлен полый ротор 4, подъемный механизм вертикальный 5, механизм 6, перемещающий по горизонтали установку, электропривод 7, состоящий из электродвигателя 8 и клиноременной передачи 9.
На полом роторе 4 укреплен диск 10, на котором расположены, функциональный модуль 11 и измерительный модуль 12.
Функциональный модуль 11 содержит рычажную систему 13. Рычажная система 13 содержит противовесы 14, плиты 15, кронштейны 16, валы 17, подшипники 18, ходовые винты 19, гайки 20, направляющие 21, каретки 22, направляющие 23 плит 15, пружины 24.
Измерительный модуль 12, расположенный на диске 10, содержит, по меньшей мере, две магнитные системы 25.
Каждая магнитная система 25 содержит многоканальный магнитный, вихретоковый или электромагнитно-акустический преобразователь 26, состоящий, например, из центрального магнита 27, бокового левого магнита 28, бокового правого магнита 29, подложки 30 и лыж 31.
Для исключения самопроизвольного падения магнитной системы 25 при выходе изделия из зоны контроля, предусмотрен стопор 32, состоящий из верхнего упора 33, установленного на плите 15 и нижнего упора 34, установленного на рычажной системе 13.
II. Электрические элементы управления.
К электрической системе управления относятся кабели (условно не показаны) и коллектор 35, содержащий щетки 36, медные кольца 37 и медный диск 38, укрепленный на вращающемся роторе 4.
III. Электронные элементы управления.
К электронной системе управления относятся шкафы электроники 39, закрепленные на диске 10, а также устройства для беспроводной передачи информации с борта ротора 4 на компьютер (условно не показан).
Устройство для беспроводной передачи информации состоит из передатчика 40, закрепленного на диске 10 и приемника 41, установленного на статорной части 1 установки.
Предлагаемая установка ультразвукового контроля повышает на порядок помехозащищенность зондирующих сигналов и значительно увеличивает количество каналов информации за счет наличия в ней беспроводной радиосвязи, обеспечивающей передачу информации на компьютер без применения аналоговых устройств и механических контакторов.
Источники информации
1. Патент РФ №2238553
2. Патент РФ №2298180
3. Патент РФ №2313785
4. Патент США №8146449