УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области средств ультразвукового неразрушающего контроля с электромагнитным удержанием контактной жидкости и может быть использована при ультразвуковом контроле основного металла в зоне термического влияния сварных соединений трубопроводов жидкостных ракетных двигателей, штампованных заготовок плоской и сферической формы, плоских биметаллических листов, листов из полимерных композиционных материалов и других изделий, как в ручном варианте, так и в составе автоматизированных установок.
Известен ультразвуковой преобразователь для непрерывной дефектоскопии рельсового полотна методом акустического неразрушающего контроля, содержащий несущий элемент, жестко связанный с валом, на котором размещены первый и второй ролики, установленные соосно друг с другом с возможностью вращения, каждый из роликов состоит из двух последовательно намагниченных дисков, связанных между собой эластичным ободом, в котором выполнены отверстия. С валом жестко связан направляющий элемент, расположенный между дисками роликов, в котором установлен пьезоэлектрический датчик, подпружиненный перпендикулярно оси вала пружиной. Полость, образованная эластичным ободом и дисками, заполнена магнитной жидкостью (см. патент РФ №2209427, кл. G01N 29/04, 2003 г.).
В результате анализа конструкции ультразвукового преобразователя необходимо отметить, что конструкция датчика громоздка и ненадежна в виду наличия большого количества движущихся частей. Так же стоит отметить, что данная конструкция имеет весьма узкую область применения, так как рассчитана на контроль рельсов, и не применима на изделиях другой формы.
Известен ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, установленные в нем пьезоэлемент, протектор, демпфер с магнитом, резервуар с контактной магнитной жидкостью, узел автоматической подачи контактной магнитной жидкости на рабочую поверхность преобразователя, выполненный в виде соединяющих резервуар с рабочей поверхностью преобразователя двух капилляров с клапанами.
Для работы ультразвуковой преобразователь подключают к дефектоскопу, закрывают клапанами капилляры, открывают крышку и заливают в резервуар контактную магнитную жидкость. Герметично закрывают крышку резервуара, устанавливают ультразвуковой преобразователь на контролируемом изделии и открывают клапаны, контактная магнитная жидкость, находящаяся в резервуаре, притягивается магнитом на рабочую поверхность и вытекает на нее из капилляра. Одновременно через второй капилляр в резервуар попадает воздух, как только на рабочую поверхность вытекает столько магнитной жидкости, что она перекроет расположенное на рабочей поверхности отверстие капилляра, проникновение воздуха в резервуар через капилляр прекращается и прекращается вытекание жидкости на рабочую поверхность из капилляра, так как вытекание жидкости без доступа воздуха создает в резервуаре разрежение воздуха. Производят контроль изделия, перемещая преобразователь по его поверхности. Как только количество магнитной жидкости на рабочей поверхности уменьшится в результате ее расхода настолько, что она перестанет перекрывать доступ воздуха в резервуар через капилляр, подача жидкости через капилляр на поверхность возобновится и т.д.
(см. А.С. СССР №1385059 кл. G01N 29/04. 1984 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции ультразвукового преобразователя необходимо отметить, что данная конструкция громоздка в виду наличия емкости для жидкости (что делает затруднительным процесс контроля в местах с ограниченным доступом), сложна из-за наличия капилляров и клапанов, которые могут засоряться и выходить из строя (что приводит к недолговечности и малому сроку службы преобразователи, увеличивает стоимость эксплуатации). Наличие постоянного магнита исключает возможность снятия магнитного поля для обеспечения полной очистки преобразователя в зоне пъезопластины от магнитной жидкости и загрязнений, попадающих в магнитную жидкость в ходе контроля, из за чего снижается чувствительность контроля преобразователем, так как частицы загрязнений вызывают рассеивание ультразвука, вызывают отражение ультразвуковых волн, а в некоторых случаях могут полностью препятствовать прохождению ультразвуковых колебаний. Так же данная конструкция подразумевает расход жидкости, что является недопустимым для автоматизированных установок контроля, в которых отсутствует возможность сбора растекающейся магнитной жидкости.
Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения контроля изделий широкого спектра форм и размеров за счет обеспечения стабильного акустического контакта без системы подачи контактной жидкости, в том числе на изделиях, недопускающих растекание по ним контактной жидкости и обеспечения постоянной чувствительности контроля за счет возможности качественной очистки поверхности протектора преобразователя при отключении электромагнита.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ультразвуковом преобразователе, содержащем корпус, в котором размещены пьезоэлемент и протектор, новым является то, что преобразователь оснащен электромагнитом и магнитопроводом, закрепленным в корпусе, электромагнит размещен на магнитопроводе, протектор закреплен в нижней части корпуса, а пьезоэлемент закреплен на протекторе, причем при отключении электромагнита обеспечивается возможность качественной очистки поверхности протектора.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлен акустический преобразователь в аксонометрической проекции с местным разрезом.
Ультразвуковой преобразователь содержит полый корпус 1, в котором закреплен (например, посредством клея) магнитопровод 2. На магнитопроводе размещен электромагнит 3, представляющий собой обмотку из медного обмоточного провода. В нижней части корпуса 1 размещен пьезоэлемент 4, который прикреплен (например, приклеен) к протектору 5, прикрепленному к корпусу 1.
Электрические выводы (на рисунке не обозначены) пьезопластины и электромагнита выводятся за пределы корпуса 1.
Полость корпуса 1 залита демпфером в виде смолы с наполнителем (на рисунке не обозначен).
Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.
Для работы ультразвуковой преобразователь выводами подключают к ультразвуковому дефектоскопу (не обозначен). Подают напряжение на электромагнит. На рабочую поверхность протектора 5 (например, шприцем) наносят магнитную контактную жидкость. Преобразователь помещают на объект контроля, производят контроль объекта путем сканирования поверхности зоны контроля с произведением регистрации обнаруженных дефектоскопом дефектов (процесс контроля и обработки результатов является стандартным, он широко известен специалистам и поэтому не приведен в настоящей заявке). По окончанию процесса контроля выключают электропитание, собирают (например, шприцем) магнитную жидкость. Процесс контроля закончен.
Эксплуатация преобразователя по сравнению с наиболее близким аналогом обеспечивает контроль значительно большей гаммы изделий, в том числе за счет уменьшения его габаритов и исключения растекания магнитной жидкости, преобразователь надежен и удобен в работе, так как имеет более простую конструкцию.