УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ КОНТАКТИРУЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДЕФЕКТОСКОПА

Полезная модель относится к области дефектоскопии и может использоваться в устройствах для обнаружения дефектов рельсов железнодорожного транспорта и метрополитена.
Для надежной работы ультразвуковых дефектоскопов с обеспечением высокой точности измерений требуется соблюдение высокого качества акустического контакта между рельсом и ультразвуковыми преобразователями. Этой цели служит подача в область между поверхностью катания головки рельса и рабочими поверхностями ультразвуковых преобразователей контактирующей жидкости, в качестве которой может использоваться, например, вода или водно-глицериновая смесь.
Основными традиционными узлами устройств для подачи жидкости различного назначения на рельсы являются накопительная емкость, насос или система насосов подачи жидкости, фильтры, клапаны, краны, подводящие трубки со штуцерами. Известно, например, устройство для рельсосмазывания, содержащее размещенные на рельсовом транспортном средстве гидравлически связанное трубопроводами оборудование, включающее заправочные баки, снабженный электродвигателем насос, связанные с воздушным компрессором рабочие баки, фильтры, узел перемешивания, узел подачи жидкости на рельсы, гидравлические клапаны и снабженные форсункой гибкие рукава (RU 127351 U1, 2013). Такое устройство может использоваться для подачи контактирующей жидкости в ультразвуковых дефектоскопах, однако при этом не обеспечивается необходимое постоянство условий контактирования при различных скоростях движения транспортного средства и состояния окружающей среды, поэтому не может быть обеспечена высокая точность измерений.
Известно, например, устройство подачи контактирующей жидкости в зону контроля в процессе ультразвукового контроля, позволяющее эффективно обеспечить акустический контакт между поверхностью ультразвукового преобразователя и поверхностью объекта контроля, которое включает герметичную емкость для хранения контактирующей жидкости и включающий насосы тракт подачи контактирующей жидкости, совмещенный с трактом ее отвода (RU 2623191 С1, 2017). Это устройство может использоваться преимущественно для стационарного ультразвукового контроля сварных соединений. Однако его конструкция не позволяет использовать его в ультразвуковых дефектоскопах для мобильного контроля рельсов.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному является устройство подачи контактирующей жидкости ультразвукового дефектоскопа, размещенное в дефектоскопной подвижной единице и выполненное с обеспечением возможности поступления контактирующей жидкости между поверхностью катания головки рельса и рабочей поверхностью расположенных в акустических блоках ультразвуковых преобразователей, содержащее связанные между собой трубопроводами накопительную емкость, насосный узел, фильтр очистки, расходомер и группу снабженных штуцером подводящих трубок, и содержащее также узел нагрева контактирующей жидкости (RU 105248 U1, 2011). Насосный узел в этом устройстве выполнен одноконтурным, нагрев контактирующей жидкости предусмотрен только в зимний период (конструкция узла нагрева в указанном патенте не раскрыта), а штуцеры подводящих трубок размещены в акустических блоках. Это не позволяет обеспечить высокие качество и надежность акустического контакта и его стабильность в эксплуатации при различных скоростях движения подвижной единицы и меняющихся условий окружающей среды, что связано в первую очередь с недостаточной эффективностью конструкций насосного узла и узла нагрева. Размещение штуцеров непосредственно в акустических блоках затрудняет соблюдение требования постоянства акустического контакта, не обеспечивает равномерного нагрева ультразвуковых преобразователей и неудобно при эксплуатации устройства, когда требуется замена акустических блоков, что требуется достаточно часто в связи с необходимостью выявления дефектов различной природы. Такая конструкция в целом не гарантирует от пропуска дефектов. Поэтому такое устройство недостаточно эффективно в эксплуатации.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в создании устройства подачи контактирующей жидкости ультразвукового дефектоскопа, лишенного недостатков прототипа, Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в повышении эксплуатационной эффективности устройства подачи контактирующей жидкости ультразвукового дефектоскопа.
Это достигается тем, что в устройстве подачи контактирующей жидкости ультразвукового дефектоскопа, размещенном в дефектоскопной подвижной единице и выполненным с обеспечением возможности поступления контактирующей жидкости между поверхностью катания головки рельса и рабочей поверхностью расположенных в акустических блоках ультразвуковых преобразователей, содержащем связанные между собой трубопроводами накопительную емкость, насосный узел, фильтр очистки, расходомер и группу снабженных штуцером подводящих трубок, и содержащем также узел нагрева контактирующей жидкости, насосный узел выполнен двухконтурным в виде снабженной гидроаккумулятором и редуктором давления насосной станции и проточного электронасоса, штуцеры размещены между акустическими блоками, а узел нагрева контактирующей жидкости включает размещенный на участке трубопровода до подводящих трубок узел предварительного нагрева контактирующей жидкости и размещенный герметично в подводящих трубках и соединенный с источником электропитания терморезистивный греющий кабель. Дефектоскопная подвижная единица может быть выполнена в виде скоростного вагона-дефектоскопа. Насосная станция может быть выполнена в виде самовсасывающего насоса высокого давления, снабженного электромотором, напорным баком, датчиками расхода и давления и обратным клапаном. Проточный электронасос может быть выполнен в виде циркуляционного насоса роторного типа. Узел предварительного нагрева контактирующей жидкости может быть выполнен в виде рекуперативного пластинчатого теплообменника с обеспечением возможности его подключения к контуру отопления дефектоскопной подвижной единицы или в виде проточного водонагревателя. Устройство может содержать дополнительные группы снабженных штуцером подводящих трубок.
Указанный технический результат обеспечивается в рамках реализации назначения всей совокупностью существенных признаков, представленной в формуле полезной модели, каждый признак которой необходим, а вместе они достаточны для решения указанной технической проблемы и для достижения указанного технического результата. Заявленное устройство подачи контактирующей жидкости ультразвукового дефектоскопа представляет собой одно устройство, конструктивные элементы (узлы) которого, характеризуемые соответствующими существенными признаками, находятся в конструктивном единстве и функционально взаимосвязаны (находятся в конструктивно-функциональном единстве). Их совместное использование привело к созданию нового устройства с указанным техническим результатом. Эффекты, создаваемые конструктивными элементами, выполненными в соответствии с отличительными признаками, содержащимися в формуле полезной модели, с точки зрения достигаемого технического резултата, взаимосвязаны и отсутствие хотя бы одного отличительного признака привело бы к потере технического результата. Все конструктивные элементы устройства объединены в единую конструкцию и при его изготовлении соединяются между собой сборочными операциями.
На чертеже показана гидравлическая схема подачи контактирующей жидкости.
Устройство подачи контактирующей жидкости ультразвукового дефектоскопа размещено в дефектоскопной подвижной единице, которая может быть выполнена преимущественно в виде скоростного вагона-дефектоскопа (на чертеже не показана). Оно выполнено с обеспечением возможности поступления контактирующей жидкости в область контроля между поверхностью катания головки рельса и рабочей поверхностью расположенных в акустических блоках ультразвуковых преобразователей (на чертеже не показаны). Оно содержит функционально и конструктивно связанные между собой посредством трубопроводов 1 накопительную емкость 2, насосный узел, выполненный двухконтурным в виде снабженной гидроаккумулятором 3 и редуктором 4 давления насосной станции 5 (первый контур) и проточного электронасоса 6 (второй контур), фильтр 7 очистки, расходомер 8 и подводящие трубки 9, например, в виде гибких шлангов, каждая из которых снабжена штуцером (на чертеже не показан). Подводящие трубки 9, в количестве, например семи, сгруппированы в группу 10, выполненную, например, в виде распределительной гребенки. Устройство может преимущественно содержать подключенные аналогично дополнительные группы подводящих трубок 9, выполненные в виде дополнительных распределительных гребенок, в количестве, зависящем от требований контроля дефектов рельсов. На чертеже показана одна дополнительная группа 11. Устройство содержит также узел нагрева контактирующей жидкости, который включает размещенный на участке трубопровода 1 до подводящих трубок 9 узел предварительного нагрева контактирующей жидкости, который может быть выполнен в виде рекуперативного пластинчатого теплообменника 12 с обеспечением возможности его подключения к контуру отопления (системе отопления) дефектоскопной подвижной единицы, и размещенный герметично в подводящих трубках 9 и соединенный с источником электропитания терморезистивый греющий кабель (на чертеже не показаны). Подключение узла предварительного нагрева может быть выполнено, например, через насос циркуляции теплоносителя, используемого для отопления дефектоскопной подвижной единицы (на чертеже не показан). Узел предварительного нагрева контактирующей жидкости может быть также выполнен в виде проточного водонагревателя (на чертеже не показан). Накопительная емкость 2 выполнена, например, в виде бака или нескольких баков. Насосная станция 5 может быть выполнена преимущественно в виде самовсасывающего насоса высокого давления, снабженного электромотором, напорным баком, датчиками расхода и давления и обратным клапаном (на чертеже не показаны). Проточный электронасос 6 может быть выполнен преимущественно в виде циркуляционного насоса роторного типа. В трубопроводы 1, подходящие к группам 10, 11 подводящих трубок 9, может быть предусмотрен подвод сжатого воздуха для продувки. Для обеспечения функционирования устройства оно содержит включенное в соответствующих местах трубопроводов 1 стандартное гидравлическое оборудование - шаровые краны 13, обратные клапаны 14, краны 15 продувки, манометры 16.
2
При включении акустических блоков, во время движения дефектоскопной подвижной единицы, из накопительной емкости 2 к ним начинает подаваться контактирующая жидкость. При этом при высоких скоростях движения, свыше 80 км/час, используется первый контур (контур высокого давления) с насосной станцией 5. Необходимое давление, например, 1-2 кгс/см, устанавливается редуктором 4 давления, поддерживается гидроаккумулятором 3 и контролируется посредством манометров 16. При низких скоростях движения, менее 80 км/час, используется второй контур с проточным электронасосом 6 (без давления). Это позволяет обеспечить одинаковые условия в области подачи контактирующей жидкости (стабильные объем и толщину слоя) на разных скоростях движения, что повышает точность контроля, а также позволяет экономить расход контактирующей жидкости. В устройстве применен предварительный подогрев контактирующей жидкости посредством узла ее предварительного нагрева, например, теплоносителем, используемым для отопления дефектоскопной подвижной единицы. Основной нагрев осуществляется непосредственно в подводящих трубках 9 с помощью терморезистивного греющего кабеля. Это позволяет обеспечить более эффективный и равномерный прогрев контактирующей жидкости, избежать резких скачков изменения ее температуры. Подача нагретой таким образом контактирующей жидкости в область контроля позволяет исключить влияние внешней среды на работу ультразвукового дефектоскопа при эксплуатации (время года, наличие атмосферных осадков, температура рельсов). Это, в свою очередь, повышает надежность контроля и точность измерений. Размещение штуцеров подводящих трубок 9 между акустическими блоками, а не непосредственно в них, позволяет обеспечить более равномерный прогрев ультразвуковых преобразователей, что повышает стабильность и точность измерений. Кроме того, такое размещение штуцеров облегчает замену акустических блоков в процессе эксплуатации.
Пример реализации. Устройство подачи контактирующей жидкости размещено в скоростном вагоне-дефектоскопе «СПРИНТЕР» (АО «Фирма ТВЕМА», г. Москва). В качестве накопительной емкости 2 использованы четыре бака по 800 л. В качестве насосной станции 5 применена снабженная автоматической системой управления самовсасывающая функциональная станция типа Grundfos MQ 3-35, включающая самовсасывающий многоступенчатый насос, электромотор, мембранный напорный бак емкостью 0,13 л, контроллер расхода и давления, обратный клапан. В качестве гидроаккумулятора 3 использован снабженный мембранным насосом гидроаккумулятор типа ULTRA-PRO 50. В качестве редуктора 4 давления использован поршневой редуктор типа Valtek 1/2. В качестве проточного насоса 6 использован совмещенный с электромотором циркуляционный роторный насос типа Grundfos UPS 25-60. В качестве фильтров очистки 7 использованы фильтры типа Honeywell FF/FK 06, предназначенные для очистки воды от механических примесей. В качестве узла предварительного нагрева использован рекуперативный пластинчатый теплообменник 12 типа Alfa-Laval СВН 16-13. В качестве терморезистивного греющего кабеля использован кабель типа SpyHeat SHFD 25. Устройство содержит две, размещенные по разным бортам вагона-дефектоскопа, группы подводящих трубок 9, по восемь подводящих трубок 9 в виде гибких шлангов диаметром 12 мм каждая. Испытания устройства на разных скоростях движения до 140 км/час в различных климатических условиях и наличии осадков (дождь, снег) показало его высокую эксплуатационную эффективность. Оно обеспечило необходимую высокую точность измерений при отсутствии пропусков дефектов и удобство в эксплуатации.
Устройство подачи контактирующей жидкости ультразвукового дефектоскопа, выполненное в соответствии с полезной моделью, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с известными аналогичными, в том числе за счет обеспечения стабильного и надежного акустического контакта рабочей поверхности ультразвуковых преобразователей с поверхностью катания головки рельса при различных условиях эксплуатации.