ИММЕРСИОННАЯ ВАННА

Полезная модель относится к области исследования качества материалов с помощью ультразвуковых волн, а именно к области неразрушающего контроля, и может быть использована для ультразвукового контроля различных объектов металлопродукции цилиндрической и плоской формы, а также для контроля рельса, круглого и квадратного сортового проката.
Важнейшим условием проведения дефектоскопии является обеспечение акустического контакта ультразвукового преобразователя с контролируемым объектом, для чего применяют различные контактные жидкости. Плотность и другие физические свойства контактной жидкости должны обеспечивать равномерность и однородность, отсутствие в нем газовых включений, образующихся при выталкивания воздуха из заполняемой емкости контактной жидкостью, при незначительном контрасте температур контактной жидкости подаваемой из вне в емкость. По законам физики, в любой воде содержатся газы (кислород, водород, азот и иные) и при нагревании (даже незначительном, возникшем на контрасте температур) происходит их расширение, таким образом, возникают воздушные пузырьки, закрепляющиеся на поверхностях емкости и преобразователя. Такие газовые (воздушные) включения являются препятствием для высокочастотных ультразвуковых волн и ведут к получению ложных сигналов измерений из-за переотражений волн.
Иммерсионный метод контроля из-за постоянной подачи контактной жидкости в зону контроля очень подвержен образованию газовых (воздушных) включений в жидкости за счет постоянного давления, создающего бурление поступаемой жидкости, а после оседания на стенках емкости (иммерсионной ванны) и поверхности преобразователя воздушных пузырьков.
Из документа RU 2488814 известна иммерсионная ванна, содержащая механизм заполнения иммерсионной ванны водой, пьезоэлектрические преобразователи и сопло, установленное эквидистантно поверхности контролируемой трубы, через которое дополнительно подается в иммерсионную ванну вода по ходу движения трубы. Недостатком такого устройства является отсутствие средств борьбы с пузырьками, оседающими на поверхностях в результате бурления подаваемой воды.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является известная иммерсионная ванна, описанная в патенте RU №177782 U1. Конструкция иммерсионной ванны содержит корпус, систему для подачи воды с патрубками, входное и выходное уплотнительные устройства, и ультразвуковые преобразователи, при этом входное я выходное уплотнительные устройства расположены в отдельных отсеках корпуса локальной иммерсионной ванны и дополнительно содержат как минимум два быстросъемных блока с эластичными уплотнениями, согласованными по форме с объектом контроля и охватывающими его по периметру сечения, и как минимум две заслонки, перекрывающие доступ воды в отсутствие объекта контроля и открывающиеся при его входе в иммерсионную ванну и выходе из нее, причем заслонки оборудованы механизмами для их перевода в открытое или закрытое положение.
Конструкции обоих приведенных устройств имеет недостаток: заполнение иммерсионной ванной контактной жидкостью (водой) осуществляется напрямую без подготовки, не удаляя газовые включения в жидкости, поэтому имеющиеся воздушные пузыри оседают на поверхностях, в т.ч. на рабочие поверхности преобразователя. Известные устройства не предусматривают удаление вышеуказанных пузырей, вследствие чего не обеспечивается достаточный акустический контакт между преобразователем и объектом контроля и снижается достоверность контроля. Наличие воздушных пузырей приводит к появлению переотражений ультразвуковых волн и появлению ложных сигналов.
Задачей предлагаемого технического решения является сведение к минимуму образования газовых включений (пузырьков воздуха) при подаче контактной жидкости (воды) в иммерсионную ванну и исключение их влияния на результаты контроля, что обеспечит получение технического результата - повышение достоверности контроля.
Технический результат достигается за счет того, что иммерсионная ванна для ультразвукового контроля содержит ультразвуковые преобразователи. Причем ванна состоит из двух частей: первой части, выполненной с возможностью подсоединения системы подачи контактной жидкости с патрубком, и измерительной части с ультразвуковыми преобразователями, причем части ванны соединены между собой в нижней части каналом, имеющим шторку, выполненную с возможностью ее поднятия и опускания в вертикальной плоскости, а одна из сторон канала образована дном ванны.
Заполнение иммерсионной ванны водой начинается при закрытой шторке, разделяющей части ванны в канале. Вода через патрубок заполняет первую из частей. После открытия шторки вода методом сообщающихся сосудов плавно заполняет измерительную часть иммерсионной ванны с ультразвуковыми преобразователями, не создавая бурления и воздушных пузырей. При этом отсутствует контраст температур, так как оба сосуда находятся при одинаковых условиях, а возможные пузыри от контраста температур образуются в первой части с патрубком и по законам физики поднимаются вверх. Таким образом, в измерительной части снижается количество оседающих пузырей, из-за которых могли бы возникать переотражения и акустические шумы, то есть уменьшается количество ложных результатов и повышается достоверность измерений.
Совокупность признаков по п. 2 характеризует иммерсионную ванну, отличающуюся тем, что возможность поднятия и опускания в вертикальной плоскости шторки обеспечивается по меньшей мере одним приводом, например, пневмоцилиндром. Движение шторки может обеспечиваться приводом, например, пнемоцилиндром, средствами автоматизации.
Совокупность признаков по п. 3 характеризует иммерсионную ванну, отличающуюся тем, что патрубок для подачи контактной жидкости заглублен ниже уровня воды. Это влияет на производительность, так как отпадает необходимость пролива шлангов, чтоб выгнать воздушные пузыри, образовавшиеся в шлангах при нахождении его на воздухе над поверхностью воды.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 и 2, где фиг. 1 - схематическое изображение заявляемой иммерсионной ванны, фиг. 2. - пример реализации ванны.
На фиг. 1 схематически показана иммерсионная ванна, имеющая две части: первую часть 1, содержащую входной патрубок 2 системы подачи воды, и измерительную часть 3 с закрепленными в ней ультразвуковыми преобразователями 4. Канал 5 в нижней части имеет шторку 6, выполненную с возможностью ее поднятия и опускания в вертикальной плоскости. Одна из стенок канала 5 образована дном ванны. На ванне закреплен пневмоцилиндр 7, на штоки которых закреплена шторка 6.
На фиг. 2 приведена реализации ванны на примере локальной иммерсионной ванны для контроля труб. Устройство содержит две части 1 и 3, в одной из которых размещен патрубок 2 для подачи воды, и которая заполняется водой в первую очередь, а во второй, измерительной части, размещены ультразвуковые преобразователи 4 и помещается объект контроля. Измерительная часть 3 содержит окно 8, форма которого приближенно повторяют форму поверхности контролируемого изделия и во время контроля прижимается к объекту контроля (ОК). Преобразователи 4 закреплены внутри измерительной части 3 локальной иммерсионной ванны. Конец патрубка 2 заглублен ниже уровня воды.
Перед началом работы штоки пневмоцилиндров 7 выдвинуты, и шторка 6 закрывает канал 5 прохода воды, тем временем вода полностью заполняет часть ванны 1. Устройство устанавливают на объект контроля, перекрывая окно 8 объектом контроля ОК (на рисунке представлено с трубой). После заполнения первой части 1 водой осуществляется поднятие шторки 6. Поднятие шторки 6 возможно вручную или средствами автоматизации. В приведенном примере реализации штоки пневмоцилиндров втягиваются, отодвигают шторку 6, открывая проход воде в измерительную часть 3 локальной иммерсионной ванны с преобразователями 4. Вода методом сообщающихся сосудов плавно заполняет измерительную часть 3 ванны с преобразователями 4, не создавая бурления и воздушных пузырей, а также при этом отсутствует контраст температур, т.к. оба сосуда находятся при одинаковых условиях (возможные пузыри от контраста температур образуются в резервуаре 6 и по законам физики поднимаются вверх). После заполнения измерительной части 3 контактной жидкостью (водой) начинается осуществление неразрушающего контроля. Уменьшение количества воздушных пузырей в измерительной части иммерсионной ванны уменьшает количество переотражений ультразвуковых волн, в результате чего уменьшается количество ложных сигналов.
Таким образом, реализация заявляемой конструкции иммерсионной ванны позволяет уменьшить количество воздушных пузырей при неразрушающем контроле, повышая достоверность контроля.