Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции



Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции
Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции
Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции
Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции

 


Владельцы патента RU 2491542:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)

Использование: для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции. Сущность: заключается в том, что устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции включает приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности конструкции, первый контролирующий блок, имеющий первый чувствительный элемент и, по крайней мере, один магнит и второй контролирующий блок, имеющий второй чувствительный элемент и, по крайней мере, один магнит, которые размещены на внутренней поверхности конструкции, при этом труднодоступный элемент контролируемой конструкции находится между первым и вторым контролирующими блоками, а первый и второй контролирующие блоки связаны при помощи магнитов с приводным блоком так, чтобы движение приводного блока перемещало первый и второй контролирующие блоки совместно с приводным блоком без непосредственного контакта, при этом контролирующие блоки связаны между собой при помощи дополнительных магнитов, расположенных симметрично на каждом контролирующем блоке, а чувствительные элементы соединены с контролирующими блоками посредством поворотной платформы, подпружиненной кулисы и металлической скобы, имеющей две степени свободы для корректировки положения чувствительных элементов по выбранной линии сканирования, и расположенной на конце подпружиненной кулисы. Технический результат: обеспечение возможности проводить неразрушающий контроль реберных конструкций переменного по длине сечения и при углах наклона контролируемого элемента к наружной поверхности конструкции не менее 30° с возможностью выбора высоты линии сканирования и проведения контроля радиусных зон. 4 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции из немагнитных материалов, например: из полимерных композиционных материалов (угле-, стекло-, органопластиков и других) в авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения.

Известно устройство для неразрушающего контроля радиусных зон элементов конструкций, включающее две вертикальные стрелы, выполненные из алюминиевого профиля и соединенные между собой, поворотные держатели и акриловые «пальцы» для фиксирования преобразователей. Поворотные держатели устанавливают на определенный угол и фиксируют относительно вертикальных стрел, акриловые «пальцы» с преобразователями не фиксируют. Перемещение устройства вдоль объекта контроля осуществляется роботизированной установкой (Патент США №6658939).

Недостатками известного устройства является то, что для его применения необходим открытый доступ к контролируемой поверхности и, следовательно, проведение контроля в труднодоступных местах становится невозможным. Устройство не позволяет контролировать конструкции переменного по длине сечения, а также стенки и ребра элементов конструкции. При контроле используется контактная жидкость, что также накладывает ряд ограничений на использование устройства. При использовании известного устройства контроль возможен только при угле наклона контролируемого элемента к обшивке равном 90°.

Также известно устройство для контроля ПКМ, включающее в себя два датчика - ведущий и ведомый, каждый из которых состоит из корпуса в форме параллелепипеда, как минимум двух магнитов для позиционирования датчиков друг относительно друга, преобразователя (или чувствительного элемента преобразователя), отверстия для подачи контактной жидкости и колес для перемещения. Ведущий датчик содержит рукоятку для обеспечения возможности присоединения к нему штанги при контроле длинномерных конструкций. При контроле может использоваться как сухой, так и жидкостный контакт (Патент США №6722202).

Недостатками известного устройства является то, что оно не позволяет контролировать радиусные зоны элементов конструкций, внутренние стенки и ребра элементов конструкций с ограниченным доступом, так как нет возможности выбора высоты линии сканирования.

Известно устройство для ультразвукового контроля теневым методом наклонными лучами с возбуждением поперечной волны, включающее два датчика - ведущий и ведомый, каждый из которых состоит из опоры и наклонного преобразователя. Опора обеспечивает крепление и позиционирование преобразователей, а также ввод ультразвуковых волн в объект контроля. К ведущему датчику крепится устройство для обеспечения магнитного сцепления с ведомым, а также для обеспечения и поддержания требуемого смещения датчиков друг относительно друга. При необходимости к опорам могут крепиться вычислительные устройства, включающие процессорный элемент и WiFi приемник (передатчик). К опоре ведущего датчика может подсоединяться дисплей для отображения данных контроля в реальном времени и устройство для автоматического перемещения. В качестве контактной жидкости при контроле используется ультразвуковой гель или вода, а в некоторых случаях специальная смазывающая жидкость (Патент США №7240556).

Недостатком известного устройства является невозможность проведения контроля в труднодоступных местах и невозможность контроля радиусных зон элементов конструкций из-за его габаритов. Также недостатком является использование контактной жидкости и необходимость ее подачи в зону контроля, что не всегда является возможным. Из-за конструктивных особенностей объекта контроля и в частности поверхности ввода ультразвуковых волн возможно заедание ведомого преобразователя, т.е. движение рывками, что негативным образом скажется на результатах контроля.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции, включающее приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на первой поверхности конструкции, первый контролирующий блок, имеющий первый чувствительный элемент и, по крайней мере, один магнит и второй контролирующий блок, имеющий второй чувствительный элемент и, по крайней мере, один магнит, которые размещены на второй поверхности конструкции противоположной первой, при этом труднодоступный элемент контролируемой конструкции находится между первым и вторым контролирующими блоками, а первый и второй контролирующие блоки связаны при помощи магнитов с приводным блоком так, чтобы движение приводного блока перемещало первый и второй контролирующие блоки совместно с приводным блоком без непосредственного контакта, при этом первый и второй контролирующие блоки находятся в фиксированном положении друг относительно друга и не соединены друг с другом, а чувствительные элементы жестко закреплены на них (Патент США №7231826).

Недостатками устройства является то, что оно не позволяет проводить контроль радиусных зон, конструкций переменного по длине сечения, а также нет возможности выбора высоты линии сканирования.

Технической задачей изобретения является создание устройства, позволяющего проводить неразрушающий контроль реберных конструкций переменного по длине сечения и при углах наклона контролируемого элемента к наружной поверхности конструкции не менее 30° с возможностью выбора высоты линии сканирования и проведения контроля радиусных зон.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции, включающее приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности конструкции, первый контролирующий блок, имеющий первый чувствительный элемент и, по крайней мере, один магнит и второй контролирующий блок, имеющий второй чувствительный элемент и, по крайней мере, один магнит, которые размещены на внутренней поверхности конструкции, при этом труднодоступный элемент контролируемой конструкции находится между первым и вторым контролирующими блоками, а первый и второй контролирующие блоки связаны при помощи магнитов с приводным блоком так, чтобы движение приводного блока перемещало первый и второй контролирующие блоки совместно с приводным блоком без непосредственного контакта, в котором контролирующие блоки связаны между собой при помощи дополнительных магнитов, расположенных симметрично на каждом контролирующем блоке, а чувствительные элементы соединены с контролирующими блоками посредством поворотной платформы, подпружиненной кулисы и металлической скобы, имеющей две степени свободы для корректировки положения чувствительных элементов по выбранной линии сканирования, и расположенной на конце подпружиненной кулисы.

Изобретение поясняется чертежами.

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции представлено на Фиг.1 (вид сбоку) и на Фиг.2 (вид со стороны труднодоступного элемента конструкции).

Устройство содержит приводной блок 1, расположенный на внешней поверхности конструкции 2, включающий металлическую пластину 3 для размещения магнитов 4 и стрелочного указателя перемещения 5, и два контролирующих блока 6, расположенных на внутренней поверхности конструкции 2 с двух сторон труднодоступного элемента 7, включающие металлическую пластину 8, на которой горизонтально расположены два колеса 9 и вертикально четыре колеса 10, три магнита 11, один из которых расположен на торцевой поверхности пластины между горизонтальным и вертикальным колесом, а два других под металлической пластиной, поворотную платформу 12 с подпружиненной кулисой 14, на конце которой крепится металлическая скоба 15, выполненная с возможностью поворота чувствительного элемента 16.

Устройство работает следующим образом:

Чувствительные элементы (преобразователи) 16 требуемой частоты прикрепляют к металлическим скобам 15, выполненным с возможностью их поворота совместно с чувствительным элементом на концах подпружиненных кулис 14 в контролирующих блоках 6 устройства. Чувствительные элементы при помощи коаксиальных кабелей подключают к дефектоскопу. После настройки дефектоскопа контролирующие блоки 6 устанавливают на внутренней поверхности конструкции 2 с двух сторон труднодоступного элемента 7, а приводной блок 1 устанавливают на внешней поверхности конструкции 2 (Фиг.3, Фиг.4). Затем выбирают линию сканирования и при помощи поворотных платформ 12 устанавливают чувствительные элементы 16 на этой линии и закрепляют положение фиксирующими винтами 13. Поворотом металлических скоб 15 обеспечивают соосное положение чувствительных элементов 16 с двух сторон труднодоступного элемента 7 контролируемой конструкции 2 и фиксируют это положение. Оператор вручную перемещает приводной блок 1 по внешней поверхности конструкции 2 в направлении стрелочного указателя перемещения 5, осуществляя сканирование. Благодаря тому, что контролирующие блоки 6 при помощи магнитов 11 жестко соединены друг с другом и с приводным блоком 1, устройство перемещается как единое целое. При этом магниты, расположенные под металлической пластиной 8 первого контролирующего блока взаимодействуют с магнитами, расположенными симметрично под металлической пластиной 8 второго контролирующего блока, а магнит, расположенный на торцевой поверхности между горизонтальным и вертикальным колесом каждого контролирующего блока взаимодействует с магнитами 4 приводного блока 1. Дефекты типа расслоений и непроклеев в труднодоступном элементе 7 контролируемой конструкции 2 изменяют параметры принимаемых ультразвуковых сигналов, и срабатывает автоматическая сигнализация дефектоскопа, по которой оператор узнает о наличии дефекта.

Неразрушающий контроль реберных конструкций переменного по длине сечения и при углах наклона ребра к внешней поверхности конструкции не менее 30° возможен благодаря тому, что контролирующие блоки связаны между собой при помощи дополнительных магнитов, расположенных симметрично на каждом контролирующем блоке. При этом как бы не менялось сечение контролируемого ребра и угол его наклона по отношению к наружной поверхности, контролирующие блоки будут всегда находиться на поверхности ребра без смещения друг относительно друга и отрыва от поверхности, что в свою очередь не приведет к смещению или отрыву чувствительных элементов от контролируемой поверхности.

Выбор линии сканирования возможен благодаря введению в устройство поворотной платформы с подпружиненной кулисой и металлической скобой, что позволяет перемещать чувствительные элементы блоков контроля в плоскости параллельной плоскости контролируемого элемента.

Контроль радиусных зон стал возможен благодаря тому, что чувствительные элементы блоков контроля крепятся к металлической скобе, выполненной с возможностью поворота. Металлическая скоба имеет две степени свободы, что позволяет производить корректировку положения чувствительных элементов по выбранной линии сканирования и фиксировать это положение независимо от положения поворотной платформы.

Таким образом, устройство может быть использовано для неразрушающего контроля реберных конструкций из немагнитных материалов, например: из полимерных композиционных материалов (угле-, стекло-, органопластиков и других) в труднодоступных местах, в том числе переменного по длине сечения и углах наклона контролируемого элемента к наружной поверхности конструкции не менее 30° в авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения.

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции, включающее приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности конструкции, первый контролирующий блок, имеющий первый чувствительный элемент и, по крайней мере, один магнит и второй контролирующий блок, имеющий второй чувствительный элемент и, по крайней мере, один магнит, которые размещены на внутренней поверхности конструкции, при этом труднодоступный элемент контролируемой конструкции находится между первым и вторым контролирующими блоками, а первый и второй контролирующие блоки связаны при помощи магнитов с приводным блоком так, чтобы движение приводного блока перемещало первый и второй контролирующие блоки совместно с приводным блоком без непосредственного контакта, отличающееся тем, что контролирующие блоки связаны между собой при помощи дополнительных магнитов, расположенных симметрично на каждом контролирующем блоке, а чувствительные элементы соединены с контролирующими блоками посредством поворотной платформы, подпружиненной кулисы и металлической скобы, имеющей две степени свободы для корректировки положения чувствительных элементов по выбранной линии сканирования, и расположенной на конце подпружиненной кулисы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для испытаний аэродинамических конструкций, в частности для определения характеристик лопаток турбины с помощью измерения деформаций, путем использования активного сопротивления электрических тензометров.

Изобретение относится к контролю безопасности рельсового пути и предназначено для дистанционного обнаружения отклонений его параметров от нормальных, вызванных нарушением структуры рельсов и появлением опасных объектов в полотне.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути. .

Изобретение относится к области контроля пьезокерамических элементов и приборов с использованием пьезокерамических элементов на наличие дефектов в них в процессе изготовления и может быть использовано на предприятиях-изготовителях пьезокерамических элементов и на предприятиях, изготавливающих приборы с использованием пьезокерамических элементов.

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля и предназначено для диагностики состояния трубопроводов, используемых при добыче или для транспортировки нефти или газа, а именно для обнаружения и определения размеров различных типов неоднородных образований (структурных неоднородностей) на внутренних и внешних поверхностях стенки трубопровода.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля качества труб и может быть использовано в любой отрасли промышленности как при изготовлении, так и при эксплуатации труб, например при прокладке газо- и нефтепроводов.

Изобретение относится к инфразвуковой диагностике и предназначено для использования в стационарных ледостойких морских платформах башенного типа. .

Изобретение относится к электроэнергетике и может найти применение для дистанционного контроля высоковольтного энергетического оборудования, находящегося под напряжением.

Изобретение относится к способу и системе для обнаружения дефектов в стенке трубы, содержащим ультразвуковой преобразователь, приспособленный для излучения через выходное отверстие ультразвуковых сигналов из внутренней части трубы в направлении ее стенки и для приема через входное отверстие сигналов обратного рассеяния от ее стенки

Использование: для измерения остаточных напряжений в ободьях цельнокатаных железнодорожных колес. Сущность: заключается в том, что излучают в боковую стенку обода ультразвуковыми датчиками две акустические волны поперечной поляризации, направления колебаний в которых ориентированы в радиальном и окружном направлениях, измеряют время их распространения между боковыми стенками обода с последующим расчетом остаточных напряжений, при этом дополнительно из колеса той же партии, к которой относится исследуемое колесо, вырезают образец в виде секторной части обода и излучают в его боковую стенку две акустические волны поперечной поляризации, направления колебаний в которых ориентированы в радиальном и окружном направлениях, измеряют времена их распространения между боковыми гранями сектора обода и рассчитывают остаточные напряжения по соответствующему математическому выражению. Технический результат: повышение точности измерения значений остаточных механических напряжений ультразвуковым методом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что щуп (2) расположен внутри отверстия (26) и проходит в аксиальном направлении (L). Щуп (2) имеет множество расположенных в аксиальном направлении (L) следом друг за другом и на расстоянии друг от друга сенсорных колец (81-88), которые располагаются в плоскости перпендикулярно аксиальному направлению (L), и множество расположенных на расстоянии друг от друга ультразвуковых преобразователей (10). Ультразвуковые преобразователи (10) расположены в сегменте (30) соответствующего сенсорного кольца (81-88), который в направлении по периферии соответствующего сенсорного кольца (81-88) располагается, по меньшей мере, на одном участке периферии соответствующего сенсорного кольца (81-88). Для ультразвуковой дефектоскопии исследуемого объекта (6) исходящий от ультразвуковых преобразователей (10) сегмента (30) сенсорного кольца (81-88) ультразвуковой контрольный импульс вводится в исследуемый объект (6). Затем несколько эхо-сигналов (20) принимаются первым и вторым ультразвуковыми преобразователями (10), причем эти ультразвуковые преобразователи расположены на расстоянии друг от друга. Эхо-сигналы (20) вызваны отражением введенного ультразвукового контрольного импульса от одного и того же имеющегося в исследуемом объекте (6) дефекта (16). Технический результат: уменьшение времени проведения контроля исследуемого объекта, имеющего проходящее в аксиальном направлении высверленное отверстие, а также повышение достоверности при обнаружении и анализе дефектов. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для выявления внутренних расслоений стенок труб. Сущность заключается в том, что осуществляют подготовку поверхности трубы к ультразвуковому контролю, сканирование ее ультразвуковым преобразователем, подключенным к прибору, и выявление мест расслоений по показаниям прибора, при этом на контролируемую поверхность наносят координатную сетку, выполняют измерения толщины стенки трубы в каждой ячейке координатной сетки последовательно двумя преобразователями с разными рабочими частотами, определяют наличие внутреннего расслоения на основании разности значений толщины стенки, регистрируемых в каждой ячейке координатной сетки двумя преобразователями, и изменения количества ячеек со значениями толщины, составляющими 20…80% от номинального значения толщины стенки трубы. Технический результат: повышение точности выявления внутренних расслоений стенок труб при наличии доступа только к наружной поверхности трубы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Использование: для контроля средних параметров волокон в волоконной массе. Сущность заключается в том, что волоконную массу заданного веса прочесывают, формируют в ленту, пропускают через фильеру, снабженную акустическими датчиками, и последовательно расположенные по направлению движения ленты, пластины воздушного конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, объективности и оперативности контроля датчики акустических колебаний и пластины воздушного конденсатора располагают взаимно перпендикулярно друг другу в плоскости, нормальной к направлению движения ленты, воздушный конденсатор включают в колебательный контур генератора акустических колебаний, подстройкой индуктивности в LC-контуре или резистора в RC-контуре добиваются требуемой опорной частоты генерируемых акустических колебаний на эталонном образце волоконной массы, пропускают через указанную систему акустических датчиков и конденсатора контролируемую волоконную массу в виде ленты, а о средних параметрах волокон судят по среднему акустическому сигналу и среднему отклонению частоты излучаемых колебаний от опорной по всей длине контролируемой ленты. Технический результат: повышение точности, объективности и оперативности контроля.

Использование: для контроля средних параметров волокон в волоконной массе. Сущность: заключается в том, что подготавливают три пакета прочеса волокна: два пакета волокна, принятого за эталон, и один - контролируемого волокна, причем один пакет из эталонного волокна должен иметь количество слоев, обеспечивающий максимальное, а второй - обеспечивающий минимальное изменение акустического сигнала в диапазоне контроля, из пакетов эталонного и контролируемого волокна вырезают требуемое количество образцов заданного размера и конфигурации, все полученные образцы выдерживают необходимое время в одинаковых климатических условиях, закладывают в кассету с двумя ячейками, первая из которых служит для закладки эталонного образца, а вторая, имеющая акустически прозрачные крышки-обкладки воздушного конденсатора, для закладки контролируемого образца, закладывают в первую ячейку эталонный образец с максимальным количеством слоев, во вторую закладывают эталонный образец с минимальным количеством слоев, прозвучивают последовательно первую и вторую ячейки, калибруют диапазон контроля акустического сигнала, затем эталонное волокно из второй ячейки заменяют на контролируемое, прозвучивают, по показаниям импеданса и известной характеристике импеданса воздушного конденсатора от веса, полученный акустический сигнал нормируют по весу до нормативного, а результат находят как отношение сигналов через максимальный эталонный образец к сигналу через контрольный образец. Технический результат: повышение точности, объективности и оперативности контроля в лабораторных условиях. 3 ил.

Использование: для ультразвукового контроля изделий. Сущность: способ, заключающийся в том, что выполняют ввод ультразвуковых колебаний в изделие, теневое прозвучивание изделия импульсами ультразвуковых колебаний и прием прошедших свод изделия ультразвуковых колебаний в воздушной среде приемным преобразователем, отличается тем, что ультразвуковой контроль изделия проводят не одним, а двумя ультразвуковыми приборами или двумя блоками одного прибора, из которых один используют для излучения и ввода ультразвуковых колебаний в изделие, а другой - для приема прошедших свод изделия ультразвуковых колебаний и отображения их на экране прибора, при этом работу блоков каждого из приборов не синхронизируют друг с другом, в частности, частоту следования импульсов ультразвуковых колебаний на излучающем блоке прибора устанавливают не равной, а более высокой по сравнению с частотой следования импульсов, синхронизирующих работу блоков приемного прибора, в том числе блока развертки, обеспечивающего отображение принятых ультразвуковых колебаний на экране прибора, и не кратной частоте следования синхроимпульсов, а о качестве изделия судят по наличию и амплитуде движущихся в соответствии с определенным соотношением на экране прибора импульсов. Технический результат: обеспечение возможности качественного и надежного ультразвукового контроля различных изделий.

Использование: для эхо-локации. Сущность заключается в том, что устройство для излучения и приема ультразвуковых волн содержит источник напряжения, к которому подключены последовательно в указанной очередности первый резистор, конденсатор и второй резистор, пьезоэлектрический преобразователь, одним своим выводом соединенный с «землей» источника напряжения, электронный ключ, подключенный одним выводом к точке соединения первого резистора с конденсатором, а вторым выводом к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с «землей» источника напряжения, схему управления, выход которой подключен к управляющему входу электронного ключа, два встречно-параллельных диода, включенных параллельно третьему резистору, и приемно-усилительный тракт, вход которого подключен к первому выводу третьего резистора, при этом оно выполнено с возможностью создания на пьезоэлектрическом преобразователе перепада напряжения, превышающего напряжение источника питания, для генерации ультразвуковой волны за счет включения индуктивности, один из выводов которой подключен к точке соединения конденсатора и второго резистора, а второй вывод - к свободному выводу пьезоэлектрического преобразователя. Технический результат: повышение эффективности использования напряжения источника питания. 1 ил.

Использование: для контроля средних параметров волокон в волоконной массе. Сущность: заключается в том, что массу волокон, принятых за эталон, прочесывают с выходом на барабан с акустически прозрачной, например, сетчатой поверхностью, под поверхностью и над поверхностью сетчатой стенки барабана соосно, нормально к поверхности стенки, устанавливают излучающий и воспринимающий датчики акустических колебаний и обкладки воздушного конденсатора, после каждого полного оборота барабана фиксируют величину акустического сигнала и величину емкости воздушного конденсатора, отбирая от навоя образцы, стандартными методами определяют поверхностную плотность навоя и количество волокон в направлении прозвучивания, строят зависимости поверхностной плотности навоя от емкости воздушного конденсатора и величины акустического сигнала от количества волокон в направлении прозвучивания, устанавливают на зависимостях эталонное значение требуемого количества волокон, прочесывают контролируемое волокно с выходом на барабан, непрерывно регистрируя при каждом обороте барабана количество волокон в направлении прозвучивания до установленного эталонного значения, по достижении которого навой прекращают, а о среднем параметре волокон судят по величине поверхностной плотности полученного навоя. Технический результат: повышение точности, объективности и оперативности контроля. 1 ил.
Наверх