УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАТЯЩИЙСЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК G01N29/04 

Описание патента на изобретение RU2209427C1

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано для непрерывной дефектоскопии рельсового полотна.

Известен ультразвуковой катящийся преобразователь, содержащий разъемный П-образный корпус, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, расположенный соосно с ним цилиндрический пьезоэлемент с внешней стороны которого размещены согласующий слой, протектор и электропроводящие элементы (авт. св. 1392493, МКИ G 01 N 29/04, публ. 30.04.88 г., БИ 16).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и ненадежность акустического контакта с контролируемым изделием.

Известен ультразвуковой катящийся преобразователь, содержащий полый вал, на котором установлены пьезоэлемент и диски, образующие с эластичным ободом камеру, заполненную контактной жидкостью, кроме того на внешней стороне дисков установлены постоянные магниты (МКИ G 01 N 29/04, публ. 23.05.89 г., БИ 19).

Недостатком устройства является низкая чувствительность, обусловленная высоким уровнем потерь акустического сигнала на контакте с контролируемой поверхностью.

Наиболее близким прототипом к заявляемому изобретению является ультразвуковой катящийся преобразователь, содержащий скобу, связанную с полым валом, полый ролик с эластичным ободом, установленный на валу с возможностью вращения, пьезоэлемент с направляющей, жесткий протектор и мягкий протектор (авт. св. 1259177, МКИ G 01 N 29/04, публ. 23.09.86 г., БИ 35).

Недостатком прототипа является невысокая точность контроля, и малая глубина исследований из-за наличия нескольких переходных слоев от пьезоэлемента до контролируемой поверхности в виде жесткого и мягкого протекторов.

Задачей изобретения является расширение технико-эксплуатационных возможностей, снижение уровня потерь ультразвукового сигнала, повышение точности контроля и глубины исследований.

Постановленная задача решается следующим образом.

В ультразвуковом катящемся преобразователе, содержащем несущий элемент, вал, на котором установлен первый ролик, с возможностью вращения, эластичный обод, образующий с роликом внутреннюю полость, подпружиненный, перпендикулярно оси вала, пьезоэлектрический датчик, направляющий элемент жестко связанный с валом, несущий элемент жестко связан с валом, на котором соосно с первым роликом установлен второй ролик, при этом каждый из роликов выполнен в виде двух последовательно намагниченных дисков, связанных между собой эластичным ободом, по кромкам которого выполнены отверстия на расстоянии друг от друга не менее диаметра пьезоэлектрического датчика, установленного в направляющем элементе, расположенном между дисками в полости, заполненной магнитной жидкостью.

Отличительными признаками в заявляемом устройстве являются:
- несущий элемент жестко связан с валом, на котором соосно с первым роликом установлен второй ролик, что расширяет технико-эксплуатационные возможности и позволяет использовать устройство в качестве катящейся колесной пары подвижного состава, для непрерывного контроля рельсового полотна;
- каждый из роликов выполнен в виде двух последовательно намагниченных дисков, связанных между собой эластичным ободом, по кромкам которого выполнены отверстия, а образованная внутренняя полость заполнена магнитной жидкостью, что обеспечивает надежный непрерывный жидкостной акустический контакт между пьезоэлектрическим датчиком и поверхностью контролируемого изделия, т. к. при обкатке на роликах образуется площадка смятия эластичного обода, которая принимает форму контролируемой поверхности, плотно облегая ее, а также предохраняет датчики от механических повреждений;
- отверстия, расположенные по кромкам эластичного обода на расстоянии не менее диаметра пьезоэлектрического датчика обеспечивают подачу жидкости на контактный слой в количестве, необходимом для поддержания жидкостного акустического контакта между эластичным ободом и контролируемым изделием в процессе движения;
- магнитная жидкость, которой заполнена внутренняя полость роликов, взаимодействует с магнитным полем последовательно намагниченных дисков, удерживается им в отверстиях, в полости и наружной поверхности катящегося ультразвукового преобразователя, не растекается во время движения устройства по рельсам.

В известных автору источниках научной и патентно-технической информации не описано устройство с перечисленной совокупностью признаков, направленных на решение поставленной технической задачи, это позволило сделать вывод о наличии в заявляемом техническом решении критерия изобретения "изобретательский уровень".

На чертеже представлен ультразвуковой катящийся преобразователь.

Устройство содержит несущий элемент 1, жестко связанный с валом 2, на котором размещены первый ролик 3 и второй ролик 4, установленные соосно друг с другом с возможностью вращения, каждый из роликов состоит из двух последовательно намагниченных дисков 5 и 6, связанных между собой эластичным ободом 7, в котором выполнены отверстия 8, расположенный между дисками направляющий элемент 9, в котором установлен пьезоэлектрический датчик 10, подпружиненный перпендикулярно оси вала пружиной 11, полость 12, образованная эластичным ободом 7 и дисками 5 и 6, заполнена магнитной жидкостью.

Устройство работает следующим образом.

Катящийся ультразвуковой преобразователь устанавливается на контролируемой поверхности, например железнодорожного рельсового полотна. Нагрузка на ролики 3 и 4 обеспечивается платформой передвижного средства, которую жестко соединяют с несущим элементом 1. Под действием нагрузки со стороны платформы на роликах образуется площадка смятия эластичного обода 7 в области его контакта с контролируемой поверхностью, в результате чего из отверстий 8, находящихся в пределах площадки смятия, выдавливается магнитная жидкость, образуя жидкий контактный слой между наружной поверхностью обода 7 и контролируемой поверхностью, пьезоэлектрическим датчиком 10 и внутренней поверхностью обода. Это обеспечивает надежный жидкостной акустический контакт. Ультразвуковые колебания, излучаемые пьезоэлементом датчика 10, поступают в контролируемое изделие и, пройдя через него, несут информацию о наличии дефекта. При обкатывании поверхности в процессе дефектоконтроля происходит непрерывное перемещение площадки смятия, и осуществляется непрерывный контроль изделия. При выходе отверстия за пределы площадки смятия, часть жидкости, находящейся на контакте с изделием, всасывается обратно в полость 12 и, в отверстия, принимающие свою первоначальную форму. Жидкость удерживается в отверстиях за счет капиллярных сил и сил поверхностного натяжения в любом пространственном положении роликов и отверстий. Тем самым снижается расход жидкости. При выполнении дисков роликов из ферромагнитного материала намагниченных последовательно (N-S, N-S) и заполнении полостей магнитной жидкостью, ее расход снижается за счет сил притяжения. Поверхность обода 7, по которой скользит пьезодатчик 10 в процессе перемещения, исключает механические повреждения, связанные с трением. Расстояния между отверстиями 8, расположенными по кромкам обода, выбраны не менее диаметра датчика 10, что оптимально для смачивания контактной поверхности. Таким образом, предлагаемая конструкция ультразвукового катящегося преобразователя позволяет обеспечить непрерывный дефектоконтроль поверхности посредством ее обкатки, а за счет жидкого акустического контакта повышается надежность, чувствительность и глубина контроля.

Похожие патенты RU2209427C1

название год авторы номер документа
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2001
  • Григорьев Г.В.
  • Болычевский Ю.М.
  • Поляков Н.М.
  • Павлов В.Т.
  • Павлов А.Т.
RU2209428C1
Ультразвуковой катящийся преобразователь для неразрушающего контроля 2022
  • Минин Сергей Иванович
  • Терехин Александр Васильевич
  • Русин Михаил Юрьевич
  • Хамицаев Анатолий Степанович
  • Филатов Анатолий Анатольевич
  • Разкевич Владимир Степанович
RU2787644C1
Ультразвуковой катящийся преобразователь 1983
  • Собашко Владимир Яковлевич
  • Ильницкий Михаил Олегович
SU1259177A1
Ультразвуковой катящийся преобразователь 1987
  • Арбузов Сергей Олегович
  • Рябцев Глеб Иванович
  • Аристов Василий Владимирович
  • Малютин Александр Максимович
  • Жаров Евгений Анатольевич
SU1413520A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИСПЫТАНИЙ 2006
  • Дубина Анатолий Владимирович
RU2408009C2
Ультразвуковой катящийся преобразователь 1987
  • Данченков Юрий Васильевич
  • Ларионов Виталий Викторович
  • Кузнецов Владимир Юрьевич
  • Артемов Виктор Семенович
  • Мазур Евгений Зиновьевич
SU1481670A1
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КОЛЕС РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2005
  • Дубина Анатолий Владимирович
  • Дубина Юлия Анатольевна
RU2360240C2
ДАТЧИК УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ 2019
  • Царевский Дмитрий Евгеньевич
  • Пасечный Виталий Валерьевич
  • Горьков Денис Владимирович
  • Роднин Юрий Валерьевич
  • Филиппов Геннадий Эдуардович
  • Петров Владимир Владимирович
  • Лапин Сергей Александрович
  • Петров Арсений Владимирович
RU2701180C1
Способ ультразвукового контроля колесной пары рельсового транспорта и стенд для его осуществления 2022
  • Дубина Анатолий Владимирович
RU2777471C1
ВЫСОКОАМПЛИТУДНАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ХИРУРГИИ И ТЕРАПИИ 2009
  • Педдер Валерий Викторович
  • Поляков Борис Георгиевич
  • Сургутскова Ирина Витальевна
  • Педдер Александр Валерьевич
  • Трифонов Андрей Иванович
  • Шкуро Юрий Васильевич
  • Ткачев Руслан Федорович
  • Пашков Геннадий Александрович
RU2405603C1

Реферат патента 2003 года УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАТЯЩИЙСЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Использование: для непрерывной дефектоскопии рельсового полотна методом акустического неразрушающего контроля. Сущность изобретения: устройство содержит несущий элемент, жестко связанный с валом, на котором размещен первый и второй ролик и 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, жестко связанный с валом 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. Техническим результатом изобретения является расширение технико-эксплуатационных возможностей, снижение уровня потерь ультразвукового сигнала, повышение точности контроля и глубины исследований. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 209 427 C1

Ультразвуковой катящийся преобразователь, содержащий несущий элемент, вал, на котором установлен первый ролик с возможностью вращения, эластичный обод, образующий с роликом внутреннюю полость, подпружиненный перпендикулярно оси вала пьезоэлектрический датчик, направляющий элемент, жестко связанный с валом, отличающийся тем, что несущий элемент жестко связан с валом, на котором соосно с первым роликом установлен второй ролик, при этом каждый из роликов выполнен в виде двух последовательно намагнических дисков, связанных между собой эластичным ободом, по кромкам которого выполнены отверстия на расстоянии не менее диаметра пьезоэлектрического датчика, установленного в направляющем элементе, расположенном между дисками в полости, заполненной магнитной жидкостью.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2209427C1

Ультразвуковой катящийся преобразователь 1983
  • Собашко Владимир Яковлевич
  • Ильницкий Михаил Олегович
SU1259177A1
Ультразвуковой катящийся преобразователь 1987
  • Данченков Юрий Васильевич
  • Ларионов Виталий Викторович
  • Кузнецов Владимир Юрьевич
  • Артемов Виктор Семенович
  • Мазур Евгений Зиновьевич
SU1481670A1
Ультразвуковой катящийся преобразователь 1986
  • Бурд Михаил Борухович
  • Сажин Виктор Васильевич
  • Редько Владимир Иванович
  • Портной Александр Бениаминович
  • Подберецкая Валентина Дмитриевна
SU1392493A1
Машина для разделения сыпучих материалов и размещения их в приемники 0
  • Печеркин Е.Ф.
SU82A1

RU 2 209 427 C1

Авторы

Григорьев Г.В.

Поляков Н.М.

Павлов В.Т.

Павлов А.Т.

Даты

2003-07-27Публикация

2001-12-10Подача