ГАММА-ДЕФЕКТОСКОП ЗАТВОРНОГО ТИПА Российский патент 2025 года по МПК G01N23/18 G01T1/00 

Изобретение относится к области исследования материалов без их разрушения направленным потоком проникающего гамма-излучения, а именно к гамма-дефектоскопии.

Известны гамма-дефектоскопы затворного типа для неразрушающего контроля объектов просвечиванием потоком проникающего излучения, например, устройство для радиографического контроля, оснащенное блоком радиационной защиты с затворными секторами, выполненными с возможностью их поворота и формирования пучка излучения при взаимодействии с содержащим в торцовой части капсулу излучателя дискретно-подвижным пеналом, кинематически сопряженным с механизмом управления (Майоров А.Н. и др. Радиоизотопная дефектоскопия (методы и аппаратура) М., Атомиздат, 1976, с. 71-73).

Известен также портативный гамма-дефектоскоп затворного типа, включающий в себя корпус, составной блок биологической защиты, статичный базовый фрагмент которого в виде псевдо-эллипсоида с аксиальным каналом, содержащим соосно оснащенный в срединной части цилиндрической капсулой радионуклидного излучателя статично фиксированный пенал, перфорирован глубокой боковой коллимационной щелью, а компенсирующий дискретно-подвижный вкладыш составного блока защиты конструктивно состыкован с шарнирно интегрированной в корпус кулисой, кинематически сопряженной с механическим приводом выпуска (перекрытия) пучка излучения, ручку переноса, шарнирно встроенную в корпус на поворотных цапфах, интегрированных с кулачком, блокирующим компенсирующий вкладыш при ручной доставке дефектоскопа в зону контроля, средство блокирования несанкционированного выпуска пучка излучения (патент РФ №2418290 опубл. 2011.05.10; Декопов А.С. и др.; Количественная оценка устойчивости портативных средств радиограического контроля к факторам транспортной аварии методом конечно-элементных расчетов. Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26, No 7. с. 4 - 11).

Наиболее близким по назначению и конструкции является обеспечивающий дистанционный выпуск (перекрытие) и блокирование несанкционированного выпуска глубоко коллимированного и диафрагмированного пучка излучения портативный гамма-дефектоскоп затворного типа, включающий в себя корпус, диафрагму, составной блок биологической защиты, статичный базовый фрагмент которого в виде псевдоэллипсоида с аксиальным каналом, содержащим пенал, соосно армированный в срединной части цилиндрической капсулой радионуклидного излучателя с возможностью выпуска направленного потока гамма-квантов исключительно боковой поверхностью ее излучающей области, перфорирован глубокой боковой коллимационной щелью, а компенсирующий дискретно-подвижный вкладыш составного блока защиты конструктивно состыкован с шарнирно интегрированной в корпус кулисой, кинематически сопряженной с механическим приводом выпуска (перекрытия) пучка излучения, ручку переноса, вмонтированную в корпус поворотными цапфами, конструктивно скрепленными с кулачком, деблокирующим вкладыш исключительно в режиме экспонирования объекта контроля, аппарель ручного регулирования курсовой направленности геометрической оси рабочего пучка гамма-излучения, а также прицельную рамку его визуализированной осевой координации относительно центра «зоны интереса», выполненную прецизионным внедрением точечного лазерного генератора и элемента питания в ручку переноса с возможностью ее перевода из исходного положения до упора на внешней поверхности корпуса в положение навигационной ориентации, при которой острофокусный пучок лазерного генератора координирован соосно рабочему пучку гамма-излучения, а инерционный компенсирующий дискретно-подвижный вкладыш составного блока защиты блокируются в закрытом состоянии (патент РФ №2791427 опубл.07.03.2023).

Портативная гамма-дефектоскопическая аппаратура указанного типа предназначена для радиографического контроля макроструктуры металла с прецизионной координацией пучка гамма-излучения относительно локальных зон сварных стыков в конструктивно стесненных условиях монтажа и ремонта действующих предприятий ответственных объектов атомного машиностроения, энергетической отрасли, котлонадзора, судостроения, химической, нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и оборонной промышленностей.

Основными недостатками известного портативного средства радиографического контроля являются:

- нестабильность ориентации рабочего пучка гамма-излучения относительно «зоны интереса» объекта контроля как следствие подверженности конструктивных элементов шарнирной ручки переноса эксплуатационному износу в виде люфтов, деформаций и т.п. при воздействии в том числе динамических нагрузок, что с учетом размеров и амплитуды перемещений ручки в качестве прицельной рамки и параметров фокусного расстояния провоцирует отклонения лазерного генератора, а также смещения зоны облучения за пределы «зоны интереса», вероятность лучевых нагрузок на персонал, окружающую среду, а также генерацию обратно-рассеянных шумовых эффектов;

- не оптимальность геометрии фокального пятна излучающей области боковой поверхности цилиндрической капсулы источника излучения, ухудшающая параметры геометрической нерезкости и чувствительности метода контроля;

- отсутствие функциональной возможности периодического либо постоянного визуализированного мониторинга координации условной геометрической оси рабочего пучка излучения относительно «зоны интереса» при экспонировании объекта в рабочих условиях действующих агрегатов, провоцирующих вибрационные смещения аппаратуры с искажением геометрии контроля.

Адаптация конструктивной платформы гамма-дефектоскопов затворного типа, технологически ориентированных на обеспечение надежной и прецизионной визуальной навигации условной геометрической оси сгенерированного минимальной излучающей областью фокального пятна рабочей поверхности (дно) цилиндрической капсулы радионуклидного излучателя и сформированного системой глубокой коллимации и диафрагмы рабочего пучка излучения относительно центральной точки «зоны интереса» обследуемого объекта в целях снижения эффекта геометрической нерезкости полутонового отображения дефектов при регистрации детектором, а также реализация возможности мониторинга совмещенности условной геометрической оси рабочего пучка излучения относительно центральной точки «зоны интереса» в эксплуатационных условиях конструктивной стесненности, исключения при этом лучевых нагрузок на персонал, окружающую среду и шумовых эффектов обратно-рассеянного излучения в алгоритме рабочего цикла является ключевой задачей предлагаемого технического решения и сопряжена с потребностью соразмерной трансформации конструктивной конфигурации аппаратуры.

Достигаемым при использовании предлагаемого устройства техническим результатом является обеспечение в ручном режиме устойчиво-прецизионной лазерно-визуализированной координации условной геометрической оси генерируемого оптимальным фокальным пятном излучающей области «дно» цилиндрической капсулы радионуклидного излучателя глубоко коллимированного рабочего пучка гамма-излучения относительно маркированной центральной точки «зоны интереса» без его выпуска совмещением юстированного адекватно траектории условной оси рабочего пучка гамма-излучения перекрестия, сформированного, системой двух линейных взаимно-перпендикулярных лазерных излучателей, деформационно-устойчиво интегрированных в обойму корпуса, а также визуального дистанционного мониторинга совмещенности проекции лазерного перекрестия с маркированным центром «зоны интереса» по команде оператора в условиях экспонирования объекта выпущенным рабочим пучком гамма- излучения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в гамма-дефектоскопе затворного типа, включающем в себя корпус с шарнирно встроенной в него П-образной откидной ручкой переноса, оснащенной блокиратором выпуска пучка излучения в виде кулачка, пенал с радионуклидным излучателем, составной блок биологической защиты в виде перфорированного коллимационной щелью псевдо-эллипсоида, агрегатированного дискретно-подвижным компенсирующим вкладышем, блокируемым в закрытом состоянии при ручной доставке дефектоскопа П-образной шарнирной ручкой переноса и кинематически скрепленным с поворотной кулисой его механического привода, аппарель ручного регулирования курсовой направленности геометрической оси рабочего пучка гамма-излучения и прицельную рамку лазерно-визуализированной координации геометрической оси пучка гамма-излучения относительно центральной точки «зоны интереса», элемент электропитания, дистанционный пульт управления выпуска и перекрытия пучка излучения и перфорированную прямоугольным окном диафрагму из вольфрама, поворотно интегрированную в обойму, выполненную в корпусе, а глубоко коллимированный и диафрагмированный рабочий пучок гамма-излучения сгенерирован фокальным пятном излучающей области дно цилиндрической капсулы радионуклидного излучателя, соосно скрепленного с торцом пенала, внедренного в соответствующее ему гнездо, выполненное симметрично параметрам коллимационного окна и перпендикулярно геометрической оси составного блока защиты в массиве компенсирующего вкладыша, дискретно-поворотно интегрированного в полость коллимационной щели псевдо-эллипсоида, фрагментарно перфорированную с сохранением сегмента в виде локализованного статичного обтюратора, профилированного в полости адекватно конфигурации контактной поверхности дискретно-поворотного вкладыша, реализующего выпуск (перекрытие) рабочего пучка излучения по команде оператора, а прицельная рамка визуализированной координации условной геометрической оси рабочего пучка гамма-излучения относительно центральной точки «зоны интереса» выполнена деформационно-устойчиво интеграцией взаимно-перпендикулярно ориентированных по вертикальной и горизонтальной осям выходного окна диафрагмы системы 2-х линейных лазерных генераторов в обойму корпуса с возможностью формирования перекрестия лазерных пучков строго адекватно траектории условной оси рабочего пучка и навигационного совмещения проекции перекрестия с ранее маркированным центром «зоны интереса» объекта контроля в ручном режиме без выпуска пучка гамма-излучения, а также визуального дистанционного мониторинга совмещенности лазерного перекрестия с маркированным центром «зоны интереса» по команде оператора в условиях экспонирования объекта выпущенным рабочим пучком гамма-излучения.

Указанный технический результат достигается и в том случае, когда деформационно-устойчивая обойма поворотной диафрагмы в корпусном пространстве совмещена с выполненным из материала, эффективно перекрывающего диффузию излучения кризисных зон коллимации рабочего пучка излучения накладным коробчато-пластинчатым адаптером, профилированным соразмерно параметрам коллимационного окна с толщиной стенки не менее слоя половинного ослабления δ_0,5.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 - схематично отображен гамма-дефектоскоп затворного типа с дистанционным приводом, в положении координации условной оси рабочего пучка относительно центра «зоны интереса» объекта контроля в ручном режиме посредством аппарели, системы лазерных излучателей и кнопочных коммутаторов подключения лазерных излучателей на радиационной головке и дистанционном приводе

На фиг. 2 - схематично представлено изображение основных деталей и узлов радиационной головки в положении ручной доставки в заблокированном состоянии.

На фиг. 3 - схематично представлено изображение основных деталей и узлов радиационной головки с выпущенным пучком излучения

Предлагаемое устройство (Фиг. 1) включает радиационную головку 1, оснащенную шарнирно-встроенной ручкой переноса 2, кнопочным коммутатором подключения лазерных излучателей 3, дистанционным приводом с портативным аккумулятором 4, системой лазерных излучателей 5, прямоугольно-поворотной диафрагмой 6 и аппарелью ручного регулирования устройства в системе координат 7.

Конструктивно радиационная головка (РГ) гамма-дефектоскопа (Фиг. 2, 3) в корпусе 8, жестко скрепленном с обоймой 9, армированной диафрагмой 6, системой лазерных излучателей 5 и кнопочным коммутатором 3, содержит составной блок биологической защиты в виде фрагментарно перфорированного полостью псевдо-эллипсоида с обтюратором 10, конструктивно агрегатированного дискретно-поворотным вкладышем 11 с пеналом 12 радионуклидного излучателя 13, затворный механизм дискретно-поворотного вкладыша в виде дискретно-поворотной кулисы 14, кинематически сопряженной с механическим приводом выпуска (перекрытия) пучка излучения 15, замковый механизм 16.

При этом ручка переноса РГ 2 конструктивно сопряжена с корпусом 8 системой поворотных цапф, оснащенных кулачком 17, блокирующим при ручной доставке дискретно-поворотный вкладыш составного блока защиты 11, кинематически сопряженный с кулисой 14, а обойма 9 в корпусном пространстве РГ скреплена с накладным коробчатым адаптером 18.

Устройство функционирует следующим образом.

Устройство в сборе (согласно Фиг. 1) с перечисленными выше функциональными компонентами посредством откидной ручки переноса 2 размещают в зоне контроля и предварительно базируют относительно объекта контроля согласно требованиям Правил контроля на соответствующем фокусном расстоянии.

Координация пучка гамма-излучения устройства относительно «зоны интереса» достигается при условии предварительного поворота откидной ручки переноса 2 до упора в сторону замкового механизма 16 и сохранении последнего исключительно в состоянии «ЗАКРЫТО».

Прецизионная визуализированная регулировка курсовой направленности виртуальной геометрической оси рабочего пучка гамма-излучения реализуется включением лазерных излучателей 5 кнопочным коммутатором 3 на РГ с образованием на объекте контроля проекции перекрестия, создаваемого системой лазерной генерации 5, и последующего навигационного совмещения перекрестия с ранее маркированным центром «зоны интереса» объекта посредством аппарели 7 в визуальном сопровождении оператора в ручном режиме без выпуска рабочего пучка гамма-излучения.

После завершения прецизионной регулировки курсовой направленности и отключения электропитания системы лазерной генерации 5 процедура радиографического контроля предопределена известным алгоритмом технологической последовательности действий, включающих в себя:

- установку соответствующих технологическим регламентам средств детектирования;

- деблокирование замкового механизма 16;

- выпуск и перекрытие пучка излучения с использованием дистанционного привода 4 с выдержкой времени экспозиции согласно технологическому регламенту контроля и т.п.

Представленное устройство также обеспечивает исключительную возможность визуального дистанционного мониторинга совмещенности перекрестия с ранее маркированным центром «зоны интереса» объекта при экспонировании объекта в условиях контроля действующих агрегатов по команде оператора дистанционным включением лазерных излучателей 5 кнопочным коммутатором 3 на пульте управления 4.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить функциональную адаптацию конструктивной платформы портативной аппаратуры радиационного контроля затворного типа к требованиям стабильной и прецизионной ориентации рабочего пучка гамма-излучения относительно «зоны интереса» объекта контроля, оптимизации геометрической нерезкости и чувствительности метода контроля, а также дистанционного мониторинга курсовой направленности условной геометрической оси коллимированного пучка гамма-излучения относительно центральной точки зоны контроля.

Таким образом, предложенная совокупность конструктивных признаков необходима и достаточна для обеспечения заявленного технического результата.

Изобретение относится к области исследования материалов. Гамма-дефектоскоп затворного типа содержит радиационную головку, оснащенную шарнирно встроенной ручкой переноса, кнопочным коммутатором подключения лазерных излучателей, дистанционным приводом с портативным аккумулятором, системой лазерных излучателей, прямоугольно-поворотной диафрагмой и аппарелью ручного регулирования устройства в системе координат. Радиационная головка (РГ) гамма-дефектоскопа в корпусе, жестко скрепленном с обоймой, армированной диафрагмой, системой лазерных излучателей и кнопочным коммутатором, содержит составной блок биологической защиты в виде фрагментарно перфорированного полостью псевдоэллипсоида с обтюратором, конструктивно агрегатированного дискретно-поворотным вкладышем с пеналом радионуклидного излучателя, затворный механизм дискретно-поворотного вкладыша в виде дискретно-поворотной кулисы, кинематически сопряженной с механическим приводом выпуска (перекрытия) пучка излучения, замковый механизм. Технический результат – повышение стабильности и прецизионной ориентации рабочего пучка гамма-излучения относительно «зоны интереса» объекта контроля. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гамма-дефектоскоп затворного типа, включающий в себя корпус с шарнирно встроенной в него П-образной откидной ручкой переноса, оснащенной блокиратором выпуска пучка излучения в виде кулачка, пенал с радионуклидным излучателем, составной блок биологической защиты в виде перфорированного коллимационной щелью псевдоэллипсоида, агрегатированного дискретно-подвижным компенсирующим вкладышем, блокируемым в закрытом состоянии при ручной доставке дефектоскопа П-образной шарнирной ручкой переноса и кинематически скрепленным с поворотной кулисой его механического привода, аппарель ручного регулирования курсовой направленности геометрической оси рабочего пучка гамма-излучения и прицельную рамку лазерно-визуализированной координации геометрической оси пучка гамма-излучения относительно центральной точки «зоны интереса», элемент электропитания, дистанционный пульт управления выпуска и перекрытия пучка излучения и перфорированную прямоугольным окном диафрагму из вольфрама, поворотно интегрированную в обойму, выполненную в корпусе, отличающийся тем, что рабочий пучок гамма-излучения сгенерирован фокальным пятном излучающей области «дно» цилиндрической капсулы радионуклидного излучателя, соосно скрепленного с торцом пенала, внедренного в соответствующее ему гнездо, выполненное симметрично параметрам коллимационного окна и перпендикулярно геометрической оси составного блока защиты в массиве компенсирующего вкладыша, дискретно-поворотно интегрированного в полость коллимационной щели псевдоэллипсоида, фрагментарно перфорированную с сохранением сегмента в виде локализованного статичного обтюратора, профилированного в полости адекватно конфигурации контактной поверхности дискретно-поворотного вкладыша, реализующего выпуск (перекрытие) рабочего пучка излучения по команде оператора, а прицельная рамка визуализированной координации условной геометрической оси рабочего пучка гамма-излучения относительно центральной точки «зоны интереса» выполнена деформационно-устойчиво интеграцией взаимно перпендикулярно ориентированных по вертикальной и горизонтальной осям выходного окна диафрагмы системы 2-линейных лазерных генераторов в обойму корпуса с возможностью формирования перекрестия лазерных пучков адекватно траектории условной оси рабочего пучка и навигационного совмещения проекции перекрестия с ранее маркированным центром «зоны интереса» объекта контроля в ручном режиме без выпуска рабочего пучка гамма-излучения, а также визуального дистанционного мониторинга совмещенности лазерного перекрестия с маркированным центром «зоны интереса» по команде оператора в условиях экспонирования объекта выпущенным рабочим пучком гамма-излучения.

2. Гамма-дефектоскоп затворного типа по п. 1, отличающийся тем, что деформационно-устойчивая обойма поворотной диафрагмы в корпусном пространстве совмещена с выполненным из материала, эффективно перекрывающего диффузию излучения кризисных зон коллимации рабочего пучка излучения накладным коробчато-пластинчатым адаптером, профилированным соразмерно параметрам коллимационного окна с толщиной стенки не менее слоя половинного ослабления δ_0,5.