Зонд для ультразвукового контроля стенок трубопровода Советский патент 1985 года по МПК F17D5/06 

Изобретение относится к устройствам для неразрушаемого контроля стенок труб, например для измерения толщины, выявления трещин и других дефектов в стенке труб.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем поддержания адекватного акустического соединения зонда со стеной трубы.

На фиг. 1 представлен зонд для ультразвукового контроля стенок трубопровода в рабочем положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг.2 на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3.

Зоид состоит из смонтированного на каретке 1 полого колеса 2, содержащего проницаемый для ультразвука жесткий обод 3с торцовыми элементами 4, установленными на подшипниках 5, размещенных на оси 6.

По периферии жесткий обод снабжен эластичной звукопроводящей шиной 7 и заключен в защитный экран 8, свободно вращающийся на подшипниках 9, закрепленных в полом колесе 2 посредством njiacTHH 10. Защитный экран 8 выполнен с тремя окнами И, через которые полое колесо 2 контактирует со стенкой исследуемой трубы 12. Кра каждого окна И имеют форму, обёспечяваюиХую при отсутствии на внутренней стенке трубы 12 не.ровностей, например сварочных швов, контакт трубы только с шиной 7 (через нижне- окно 11), исключая касание с трубой экрана 8.

Для сохранения указанного взаимного положения одного из окон Пи стенок трубы 12 экран В по краям имеет ряд углублений 13, в которых размещены следящие злемеиты кулачкового механизма 14, а также зубцы (и выточки) 15.

В полости колеса 2 находится звукопроводящая среда, например смесь глицерина с водой, которая содержит .частицы углерода, например графита 1ШИ дисульфида молибдена. Размер частиц выбирают таким образом, чтобы не ослаблять звук частоты, создаваемой датчиками 16, ив то же время ослаблять принимаемые ими звуки нежелательных частот.

Датчики 16 ультразвука установлены на нейлоновом блоке 17, прижатом к внутренней поверхности обода 3

посредством пружины 18, укрепленной между верхним кронштейном 19 и пальцем 20 в центральном блоке 21, через которые свободно проходят стержни

22, соединенные с нижним кронштейном

23,несущим нейлоновый блок 17 возможностью линейного перемещения в плоскости поперечного сечения трубы 12. Форма блока 17 соответствует внутренней поверхностью обода 3 с целью гарантированного вхождения ультразвука от датчиков 16 в стенку трубы

12 под определенным углом и проникновения звукопроводящей среды во все зазоры между датчиками 16 и блоком 17, а также между блоком 17 и ободом 3.

Электрические выводы (не показаны) от датчиков 16 проходят по сверлению (не показано) в оси 6 и через уплотнения 24, предотвращающие утечку звукопроводящей среды из полости колеса 2.

Каретка 1 полого колеса 2 состоит из жестко соединённых со ступицей 25 оси 6 боковых пластин 26, связанных между собой поперечной балкой 27, на которой перпендикулярно оси 6 закреплена ось 28, на подшипниках .29 котор.ой размещен поворотный блок, в продольных подшипниках 30 которого установлены подвижные валы 3I, несущие поддерживающий элемент 32, жестко прикрепляемый к транспортному средству (не показано) при транспортировке зонда по трубопроводу.

;.

Между поддерживающим элементом 32 и пов.оротным блоком установлены охватывающие валы 31 пружины 33, обеспечиваюш 1е через поворотный блок, поперечную балку 27, боковые пластины 26, ступицы 25 и ось 6 прижатие полого колеса 2 к стенке трубы 12.

На боковых пластинах 26 каретки 1 в/подшипниках 34 установлены концы оси 35, иа которой закреплены поворотные плечи 36 металлических направляющих колес 37, наружный диаметр которых меньше диаметра полого колеса 2, а внутренний диаметр больше наружного диаметра ступиц 25 оси 6, что обеспечивает направляющим колесам 37 возможность возвратнопоступательного перемещения в плоскости, перпендикулярной оси 6. 3 Вращение обода направляющих колес 3.7 осуществляется в подшипниках 38, установленных в пластинах 39, прикрепленных к поворотным плечам 36, упруго соединенным посредством пружий 40 с торцовыми пластинами 26 Дпя исследования трубопровода зонд в собранном виде вводится в трубу 12 и устанавливается симметрично относительно ее продольной и поперечной оси. Это достигается поворотом каретки вокруг оси 28. В таком положении звукопроводящая шина 7 полого колеса 2 под воздействием пружин 33 через нижнее окно 11 в защитном экране плотно прижимается к стенке трубы 12, искл чая присутствие газа на поверхности раздела колесо-труба, что обеспечивает хорошее акустическое соединени между ними. В правильно установленном положении зонд контактирует с трубой 12 в трех точках касания: направляющих колес 37 и полого колеса 2. При этом все три точки находятся в одной плос кости поперечного сечения трубы, а нейлоновый блок 17 перпендикулярен к касательной стенки трубы в точке контакта полого колеса 2 с трубой. // 11 г Т 254 Если при движении нарушается правильное положение зонда относительно трубы 12 (в:случае, если точка каса:Ния одного из направляющих колес 37 окажется вьше, чем точка касания другого), то каретка за счет поворота вокруг оси 28 исправит это положение, сохраняя плотный контакт пшны 7 с трубой. При встрече полого колеса .2 с неровностями (сварочным швом), которые могут повредить шину 7, защитный экран 8 при помощи зубцов, (или выточек) 15 наезжает на препятствие и, преодолев усилие пружины кулачкового следящего механизма 14, начинает вращаться, проходя между ободом 3 и трубой 12. В результате этого обод поднимается над препятствием до техП пока следующее окно 11 экрана 8 не займет относительно трубы 12 аналогичное положение и не зафиксируется в этом положении посредством следящего кулачкового механизма 14. Это обеспечивается в результате попадания следящего элемента кулачкового механизма в новое углубление 13 на экране 8, что предохраняет шину 7 от.повреждения и удлиняет срок службы зонда. //77/ 12

0мг. 2

1. ЗОНД ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СТЕНОК ТРУБОПРОВОДА, состоящий из проницаемого для ультразвука полого колеса с заключенной .внутри него звукопередающей средой и датчиками для передачи и приема ультразвукового излучения, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения путем поддержания адекватного акустического соединения зонда с трубой, по-; лое колесо состоит из снабженного эластичной звукопроводящей шиной жест1 ого обода с торцовыми элементами и смонтировано на каретке, выполненной с возможностью линейного и углового перемещений в вертикальной плоскости, при этом с торцовых сторон полого колеса соосно с ним и с зазором относительно ступиц его оси размещены направляющие колеса, подвижно установленные на общем валу, закрепленном на каретке, параллельно оси полого колеса. 2.Зонд по п. 1, о т л и ч -а ющ ии с я тем, что, с целью предотвращения разрушения звукопроводящей шины, полое колесо заключено в заш 1тный экран, выполненный с углублениями по периферии, а на каретке СО установлен кулачковый механизм, следящий элемент которого контактирует с углублениями на экране. 3.Зонд по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что полое колесо снабжено профилированным звукопроводящим блоком, установленным между со ел датчиками для передачи и приема ультразвукового излучения и ободом посо лого колеса. ю СП