Устройство для вихретокового контроля труб теплообменника с трубами U-образной формы Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к аихретоковой дефектоскопии и может найти применение для контроля труб теплообменника с трубами U-образной формы.

Известно устройство для вихретокового контроля труб теплообменника с трубами U-образной формы, в котором испытательный зонд выполнен с кольцевыми катушками, установленными в двух параллельных плоскостях поперек оси трубы и запрессованными в корпус катушки. С одной стороны испытательный зонд через гибкий рукав, несущий направляющий элемент, соединен с удлинительным рукавом, а с другой стороны через рукав, несущий направляющий элемент - к вводному наконечнику, Гибкие рукава обладают большей гибкостью, чем удлинительный рукав, через который с помощью выдвижного: устройства испытательный зонд может быть вставлен в U-образную трубу трубного пучка. При этом обе оси катушки расположены соосно с продольной осью испытательного зонда и могут быть установлены два дефекта в прямолинейной и изогнутой части проверяемой трубы, однако невозможно определить точное положение по окружности трубы,

Известно устройство для вихретокового контроля труб, зонд которого имеет множество аксиальных эластичных пластмассовых полое, которые образуют окружность дефектоскопа. На каждой .полосе укреплена, вихретоковая катушка.

При выдв.ижном движении через катушки происходит касание всей внутренней поверхности проверяемой трубы. Однако .устройство пригодно лишь для проверки прямолинейных труб. Расположение дефекта отмечается лишь продольным размером так, что из этого можно только заключить, на какой высоте трубы расположен дефект.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для вихретокового контроля труб теплообменника с трубами U-образной формы, содержащее испытательный зонд, состоящий из элементов, соединенных между собой гибкой связью, и включающий по меньшей мере три секции, . расположенные вдоль общей оси, каждая из которых выполнена в виде корпуса, в котором установлен катушкодержатель с укрепленной на нем катушкой индуктивности, удлинительный рукав, эластичные шланги, соединяющие элементы зонда между собой и с удлинительным рукавом, а также блок обработки сигналов, причем катушки индуктивности секций смещены одна относительно другой по окружности.

Недостатком известного устройства является то, что при контроле трубы (особенно

ее изогнутой части) катушки неравномерно прилегают к внутренней стенке трубы. На практике внутренние диаметры в изогнутых, а также в прямых трубах не являются

точно равными. Поэтому катушки не прилегают с достаточной надежностью по внутреннему периметру, что приводит к снижению точности контроля.

Целью изобретения является повыше0 ние точности контроля,

Устройство для вихретокового контроля труб теплообменника с трубами U-образной формы, содержащее испытательный зонд, состоящий из элементов, соединенных меж5 ду собой гибкой связью; и включающий по меньшей мере три секции, расположенные вдоль общей оси, каждая из которых выполнена в виде корпуса, в котором установлен катушкодержательсукрепленной на нем ка0 тушкой индуктивности, удлинительный рукав, эластичные шланги, соединяющие элементы зонда между собой и с удлинительным рукавом, а также блок обработки сигналов, причем катушки индуктивности

5 секций смещены одна относительно другой по окружности, снабжено пружинами по числу катушек индуктивности, а в корпусах секций выполнены пазы, перпендикулярные к оси зонда, в которых размещены ка0 тушкодержатели, которые посредством пружин амортизированы относительно оси зонда.- .

В стенках пазов выполнены перпендикулярные к оси зонда прорези, а катушко5 держатели имеют цапфы, параллельные оси зонда и взаимодействующие с прорезями; В пазах секций расположено по два катушко- держателя с укрепленными на них катушками индуктивности, ориентированными

0 диаметрально противоположно одна относительно другой. Кроме того, устройство имеет четыре секции, пазы секций смещены один относительно другого на угол а 45°, а длина L рабочей поверхности катушки ин5R

дуктивности выбрана изусловия , где

R - наружный радиус корпуса секции.

Кроме гого, устройство снабжено печатными платами по числу секций, за-.

0 крепленными на катушкрдержателях и соединенными с выводами соответствующих катушек индуктивности. Элементы зонда имеют на концах полые цилиндрические насадки, а шланги своей наружной поверх5 ностью соединены с внутренней поверхностью насадок резьбовым соединением.

Один из элементов зонда представляет собой блок определения положения дефектов и выполнен в виде полого цилиндра, по периметру которого равномерно распределены контакты, связанные через сопротивления с контактами печатных плат, а также в форме контактного элемента в виде злек- тролроводящего шара, закрепленного в полости цилиндра на натянутом вдоль зонда тросе и соединенного посредством электрических проводов с блоком обработки сигнала. Трос выполнен из двух частей, одни концы которых соединены цилиндрической пружиной, а другие концы - соответственно с первым элементом зонда и узлом соединения зонда с удлинительным рукавом.

На фиг.1 представлено устройство для вихретокового контроля труб теплообменника с трубами U-образной формы, про- дольный разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6 - устройство для вихретокового контроля, вид сбоку; на фиг.7 - электрическая коммутационная схема блока определения местоположения дефекта; на фиг.З - контактная схема блока, определения местоположения, поперечный разрез; на фиг.9 - распределительная схема сопротивлений.

Устройство для вихретокового-контроля труб теплообменника с трубами U-образной формы (фиг.1 и 6) состоит из испытательного зонда 1 с вводным наконечником 2, эластич- ными шлангами За-Зт, промежуточными опорами 4а-4е и катушками 5a-5h соединен с соединительным элементом 6, выполненным в виде штеккера, который посредством выдвижного блока 7 вдвигается в контроли- руемую трубу. Шланги За-Зт, гибкость которых больше гибкости удлинительного рукава 8, установлены в контролируемой трубе с помощью опор 4э-4д, имеющих кольцевую форму.

Прижимные поверхности 9 {фиг.2) катушек 5a-5h в каждом случае проходят по части внешней окружности (сектора) зонда 1. Катушки 5a-5h смещены одна относительно другой по окружности зонда 1 на заданный угол а (фиг.2 и 3), а также по продольной оси зонда на длину а (фиг.6) так, что при продвижении зонда 1 по контролируемой трубе каждая катушка 5a-5h зондирует заданный участок внутренней поверхности трубы. Катушки 5a-5h при этом своими осями W намотки установлены параллельно оси зонда и по меньшей мере частично залиты в катушкодержатели 10а, 10Ь. Катушкодер- жатёли 1-Оа, 10Ь подвижно установлены в вертикальных к оси зонда пазах 11-14 корпусов 15a-15d (фиг.2-5). При этом катушкодержатели 10а, 10Ь имеют установленные параллельно оси зонда осевые цапфы 16 и 17 (фиг.1),.которые допускают качательноеи

вертикальное перемещение и установлены для этого с возможностью перемещения в прорезях 18 и 19 в стенках пазов 11-14. Благодаря этому достигается хорошая пригонка прижимных поверхностей 9 катушек к внутренней поверхности трубы и в изгибах трубы. Катушкодержатели 10а, 10Ь пружинами 20 в пазах 11-14 отжимаются наружу (амортизированы относительно оси зонда).

В устройстве в каждом случае два ка- тушкодержателя 10а, 10Ь соответственно одной катушкой в каждом пружиняще установлены в пазу. Таким образом, зонд 1 имеет четыре смещенных по продольной оси зонда паза 11-14 с соответственно двумя катушкодержателями, например 10а, 10Ь в каждой, при этом пазы 11-14 смещены один, относительно другого на угол а , равный 45°, так, что прижимные поверхности 9 катушек 5a-5h взаимно перекрываются.

Токопроводящие концы 21 и 22 катушек подведены к клеммам 23 и 24 на кату шкодержателе (фиг.2). Оттуда подвижные провода 5 и 26 идут к электрическим печатным платам 27, которые внутри корпусов 15a-15d зафиксированы штифтами 28 с прорезями 29. От каждой печатной платы 27 два электрических кабеля 28 и 29 идут к каналам в катушкодержателях и оттуда по внутренней части эластичных шлангов За-Зт (фиг.1) и по удлинительному рукаву проходят в клеммной коробке 30 или к соединительному элементу 6 (фиг.6) и оттуда через удлинительный рукав 8 к клеммной коробке 30, соединенной с блоком 31 обработки сигнала.

Для определения местоположения дефекта в зонде 1 предусмотрен блок 32 определения положения дефектов. Блок 32 (фиг.7-9) образован из электрической распределительной схемы 33 сопротивлений с несколькими отводами, идущими к контактам 34-41. Контакты 34-41 с одинаковым интервалом расположены по внутреннему периметру полого цилиндра, размещенного в разъемной полой дополнительной опоре 4а с промежуточно включенными изолирующими элементами (фиг.8). С распределенными по периметру цилиндра контактами 34-41 взаимодействует контактный элемент 42 (фиг.1) в форме электропроводящего шара, установленный на весу по оси зонда на натянутом в зонде 1 тросе 43. Трос 43 с одной стороны скобой 44 с помощью винта 45 закреплен внутри вводного наконечника 2, проведен через дополнительные опоры 4а-4е и размещен на катушкодержателях в каналах (фиг.2-5), а с другой стороны укреплен на соединительном элементе 5 для удлинительного рукяг.а 8 и оттуда протянут

при необходимости через удлинительный рукав к клеммной коробке 30 (фиг.1). Для того, чтобы трос 43 постоянно удерживался в натянутом состоянии, в одной из направляющих элементов Ас установлена натяжная пружина 46. Сопротивления 47-54 распределительной схемы 33 сопротивлений также размещены в полости дополнительной опоры 4Ь. Распределительная схема 33 сопротивлений электрическими проводами 55 и 56 и контактный элемент 42 электропроводом 57 соединены с блоком 31 обработки сигнала, оснащенным индикаторными и/или регистрирующими приборами 58-60 (фиг.6).

В регистрирующем приборе 58, имеющем осциллографический экран, результаты вихретокового контроля представляются графически. Выдвижной блок 7 снабжен узлом 61 отсчета, от которого протянуты электрические провода к индикаторному прибору 53, показывающему длину выдвижения зонда в проверяемой трубе.

Провода 55-57 протянуты через внутренний объем эластичных шлангов За-Зт, при этом на корпусах 15a-15d провода 55-57 вместе с кабелями 28 и 29 размещены в каналах 58 (фиг.5). Электрические провода 55-56 подключены к источнику 59 постоянного напряжения (фиг.7). Распределительная схема 33 сопротивлений образует делитель напряжения, на отводах которого устанавливаются определенные напряжения, имеющие, например, значения, 2, 4, 6, 8. 10, 12, 14, 16 В. Если зонд попадает в закругление контролируемой трубы, то контактный элемент 42 касается одного из контактов 34-41. Так как катушки 5a-5h жестко соединены с контактами 34-41, то тем самым фиксируется положение отдельных катушек в колене контролируемой трубы. Напряжение, прикладываемое между проводами 56 и 57, является мерой для углового положения отдельных катушек в колене контролируемой трубы. Соответствующее значение напряжения регистрируется прибором 60, выполненным в виде самописца напряжения.

Расположенные между дополнительными опорами 4а-4е и корпусами 15a-15h эластичные шланги За-Зт образованы элементами пустотелого вала, состоящими в основном из гибкой проволочной спирали с взаимным радиальным сцеплением спиралей (фиг.1). Дополнительные опоры 4а- 4е и корпуса 15-15d имеют центральное проходное отверстие, а на обоих концах - насадки с внутренними резьбовыми витками для ввинчивания элементов пустотелого вала.

0

5

0

Точность регистрации углового положения дефекта может быть повышена количеством катушек, если недостаточно охватить четырьмя парами катушек вписанный угол 45°. Если к определению расположения дефекта предъявляются лишь незначительные требования, то можно обойтись также менее чем четырьмя парами катушек, при необходимости также с тремя катушками, смещенными на 120°.

Формула изобретения

1.Устройство для вихретокового контроля труб теплообменника с трубами U-об- разной формы, содержащее испытательный зонд, состоящий из элементов, соединенных между собой гибкой связью, и включающий по меньшей мере.три секции, расположенные вдоль общей оси, каждая из которых выполнена в виде корпуса, в котором установлен катушкодержатель с укрепленной на нем катушкой индуктивности,

удлинительный рукав, эластичные шланги, соединяющие элементы зонда между собой и с удлинительными рукавом, а также блок 5 обработки сигналов, причем катушки индуктивности секций смещены относительно одна другой по окружности, ртличающее- с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено пружинами по числу катушек индуктивности, а в корпусах секций выполнены пазы, перпендикулярные к оси зонда, в которых размещены катушко- держатели, которые посредством пружин амортизированы относительно оси зонда.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в стенках пазов выполнены перпендикулярные к оси зонда прорези, а катушкодержатели имеют цапфы, параллельные оси зонда и взаимодействующие с прорезями.

3.Устройство по пп. 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в пазах секций расположено по два катушкодержателя с укрепленными на них катушками индуктивности, ориентированными диаметрально противоположно относительно одна другой.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что оно имеет четыре секции, пазы секций смещены относительно друг друга на угол 45°, а длина L рабочей поверхности катушки индуктивности выбрана из условия

R

где R - наружный радиус корпуса

0

5

0

5

0

L

2

секции.

5 5. Устройство по пп,1-4, отл и ч а ю ще- е с я тем, что оно снабжено печатными платами по числу секций, закрепленными на катушкодержателях и соединенными с выводами соответствующих катушек индуктивности.

6.Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что элементы зонда имеют на концах полые цилиндрические насадки, а шланги своей наружной поверхностью соединены с внутренней поверхностью насадок резьбовым соединением.

7.Устройство по пп, 1-6, о т л и ч а ю щ е- е с я . тем, что один из элементов зонда представляет собой блок определения положения дефектов и выполнен в виде полого цилиндра, по периметру которого равномерно распределены контакты, связанные через сопротивления с контактами печат0

ных плат, а также в форме контактного элемента в виде электропроводящего шара, за- крепленного в полости цилиндра на натянутом вдоль зонда тросе и соединенного посредством электрических проводов с блоком обработки сигнала.

8. Устройство по п.7, ртличающее- с я тем, что трос выполнен из двух частей, одни концы которых соединены цилиндрической пружиной, а другие концы - соответственно с первым элементом зонда и узлом соединения зонда с удлинительным рукавом.

в-в

Изобретение относится к вихретоковой дефектоскопии и может найти применение для контроля труб теплообменника с трубами U-образной формы. Цель изобретения - повышение точности контроля - достигает2 Ь5 ifif ся благодаря тому, что вводный наконечник зонда 1 для вихретокового контроля эластичными шлангами За-Зт при промежуточном включении нескольких катушек 5a-5h соединен с удлинительным рукавом 8. Этот удлинительный рукав 8 посредством выдвижного блока 7 может быть вставлен в контролируемую трубу. Прижимные поверхности 9 катушек 5a-5h проходят в каждом случае лишь по части внутренней окружности трубы и катушки 5a-5h взаимно смещены по окружности испытательного зонда 1 и продольной оси зонда. В испытательном зонде размещен блок определения положения дефекта. С помощью устройства могут быть проверены трубы также и с узкими радиусами кривизны, при этом места дефектов определяются линейными и угловыми данными. 7 з.п.ф-лы, 9 ил. (Л С 34 xj ю ю го ел го .W

Юа

Фаг. 2

В -в

4J

15Ь

П

Фи$.3

Г-Г

/49ие.5

j ЈЈ fcЈ 5:

Я

Фие.9