Способ контроля герметичности полых изделий Советский патент 1993 года по МПК G01M3/38 

Фиг.1

Изобретение относится к проверке изделий на герметичность путем регистрации прошедшего внутрь излучения и, в частности к оптическому способу контроля полых изделий трубчатой формы, например газовых труб любого диаметра.

Цель изобретения - повышение надежности при контроле изделий трубчатой формы.

На фиг.1 изображено сечение трубчатого изделия с элементами системы контроля герметичности (случай 4-х канальной системы); на фиг.2 - функциональная схема узла преобразования информации системы.

Устройство содержит объект 1 трубчатой формы, импульсные излучатели 2, обойму 3, на которой закреплены импульсные излучатели, опоры 4. обоймы с шарнирами 5 на конце (см.фиг.1). Устройство содержит также фотоприемники 6, внутри которых расположены фотоэлементы 7, ориентированные светочувствительной поверхностью к соответствующей внутренней поверхности объекта. Фотоприемники выполнены таким образом, что при соединении друг с другом образуют вписанную фигуру, снабженную шарнирами 8. Длина вписанной фигуры соответствует выбранной дискретности контроля. Кроме перечисленных элементов, устройство содержит также (см.фиг.2) блок согласования 9, Этот элемент имеет орган настройки, с помощью которого устраняют сигнал фоновой засветки соответствующего фотоэлемента, Пороговый элемент 10 подключают к выходу блока 9, и он также имеет орган настройки, с помощью которого регулируют зону нечувствительности канала системы. Индикатор 11 индицирует состояние порогового элемента. Сумматор 12 подсчитывает количество срабатываний пороговых элементов всех каналов в процессе контроля трубчатого изделия.

Идентичные элементы во втором канале системы: блок согласования 13, пороговый элемент 14 и индикатор 15, а в третьем канале соответственно блок согласования 16, пороговый элемент 17, индикатор 18, и в четвертом канале - блок согласования 19, пороговый элемент 20 и индикатор 21. Механизм перемещения внешних и внутренних элементов системы контроля герметичности на чертеже не приведен.

Устройство для контроля герметичности трубчатых изделий с непрозрачными стенками, реализующее заявляемый способ, работает следующим образом. Внешним по отношению к трубчатому изделию 1- механизмом перемещения передвигают на опорах 4 с шарнирами 5 наружную обойму 3 «:

закрепленными на ней импульсными излучателями 2, этим же механизмом перемещают на шарнирах 8 синхронно внутри изделия на ту же дискретность фотоприемники 6 с фотоэлементами 7. Последние расположены на соответствующих радиальных осях с импульсными излучателями и ориентированы на них. Кратковременно движение прерывают и включают импульсные

излучатели, обеспечивая сильное равномерное освещение внешней поверхности трубчатого изделия. При наличии повреждения поверхности в пределах этой дискретности свет проникает сквозь него во внутреннюю

полость трубчатого изделия и вызывает соответствующую реакцию фотоэлемента 7, находящегося внутри фотоприемника 6. Выходной сигнал фотоэлемента 7, пройдя блок согласования 9, вызовет срабатывание порогового элемента 10 и изменение его состояния. Это изменение отразится на индикаторе 11, по которому судят о наличии повреждения в изделии и о том, в какой четверти поверхности изделия оно находится. Выходные сигналы индикаторов 11, 15, 18 и 21 суммируют в сумматоре 12 и подсчитывают счетчиком 22, затем вновь возобнов- о ляют перемещение внешних и внутренних элементов устройства на следующую дискретность и описанный процесс повторяют до тех пор, пока не будет пройдено все трубчатое изделие. По показанию счетчика 22 судяТ о степени негерметичности каждого трубчатого изделия.

Пример.В качестве изделия 1 взята труба с толщиной стенки 3 мм, сваренная из трех участков длиной 400 мм каждый и диаметром 300 мм.

Четыре импульсных излучателя 2, в качестве которых использованы электронные фотовспышки Саулуте с длительностью световой вспышки 1/1250 с и энергией вспышки 36 Дж, были расположены по уг- лам квадратного каркаса с длиной стороны около 650 мм. Каркас имеет возможность перемещаться вдоль трубы на четырех стойках 4, снабженных взаимодействующими с изделием шаровыми шарнирами 5. Фото- приемники 6 выполнены в виде двух кругов диаметром 290 мм, соединенных друг с другом посредством двух взаимоперпендикулярных пластик шириной 100 мм с таким расчетом, чтобы образовалось 4 сектора по 90° каждый. В вершине каждого сектора закреплены светочувствительные элементы 7, например фоторезисторы типа ФСК-1. Фотоприемники снабжены встроенными аналогичными опорными шаровыми шарнирами 8.

Блоки согласования 9,13,1.6 и 19 выполнены на основе мостовой схемы, в одно из плеч которой включены светочувствительные элементы 7, а в соседнее плечо - органы настройки в виде потенциометров. Порого- вые элементы 10, 14, 17 и 20 реализованы на базе микросхемного операционного усилителя с регулируемыми потенциометрами в цепях обратной связи. Индикаторы 11.15, 18 и 21 реализованы на основе светодиодов, загорание каждого из которых свидетельствует о включении соответствующего порогового элемента. Сумматор 12 построен на основе логического элемента ИЛИ, и счетчик 22 - на основе обычной схемы кольце- вого счетчика. Перемещение внешних и внутренних элементов системы осуществлялось миниатюрной лебедкой с контролем перемещения по линейке.

В процессе контроля взятого трубчато- го образца на герметичность осуществлено 10 измерений дискретностью 100 мм, соответствующей ширине корпуса фотоприемника. Зарегистрировано три случая загорания светодиодов. Анализ показал, что один светодиод загорелся в момент нахождения системы в районе первого соединительного шва. И два светодиода загорелись в момент нахождения системы в районе второго соединительного сварочно- го шва трубчатого образца. Последующая проверка обнаруженных мест нарушения герметичности полностью подтвердила полученные данные.

Установлено, что наиболее оптимально достоинства описанного способа проявляются при контроле трубчатых изделий на герметичность с толщиной стенки 8-10 мм, причем, можно контролировать и более толстостенные объекты, если процесс контроля в каждом сечении повторять 2-3 раза и использовать, например, ультрафиолетовые излучатели.

Таким образом, реализация способа контроля герметичности трубчатых изделий позволяет значительно повысить надежность и ресурс этих изделий при существенном сокращении трудоемкости процесса контроля. Эти достоинства в сочетании с возможностью полной автоматизации процесса контроля позволяют получить значительный технико-экономический эффект в производстве.

Формула изобрет е н и я

Способ контроля герметичности полых изделий, заключающийся в том, что с внешней стороны изделия дискретно располагают излучатели света, передвигают внутри изделия приемник излучения, регистрируют прошедший внутрь изделия свет, по которому судят о негерметичности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при контроле изделий трубчатой формы, излучатели света располагают вокруг изделия, выбирая угол рассеяния и расстояние до его поверхности, обеспечивающими равномерное освещение в пределах принятой дискретности, и передвигают излучатели вдоль оси изделия, используют излучатели света в виде импульсных излучателей, а приемник света - в виде фотоэлементов,расположенных на соответствующих излучателям радиальных осях и передвигают их синхронно с излучателями, регистрацию прошедшего внутрь изделия света проводят по срабатыванию порогового элемента, величину порога срабатывания которого выбирают, исходя из минимально допустимой степени повреждения стенки изделия, а о степени негерметичности всего изделия судят по суммарному количеству срабатываний пороговых элементов.

Фиг. I

Использование: контроль герметичности изделий с помощью света. Сущность: с внешней стороны трубчатого изделия 1 дискретно перемещают импульсные излучатели 2 света. Внутри изделия 1 синхронно с излучателями 2 передвигают фотоэлементы 7. О негерметичности судят по срабатыванию порогового элемента. 2 ил.