Устройство для теплового контроля изделий Советский патент 1974 года по МПК G01N25/72 

1

Изобретение относится к аппаратуре, используемой при неразрушаюшем контроле качества изделий, например качества соединений труб с трубными дисками.

Известны устройства для теплового коят роля качества изделий, работа которых основана на нагреве изделия с последующим обнаружением тепловотю излучения его поверхности, содержит источник тенла, волоконнооптический преобразователь иинфракрасный радиометр со .сканирующим зеркалом. Устройство позволяет осуществить тепловой контроль наружной поверхности изделий цилиндрической формы. .

Однако при помощи известного устройства нельзя контролировать качество изделий сложной формы, например нельзя контролировать качество соединений труб с трубными досками.

Целью изобретения -является обеспечение контроля изделий сложной формы.

Для этого источник излучения выполнен кольцеобразным, охватывающим радиометр, установлен соосно с ра1диометром, поверх.ность зеркала в любом радиальном сечеНИИ выполнена параболической с главной осью, наклонной к оси радиометра, а сканирующее зеркало рашгометра размещено под углом к его оси.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена схеме коиструкш1и устройства; на фиг. 2 - схема конструкции головки в продольном сечении; на фиг. 3 всномогатет.ная схема, показывающая

один из приемов использования устройства при ручном контроле качества соединений труб с трубными досками.

Устройство для контроля изделий содержит источник теплового излучения 1, который выполнен кольцеобразным, охватывающим радиометр, установлен соосно с ним и снабжен кольцеобразным фокусирующим зеркалом 2, также установленным соосно с радиометром. Поверхность зеркала 2 в любом радиальном сечении выполнена параболической с главной осью, наклоненной к оси радиометра. Скантфующее зеркало 3 размещено под углом к оси радиометра. Источник излучения и радиометр размещены в одном корпусе 4, выполпеннык охлажпаемым и имеющим центральную полость, в которой размещен радиометр, и кольцевую полость для размещения источника тепло;- вого излучения 1 и зеркала 2, Устройств снабжено сменным подпружиненным дентрируюшим Нако11ечником 5; соединенным с корпусом 4 в зоне размещения сканирующего зеркала 3.

Сканирующее зеркало 3 закреплено на валу электродвигателя 6, причем сам электродвигатель 6 закреплен перед малым зеркалом отражательного объектива, со стоящего из совокупности зеркал 7 и 8. Kopnjc 4 вьшолнен в виде тела вращения с ыгутренней камерой 9 для хладагента.

Элеме 1ты инфрагсрасного радиометра, включающего зеркала 7 и 8 объектива и приемник, смонтированы в капсуле 10, устанавливаемой в центральной полости корпуса 4. Занимающее кольцеобразную полость корпуса 4 зеркало 2 закреплено при помощи винтов и накладки 11 „ Источник теплового излучения 1 представляет собой свернутую в незамкнутое кольцо тугоплавкую проволоку или полоску фольги, концы которой запитьшаются электротоком. Нужное положе11ие кольца фиксируется держателем 12 (сМо фиг. 1). Держатели закреплены во вту;жах 13„ Регулировка положения кольца достигается перемещением держателей 12 в изолирующих вт лках 13 или перемещением самих втулок 13.

С охлаждаемым корпусом 4 скреплена дополнительная коническая охлаждаемая насадка 14, которая закрепляется на корпусе 4 после установки зеркала 2 и источника 1, Внутренняя полость шсадки 14 снабжается хладагентом. Капсула 10 имеет съемную крышку 15 и патрубок 1G с резьбой дл51 закрепления лнбо рукоятки, когда устройство используют для ручного контроля, либо для скрепления с Бспомо ательным специализированным механизмом. В капсуле размещен приемник 17 инфракрасного излучения и закрепленная схема, занимающая объем, отмеченный на чертеже пунктиром. Электродвигатель 6 зафиксирован патрубком 18, который скреплен со спицами 19, удерживакзщими малое зеркало 7 отражательного объектива.

Пропускающая тепловые лучи шайба 2О защищает объектив от загрязнения. Центрирующий наконечник 5 усилием пружи}1ы 21 отжат вперед до уцора в бортик

ограничит-ельной втулки 22, Которая скреплена с охлаждаемым коратусом 4. Назначение наконечника 5 заключается не только в том5 чтобы контролировать сканирующее зеркало 3 в контролируемых трубах 23, но и защищать это зеркало от случайных соприкосновений, могущих егхэ повредить. Рабочее положение сканирующе1-о зеркала 3 на фиг. 2 показано пунктиром„

Устройство работает следующим образом „

Тепловое излуче1н- е, создаваемое источником 1, отражаясь от фокусирующего зеркала 2, направляется на кольцевую зону, охватывающую контролируемое соединение

трубы 23 с трубной доской 24„ Те1и1овой поток, прошедший через это соед1 11еи11е, зеркалом 3 направляется в отражательный объектив, в котором посредством зеркал 7 и 8 передается на приемник 17 теплового

излучения, С целью контроля всей внутренней поверхности трубы в зоне ее соединения с трубной доской 24 зеркало 3 выполнено вращающимся от электродвигателя 6 с возможностьюперемещения зеркала

5 3 по оси трубьи Это перемещение создается нажатием корггуса на пружину 21. Для устранения, влияния теплового излучения от источника 1 на приемник 17 кольцеобразная часть корпуса, в которой размещен

источник Ij выпо/шена охлаждаемой.

О низком качестве соединения контролер судит по сигналу лампы 25, которая загорается в том случае, когда тепловая волна от кольцевой зоны нагрева доски 24 распространяется до внутренней поверхности контролируемой трубь неравномерно. В этом случае температура стенки внутренней поверхности трубы по окружности в течение некоторого оказывается нагретой нэравномерно, чт-о и фиксируется npHeKiHHKOtvi 17 радиометра как неоднородность теплопровод} ости, т. е как недостатощюе качество соединения. При од1Юродном высококачественном соединении трубы с трубной доской 24 тепловая волна от всей кольцевой зоны нагрева и внутренней поверхности контролируемого патрубка выходит одновременно и на вход прием1 ика 17 поступает немодулироваиный тепловой .сиг)шл.

Устройство может питаться от сети и от передвижного источника. Охлаждение корпуса 4 может . осуществляться, иапример, водой при ее циркуляции по замкнутому контуру. В этом случае передвижной бачек должен иметь охлаждающий радиатор {не показан).

Возможность эффективного применения устройства зависит от ряда конкретных условий н- в первую очередь от отношения толщины стенки трубы к ее диаметру, а также от значений теплопроводности материала труб 23 и трубнь1Х досок 24, Диаметр труб 23 принципиальных ограничений не накладывает, так как, во-первых, может применено устройство соответствующ11Х размеров при соответствующей мощности излучателя, во-вторых, могут применяться сменные центрирующие наконечники 5 соответствующих, размеров и ( конфигурации.

Если в устройстве имеется механизм перемещений самого устройства или трубной доски, то предложенное устройство можно использовать в автоматическом режим е„

В тех случаяХ; когда толщина трубной доски 24 значительно больше толщины стенок труб 23j головка устройства- детали 5; 21; 22 - выполняется такой, чтобы была возможность возвратно-поступательных перемещений сканирующего зеркала 3 по каналу трубы 23 в пределах всей толщины трубной доски 24„ Продольные-леремещетш сканирующего зеркала 3 достигаются нажимом на рукоять устройства, что заставляет деформироваться пружину 21

Устройство нозволяет контролировать качество соеД 1не1Н1Й металлических и не-: металлических (керакшческнх) труб с металлическими и неметаллическими досками. Узкие щелевые зазоры, неплотности соединений, неоднородность материала по тен; опроводности, носторон}1ие вкльочения выявляются одновременно по всеку периметру и толщине доски контролируемого соеД11не11ия

Форма источника теплового изл чения 1 и зеркала 2, экранированных охлаждаемым корпусом 4, удобна для использования в технологических целях. Поэтому совокупность этих элементов может найти важные побочные применения, например в качестве нагревателя для сварки листов пластмассЫг гшстов металла, резки, плавки, и т, п

Можно выделить два случая побошюго использования устройства:

1) инфракрасный радиометр может отсутствовать вовсе, при этом сквозное центральное отверстие обеспечивает удоб. ный доступ к месту нагрева; через за шищенное охлаждаемым корпусом 4 центраяьное отверстие удобно вести наблюдение, удобно вводить инструмент, npnca;;iui и т. п.

2) инфракрасный радиометр может оставаться на месте и, в зависимости от его наладки,использоваться для контроля кольцевой зоны вокруг площадки нагрева, контроля площадки внутри кольцевой зоны нагрева, контроля в самой нагреваемой зоне или площадке. При этом -иртоградное (с углом наклона 45 ) сканнрующее зеркало 3 может быть заменен .; вместе с осью, на которой оно закреплено, другим сканирующим зеркалом - проградным или ретроградным, т,е, зеркало с наклоном более или менее 45 ..Ретроградное зеркало может использоваться, например, тогда, когда контроль ведется через отверстие и при этом сканируется обратная сторона нагреваемой металш1ческой доски.

В зависимости от KOincpeTJibix задач при использовании устройства в качестве нагревателя кольцевой излучатель 1 может иметь соотввгствующую конструкцию, соответствующий размер и может быть установлен в нужное место перед зеркалом 2, чтобы обеспечить получение зоны нагрева в виде кольца или площадки нужных размеров.

Когда необходимо полу-Штъ кольцевую зону нагрева, четко ограниченную с внещней и внутренней стороны кольца, то это достигают не только установкой источника теплового излучения 1 в соответствующее место от)1осительно фокуса зеркала 2, но и применением более глубокой насадки 14 такой; Ч1ч;бы оставалась узкая кольцевая щель между ней и корпусом 4,

Предмет изобретения

Устройство Д1ш тецловогс контроля изделий, содержащее источник теплового излучения и инфракрасный радиометр со сканирующим зеркалом, от л и чающее- с я тем, что, с цедпзЮ обесценения контроля изделий сложной формы, источник излучения выполнен кольцеобразным, охватывающим радиометр, установлен соосно с ним и снабжен тороидальным фокусирующим зеркалом, также установленным соосно с радиометром, причем поверхность зеркала в любом радиальном сечении выполнено параболической, с главной осью, наклонной к оси радиометра, а сканирутпшее сверкало раш-гометра размещено под углом к его оси.