Нагреватель теплового дефектоскопа Советский патент 1981 года по МПК G01N21/44 

(54) НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕПЛОВОГО ДЕФЕКТОСКОПА Изобретение относится к дефектоскоПИИ, а-более кон сретно к нагревателям, предназначенным для нагрева участков по верхности контролируемых объектов при тепловом нераарушающем контроле. Оно м жет быть использовано также в других об ластях техники и в различных отраслях промышленности для нагрева изделий, полуфабрикатов. Известно большое количество нагревателей, которые могут быть использованы для нагрева объектов при тепловом нераз- рушающем контроле 111. Наиболее близким к предлагаемому уст ройству является эллиптический нагреватель, который включает в себя источник излучения отражатель эллиптического профиля, смонтированные в неохлажцаемом ко жухе. Его эффективность несколько повышена за счет использования отражателя эллиптического профиля, позвол5пощего большую часть отраженного потока излучения направить на нагреваемую поверхность Г2. Однако и он не позволяет сконцентрировать энергию от источника в узкой зоне поверхности нагреваемого изделия. В зоне нагрева образуются потоки горячего воздуха, которые, как и в выщеуказанных нагревателях, растекаясь по поверхности изделия, размывают тепловую картину, расширяют зону нагрева и создают дополнительные помехи, при регистрации теплового поля. Это явление усугубляется- тем, что отсутствует охлаждение кожуха. Разогретый до высокой температуры кожух (порядка 15О-200 С) дополнительно разогревает поверхность изделия и яъпяется сам источником мощного ИК-излучения, которое, отражаясь от поверхности изпелия, и др. объектов, создает дополнительные помехи в приемной аппаратуре (опги-. ческой головке). Цель изобретения - увеличение чувствительности контроля за счет повышенвя эффективности нагрева. Указанная цель достигается тем, что яог-оеватель снабжен устройством откачки

горячего воздуха с трубопроводом, а со стороны контролируемого изделия - отражающими экранами, выполненными в поперечном сечении в виде сопряженных с эллипсом двух дуг окружности, радиусы которых равны расстоянию между фокусами эллипса, центры дуг расположены в плоскости, проходящей через центр источника излучения, расположенного в одном из.фокусов эллипса и.перпендикулярной большой оси эллипса на расстоянии от источника равном Половине его поперечного размера.

На чертеже показаны нагреватель и контролируемое изделие.

Нагреватель включает в себя малых размеров в поперечном сечении источник 1 излучения, отражатель 2, отражающий экран 3 и отражающий экран 4 с отверстием 5 между ними для выхода потока излучения, кожух 6, устройство 7 откачки воздуха с трубопроводом 8, контролируемое изделие 9.

Для точечного источника излучения отражатель 2 имеет форму эллипсоида, а отражающие экраны 3 и 4 сливаются в один с отверстием в центре, который имеет форму части тороидальной поверхности. Протяженный (линейный) излучатель имеет отражатель формы части эллиптического цилиндра, а отраж1ающие экраны - формы части цилиндра с образующими параллельными оси линейного излучателя. В этом случае сечение отражателя и отражающих экранов то же, что и у нагревателя с точечным источником.

Нагреватель работает следующим образом.

Основная часть (около 60%) потока теплового излучения падает на эллиптическую поверхность отражателя 2. Так как источник излучения 1 находится в первом фокусе эллипса, то поток излучения, отражаясь от эллиптической зеркальной поверхности и проходя в отверстие 5 между зеркальными экранами 3 и 4, направляется во второй фокус, т.е. на поверхность изделия 9. Оставшаяся часть потока падает на зеркальные экраны 3 и 4. Так как центры дуг окружности сечений зеркйль{1ых экранов 3 и 4 расположены в плоскости, проходящей через центр источника 1 и перпендикулярной большой оптической оси эллипса на расстоянии от источника 1, равном половине поперечного размера ваточника 1, то поток, отраженный от зеркальных экранов 3 и 4, про,ходит рядом с источником 1 и попадает на эллиптическую поверхность 2. После

вторичного отражения от эллиптической поверхности 2, поток направляется через то же отверстие 5 в область, расположенную рядом со вторым фокусом. Однако при небольших размерах источника 1 смещение первично и вторично отраженных потоков незначительно. Его при малых размерах источника 1 можно свести к 1-3 мм.

Таким o6pai3OM, на нагреваемую площадку изделия падает прямой поток излучения от источника 1, проходящий в отверстие 5, однократно отраженный от эллиптической поверхности 2 и двукратно отраженный (вначале от зеркальных экранов 3 и 4, а затем от эллиптической поверхности 2) потоки.

Предлагаемый нагреватель концентрирует аогок теплового излучения на плошадке, равной 2x2 мм, что позволяет выявлять дефекты с размерами 0,5х 0,5 см. Это позволяет более чем в три раза повысить чувствительность контроля к размеру выявляемых дефектов по сравнению с известным либо более, чем в три раза увеличить глубину выявления дефектов.

Предлагаемый нагреватель также позволяет повысить поверхностную плотность потока излу ения в 7-10 раз по сравнению с известным, что, в свою очередь, позволяет .выявить дефекты типа трещин с раскрытием в 2-3 раза меньше раскрытия дефектов, выявляемых при нагреве известным нагревателем.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает повышение чувствительности теплового контроля (по сравнению с известным при прочих равных условиях) к площади и раскры-тию выявляемых дефектов не менее, чем в 6 раз.

Формула изобретения

Нагреватель теплового дефектоскопа, включающий источник излучения, эллиптический отражатель и кожух, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля за счет локализации и повышения интенсивности нагрева, он снабжен устройством откачки воздуха с трубопроводом, а со стороны контролируемого изделия отражающими экранами, выполненными в поперечном сечеНИИ в виде сопряженных с эллипсом двух дуг окружности, радиусы которых равны расстоянию между фокусами эллипса, центры дуг расположены в плоскости, проходящей .через центр источника излучения, расположенного в одном из фокусов эллипса и перпенаикулярной большой его оси на расстоянии от источника, равном половине поперечного размера эллипса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Борхерт Р. и Юбтц В., Техника инфракрасного нагрева. М., Госэнергоизпат, 1963, с. 36.

2. Неразрушающие метопы и средства испытаний конструкций и нзцелий вз стеклопластиков и других пластмасс. Материалы семинара. Л., Ленинградский дом научно-технической пропаганды, 1974, ч. JJ с. 32 (прототип).