Ультразвуковой катящийся преобразователь

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19) И 1 М 29 0 ь," ,13,САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ кии инсти СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАТЯЩИЙСЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повыяшение надежности и достоверности кон-троля за счет исключения действияударных нагрузок на пьезоэлементы иснижения реверберационных шумов благодаря выбору размеров обода и снабжению преобразователя поглотителями.Ультразвуковой (УЗ) катящийся преобразователь в ходе контроля прижат квнутренней поверхности трубы 15. Входе перемещения внутри трубы 15 обод2 и боковины 9 вращаются на подшипни-ках 14 относительно неподвижной оси1. Накладки 4, на которых размещеныпьезоэлементы 5, скользят по перпендикулярным оси вращения торцовым поверхностям 8 обода 2. Пьезоэлементы5 излучают УЗ колебания в трубу 15.Отраженные сопряженными поверхностяминакладок 4 и обода 2 УЗ колебанияуходят в акустически связанные с накладками 4 поглотители 7. Отраженныеот поверхности трубы 15 УЗ колебанияпосле дополнительного отражения отвнутренней поверхности обода такжеуходят в поглотители 7. 1 ил,с 1с = --- + ЬвпЫгде с 1 - диаметр пьезоэлемента 5,- угол между акустической осьюпьезоэлемента 5 и нормалью кнаружной поверхности колеса2 в точке ее пересечения сакустической осью,Ь - расстояние от накладки 4 довнешнего края колеса 250 55 Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии изделий, например магистральных трубопроводов.11 елью изобретения является повышение надежности и достоверности конт" роля,за счет исключения действия ударных нагрузок на пьезоэлементы и 10 снижения реверберационных шумов.На чертеже изображен УЗ катящийся преобразователь, сечение.УЗ катящийся преобразователь содер" жит ось 1, монолитное колесо 2 с эластичным протектором 3, установленное с возможностью вращения относительно оси 1, и пару накладок 4, жестко закрепленных на оси 1. Преобразователь также содержит закрепленные на накладках 4 два пьезоэлемента 5 с демпферами 6 и акустически связанные с накладками 4 два поглотителя 7, Торцы 8 колеса 2 выполнены перпендикулярными оси вращения преобразователя и сопряжены с накладками 4, Ось 1 и колесо 2 вместе с закрепленными на колесе 2 боковинами 9 образуют полость 10, заполненную контактной жидкостью. Кроме того, преобразователь содержит герметизирующие полость 10 уплотнительные элементы 11 и 12, обе"спечивающие поджатие накладок 4 к торцам 8 колеса 2, прижимные устройства 13 и подшипники 14, установленные между осью 1 и колесом 2. Поглотители 7 выполнены из материала с большим коэффициентом затухания УЗ колебаний и характеристическим импедансом, близким к импедансу материала колеса 2, причем поглотители 7 могут иметь форму ловушек УЗ колебаний. В качестве материала колеса 2 исполь зуют, например, капролон, а в качестве материала протектора 3 - полиуре.- тан, Ширина 1 колеса 2 и его толщинай выбраны иэ условий:2 й1 = -- + 2 Ы 8 Ы;совЫ Позицией 15 на чертеже обозначенаконтролируемая труба, Расстояние Ьот нижней кромки накладки 4, т.е. отнижней точки проекции пьезоэлемента5 по его акустической оси на торец 8колеса 2 до поверхности трубы 15, выбирают из конструктивных соображений(толщины боковин 9, радиуса кривизнытрубы 15 и т,п,). С целью обеспеченияминимального хода УЗ колебаний отпьезоэлементов 5 до точки их вводав металл трубы 15 накладки 4 располагают как можно ближе к поверхноститрубы 15, Электрическая связь пьезоэлементов 5 с выходом преобразователяосуществлятся через полость оси 1(не показана),УЗ катящийся преобразователь работает следующим образом.Преобразователь размещают на механизме (не показан), который обеспечивает прижатие преобразователя к внутренней поверхности трубы 15, свободунаправления качения и перемещениевнутри трубы 15, например, за счетперепада давления перекачиваемогопродукта, В ходе перемещения внутритрубы 15 колесо 2 и боковины 9 вращаются на подшипниках 14 относительнооси 1, Пьезоэлементы 5 с демпферами6 размещаются относительно поверхности трубы 15 таким образом, чтобыУЗ пучок от каждого пьезоэлемента 5входил в зону контакта, образованнуюэластичным протектором 3 колеса 2 иповерхностью трубы 15, При качениипреобразователя накладки 4, на которых размещены пьезоэлементы 5, скользят по торцовым поверхностям колеса2. Заполняющая полость 10 акустическипрозрачная среда обеспечивает акустический контакт между сопряженными поверхностями накладок 4 и колеса 2,которые прижимаются друг к другу устройствами 13Под воздействием электрических импульсов пьезоэлементы 5излучают УЗ колебания, которые черезнакладки 4 и колесо 2 с протектором3 поступают в трубу 15. Угол Ы падения УЗ колебаний на материал контролируемой трубы 15 задается наклономграней призматических накладок 4.Уплотнительные элементы 11 и 12 обеспечивают герметичность полости 10,Акустический контакт между колесом 2и поверхностью трубы 15 обеспечивается посредством эластичного протектора 3. В случае нарушения акустическо1413520 2 й1= -- +2 Ь с 8 Ы;сова20 Формула изобретения Ультразвуковой катящийся преобразователь, содержащий ось, монолитное колесо с эластичным протектором, установленное на оси с возможностью ЗО Составитель В.ГондаровскийТехред А.Кравчук Корректор М.Демчик Редактор Е.Копча Заказ 3776/4 б Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 го контакта между сопряженными поверхностями накладок 4 и колеса 2 УЗ колебания претерпевают отражение и уходят в поглотитель 7, где и затухают.Отраженные от границы раздела резиновый протектор 3 - металлическая труба 15 УЗ колебания в результате выбора размеров колеса 2 также попадают в поглотители 7 и затухают. При наезде преобразователя на различного рода препятствия: стыки труб, сварные швы, случайные предметы и т.п. и после соскакивания с них возникают уда- ры, достигающие большой силы. Поскольку колесо 2 выполнено монолитным с прямыми торцами 8, удары, направленные перпендикулярно оси вращения преобразователя, при соответствующем выборе материала колеса 2, не могут привести к поломке как колеса 2, так и пьезоэлементов 5. вращения, пару накладок и закрепленные на них два пьезоэлемЕнта с демпферами, накладки жестко закреплены 5на оси и сопряжены с колесом в образованной осью и колесом полости, за полненной контактной жидкостью, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и достовер-.ности контроля, он снабжен двумя по" глотителями, каждый иэ которых акустически связан с одной из накладок, торцы колеса выполнены перпендикулярными оси вращения преобразователя и сопряжены с накладками, а ширина 1 колеса и его толщина й выбраны иэ ус" ловий ЙэдпЫгде д - диаметр пьезоэлемента;Ы - угол между акустической осьюпьезоэлемента и нормалью кнаружной поверхности колесав точке ее пересечения с акустической осью;Ь - расстояние от накладки довнешнего края колеса.