Электромагнитно-акустический преобразователь его варианты

СОЮЗ СОВСТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 4 С 01 Б 29/О ИЗОБР"МЛ НОМ Осовский СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контрля качества материалов(56) Авторское свидетельство СССРМ 647596, С 01 М 29/04, 1976.(57) Изобретение относится к област неразрушающего контроля металловультразвуком и может быть использовано, например, при контропе,кромок,полос и листов. Целью изобретения является повьппение надежности преобразователя путем введения в конструкцию дополнительного сердечника, выполнения каретки в виде одного либодвух колес с увеличенным на порядокдиаметром колес, что приводит к пропорциональному уменьшению числа ихоборотов и, следовательно, повьппаетих долговечность за счет уменьшенияудельных нагрузок, а также размещения высокочастотной катушки наконце упругого элемента, выполненного в виде пружинящей пластины изэлектропроводящего материала. Первыйвариант изобретения, кроме того, повьппает производительность и достоверность контроля, так как горизонтальное расположение катушки позволя.ет создать два равночувствительных излучателя - приемника. Второй и третий варианты позволяют. также повысить чувствительность преобразователя эа счет увеличения количества ампервитков катушки индуктивности,Электромагнитно-акустический преобразователь содержит электромагнит, выполненный в виде стержневого сердечника и размещенной на нем катушкииндуктивности, высокочастотную катушку индуктивности, каретку, упругийэлемент и скобу, а также дополнительный сердечник, одним концом закрепленный на торце стержневого сердечника перпендикулярно его оси. Каретка выполнена в виде двух колес,установленных с помощью подшипниковна концах стержневого сердечника,упругий элемент выполи н в.виде закрепленной на дополнительном сердечнике с помощью скобы пружинящей пластины из непроводящего материала, накоторой установлена высокочастотнаякатушка индуктивности. При этом колесо, установленное на конце стержневого сердечника,противоположном концу с дополнительным сердечником, выполнено из магнитного материала.Кроме того, электромагнитно-акустический преобразователь может содержатьвторой дополнительный сердечник, закрепленный симметрично первому на противоположном торце стержневого сердечника, дополнительный упругий элемент, дополнительную высокочастотную катушку и дополнительную скобу,установленные идентично основным.3 с,п. и 5 з,п.ф-лы, 10 ил.1231455 1 зобретение относится к областинеразрушающего контроля металлов спомощью ультразвука и может быть использовано, например, при контролекромок, полос и листов,Целью изобретения является повышение надежности и чувствительностипреобразователя путем уменьшения числа оборотов колес и, следовательно,повышения их долговечности за счетуменьшения удельных нагрузок, стабилизации зазора между высокочастотной катушкой и контролируемым изделием, создания двух равночувствительных излучателей-приемников, а такжеза счет увеличения количества ампервитков катушки индуктивности,На фиг,1 изображен электромагнитно-акустический (ЭМЛ) преобразоватепьдля контроля листов и кромок, сечение, вариант; на фиг. 2 - то же, видсбоку; на фиг. 3 - двухканальный преобразователь, другая модернизацияпервого варианта; на фиг. 4 - то же,вид сбоку; на фиг. 5 - преобразователь для,контроля кромок, второй вариант;на фиг, 6 - то же, вид сбоку;на фиг. 7 - преобразователь двухколесный для контроля центральной части листа, второй вариант; на фиг. 8то же, вид сбоку; на фиг, 9 - преобразователь для контроля кромок третий вариант; на фиг. 10 - то же, видсбоку.Первый вариант ЭМЛ преобразователя (фиг.1 и 2) содержит электромагнит, в который входит катушка 1 индуктивности и вставленный в нее стерж,невой сердечник 2, на концах которого с помощью подшипников 3 и 4 установлены колеса 5 и 6 из немагнитногоматериала, при этом колеса 5 и 6 совмесчфйо с сердечником 2 образуют каретку электромагнита, к торцу сердечника 2 прикреплен одним концом дополнительный сердечник 7, к которомуприкреплена скоба 8, на другом концескобы 8 закреплен конец упругого элемента 9, выполненного в виде упругойпластины из непроводящего материала,например из стеклотекстолита толщиной 0,2-0,6 мм, на другом конце пластины 9 установлена высокочастотнаякатушка 10 индуктивности. Другой конец дополнительного сердечника 7 направлен в сторону контролируемого изделия 11 и находится от него на расстоянии нескольких миллиметров. Пластипа 9 укреплена под таким улом кповерхности изделия 11 и имеет такуюдлину, что катушка 10 находится подторцом сердечника 7, Стрелка показывает направление движения контролируемого изделия 11,Возможна модификация преобразователя, в котором колесо 5 выполненоиз магнитного материала.Возможна также вторая модификацияпреобразователя (фиг. 3 и 4), которая содержит второй дополнительныйсердечник 12, установленный симметрично первому дополнительному сердечнику 7 на противоположном торцестержневого сердечника 2, а также до- полнительный упругий элемент 13, дополнительную высокочастотную катушку 4, дополнительную скобу 15, которые установлены относительно второгодополнительного сердечника 12 аналогично установке основных этихэлементов 8, 9 и 10, относительно сердечника 7, В этом случае колеса 5 и 6должны быть из немагнитного материала.Второй вариант ЭМА преобразователя (фиг.5 и 6) содержит электромагнит, в который входит катушка 1 инЗО дуктивности и вставленный в неестержневой сердечник 2, установленную на рабочем торце сердечника 2первую каретку 16, выполненную в виде ролика либо упора из твердосплавЗ ного материала, дополнительный сердечник 7, через отверстие в которомпро:,одит стержневой сердечник 2, колесо 6, выполненное из магнитногоматериала и установленное с помощью4 О подшипников 3 и 4 на конце дополнительного сердечника 7, закрепленнуюна торце катушки 1 скобу 8, укрепленный на скобе 8 упругий элемент 9,выполненный в виде пружинящей плас 45 тины из непроводящего материала, установленную на пластине (под рабочимторцом сердечника 2) катушку 1 О индуктивности, укрепленный на торцесердечника 7 держатель 17.О 1"1 одификацией такого преобразователя является преобразователь, в котором введен обод 18 из немагнитного материала, расположенный по торцупериметра колеса со стороны катушкииндуктивности и соединенный с ним,например, сваркой.Вторая модификация преобразователя (фиг, 7 и 8) содержит вторую ка 23 ч 55ретку, идентичную первой, выполненную в виде колеса 5 из магнитного материала и установленную симметричноколесу 6 с помощью подшипника 3 надругом конце дополнительного сердечника 7,Третий вариант ЭЛ преобразователя содержит (фиг.9 и 10) электромагнит, состоящий из катушки 1 индуктивности, стержневого сердечника 2, усОтановленную на его рабочем торце первую каретку 16, выполненную в видеролика или твердосплавного упора, колесо 5, установленное с помощью под-,шипника на конце Г-образного сердечника 19, другой конец которого скреплен с концом дополнительного сердечника 7, другой конец которого закреплен на нерабочем конце стержневого сердечника 2, к торцу катушкииндуктивнос ти прикреплена скоба 8, на которойзакреплена пружинящая пластина 9 изнепроводящего материала, . на которомзакреплена высокочастотная катушка 1 Оиндуктивности.25Первый вариант преобразователя работает следующим образом,При подаче тока в катушку 1 индуктивности и переменного тока зондирующего импульса от ультразвукового дефектоскопа (не показан) в высокочастотную катушку 1 О индуктивности на поверхности изделия 11 происходит взаимодействие вихревых токов,наводимых в изделии 11 высокочастотной катушкой 1 О .,:.ндуктивности, с магнитным полем электромагнита, доходящего до изделия 11 по сердечнику 7.В результаге такого взаимодействияна поверхности изделия возникают . 40ультразвуковые колебания, которьераспространяются вглубь изделия, затем, отразившись от дефекта или противоположной поверхности, возвращаются снова к поверхности, на которой 45они возникли. Здесь они попадают взону действия магнитного поля и засчет взаимодействия с ним создаютвторичные вихревые токи, которые наводят на высокочастотной катушке 10индуктивности электрический сигнал.После усиления, селектирования, оценки времени прихода и амплитуды сигнала с помощью электронного блока дефектоскопа (не показан) определяюткачество контролируемого изделия 11,Известно, что амплитуда принятых сигналов зависит от вихревых токов и магнитного поля на поверхности изделия 11, на величину которых в своюочередь значительно влияют зазорымежду высокочастотной катушкой О ин -дуктивности и изделием 11, а такжесердечником 7 и изделием 11 соответственно, При теневом и зеркальнотеневом методе контрОля, при которыхиспользуется преобразователь, о наличии дефектов в изделии 11 судят повеличине теневого или донного сигнала, Преобразователь поддерживает нетолько минимальными, но и стабильными указанные зазоры при контроле листов (в том числе и их кромок), в линии стана производства труб, обеспечивая контроль практически непрерыв -ным и стабильным даже в тех случаях,когда поверхность листа имеет определенную волнистость. Второй вариант преобразователя работает аналогично первому. В нем постоянство зазора между сердечником 2и изделием 11 (листом) обеспечивается также установкой рабочего торцасердечника 2 выше нижней линии колеса 6 на определенную величину. В техслучаях, когда за счет некоторогоразноса по ширине лист за счет локальной неровности по ширине начнетприближаться к сердечнику 2 на недопустимое расстояние, он сначалакоснется каретки 16, которая в такиемоменты оттеснит сердечник 2 вверхи тем самым предотвратит заклинивание пружинящей пластины 9 с высокочастотной катушкой 10 индуктигностимежду листом 11 и сердечником 2, т.е.предотгратит выход их из строя. Неровности же по длине листа не будутсказываться на величину зазоров. Достоинством такого преобразователя (посравнению с показанным на фиг.1 и 2)является повышенная чувствительность,что обеспечивается максимальным приближением торца катушки 1 индуктивности (где значительно выше индукциямагнитного поля) к поверхности изделия 11. Такой преобразователь обеспечивает возможность контроля и кромок листов, а для обеспечения егоустойчивого рабочего положения онприкреплен к внешним опорам с помощьюдержателя 17,Применение немагнитного обода 18позволяет обеспечить устойчивостьпреобразователя и применять его безпривязки к внешнему оборудованию,например, при ручном контроле. Дляконтроля центральной части листа может быть применен преобразователь,показанный на фиг. 7 и 8. Применениевторого колеса 5 из магнитного материала позволяет не только обеспеить устойчивость, но и повысить чувствительность за счет улучшения условий замыкания магнитной цепи и максимально возможного приближения катушки 1 индуктивности к поверхностилиста.Третий вариант ЭМЛ преобразователя работает аналогично второму цоза счет применения дополнительногосердечника 7 и 1 образного сердечника 9 обладает меньшими габаритами,Чтобы устранить возможнссть выхода из строя высокочастотнь;х катушек10 индуктивности, в пластину 9 вводят два изолированных друг от другапроводника, расположеццсых в однойплоскости и соединенных с источникомпитания и индикатором (не показан).При истирании пластины 9 проводникизамыкаются через контролируемое изде.лие 11 и тем самым ключают индикатор износа пластины, Своевременно замеченное истирацие и замена пластины 9 целиком или час.тичцо (цижцсйчасти) позволяет сохранить Высокочлстотную катушку 1 О ицдуктивности и работоспособность преобразователя вцелом,Постоянство зазора между рабочимкорцом дополнительного сердечника 7и изделием 11 обеспечивается жесткойустановкои его относительно колеса 5,зазор между высокочастотной катушкой10 тндуктивностц с изделием 11 обес печивается толщиной пружинящей плас. -тины 9, которая ввиду минимальногодавления ее на изделие 11 (как показали испытания) практически це изна-.шивается в течение нескольких сутокработы.Формула изобретения1. Электромагцитно-акустическийпреобразователь, содержащий электро-.магнит, выполненный в виде стержневого сердечника и размещенной на нем катушки индуктивности, высокочастотную катушку индуктивцости, каретку,упругии элемент и скобу, о т л ич а сс щ и й с я тем, что. с цельюповып 1 ения надежности и чувствительности, он снабжен дополнительным сердечником, одним концом закрепленнымца торце стержневого сердечника перпендикулярно его оси, каретка выполнена в виде двух колес, установлен С ных с помощью подшипников на концахстержневого сердечника, упругий элемент выполнен в виде закрепленной надополнительном сердечнике с помощьюкобы пружинящей пластины из непро водящего материала, на которой устацовлена высокочастотная катушка индуктивцости,2. Преобразователь по и,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что колесо,:Ю установленное ца конце стержневогосердечника, противоположном концу сдополнительным сердечником, выполнено из магнитного материала.3. Преобразователь по и,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что онсцабж.н вторым дополнительным сердеником, закрепленным симметричнопервому ца противоположном торцустержневого серцечника, дополнитель 30 цым упругим элементом, дополнительной высокочастотной катушкой и до,олнительцой скобой, установленнымиьсдецтичцо основным4. Электромагцитца-акустическийпреобразователь, содержащий электрои:ич.и , выполненный в виде стержневого с.с.рдечцика и размещенной на немкатушки ицдуктивности, высокочастотную катушку индуктивности, карет 1 О ку упругий элемецт и скобу, о тл ц 1 а ю щ и й с я тем, что, сцелью повьпцения надежности и чувствцтел 1 ности, он снабжен дополцитель".ым сердечником, закрепленным перпен.,15 дгц улярно основному на его торце, каре.ка выполнена в виде колеса из магнитного материала, установленногопосредством подшипников на свободномконце догогцительного сердечника, аупругий элемент выполнен в виде жестка закрепленной относительно сердечника с помощью скобы пружинящей пластины из цепроводящего материала, накоторой установлена высокочастотнаякатушка индуктивцости.5, Преобразователь по п.Й, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что онснабжен ободом из немагцитного мате 1231455риала, закрепленным по периметру колеса со стороны катушки электромагнита.6, Преобразователь по п,4, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен второй кареткой, идентичной первой и установленной симметрично ей на другом торце дополнительного сердечника.7. Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий электромагнит, выполненный в виде стержневого сердечника и размещенной на нем катушки индуктивности,высокочастотную катушку индуктивности, каретку, упругий элемент и скобу, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и чувствительности, он снабжен первым дополнительным сердечником, закрепленным на нерабочем торце стержневого сердечника перпендикулярно его оси, вторым дополнительным сердечником Г-образнойформы, скрепленным концом с первымдополнительным сердечником, кареткавыполнена в виде колеса из магнитно"го материала и установлена посредством подшипника на свободном концеГ-образного сердечника, а упругийэлемент выполнен в виде жестко зак 1 О репленной относительно сердечника спомощью скобы пружинящей пластины изнепроводящего материала, на которойустановлена высокочастотная катушкаиндуктивности.158. Преобразователь по п.7, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что онснабжен двумя электрическими проводниками, расположенными в пружинящей 20 пластине и изолированными один отдругого.1231455 ФиФ.7 Составитель И.КесоенТехред Л,Олейник Редактор А. Гулько КорректорЕ.Сирохман Заказ 2560(50 Тираж 778 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5