Многоканальный электромагнитно-акустический преобразователь

В многоканальном электромагнитно-акустическом преобразователе, содержащем корпус, выполненный из немагнитного металла, включающий крышку, стакан., основание, крепежные элементы, магнитную систему, включающую корпус из немагнитного материала, крышку из магнитного материала, одного или более постоянных магнитов аксиальной намагниченности, концентраторы магнитного поля, активные элементы в виде одной или более печатных или изготовленных другим способом катушек-индукторов, защитный протектор, выполненный из износоустойчивого ударопрочного материала, электромагнитный экран, размещенный между концентраторами и магнитами, предназначенных для генерации и приема ультразвуковых колебаний в объекте контроля, представляющем из себя листовой или полосовой прокат из ферромагнитного и электропроводного материала, свободное пространство между концентраторами и основанием заполнено диэлектрическим термостойким компаундом на основе эпоксидных, полиэфирных или иных смол и связующих, обеспечивающих защиту и соединение активных элементов, кабелей и других компонентов преобразователя, разъем для подключения к электронным блокам, отверстия для крепления преобразователя к элементам подвески, катушки-индукторы расположены в шахматном порядке, обеспечивающим взаимное расположение рабочих зон L каждого индуктора с некоторым перекрытием i, что гарантирует общую рабочую зону всех каналов без пропусков в соответствии с выражением: L_{раб.з.общ} =Lx4-ix3, где в первой части берется количество каналов в преобразователе, а во второй части берется количество зон перекрытия, катушки-индукторы расположены в шахматном порядке, обеспечивающим минимальное перекрытие проводников катушки одного канала проводниками катушки другого канала, кроме того, преобразователь снабжен установочными винтами, позволяющим через резьбовые отверстия производить установку преобразователя в подвеске с необходимым зазором между протектором и объектом контроля и регулировочными винтами, позволяющим через фигурные отверстия производить регулировку преобразователя в подвеске относительно оси на необходимый угол, для обеспечения юстировки каналов каждого преобразователя относительно друг друга при сквозном прозвучивании объекта контроля и расположении напротив друг друга.

Многоканальный электромагнитно-акустический преобразователь, с интегрированной магнитной системой или присоединяемый к магнитной системе, может быть использован для ультразвукового контроля труб, листового проката, стальных заготовок преимущественно круглого или квадратного сечения.

Известен электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП), содержащий корпус, подложку, концентратор и магнитную систему с постоянными магнитами, обращенными друг к другу одноименными полюсами, который снабжен двумя концентраторами, один из которых установлен неподвижно на корпусе ЭМАП между постоянными магнитами, другой, прилегающий к нему вплотную, установлен на подложке, а магнитная система заключена во внутренний корпус, снабженный приводом, например пневмоцилиндром, с возможностью вертикальных перемещений по направляющим относительно концентраторов, корпуса ЭМАП и подложки. Кроме того, в известном электромагнитно-акустическом преобразователе корпус ЭМАП и внутренний корпус выполнены из немагнитного материала с боковыми стенками-экранами, выполненными из ферромагнитного материала [1].

Известен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, подложку с концентратором, магнитную систему с постоянными магнитами, обращенными друг к другу одноименными полюсами, катушку индуктивности, в котором постоянные магниты смонтированы в обойме из магнитного материала, вставленной в цилиндрический барабан из немагнитного материала, установленного в корпусе преобразователя с возможностью вращения вокруг своей оси и соединенного при помощи ползуна, вставленного в направляющую гильзу из немагнитного материала, со штоком пневмоцилиндра, закрепленного на корпусе, барабан, магниты и обойма со стороны подложки с концентратором установлены по отношению к ним с зазором и выполнены по окружности с общим радиусом, совпадающим с радиусом отверстия в корпусе, в которое вставлен барабан [2].

Известно устройство для ультразвукового контроля круглого проката, содержащее ультразвуковой преобразователь, опоры, подложку и систему регулирования положения ультразвукового преобразователя относительно поверхности объекта контроля, отличающееся тем, что система регулирования состоит из механизма подвода и прижима подложки к объекту контроля и механизма центрирования и независимого прижима ультразвукового преобразователя к объекту контроля, механизм подвода и прижима подложки к объекту контроля содержит корпус, на котором смонтированы направляющие, соединенные траверсой с пневмоцилиндром и снабженные цапфами для соединения с механизмом центрирования и независимого прижима ультразвукового преобразователя к объекту контроля, механизм центрирования и независимого прижима ультразвукового преобразователя к объекту контроля содержит подложку, которая жестко связана с механизмом подвода и прижима подложки к объекту контроля при помощи рамки, соединенной с направляющими механизма подвода и прижима подложки при помощи осей, обеспечивающих качание подложки в плоскостях поперечного и продольного сечений объекта контроля, например, прутка, при его отклонении от оси симметрии устройства, на подложке установлена планка с ультразвуковым преобразователем, на которой смонтированы опоры скольжения, например, линейные подшипники для обеспечения ее вертикального перемещения относительно подложки при проходе дефектов, выступающих над поверхностью объекта контроля, корпуса линейных подшипников жестко закреплены на подложке, а штоки линейных подшипников жестко соединены с планкой, ультразвуковой преобразователь установлен по центру планки, которая прижата к подложке, например, только силой пружин, в случае использования пьезоэлектрического преобразователя, или силой магнитного поля, в случае использования электромагнитно-акустического преобразователя, планка снабжена накладкой из твердого сплава, предназначенной для защиты ультразвукового преобразователя от износа при трении о поверхность объекта контроля и имеет скосы в поперечном сечении для надежной «посадки» ультразвукового преобразователя на поверхность объекта контроля [3].

Недостатками известных ЭМАП является:

1.Отсутствие качественной настройки катушек индуктивности относительно друг друга для исключения электромагнитного взаимодействия катушек между собой.

2. Невозможность точной установки отдельных ЭМАП относительно друг друга при монтаже и юстировке, а также регулировки рабочего зазора между ЭМАП и объектом контроля.

Указанные недостатки снижают, в частности, в случае повреждения катушек индуктивности, рабочий ресурс преобразователя, его эффективность и повышают его стоимость.

Задачей предлагаемого решения является создание ЭМАП с простыми техническими средствами, позволяющими значительно повысить рабочий ресурс преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в многоканальном электромагнитно-акустическом преобразователе, содержащем корпус, выполненный из немагнитного металла, включающий крышку, стакан., основание, крепежные элементы, магнитную систему, включающую корпус из немагнитного материала, крышку из магнитного материала, одного или более постоянных магнитов аксиальной намагниченности, концентраторы магнитного поля, активные элементы в виде одной или более печатных или изготовленных другим способом катушек-индукторов, защитный протектор, выполненный из износоустойчивого ударопрочного материала, электромагнитный экран, размещенный между концентраторами и магнитами, предназначенных для генерации и приема ультразвуковых колебаний в объекте контроля, представляющем из себя листовой или полосовой прокат из ферромагнитного и электропроводного материала, свободное пространство между концентраторами и основанием заполнено диэлектрическим термостойким компаундом на основе эпоксидных, полиэфирных или иных смол и связующих, обеспечивающих защиту и соединение активных элементов, кабелей и других компонентов преобразователя, разъем для подключения к электронным блокам, отверстия для крепления преобразователя к элементам подвески, катушки - индукторы расположены в шахматном порядке, обеспечивающим взаимное расположение рабочих зон L каждого индуктора с некоторым перекрытием i, что гарантирует общую рабочую зону всех каналов без пропусков в соответствии с выражением: L_{раб.з.общ} =Lx4-ix3, где в первой части берется количество каналов в преобразователе, а во второй части берется количество зон перекрытия, катушки-индукторы расположены в шахматном порядке, обеспечивающим минимальное перекрытие проводников катушки одного канала проводниками катушки другого канала, кроме того, преобразователь снабжен установочными и регулировочными винтами, позволяющим через резьбовые отверстии производить установку преобразователя в подвеске с необходимым зазором между протектором и объектом контроля, и через фигурные отверстия производить регулировку преобразователя в подвеске относительно оси на необходимый угол, для обеспечения юстировки каналов каждого преобразователя относительно друг друга при сквозном прозвучивании объекта контроля и расположении напротив друг друга.

Указанные отличия обеспечивают минимальное электромагнитное взаимодействие катушек между собой, так как при этом устраняется индуктивная связь между каналами и при появлении сигнала от дефекта в одном канале не появляются ложные сигналы в других каналах.

Кроме того, возможность тщательной настройки и регулировки активных элементов, позволяет значительно снизить механическое воздействие на протектор при работе преобразователя (ЭМАП) и продлить срок его эксплуатации.

РИСУНКИ

Фиг.1-поперечный разрез ЭМАП,

Фиг.2-вид сверху,

Фиг.3-вид снизу

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МНОГОКАНАЛЬНОГО ЭМАП

Многоканальный электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП), содержит корпус, выполненный из немагнитного металла, включающий крышку 1, стакан.2, основание 3, крепежные элементы 4, 5, магнитную систему, включающую корпус 6 из немагнитного материала, крышку 7 из магнитного материала, одного или более постоянных магнитов 8 аксиальной намагниченности, концентраторы 9 магнитного поля, активные элементы в виде одной или более печатных или изготовленных другим способом катушек-индукторов 10, защитный протектор 11, выполненный из износоустойчивого ударопрочного материала, электромагнитный экран 12, размещенный между концентраторами и магнитами, предназначенных для генерации и приема ультразвуковых колебаний в объекте контроля (условно не показан), представляющем из себя листовой или полосовой прокат из ферромагнитного и электропроводного материала, свободное пространство между концентраторами 9 и основанием 3 заполнено диэлектрическим термостойким компаундом на основе эпоксидных, полиэфирных или иных смол и связующих, обеспечивающих защиту и соединение активных элементов, кабелей и других компонентов преобразователя, разъем 13 для подключения к электронным блокам, отверстия для крепления преобразователя к элементам подвески (условно не показаны), катушки-индукторы 10 расположены в шахматном порядке, обеспечивающим взаимное расположение рабочих зон L каждого индуктора 10 с некоторым перекрытием i, что гарантирует общую рабочую зону всех каналов без пропусков в соответствии с выражением: L_{раб.з.общ}=Lx4-ix3, где в первой части берется количество каналов в преобразователе, а во второй части берется количество зон перекрытия, катушки - индукторы 10 расположены в шахматном порядке, обеспечивающим минимальное перекрытие проводников катушки 10 одного канала проводниками катушки 10 другого канала, кроме того, преобразователь снабжен установочными и регулировочными винтами (условно не показаны), позволяющим через резьбовые отверстии 14 под установочные винты производить установку преобразователя в подвеске с необходимым зазором между протектором 11 и объектом контроля, и через фигурные отверстия 15 под регулирующие винты, производить регулировку преобразователя в подвеске относительно оси на необходимый угол, для обеспечения юстировки каналов каждого преобразователя относительно друг друга при сквозном прозвучивании объекта контроля и расположении напротив друг друга.

Дополнительные пояснения к рисункам и преимуществам предлагаемого ЭМАП

1. Расположение катушек-индукторов 10 в шахматном порядке, обеспечивает взаимное расположение рабочих зон L, каждого индуктора 10 с некоторым перекрытием i, что гарантирует общую рабочую зону всех каналов без пропусков.

2. Минимальное перекрытие проводников катушки-индуктора 10 одного канала проводниками катушки-индуктора 10 другого канала обеспечивает минимальное электромагнитное взаимодействие катушек-индукторов между собой. Тем самым устраняется индуктивная связь между каналами и при появлении сигнала от дефекта в одном канале не появляется ложные сигналы в других каналах.

3. Наличие (установка) винтов позволяет через резьбовые отверстия 14 произвести установку ЭМАПа в подвеске с необходимым зазором между протектором 11 и объектом контроля, что позволяет снизить механическое воздействие на протектор 11 при работе ЭМАПа и продлить срок его эксплуатации.

4. Наличие (установка) винтов позволяет через фигурные отверстия 15 произвести установку ЭМАПа в подвеске относительно оси на необходимый угол для обеспечения юстировки каналов каждого ЭМАПа относительно друг друга, при использовании для сквозного прозвучивания объекта контроля и расположении напротив друг друга.

Источники информации

1. Патент РФ 2295125

2. Патент РФ 2300763

3. Патент РФ 2325636

Многоканальный электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, выполненный из немагнитного металла, включающий крышку, стакан, основание, крепежные элементы, магнитную систему, включающую корпус из немагнитного материала, крышку из магнитного материала, одного или более постоянных магнитов аксиальной намагниченности, концентраторы магнитного поля, активные элементы в виде одной или более печатных или изготовленных другим способом катушек-индукторов, защитный протектор, выполненный из износоустойчивого ударопрочного материала, электромагнитный экран, размещенный между концентраторами и магнитами, предназначенными для генерации и приема ультразвуковых колебаний в объекте контроля, представляющем из себя листовой или полосовой прокат из ферромагнитного и электропроводного материала, свободное пространство между концентраторами и основанием заполнено диэлектрическим термостойким компаундом на основе эпоксидных, полиэфирных или иных смол и связующих, обеспечивающих защиту и соединение активных элементов, кабелей и других компонентов преобразователя, разъем для подключения к электронным блокам, отверстия для крепления преобразователя к элементам подвески, отличающийся тем, что преобразователь снабжен установочными винтами, позволяющими через резьбовые отверстия производить установку преобразователя в подвеске с необходимым зазором между протектором и объектом контроля, и регулировочными винтами, позволяющими через фигурные отверстия производить регулировку преобразователя в подвеске относительно оси на необходимый угол, для обеспечения юстировки каналов каждого преобразователя относительно друг друга при сквозном прозвучивании объекта контроля и расположении напротив друг друга, а катушки-индукторы расположены в шахматном порядке, обеспечивающем взаимное расположение рабочих зон L каждого индуктора с некоторым перекрытием i, что гарантирует общую рабочую зону всех каналов без пропусков в соответствии с выражением: L _{раб.з.общ}=L×4-i×3, где в первой части берется количество каналов в преобразователе, а во второй части берется количество зон перекрытия, катушки-индукторы расположены в шахматном порядке, обеспечивающем минимальное перекрытие проводников катушки одного канала проводниками катушки другого канала.