Ультразвуковой преобразователь контроля узла приварки коллектора к парогенератору

Авторы патента:

Полезная модель относится к устройствам неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля качества сварного соединения, в частности, узла приварки коллектора к парогенератору. Задачей и техническим результатом полезной модели является получение технологичной в изготовлении конструкции ультразвукового преобразователя и снижение уровня акустических помех при проведении контроля сварного соединения. Технический результат достигается тем, что ультразвуковой преобразователь включает корпус, разделенный на две части акустическим экраном, в каждой из которых размещена призма, снабженная наклонной поверхностью с размещенным на ней пьезоэлементом, который соединен с вводами электрического разъема, размещенного на корпусе, при этом между призмами и корпусом размещен дополнительный экран, а пьезоэлементы размещены на наклонных поверхностях полостей, выполненных в теле призм, причем электрические вводы, соединенные с излучающим пьезоэлементом, дополнительно соединены между собой через дроссель, а наклонные поверхности с пьезоэлементами размещены под углом 25-30° к основанию призм. 2 фиг.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОНТРОЛЯ УЗЛА ПРИВАРКИ

КОЛЛЕКТОРА К ПАРОГЕНЕРАТОРУ

Известен ультразвуковой преобразователь, включающий корпус, разделенный на две (переднюю и заднюю) части акустическим экраном, в каждой из которых размещена призма, соответственно, передняя и задняя, которые снабжены наклонными плоскостями с одинаковыми углами наклона к основанию призмы с размещенными на них пьезоэлементами, снабженные соединениями с электрическими вводами разъемов, размещенных на корпусе. Один из пьезоэлементов является излучающим, а другой - принимающим сигнал, отраженный от дефекта изделия.

(RU 2158920, G01N29/04,опубликовано 10/11/2000)

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является ультразвуковой преобразователь, включающий корпус, разделенный на две части акустическим экраном, в каждой из которых размещена призма, снабженная наклонной поверхностью с размещенным на ней пьезоэлементом, который соединен с вводами электрического разъема, размещенного на корпусе, причем между призмами и корпусом размещен дополнительный экран (демпфер), причем электрические вводы, соединенные с излучающим пьезоэлементом, дополнительно соединены между собой через дроссель, а наклонные поверхности с пьезоэлементами размещены под углом к основанию призмы.

(Е.Ф. Кретов, «Ультразвуковая дефектоскопия в машиностроении», 2-е издание, Санкт-Петербург, Издательство «СВЕН», 2007, стр. 166-169)

Недостатком известных технических решений является невозможность их использования для достоверного выявления трещин в основном металле и сварных соединениях узла приварки коллектора к парогенератору, в частности, вертикальных трещин в области корневой части сварного соединения, поскольку не оптимальное положение пьезоэлементов относительно вероятных дефектов при контроле не может обеспечить требуемую разрешающую способность контроля и достоверность результатов.

Задачей и техническим результатом полезной модели является ультразвуковой преобразователь контроля узла приварки коллектора к парогенератору, обеспечивающий повышение разрешающей способности контроля в области корневой части сварного соединения и достоверность результатов выявления трещин в области корневой части сварного соединения. Кроме того, заявленное устройство компактно и технологично в изготовлении.

Технический результат достигается тем, что ультразвуковой преобразователь включает корпус, разделенный на две части акустическим экраном, в каждой из которых размещена призма, снабженная наклонной к ее основанию поверхностью с размещенным на ней пьезоэлементом, который соединен с вводами электрического разъема, размещенного на корпусе, причем между призмами и корпусом размещен дополнительный экран, а электрические вводы, соединенные с излучающим пьезоэлементом, дополнительно соединены между собой через дроссель, при этом пьезоэлементы размещены на наклонных поверхностях полостей, выполненных в теле призм, а наклонные поверхности с пьезоэлементами размещены под углом 25-30° к основанию призм.

Технический результат также достигается тем, что один из выводов излучающего пьезоэлемента дополнительно соединен с корпусом; выводы принимающего отраженный сигнал пьезоэлемента соединены с вводами электрического разъема; наклонные поверхности призм выполнены с одинаковым углом наклона к основанию призмы; корпусы электрических разъемов выполнены с возможностью электрического контакта с корпусом призмы; призмы выполнены из органического стекла.

Использование ультразвукового преобразователя по полезной модели можно проиллюстрировать примером с использованием фиг. 1и 2, где:

1 - корпус;

2 - акустический экран;

3 - первая призма;

4 - вторая призма;

5 - наклонные поверхности полостей;

6 - первый излучающий пьезоэлемент;

7 - второй принимающий пьезоэлемент;

8 - крышка корпуса;

9 - электрические разъемы;

10 - дроссель;

11 - дополнительный экран;

12 - полость.

Преобразователь по полезной модели работает следующим образом.

Корпус преобразователя 1 снабжен крышкой 8 и разделен акустическим экраном 2 на две части, в каждой из которых размещена призма 3 и 4 (первая и вторая), выполненная из органического стекла. В теле каждой призме выполнена полость 12, которая снабжена наклонной поверхностью 5 с размещенным на ней пьезоэлементом (6, 7), имеющим электрические соединения с вводами соответствующего электрического разъема (9), размещенного на корпусе 1. Размещение пьезоэлемента в полости, выполненной в теле призмы, обеспечивает компактность устройства.

Особенностью ультразвукового преобразователя по полезной модели является то, что пьезоэлементы 6 и 7 расположены на наклонных поверхностях 5 полостей, выполненных в теле призм, которые размещены под углом 25-30° к основанию призм. Указанное расположение конструктивных элементов преобразователя является наиболее оптимальном положением относительно и вероятных дефектов (трещин, непроваров и т.д.) узла приварки коллектора к парогенератору и обеспечивает достижение поставленного технического результата.

Достижению поставленного технического результата также способствует, что один из выводов излучающего пьезоэлемента 6 дополнительно соединен с корпусом 1; выводы принимающего отраженный сигнал пьезоэлемента соединены с вводами электрического разъема; наклонные поверхности призм выполнены с одинаковым углом наклона к основанию призмы; а корпусы электрических разъемов выполнены с возможностью электрического контакта с корпусом призмы;

От прибора, управляющего работой преобразователя электрический импульс с частотой 5 МГц через ввод электрического разъёма 9 поступает на излучающий пьезоэлемент 6, возбуждая в ней колебания определённой частоты. При этом один из выводов излучающего пьезоэлемента 6 дополнительно соединен с корпусом 1. Электрический импульс генерируют акустические волны, передающиеся через призму 1 в объект контроля. Высоту расположения пьезоэлемента меняют по результатам стандартных расчетов, исходя из геометрии объекта исследований, требований минимального уровня акустических шумов и получения максимальной чувствительности. Дроссель 10 необходим для редукции электрических помех. Дополнительный экран 11, размещенный между корпусом 1 и призмами 3 и 4 обеспечивает уменьшение паразитных акустических сигналов.

Практическое использование преобразователя по полезной модели показало обеспечение поставленного технического результата, в том числе требуемого уровня чувствительности выявления трещин на глубине 44 мм при соотношении сигнал-шум не менее 12 дБ.

1. Ультразвуковой преобразователь, включающий корпус, разделенный на две части акустическим экраном, в каждой из которых размещена призма, снабженная наклонной к ее основанию поверхностью с размещенным на ней пьезоэлементом, который соединен с вводами электрического разъема, размещенного на корпусе, причем между призмами и корпусом размещен дополнительный экран, а электрические вводы, соединенные с излучающим пьезоэлементом, дополнительно соединены между собой через дроссель, отличающийся тем, что пьезоэлементы размещены на наклонных поверхностях полостей, выполненных в теле призм, а наклонные поверхности с пьезоэлементами размещены под углом 25-30° к основанию призм.

2. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что один из выводов излучающего пьезоэлемента дополнительно соединен с корпусом.

3. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что выводы принимающего отраженный сигнал пьезоэлемента соединены с вводами электрического разъема.

4. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что наклонные поверхности призм выполнены с одинаковым углом наклона к основанию призмы.

5. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что корпусы электрических разъемов выполнены с возможностью электрического контакта с корпусом призмы.

6. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что призмы выполнены из органического стекла.