Ультразвуковой преобразователь

 

Изобретение может быть использовано для контроля нагруженности резьбового соединения труб нефтяного сортамента. Цель изобретения - повышение точности контроля резьбового соединения труб за счет ввода ультразвуковых колебаний на сопряженное резьбовое соединение с поверхности охватывающей детали через волноводы, сужающиеся от пьезопластины к изделию. Колебания вводят в направлении, перпендикулярном рабочей сопряженной поверхности витков, через зоНы, являющиеся основаниями волноводов на их рабочей поверхности, в виде параллелограммов. Меньщие стороны этих параллелограммов равны частному от деления высоты рабочего профиля резьбы на косинус угла ввода ультразвуковых колебаний , большие их стороны соизмеримы с шириной пьезопластины и выполнены под углом к продольной оси резьбового соединения , равны 90°-ф, где i|i - угол подъема витков резьбы. Ультразвуковые лучи, проходящие через центры зон, попадают на середины контролируемых рабочих поверхностей витков. При этом расстояние между центрами зон кратно щагу контролируемой резьбы. Угол наклона сужающихся гра ней волноводов по большим сторонам параллелограммов к направлению ультразвуковых колебаний равен или меньше разницы нормального и второго критического углов, а ,по .меньшим сторонам сужающиеся грани находятся в плоскостях, перпендикулярных наружной поверхности охватывающей детали соединения. О величине контактного давления по виткам резьбового соединения судят по отклонению амплитуды от тарировочной кривой. 5 ил. i (Л ю ел ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

142 520

С51) 4 G 01 N 29 04

1 Я 6:

114

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4! 26606/25-28 (22) 16.07.86 (46) 30.08.88. Бюл. № 32 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) Ф. И. Турко (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 492801, кл. G 01 N 29/04, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 819708, кл. G 01 N 29/04, 1977. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение может быть использовано для контроля нагруженности резьбового соединения труб нефтяного сортамента.

Цель изобретения — повышение точности контроля резьбового соединения труб за счет ввода ультразвуковых колебаний на сопряженное резьбовое соединение с поверхности охватывающей детали через волноводы, сужающиеся от пьезопластины к изделию.

Колебания вводят в направлении, перпендикулярном рабочей сопряженной поверхности витков, через зоНы, являющиеся основаниями Волноводов на их рабочей поверхности, в виде параллелограммов. Меньшие стороны этих параллелограммов равны частному от деления высоты рабочего профиля резьбы на косинус угла ввода ультразвуковых колебаний, большие их стороны соизмеримы с шириной пьезопластины и выполнены под углом к продольной оси резьбового соединения, равны 90 — ф, где ф — угол под.ьема витков резьбы. Ультразвуковые лучи, проходящие через центры зон, попадают на середины контролируемых рабочих поверхностей витков. При этом расстояние между центрами зон кратно шагу контролируемой резьбы. Угол наклона сужающихся гра. ней волноводов по большим сторонам параллелограммов к направлению ультразвуковых колебаний равен или меньше разницы нормального и второго критического углов, а.по меньшим сторонам сужающиеся грани находятся в плоскостях, перпендикулярных наружной поверхности охватывающей детали соединения. О величине контактного давления по виткам резьбового соединения судят по отклонению амплитуды от тарировочной кривой. 5 ил.

1420520

Изобретение относится к дефектоскопии бурильных труб и может быть использовано для контроля нагруженности резьбовых соединений труб нефтяного сортамента.

Цель изобретения — повышение точности при контроле нагруженности резьбовых соединений труб.

На фиг. 1 изображен ультразвуковой преобразователь, общий вид; на фиг. 2 — раз рез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1 (волноводы со стороны пьезопластины); на фиг. 4 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез  — В на фиг. 1 (волновод в поперечном сечении относительно продольной оси контролируемого трубного соединения) .

Ультразвуковой преобразователь содержит пьезопластину 1 и демпфер 2, расположенные в призме 3. В призме 3 волноводы 4 в виде сужающихся четырехгранных усеченных пирамид, грани 5 и 6 которых наклонены под острым углом к направлению ультразвуковых колебаний, выполнены из демпфирующего материала 7, обладающего большим акустическим сопротивлением.

Грани 5 сужающихся волноводов совпадают с большими сторонами параллелограммов на рабочей поверхности призмы и ориентированы в поперечном направлении, а грани 6 расположены по меньшим сторонам этих параллелограммов и ориентированы в продольном направлении относительно продольной оси трубного соединения. Призма 3 располагается на муфте 8, соединенной с ниппелем 9 резьбовым соединением 10.

Меньшие основания волноводов (фиг. 2) выполнены в виде зон, имеющих форму параллелограммов, большие стороны которых расположены под углом 90 — ф к продольной оси резьбового соединения 10, где ф — угол подъема витков контролируемой резьбы. Шаг резьбы обозначен буквой S. (фиг. ). Ширина Г меньшей стороны параллелограмма (фиг. 2 и 4) со стороны рабочей поверхности волноводов выбирается в зависимости от величины рабочей высоты профиля резьбы. Рабочая высота h профиля резьбы находится в пределах от 1,336 до

3,293 мм. Ультразвуковые колебания должны направляться перпендикулярно на боковую рабочую высоту h профиля резьбы.

Это значит, что ультразвуковые колебания (фиг. 4) должны быть введены в изделие под углом 60, если контролировать резьбу с углом равным 60 при вершине витков.

Тогда при рабочей высоте h профиля равной. например, 1, 336 мм ширина Г меньшей стороны параллелограмма равна

2,672 мм (гипотенуза, прилегающая к углу 30 ) . Соответственно можно сделать расчет для других типов резьб, -,.е. в общем случае ширина меньшей сторонь, параллелограмма должна быть равна час- эму от деления высоты рабочего профиля сзьбы на коси5

1О !

5S нус угла ввода ультразвуковых колебаний.

Как видно из фиг. 4, угол ввода колебаний равен углу при вершине витка резьбы.

Для упрощения изготовления большие основания волноводов 4 выполняются в форме параллелограммов, аналогичных по форме меньшим оснований волноводов 4 (фиг. 3).

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

Ультразвуковые колебания от пьезопластины 1 через сужающиеся волноводы 4 вводятся с поверхности муфты 8 на резьбовое соединение 10. При этом угол у наклона граней 5 волноводов 4 к направлению ультразвуковых колебаний равен или меньше разницы нормального и второго критического углов. В этом случае при попадании ультразвуковых колебаний в сужающиеся волноводы 4 они скользят по их граням 5, а не отражаются от них. Это исключает появление возникающих при отражении сигналов, ухудшающих интерпретацию результатов контроля. Кроме того, происходит концентрация ультразвука. Грани 6, расположенные в продольном направлении относительно трубного изделия, направлены перпендикулярно к наружной поверхности трубного изделия. Такое расположение граней 5 и 6 также повышает надежность контроля за счет увеличения чувствительности.

Со стороны рабочей поверхности меньшая сторона 1 волноводов 4 в два раза больше, чем рабочая высота профиля витка контролируемого резьбового соединения. Учитывая также неконтролируемую зону соединения, т.е. ширину винтовых каналов резьбы, получают расстояние между центрами меньших оснований волноводов 4, излучаемых ультразвуковые колебания в муфту 8.

Это расстояние кратно шагу резьбы контролируемого соединения. Кроме того, угол ф ориентирования в поперечном направлении больше стороны параллелограммов волновода 4 (фиг. 2) по отношению к продольной оси резьбового соединения 10 учитывает угол подъема витков резьбы. Это позволяет прозвучивать сопряженную поверхность витков резьбового соединения с учетом его геометрических размеров. Угол призмы 3 при этом позволяет посылать ультразвуковые колебания перпендикулярно на боковые поверхности сопряженных витков резьбового соединения. Например, для резьбы с треугольным профилем с вершиной угла 60 угол р призмы равен 46 .

Использование преобразователя, выполненного с указанными конструктивными элементами, повышает точность контроля нагруженности резьбового соединения, так как он позволяет прозвучивать сопряженную рабочую поверхность витков. При этом прозвучивание проводится, например, сразу трех витков, что увеличивает амплитуду ультразвуковых колебаний, так как площадь про1420520

3 звучивания трех витков больше по сравнению, например, с площадью одного витка.

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь, содержащий призму, установленную на ней пьезопластину и размещенный в призме набор волноводов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при контроле нагруженности резьбовых соединений труб, волноводы выполнены в виде сужающихся в сторону рабочей поверхности призмы четырехгранных усеченных пирамид, имеющих в основании параллелограмм, меньшие стороны которого параллельны продольной оси призмы, их длина и расстояние между ними соизмеримы с длиной волны ультразвуковых колебаний, большие стороны соизмеримы с максимальным размером пьезопластины в направлении, перпендикулярном продольной оси призмы, и расположены под острым углом к поперечной оси призмы, угол наклона граней пирамид, прилегающих к большим сторонам их оснований, 10 меньше или равен разности нормального и второго критического углов, а грани пирамид, прилегающих к меньшим сторонам их оснований, перпендикулярны рабочей поверхности.

1420520

Составитель С. Волков

Редактор Л. Пчолинская Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 4325/50 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Рогv арственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4