Патент на изобретение №2356041

(54) УСТРОЙСТВО ДЕФЕКТОСКОПИИ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля, в частности для определения степени износа стальных канатов в процессе их эксплуатации. Технический результат: повышение точности контроля. Сущность: устройство содержит источник переменного тока, подключенную к нему возбуждающую обмотку, измерительную обмотку и соединенный с ней измерительный блок. Возбуждающая обмотка жестко закреплена на внешней боковой поверхности составного ферромагнитного кольцевого сердечника, состоящего из двух одинаковых расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости частей. Между частями сердечника установлена плоская кольцевая диамагнитная вставка. Измерительная обмотка надета на полюсные наконечники сердечника. Наличие плоской кольцевой диамагнитной вставки в составном ферромагнитном кольцевом сердечнике позволяет повысить точность определения места дефекта, поскольку зазор, соответствующий толщине кольцевой диамагнитной вставки, локализует измеряемое магнитное поле. Размещение измерительной обмотки на полюсных наконечниках составного ферромагнитного кольцевого сердечника, а возбуждающей обмотки – на его боковой поверхности обеспечивает максимально возможный и постоянный коэффициент связи между обмотками и исключает его зависимость от взаимного расположения витков и их геометрии, что позволяет уменьшить погрешности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля, в частности для определения степени износа стальных канатов в процессе их эксплуатации.

Известно устройство для дефектоскопии стальных канатов, содержащее источник переменного тока, подключенную к нему возбуждающую обмотку, измерительную обмотку и соединенный с ней измерительный блок, при этом обмотка возбуждения выполнена в виде полого проводника, предназначенного для охвата контролируемого каната, а измерительная обмотка размещена внутри полого проводника (а.с. 1415161, М.кл. G01N 27/82).

Недостатком данного устройства является недостаточная точность измерения, обусловленная нестабильностью амплитуды выходного сигнала из-за нестабильности частоты источника переменного тока.

Другим известным изобретением является устройство для дефектоскопии стальных канатов, содержащее источник переменного тока, подключенную к нему возбуждающую обмотку, выполненную в виде полого проводника, измерительную обмотку, размещенную внутри полого проводника, коаксиально с ним и подключенную к регистрирующему блоку; устройство снабжено интегратором, вход которого соединен с измерительной обмоткой, а выход – с входом регистрирующего блока, входное сопротивление интегратора, частота и выходное сопротивление источника переменного тока, а также индуктивности возбуждающей и измерительной обмоток выбирают из соотношения ,

где L_В – индуктивность возбуждающей обмотки, Гн; R_i – выходное сопротивление источника переменного тока, Ом; Р – комплексная частота генератора, равная j; L_И – индуктивность измерительной обмотки, Гн; R_И – входное сопротивление интегратора, Ом (а.с. 1608564, М.кл. G01N 27/82).

Недостатком известного изобретения является низкая точность контроля вследствие появления дополнительных погрешностей измерения от нестабильности геометрии витков обмоток и радиальных колебаний каната.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для дефектоскопии стальных канатов, содержащее источник переменного тока, подключенную к нему возбуждающую обмотку, выполненную в виде полого проводника с размещенной внутри него измерительной обмоткой, и соединенный с ней измерительный блок, при этом устройство снабжено жестким разъемным каркасом, предназначенным для охвата контролируемого каната, с размещенными внутри него направляющими, выполненными в виде подпружиненных лыж, а возбуждающая обмотка выполнена гибкой и закреплена на каркасе; на внешней поверхности каркаса выполнены спиралевидный желоб с ребордами, предназначенными для крепления обмоток (а.с. 1658068, М.кл. G01N 27/82).

Недостатками данного устройства являются:

1. Недостаточная точность измерений вследствие низкой чувствительности датчика к обрывам проволок каната и их износу;

2. Не позволяет точно определить местоположение дефекта.

Задачей изобретения является повышение точности контроля за счет совершенствования конструктивных особенностей устройства дефектоскопии стальных канатов.

Поставленная задача достигается тем, что устройство дефектоскопии стальных канатов, содержащее источник переменного тока, подключенную к нему возбуждающую обмотку, измерительную обмотку и соединенный с ней измерительный блок, при этом возбуждающая обмотка жестко закреплена на внешней боковой поверхности составного ферромагнитного кольцевого сердечника, состоящего из двух одинаковых расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости частей, между которыми установлена плоская кольцевая диамагнитная вставка, а измерительная обмотка надета на полюсные наконечники последнего.

Новые существенные признаки:

1. Устройство содержит составной ферромагнитный кольцевой сердечник;

2. Ферромагнитный кольцевой сердечник состоит из двух одинаковых расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости частей;

3. Между двумя частями сердечника установлена плоская кольцевая диамагнитная вставка;

4. Сердечник содержит полюсные наконечники, на которые надета измерительная обмотка.

Перечисленная совокупность признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Достижение технического результата обеспечивается наличием в предлагаемом устройстве составного ферромагнитного кольцевого сердечника, что повышает чувствительность датчика. Наличие плоской кольцевой диамагнитной вставки в составном сердечнике позволяет повысить точность определения места дефекта, поскольку зазор, соответствующий толщине кольцевой диамагнитной вставки, локализует измеряемое магнитное поле. Размещение измерительной обмотки на полюсных наконечниках составного ферромагнитного кольцевого сердечника, а возбуждающей обмотки – на его боковой поверхности обеспечивает максимально возможный и постоянный коэффициент связи между обмотками, а также исключает его зависимость от взаимного расположения витков и их геометрии, что в целом позволяет уменьшить погрешности измерений.

Составной ферромагнитный кольцевой сердечник с диамагнитной вставкой позволяет исключить влияние периодичности структуры наружной поверхности каната, образованной прядями и проволоками, и связанные с ними шумы, снижающие точность измерений, так как эта периодичность структуры при движении стального каната перемещается вдоль диамагнитной вставки, к которому устройство нечувствительно.

Устройство дефектоскопии стальных канатов изображено на чертеже – схема общего вида устройства.

Устройство дефектоскопии стальных канатов 1 содержит источник переменного тока 2, к которому через электрические провода 3 подключена возбуждающая обмотка 4 и измерительная обмотка 5, соединенная посредством электрических проводов 6 с измерительным блоком 7. Возбуждающая обмотка 4 жестко закреплена на внешней боковой поверхности составного ферромагнитного кольцевого сердечника 8, состоящего из двух одинаковых расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости частей 9, 10, между которыми установлена плоская кольцевая диамагнитная вставка 11. Измерительная обмотка 5 надета на полюсные наконечники 12 составного ферромагнитного кольцевого сердечника 8.

Устройство работает следующим образом: перед использованием устройства необходимо провести его калибровку на участке каната с искусственной потерей сечения. Затем установить устройство дефектоскопии стального каната на контролируемом участке стального каната.

Ток, создаваемый источником тока 2, протекая по возбуждающей обмотке 4, индуцирует переменное магнитное поле, проникающее в стальной канат 1 и создающее пропорциональную сечению стального каната ЭДС в измерительной обмотке 5. Величина ЭДС фиксируется измерительным блоком 7. Изменение сечения стального каната в случае обрыва проволок стального каната или их износа отразится на показаниях измерительного блока 7 при перемещении устройства по длине каната 1 по направлению стрелки.

Перечень позиций на чертеже

1 – канат стальной;

2 – источник переменного тока;

3 – провода электрические;

4 – обмотка возбуждающая;

5 – обмотка измерительная;

6 – провода электрические;

7 – блок измерительный;

8 – сердечник составной ферромагнитный кольцевой;

9, 10 – части сердечника;

11 – вставка плоская кольцевая диамагнитная;

12 – наконечники полюсные.

Формула изобретения

Устройство дефектоскопии стальных канатов, содержащее источник переменного тока, подключенную к нему возбуждающую обмотку, измерительную обмотку и соединенный с ней измерительный блок, отличающееся тем, что возбуждающая обмотка жестко закреплена на внешней боковой поверхности составного ферромагнитного кольцевого сердечника, состоящего из двух одинаковых расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости частей, между которыми установлена плоская кольцевая диамагнитная вставка, а измерительная обмотка надета на полюсные наконечники последнего.

РИСУНКИ