SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA LA DETECCION Y MEDICION DE PROPAGACION DE DEFECTOS EN UN COMPONENTE O ESTRUCTURA.

Un sistema para su utilización en la supervisión continua de la integridad estructural de una estructura (14),

incluyendo al menos dicho sistema:

una almohadilla (16) de detección elastomérica que presenta una primera superficie (18) de unión a estructuras y una superficie (20) opuesta, estando dotada dicha primera superficie (18) de unión a estructuras de un conjunto de al menos un primer canal (22) que, cuando dicha primera superficie (18) de unión a estructuras está unida de manera estanca a dicha estructura (14), forma un conjunto correspondiente de al menos una primera cavidad (26);

primeros medios (30) de comunicación de fluido para proporcionar comunicación de fluido entre dicho conjunto de al menos un primer canal (22) y una fuente (101) de vacío constante; y

medios de aislamiento (38) para aislar cada una de dichas primeras cavidades (26) contra la comunicación de fluido con dicha fuente (101) de vacío constante

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W0100504AU.

Solicitante: STRUCTURAL MONITORING SYSTEMS LTD.

Nacionalidad solicitante: Australia.

Dirección: LEVEL 1 16 ORD STREET,WEST PERTH, WESTERN AUSTRALIA.

Inventor/es: DAVEY, KENNETH, JOHN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 30 de Septiembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01M3/04 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.G01M 3/00 Examen de la estanqueidad de estructuras ante un fluido. › por detección de la presencia del fluido en el emplazamiento de la fuga.
  • G01N19/08 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 19/00 Investigación sobre los materiales por procedimientos mecánicos (G01N 3/00 - G01N 17/00 tienen prioridad). › Detección de la presencia de grietas o de irregularidades.

Clasificación PCT:

  • G01M3/26 G01M 3/00 […] › por medida de la proporción de pérdida o ganancia de fluido, p. ej. con dispositivos que reaccionan a la presión, con indicadores de caudal.
  • G01N19/08 G01N 19/00 […] › Detección de la presencia de grietas o de irregularidades.

Clasificación antigua:

  • G01M3/26 G01M 3/00 […] › por medida de la proporción de pérdida o ganancia de fluido, p. ej. con dispositivos que reaccionan a la presión, con indicadores de caudal.
  • G01N19/08 G01N 19/00 […] › Detección de la presencia de grietas o de irregularidades.
SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA LA DETECCION Y MEDICION DE PROPAGACION DE DEFECTOS EN UN COMPONENTE O ESTRUCTURA.

Fragmento de la descripción:

Sistema y procedimiento para la detección y medición de propagación de defectos en un componente o estructura.

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere a un sistema y procedimiento para su utilización en la supervisión continua de la integridad estructural de un componente o estructura y, en particular, para supervisar la integridad de una estructura o componente para proporcionar una pronta indicación y localización de un defecto inminente tal como una grieta o fisura y para supervisar el crecimiento de la grieta o fisura.

Antecedentes de la invención

Una función muy importante de los ingenieros de diseño y de mantenimiento es supervisar, localizar y evaluar la ubicación inicial de gritas o fisuras de superficie que se desarrollan en estructuras o componentes bajo cargas estáticas o dinámicas y determinar posteriormente la posible trayectoria de propagación y la velocidad de crecimiento de la grieta o fisura. Ejemplos en los que la supervisión de las grietas y fisuras de superficie puede ser crítica incluyen las secciones de ala de un avión; los álabes de turbina de los motores a reacción, el casco de una embarcación y la caldera de una planta de energía nuclear. Frecuentemente, la supervisión se realiza solamente mediante una inspección visual. Sin embargo, debe apreciarse que cuando las grietas o fisuras se desarrollan inicialmente, con frecuencia son extremadamente pequeñas e imperceptibles al ojo. Por otro lado, las grietas o fisuras pueden aparecer en estructuras o componentes que tengan un acceso físico complicado o que, de hecho, sean inaccesibles.

Un sistema para medir la velocidad de crecimiento de fisuras microscópicas debe tener una gran sensibilidad. La solicitud internacional número PCT/AU94/00325 (WO 94/27130) a nombre de Tulip Bay desvela un aparato de supervisión que puede utilizarse para detectar grietas o fisuras en la superficie de una estructura. El aparato de supervisión descrito incluye una fuente de vacío sustancialmente constante conectada en serie con una alta impedancia a un dispositivo de flujo de fluido que a su vez está conectado a una o más minúsculas cavidades de detección de defectos formadas sobre la superficie de una estructura. Un transductor de presión diferencial está conectado a través de la alta impedancia a un dispositivo de flujo de fluido para supervisar el estado de vacío de la minúscula cavidad o cavidades de detección de defectos con respecto a la fuente de vacío constante. Por consiguiente, si se produce un cambio en el estado de vacío en las cavidades debido a la formación y propagación de una fisura, el cambio se detecta mediante el transductor. Con este procedimiento se han detectado fisuras de una longitud de hasta 250 micrones utilizando una fuente de vacío constante de solo 20 kPa por debajo de una referencia atmosférica. Tras una indicación inicial, puede detectarse un incremento minúsculo en el crecimiento de la fisura. Realizaciones del presente dispositivo y procedimiento son adecuadas para su utilización con el aparato de supervisión descrito en la solicitud internacional mencionada anteriormente.

Los documentos US 4.145.915 y US 4.109.906 a nombre Oertle reivindican una pronta detección de fisuras pero carecen de la sensibilidad y practicidad para llevar a cabo las tareas propuestas. Esto se debe a que en los documentos a nombre de Oertle, todo el volumen del sistema de vacío forma parte de una cavidad de detección de defectos y, por lo tanto, debe utilizarse un grado de vacío relativamente elevado con el fin de proporcionar alguna sensibilidad al procedimiento. Esto resulta evidente si en el documento a nombre de Oertle se utilizara una fuente de vacío constante de solo 20 kPa por debajo de una referencia atmosférica. Además, el uso de un elevado grado de vacío implica la utilización de materiales de baja permeabilidad, lo que limita la aplicación práctica.

El documento WO 94/27130 a nombre de Tulip Bay presenta la ventaja de que la cavidad de detección de defectos está, hasta cierto punto, aislada de la fuente de vacío y, por lo tanto, puede tener una capacidad volumétrica minúscula.

Resumen de la invención

Los objetos de la presente invención incluyen: proporcionar un sistema y procedimiento para una supervisión continua de una estructura o componente para proporcionar una pronta indicación y localización de una grieta o fisura inminente, y supervisar el crecimiento de la grieta o fisura.

Para una mayor claridad en la descripción de aquí en adelante, incluyendo las reivindicaciones, el término "estructura" se utiliza como una referencia a una estructura o componente.

Según la presente invención, se proporciona un sistema para su utilización en la supervisión continua de la integridad estructural de una estructura, incluyendo al menos dicho sistema:

una almohadilla de detección elastomérica que presenta una primera superficie de unión a estructuras y una superficie opuesta, estando dotada dicha primera superficie de unión a estructuras de un conjunto de al menos un primer canal que, cuando dicha primera superficie de unión a estructuras está unida de manera estanca a dicha estructura, forma un conjunto correspondiente de al menos una primera cavidad;
    primeros medios de comunicación de fluido para proporcionar comunicación de fluido entre dicho conjunto de al menos un primer canal y una fuente de vacío constante; y
      medios de aislamiento para aislar cada una de dichas primeras cavidades contra la comunicación de fluido con dicha fuente de vacío constante.

        Preferentemente, dicho sistema incluye además medios para supervisar una variación en el estado de vacío entre la fuente de vacío constante y dichas primeras cavidades.

        En una realización, dicha almohadilla de detección incluye además:

        un conjunto de al menos un segundo canal formado sobre dicha primera superficie de unión a estructuras que, cuando dicha primera superficie está unida de manera estanca a dicha estructura, forma un conjunto correspondiente de al menos una segunda cavidad;
          dichos segundos canales están intercalados con dichos primeros canales; y
            segundos medios de comunicación de fluido para proporcionar comunicación de fluido entre dichas segundas cavidades y una atmósfera o entorno a una presión diferente a dicha fuente de vacío constante.

              Preferentemente, dichos primeros medios de comunicación incluyen un tercer canal previsto en dicha primera superficie, estando dicho tercer canal en comunicación de fluido con cada uno de dichos primeros canales y con dicha fuente de vacío constante.

              En una realización alternativa, dichos primeros medios de comunicación de fluido incluyen una pluralidad de conductos, proporcionando uno de los mismos comunicación de fluido entre los respectivos primeros canales y la fuente de vacío constante.

              Preferentemente, dichos segundos medios de comunicación incluyen un cuarto canal previsto en la primera superficie, estando dicho cuarto canal en comunicación de fluido con cada uno de dichos segundos canales y con dicha atmósfera o entorno.

              Preferentemente, la dicha almohadilla de detección es transparente o al menos traslúcida.

              Preferentemente, el sistema incluye además un suministro de un líquido de indicación mediante tinte en comunicación de fluido con dichos segundos canales para proporcionar una indicación visual de la ubicación de un defecto.

              En una realización alternativa, dichos segundos medios de comunicación de fluido comprenden una abertura en cada uno de dichos primeros canales que proporciona comunicación de fluido a través de la almohadilla a dicho entorno atmosférico.

              Preferentemente, dichos medios de aislamiento incluyen medios de aplicación de fuerza a dicha almohadilla en ubicaciones respectivas por encima de cada canal o canales seleccionados de dichos primeros y/o segundos canales, para sellar dichos primeros y/o segundos canales contra la estructura y para aislar de manera fluida dichas primeras y/o segundas cavidades contra dicha fuente de vacío.

              Preferentemente, dichos medios de aislamiento están adaptados para aislar de manera individual y/o secuencial dichas cavidades de manera que todas las dichas cavidades se aíslen progresivamente contra dicha fuente de vacío.

              Preferentemente, dichos medios de aislamiento pueden programarse...

               


              Reivindicaciones:

              1. Un sistema para su utilización en la supervisión continua de la integridad estructural de una estructura (14), incluyendo al menos dicho sistema:

              una almohadilla (16) de detección elastomérica que presenta una primera superficie (18) de unión a estructuras y una superficie (20) opuesta, estando dotada dicha primera superficie (18) de unión a estructuras de un conjunto de al menos un primer canal (22) que, cuando dicha primera superficie (18) de unión a estructuras está unida de manera estanca a dicha estructura (14), forma un conjunto correspondiente de al menos una primera cavidad (26);
                primeros medios (30) de comunicación de fluido para proporcionar comunicación de fluido entre dicho conjunto de al menos un primer canal (22) y una fuente (101) de vacío constante; y
                  medios de aislamiento (38) para aislar cada una de dichas primeras cavidades (26) contra la comunicación de fluido con dicha fuente (101) de vacío constante.

                    2. Un sistema según la reivindicación 1, que incluye además medios para supervisar una variación en el estado de vacío entre la fuente (101) de vacío constante y dichas primeras cavidades (26).

                    3. Un sistema según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha almohadilla de detección incluye además:

                    un conjunto de al menos un segundo canal formado sobre dicha primera superficie de unión a estructuras que, cuando dicha primera superficie está unida de manera estanca a dicha estructura, forma un conjunto correspondiente de al menos una segunda cavidad;
                      dichos segundos canales están intercalados con dichos primeros canales; y
                        segundos medios de comunicación de fluido para proporcionar comunicación de fluido entre dichas segundas cavidades y una atmósfera o entorno a una presión diferente a dicha fuente de vacío constante.

                          4. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos primeros medios de comunicación incluyen un tercer canal previsto en dicha primera superficie, estando dicho tercer canal en comunicación de fluido con cada uno de dichos primeros canales y con dicha fuente de vacío constante.

                          5. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos primeros medios de comunicación de fluido incluyen una pluralidad de conductos, proporcionando cada uno de los mismos comunicación de fluido entre los respectivos primeros canales y la fuente de vacío constante.

                          6. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dichos segundos medios de comunicación incluyen un cuarto canal previsto en la primera superficie, estando dicho cuarto canal en comunicación de fluido con cada uno de dichos segundos canales y con dicha atmósfera o entorno.

                          7. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dichos segundos medios de comunicación de fluido comprenden una abertura en cada uno de dichos segundos canales que proporciona comunicación de fluido a través de la almohadilla a dicho entorno atmosférico.

                          8. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha almohadilla de detección es transparente o al menos translúcida.

                          9. Un sistema según la reivindicación 7, que incluye además un suministro de un líquido de indicación mediante tinte en comunicación de fluido con dichos segundos canales para proporcionar una indicación visual de la ubicación de un defecto.

                          10. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dichos medios de aislamiento incluyen medios para aplicar una fuerza a dicha almohadilla en ubicaciones respectivas por encima de cada canal o canales seleccionados de dichos primeros y/o segundos canales para sellar dichos primeros y/o segundos canales contra la estructura y para aislar de manera fluida dichas primeras y/o segundas cavidades contra dicha fuente de vacío.

                          11. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dichos medios de aislamiento están adaptados para aislar de manera individual y/o secuencial dichas cavidades de manera que todas las dichas cavidades se aíslen progresivamente contra dicha fuente de vacío.

                          12. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dichos medios de aislamiento pueden programarse de manera que la secuencia de aislamiento de dichas cavidades pueda modificarse.

                          13. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que dichos medios de aplicación de fuerza incluyen una pluralidad de accionadores soportados sobre o en dicha almohadilla por encima de cada uno de dichos canales para aplicar una fuerza para deformar de manera estanca dichos canales contra la estructura.

                          14. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dichos primeros medios de comunicación incluyen un conducto formado en una segunda superficie de dicha almohadilla opuesta a dicha primera superficie y orificios respectivos formados en dicha almohadilla que proporcionan comunicación de fluido entre dichos primeros canales y dicho conducto, y dichos medios de aislamiento incluyen medios para aplicar una fuerza de aislamiento contra fluidos en ubicaciones respectivas para obstruir dicho conducto, para aislar de manera fluida canales seleccionados de dichos primeros canales contra dicha fuente de vacío.

                          15. Un sistema según la reivindicación 14, en el que dichos medios de aplicación de una fuerza de aislamiento contra fluidos incluyen un par de minúsculos rodillos prensores dispuestos en lados opuestos de dicho conducto para sellar una longitud de dicho conducto contra dicha fuente de vacío para aislar progresivamente dichos primeros canales en comunicación con dicha longitud contra dicha fuente de vacío.

                          16. Un sistema según la reivindicación 14, en el que dichos medios para aplicar una fuerza de aislamiento contra fluidos incluyen una junta hermética móvil dispuesta en dicho conducto para sellar una longitud de dicho conducto contra dicha fuente de vacío y medios para mover dicha junta hermética a lo largo de dicho conducto para aislar progresivamente de manera fluida dichos primeros canales en comunicación con dicha longitud de dicho conducto contra dicha fuente de vacío.

                          17. Un procedimiento para supervisar de manera continua la integridad de una estructura (14), incluyendo al menos dicho procedimiento las etapas de:

                          proporcionar una almohadilla (16) de detección que presenta una primera superficie (18) de unión a estructuras y una superficie (20) opuesta, estando dotada la primera superficie (18) de un conjunto de al menos un primer canal (22);
                            unir de manera estanca dicha primera superficie (18) de la almohadilla (16) de detección a la estructura (14) de manera que dichos canales (22) junto con la estructura (14) formen un conjunto correspondiente de primeras cavidades (26);
                              acoplar dichas primeras cavidades (26) a una fuente (101) de vacío constante;
                                supervisar la aparición de un cambio en el estado de vacío entre dichas cavidades y dicha fuente (101) de vacío constante; y
                                  aislar cada una de dichas primeras cavidades (26) contra dicha fuente (101) de vacío constante.

                                    18. Un procedimiento según la reivindicación 17, en el que la etapa de aislar cada una de dichas cavidades incluye vaciar dichas primeras cavidades al entorno atmosférico o circundante.

                                    19. Un procedimiento para supervisar de manera continua la integridad de una estructura (14), incluyendo dicho procedimiento al menos las etapas de:

                                    proporcionar una almohadilla (16) de detección que presenta una primera superficie (18) de unión a estructuras y una superficie (20) opuesta, estando dotada la primera superficie (18) de un conjunto de al menos un primer canal (22) y de un conjunto de al menos un segundo canal (24), estando dichos primeros canales (26) aislados de e intercalados con dichos segundos canales (28);
                                      unir de manera estanca dicha primera superficie (18) de la almohadilla (16) de detección a la estructura (14) de manera que dichos canales (22) junto con la estructura formen un conjunto correspondiente de primeras y segundas cavidades (26; 28);
                                        acoplar dichas primeras cavidades (26) a una fuente (101) de vacío constante;
                                          acoplar dichas segundas cavidades (28) a una atmósfera o entorno en un estado de presión o vacío diferente a dicha fuente (101) de vacío constante;
                                            supervisar la aparición de un cambio en el estado de vacío entre dichas primeras cavidades (26) y dicha fuente (101) de vacío; y
                                              aislar cada una de dichas primeras cavidades (26) contra dicha fuente (101) de vacío constante.

                                                20. Un procedimiento según la reivindicación 19, en el que dicha etapa de aislar dichas cavidades incluye aislar de manera individual y secuencial dichas cavidades de manera que todas las dichas cavidades se aíslen progresivamente contra dicha fuente de vacío.

                                                21. Un procedimiento según las reivindicaciones 19 ó 20, que incluye además fabricar dicha almohadilla a partir de un material transparente o translúcido.

                                                22. Un procedimiento según la reivindicación 21, que incluye además la etapa de poner un suministro de un líquido de indicación mediante tinte en comunicación de fluido con dichos segundos canales para proporcionar una indicación visual de la ubicación de un defecto.


                                                 

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