Dispositivo para ensayos no destructivos de paredes ferromagnéticas de elementos de construcción.

Dispositivo para ensayos no destructivos ó comprobaciones en las paredes ferromagnéticas de unoselementos de construcción,

como son las paredes de tubos ó las paredes de placas, por grietas ó fisuras (7, 11), úotros defectos de forma alargada, por medio de unas ondas de ultrasonido, sobre todo de ondas de cizallamiento,que dentro de una zona de la pared, la cual está imantada en una dirección de imantación (B) previamentedeterminada, son excitadas a través de una bobina de inducción de alta frecuencia (4, 20, 21) para propagarse poruna trayectoria (17), que puede ser alineada por la bobina de inducción como el transformador de emisión (4, 20,21), para luego, a una determinada distancia del transformador de emisión (4, 20, 21), ser recibidas por al menosuna bobina de inducción como el transformador de recepción (9, 10, 14, 22, 23, 28); en este caso, la alineación dela trayectoria (17) tiene lugar bajo un ángulo oblicuo α con respecto a la dirección de imantación (8) y eltransformador de recepción (9, 22, 23) está situado lateralmente de la trayectoria (17), y el mismo se encuentraalineado con una zona de comprobación (16, 26, 27) previamente determinada dentro de la trayectoria (17);dispositivo éste que está caracterizado porque la forma de realización de los transformadores (4, 9, 10, 14, 20, 21,22, 23, 28) y el dimensionamiento de la alta frecuencia, el cual debe estar adaptado al grosor de la pared, han deestar previstos en función de la excitación de unas ondas de cizallamiento con una ordenación superior; así comocaracterizado porque dentro de la trayectoria (17) está dispuesto, por detrás de la zona de comprobación (16), otrotransformador de recepción como transformador de referencia (10) que se encuentra alineado con el transformadorde emisión (4).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/013747.

Solicitante: ROSEN SWISS AG .

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: OBERE SPICHERMATT 14 6370 STANS SUIZA.

Inventor/es: ALERS,GEORG A, ALERS,RONALD B, BOYLE,JOHN J, BEUKER,THOMAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B06B1/04 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B06 PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS, EN GENERAL.B06B PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS EN GENERAL (para las aplicaciones particulares, ver las subclases correspondientes, p. ej. B07B 1/40, B22C 19/06, B23Q 17/12, B24B 31/06, E01C 19/22; medida de vibraciones mecánicas o de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras G01H; sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas acústicas G01S 15/00; producción de energía sísmica para la prospección G01V 1/02; control de las vibraciones mecánicas G05D 19/00; procedimientos o dispositivos para transmitir, conducir o dirigir el sonido, en general G10K 11/00; síntesis de ondas acústicas G10K 15/02; elementos piezoeléctricos, electroestrictivos o magnetoestrictivos H01L 41/00; motores con imán, inducido o sistema de bobina vibrantes H02K 33/00; motores que utilizan el efecto piezoeléctrico, la electroestrición o la magnetoestrición H02N 2/00; producción de oscilaciones eléctricas H03B; resonadores electromecánicos como elementos de circuitos resonantes H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R). › B06B 1/00 Métodos o aparatos para producir vibraciones mecánicas de frecuencia infrasonora, sonora o ultrasonora. › que funcionan por electromagnetismo (motores dinamoeléctricos con sistema de imán, de armadura o de bobina vibrante H02K 33/00).
  • G01N29/04 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.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 29/00 Investigación o análisis de materiales por el empleo de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras; Visualización del interior de objetos por transmisión de ondas ultrasonoras o sonoras a través del objeto (G01N 3/00 - G01N 27/00 tienen prioridad). › Análisis de sólidos (utilizando técnicas de emisión acústica G01N 29/14).
  • G01N29/22 G01N 29/00 […] › Detalles.

PDF original: ES-2391060_T3.pdf

 

Dispositivo para ensayos no destructivos de paredes ferromagnéticas de elementos de construcción.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo para ensayos no destructivos de paredes ferromagnéticas de elementos de construcción.

(0001) La presente invención se refiere a un dispositivo para ensayos no destructivos ó unas comprobaciones en paredes ferromagnéticas de elementos de construcción, conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1) . En los distintos elementos de construcción, sobre todo en los elementos que son empleados a la intemperie, no pueden ser eludidas unas comprobaciones periódicas por posibles defectos, con el fin de impedir el riesgo de un fallo en el sentido de una rotura ó deformación ó por la falta de estanqueidad. Las paredes de tubos, al igual que las paredes de receptáculos ó de otros elementos similares hechos de acero, son frecuentemente propensas a la corrosión. Estas paredes pueden sobre todo estar expuestas a una corrosión por tensofisuración, con las típicas grietas ó haces de grietas que penetran en el material desde su superficie. De la misma manera pueden tenerse en consideración las grietas ó fisuras originadas por otros motivos, como sobre todo por unos esfuerzos excesivos. Aparte de estas grietas, también son de interés otros defectos como, por

ejemplo, unos puntos corrosivos.

(0002) Para los ensayos no destructivos pueden emplearse, por ejemplo, unos procedimientos de ultrasonido; a este efecto, la excitación de las ondas acústicas dentro de la pared y desde fuera de la misma puede ser realizada por medio de unos transformadores electromagnéticos y acústicos. Un llamado transformador “EMAT” (transformador electromagnético y acústico) permite excitar dentro de una pared de este tipo - sin contacto y sobre todo sin ningún medio de acoplamiento - unas ondas acústicas planas. En este caso, de una manera mucho más sencilla y también más variada que con una excitación mecánica mediante unos piezo-transmisores, aquí existe la posibilidad de efectuar la excitación de las ondas de Lamb, al igual que la excitación de ondas de cizallamiento que están polarizadas de forma paralela a la superficie de la pared. Las ondas de cizallamiento de este tipo se 25 extienden entonces, en el sentido transversal a la polarización y a la inclinación de la oscilación, en dos direcciones opuestas entre si, formando unas respectivas haces. Estas ondas de cizallamiento, que para una excitación útil han de ser inducidas dentro de una frecuencia apropiada y por medio de una bobina de inducción de alta frecuencia, la cual esté geométricamente afinada, sobre todo con respecto a las distancias de los conductores pudiendo unas apropiadas gamas de frecuencia y las distancias entre los conductores también variar con respecto al grosor de la pared - pueden producir, asimismo, unas distintas formas de oscilación en función de la profundidad de la pared. De este modo, resulta que una onda de cizallamiento de ordenación a cero oscila dentro de la pared, al igual que en la superficie opuesta, de una manera uniforme con la superficie de la pared, la cual está situada por arriba, mientras que una onda de cizallamiento de ordenación a uno forma un nudo de oscilación por el centro de la pared, y la misma oscila en el sentido opuesto en la superficie que está situada en frente. Las ondas de

cizallamiento de una ordenación superior forman dentro de la pared varios nudos de oscilación. Estas formas de oscilación pueden ser de distinta utilidad para la detección de defectos. Además, tanto la iniciación de la oscilación como también la percepción de la misma, mediante unos transformadores de emisión de y de recepción, han de ser percibidas sin perturbaciones y de la manera más clara posible.

(0003) La Patente Núm. 5.537.876 de los Estados Unidos se refiere a la detección de soldaduras de electropercusión en placas de acero; en este caso, la bobina de emisión y la bobina de recepción se encuentran dentro de una misma trayectoria para la emisión y la reflexión de las señales, con el fin de poder detectar las uniones por soldadura que se extienden en el sentido transversal a esta trayectoria.

45 (0004) Por consiguiente, la presente invención tiene el objeto de perfeccionar un dispositivo para los ensayos no destructivos de los elementos de construcción ferromagnéticos, conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1) , y esto de tal modo que puedan ser bien detectados los defectos de una manera previamente determinada, especialmente las grietas ó unas haces de grietas originadas, por ejemplo, por una corrosión de tensofisuración, las que desde la superficie penetran en la pared y las que, por regla general, son de una alineación típica, y esto sin que para ello tengan que ser aumentados de una manera desproporcionada la inversión en la construcción del dispositivo, ni el consumo de energía del mismo.

(0005) De acuerdo con la presente invención, este objeto es conseguido por medio de un dispositivo según lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1) y a través de las características distintivas de la misma.

55 (0006) Como el ulterior desarrollo de la ya conocida tecnología de un ensayo no destructivo de los elementos de construcción ferromagnéticos por medio de unas ondas de cizallamiento ultrasónicas, inducidas de forma electromagnética, para unas aplicaciones especiales, sobre todo para detección de grietas que penetran tan sólo parcialmente en la profundidad de una pared, se ha mostrado como conveniente excitar las ondas de cizallamiento de una ordenación superior para de este modo poder poner de relieve sobre todo la zona situada más cerca de la superficie y detectarla de una manera especial. Incluso una onda de cizallamiento de una ordenación a uno está en condiciones de suprimir - en cuanto a la técnica de medición y por medio de unas amplitudes de oscilación que se reducen hacia dentro - durante el ensayo una parte central de la pared, la cual está situada más por dentro. Esto ha de ser aplicado de una manera reforzada para una onda de cizallamiento con ordenación a dos. Con las ondas

65 de cizallamiento de una ordenación superior pueden ser observadas unas mayores sensibilidades en relación con los defectos, situados más cerca de la superficie; en este caso, por un aumento en la ordenación también es incrementada, sin embargo, la dispersión de los modos, lo cual puede conducir a un derretimiento de los paquetes de ondas. La onda de cizallamiento con una ordenación a dos representa una combinación - con frecuencia especialmente acertada - entre la selección de la profundidad del ensayo, la cual interesa dentro de la pared, y una función fiable y controlable del transformador de emisión y una señal suficiente dentro de un respectivo transformador de recepción.

(0007) Para la inducción electromagnética de las ondas de ultrasonido tiene que ser prevista una imantación de aquella zona de la pared del elemento de construcción, la cual ha de ser sometida al ensayo; imantación ésta que normalmente puede ser conseguida con uno ó con varios imanes permanentes y, a este efecto, es cerrado un círculo magnético, dado el caso con una culata de imán y a través de la pared del elemento de construcción que debe ser sometido a ensayo. Aquí puede ser observado ahora que una alineación de la trayectoria de las ondas, inducidas de forma correspondiente a la dirección de imantación, hace disparar una multitud de componentes de oscilación, también unas ondas de Lamb, como consecuencia de las fuerzas de Lorentz, y que las ondas de cizallamiento de una superior ordenación y de una polarización horizontal, las que en el presente caso son de un interés especial y las cuales han de ser conseguidas por unos efectos magnetoestrictivos, pueden ser producidas y recibidas de una manera ventajosa si la alineación de la trayectoria se encuentra bajo un ángulo oblicuo con

respecto a la dirección de imantación. Este ángulo entre la alineación de la trayectoria y la dirección de imantación ha de ser, de una manera conveniente de entre 10 y 60 grados, de forma óptima entre 20 y 50 grados.

(0008) A este efecto, un transformador de recepción está posicionado, de una manera conveniente, en el sentido lateral a la trayectoria y, por la zona de ensayo previamente determinada, el mismo se encuentra alineado dentro de la trayectoria, de tal modo que este transformador pueda, por un lado, recibir bien las señales dispersadas ó reflejadas por esta zona de ensayo y, por el otro lado, reciba tan sólo en una medida más reducida las señales que parten directamente del transformador de emisión y pueda... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1ª. Dispositivo para ensayos no destructivos ó comprobaciones en las paredes ferromagnéticas de unos elementos de construcción, como son las paredes de tubos ó las paredes de placas, por grietas ó fisuras (7, 11) , ú 5 otros defectos de forma alargada, por medio de unas ondas de ultrasonido, sobre todo de ondas de cizallamiento, que dentro de una zona de la pared, la cual está imantada en una dirección de imantación (B) previamente determinada, son excitadas a través de una bobina de inducción de alta frecuencia (4, 20, 21) para propagarse por una trayectoria (17) , que puede ser alineada por la bobina de inducción como el transformador de emisión (4, 20, 21) , para luego, a una determinada distancia del transformador de emisión (4, 20, 21) , ser recibidas por al menos una bobina de inducción como el transformador de recepción (9, 10, 14, 22, 23, 28) ; en este caso, la alineación de la trayectoria (17) tiene lugar bajo un ángulo oblicuo a con respecto a la dirección de imantación (8) y el transformador de recepción (9, 22, 23) está situado lateralmente de la trayectoria (17) , y el mismo se encuentra alineado con una zona de comprobación (16, 26, 27) previamente determinada dentro de la trayectoria (17) ; dispositivo éste que está caracterizado porque la forma de realización de los transformadores (4, 9, 10, 14, 20, 21,

22, 23, 28) y el dimensionamiento de la alta frecuencia, el cual debe estar adaptado al grosor de la pared, han de estar previstos en función de la excitación de unas ondas de cizallamiento con una ordenación superior; así como caracterizado porque dentro de la trayectoria (17) está dispuesto, por detrás de la zona de comprobación (16) , otro transformador de recepción como transformador de referencia (10) que se encuentra alineado con el transformador de emisión (4) .

2ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque el ángulo oblicuo a está entre 20 y 60 grados.

3ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 2) y caracterizado porque el ángulo oblicuo a se encuentra dentro de la 25 gama de 30 hasta 50 grados.

4ª. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 3) y caracterizado porque el transformador de emisión (4, 20, 21) y el transformador de recepción (9, 22, 23) están alineados en relación con una dirección principal que es determinada para los defectos y con respecto al ángulo de incidencia y ángulo de reflexión.

5ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 4) , previsto para su aplicación en tubos y caracterizado porque la pared del tubo está imantada de forma paralela al eje; así como caracterizado porque la alineación del transformador de emisión (4, 20, 21) y del transformador de recepción (9, 22, 23) está efectuada bajo un mismo ángulo en el sentido opuesto y con respecto a la dirección axial.

6ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 4) , previsto para su aplicación en tubos y caracterizado porque la pared del tubo está imantada en la dirección circunferencial; así como caracterizado porque la alineación del transformador de emisión y del transformador de recepción está efectuada bajo un mismo ángulo en el sentido opuesto y con respecto a la dirección circunferencial.

7ª. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 6) y caracterizado porque la trayectoria (17) es empleada - por ambos lados del transformador de emisión (4) - para la comprobación de defectos; así como caracterizado porque un segundo transformador de recepción (14) se encuentra alineado con una segunda zona de comprobación, situada lateralmente de la trayectoria (17) .

45 8ª. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 7) y caracterizado porque el transformador de emisión constituye una dirección de radiación secundaria con unos tramos conductores (33) que se extienden en esta misma dirección.

9ª. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 8) y caracterizado porque el transformador de emisión (20, 21) y el transformador de recepción (22, 23) constituyen por parejas y con unas trayectorias, cruzadas de forma opuesta entre si, unas zonas de ensayo (26, 27) que están dispuestas juntas entre si sin dejar ningún hueco.

55 10ª. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 9) y caracterizado porque los transformadores de emisión (20) están unidos con los transformadores de recepción (23, 28) a efectos de la medición de los tiempos de recorrido y de las amortiguaciones.

11ª. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 10) y caracterizado porque el mismo se encuentra unido con otros dispositivos de la misma clase para constituir un sistema de zonas de comprobación (26, 27) que se complementan entre si sin dejar ningún hueco.

12ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 11) y caracterizado porque el mismo está dispuesto por la circunferencia de un dispositivo limpiador para efectuar un ensayo no destructivo en las paredes de tubos.

65 13ª. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 12) y caracterizado porque la bobina de inducción está realizada, como el transformador de emisión ó el transformador de recepción, sobre una superficie de base de forma triangular.

14ª. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 13) y caracterizado porque los conductores de la bobina de inducción están dispuestos en la forma de meandros y con una multitud de tramos conductores largos y paralelos (32) .

15ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 14) y caracterizado porque los largos y paralelos tramos conductores se encuentran unidos entre si mediante unos tramos en forma de arco (31) .

16ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 14) y caracterizado porque los largos y paralelos tramos conductores 10 se encuentran unidos entre si mediante unos cortos tramos conductores (33) con una alineación coincidente.

17ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 14) y caracterizado porque los largos y paralelos tramos conductores se encuentran unidos entre si mediante unos tramos conductores de mayor anchura (35) .

18ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 14) y caracterizado porque los largos y paralelos tramos conductores de la bobina de inducción (36) guardan entre si unas distintas distancias que en su sucesión se modifican de forma monótona.

19ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 14) y caracterizado porque los largos y paralelos tramos conductores 20 de la bobina de inducción (37) están doblados en el mismo sentido.

20ª. Dispositivo conforme a la reivindicación 14) y caracterizado porque los largos y paralelos tramos conductores constituyen varios bucles conductores (38, 39) que han de ser impulsados de forma separada.


 

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