Procedimiento y aparato de control no destructivo manual de ejes de ruedas tubulares con perfiles de radios interno y externo variables.

Procedimiento de control de ejes de ruedas por medio de sondas de ultrasonidos,

caracterizado por que comprende las etapas siguientes:

a) colocar manualmente al menos una sonda de ultrasonidos (SU) en un primer lugar que es elegido sobre la superficie externa 5 (SE) o interna (SI) de una pared (PA) de un eje de ruedas tubular (AE), presentando la citada pared (PA) unos perfiles de radios exterior e interior variables y conocidos, siendo elegido cada primer lugar en función de los citados perfiles y de eventuales obstrucciones y entorno del citado eje (AE), a continuación analizar con cada sonda (SU) una primera porción elegida de la citada pared (PA) en un primer sector angular elegido, orientado según un primer sentido longitudinal o transversal, de tal manera que se obtienen unos datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a una sonda (SU).

b) recolocar manualmente al menos una sonda (SU) en un segundo lugar elegido en función de los perfiles de la pared (PA) y de las citadas eventuales obstrucciones y entornos del eje (AE), y a continuación analizar con cada sonda (SU) recolocada manualmente una segunda porción elegida de la citada pared (PA) en un segundo sector angular elegido, orientado según un segundo sentido opuesto al citado primer sentido, de tal manera que se obtengan otros datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a una sonda (SU), y

c) constituir a partir de los citados datos obtenidos mapas representativos de las orientaciones transversales o longitudinales y de las posiciones de las indicaciones de los ecos en el seno de la citada pared (PA).

Procedimiento y aparato de control no destructivo manual de ejes de ruedas tubulares con perfiles de radios interno y externo variables

El invento se refiere a los ejes de ruedas, que son utilizados por ejemplo en el campo ferroviario, y de una manera más precisa el control (o la inspección) de tales ejes por medio de técnica-(s) no destructiva-(s).

Como ya conoce el experto, algunos ejes de ruedas, y sobre todo los que deben soportar cargas importantes, deben ser objeto de controles no destructivos en las diferentes fases de fabricación de mantenimiento con el fin de responder a las normas internacionales. Los procedimientos de control no destructivos conocidos están bastante bien adaptados a los ejes de ruedas no huecos (o macizos). Se basan generalmente en un análisis acústico, por medio de sondas de ultrasonidos, como en los documentos US A 3 685 35 y FR A 1 35 32, así como eventualmente en un análisis complementario, como por ejemplo un análisis de superficie, según el documento WO 26/99 397, o un análisis radiográfico. Entre las normas a las cuales deben satisfacer los ejes de ruedas macizos, se pueden citar particularmente NF EN 13261- 24 para Europa, ISO 5948 - 1994 e ISO 6933 - 1986 para el mundo, M 11/9 - A para los Estados Unidos de América (Association of American Railroads (AAR)), NBR 7947 - 1989 para Brasil y JIS E 452-1-22 para Japón.

A partir de los datos de análisis adquiridos, se pueden estimar las posiciones de las imperfecciones y de los defectos transversales o longitudinales en el seno del material macizo que constituye un eje y así determinar si este eje satisface o no una norma internacional (de fabricación o de mantenimiento periódico).

Se ha propuesto recientemente reemplazar algunos ejes de ruedas no huecos (o macizos) por ejes de ruedas tubulares cuya pared presente perfiles de radios exterior e interior variables. Estos nuevos ejes tubulares son particularmente ventajosos pues permiten una reducción notable del peso, típicamente del orden de 3% y en consecuencia un aumento de la carga transportada, acompañado de una disminución del consumo energético y en consecuencia de la polución. Pero el control de este tipo de ejes tubulares plantea un cierto número de problemas.

En efecto, por la razón de la existencia de un perfil de radio interior variable, es difícil de diferenciar los ecos que resultan de las zonas angulosas (o rincones) de los que resultan de imperfecciones o de defectos estructurales.

Por otra parte, un buen número de imperfecciones y/o de defectos presentan dimensiones más pequeñas que las encontradas en un eje macizo, lo que hace su detección todavía más difícil a causa de las pequeñas distancias recorridas por los ultrasonidos.

Finalmente, el posicionamiento de algunas porciones de un eje tubular de algunos equipamientos, tales como sobre todo las ruedas (enmangadas a la fuerza) y los discos de freno, con vistas a constituir un eje, es igualmente susceptible de inducir imperfecciones y/o defectos estructurales suplementarios, incluso de amplificar las dimensiones de algunos defectos estructurales y/o imperfecciones inducidos por las operaciones precedentes de forjado en caliente y de mecanizado. Resulta por ello todavía más necesario controlar estas porciones y las zonas adyacentes, tanto durante el primer ensamblaje como durante las operaciones de mantenimiento (con o sin desmontaje del-(de los) equipo-(s) del eje). Por lo tanto, estos análisis son difíciles, incluso hasta imposibles, de efectuar con los procedimientos de control existentes (documento EP A 522 92), en algunas porciones del eje, cuando este último está obstaculizado con equipos.

El invento tiene pues el objetivo de proponer un procedimiento y un aparato de control no destructivo que permita controlar manualmente con precisión la mayor parte, y si es posible la totalidad, de un eje de ruedas tubular (o más generalmente un producto de revolución hueco (tubular)), incluyendo aquí cuando este último esta provisto de equipos.

Propone a este efecto un procedimiento de control de ejes de rueda tubulares que incluye las siguientes etapas:

a) colocar manualmente al menos una sonda de ultrasonidos en un primer lugar que se elige sobre la superficie externa o interna de la pared de un eje de ruedas tubular, presentando esta pared perfiles de radios exterior e interior variables y conocidos, y siendo elegido cada primer lugar en función de estos perfiles y de eventuales obstrucciones y entornos del eje, analizar después con cada sonda una primera porción elegida de la pared en un primer sector angular elegido, orientado según un primer sentido longitudinal o transversal, con el fin de adquirir datos de análisis para diferentes porciones angulares relativas del eje con respecto a una sonda,

b) recolocar manualmente al menos una sonda en un segundo lugar que se elige siempre en función de los perfiles y de eventuales obstrucciones y entornos del eje, después analizar con cada sonda recolocada una segunda porción elegida de la pared en un segundo sector angular elegido, orientado según un segundo sentido opuesto al primer sentido, con el fin de adquirir otros datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del eje con respecto a una sonda, y

c) constituir a partir de los datos de análisis adquiridos mapas que representa las orientaciones transversales o longitudinales y las posiciones de indicaciones de ecos en el seno de la pared.

Se entenderá aquí por "indicación de eco" una información obtenida en una pared por reflexión sobre un interfaz (material/aire) o sobre una imperfección o incluso sobre un defecto (estructural). Por otra parte, se entenderá aquí por "imperfección" una parte de una pared que ha inducido un eco cuya amplitud es inferior a un umbral elegido, y que por tanto no es de una naturaleza tal que suponga el rechazo del eje. Finalmente, se entenderá aquí por "defecto" una parte de una pared que ha inducido un eco cuya amplitud es superior al umbral elegido, y que por tanto es de tal naturaleza que supone el rechazo del eje.

El procedimiento según el invento puede declinarse según numerosas variantes, en las cuales al menos algunas características pueden combinarse entre sí, y en particular:

- se pueden efectuar por ejemplo una primera vez las etapas a) a c) colocando manualmente cada sonda de ultrasonidos sobre la superficie externa de la pared con el fin de constituir mapas representativos de las posiciones y orientaciones de las indicaciones de los ecos en el seno de la pared, a continuación se pueden efectuar una segunda vez al menos las etapas a) y c) colocando manualmente al menos una sonda de ultrasonidos sobre la superficie interna de la pared en un tercer lugar que se elige en función de sus perfiles, analizando a continuación con cada sonda una tercera porción elegida de la pared en un tercer sector angular elegido, orientado según al menos un sentido longitudinal o transversal elegido, con el fin de adquirir datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del eje con respecto a una sonda, y de constituir mapas representativos de las posiciones y orientaciones de las indicaciones de los ecos en el seno de la pared;

- se pueden efectuar por ejemplo las etapas a) a c) al menos una vez colocando manualmente cada sonda de ultrasonidos sobre la superficie externa o interna de la pared con el fin de efectuar un análisis ultrasónico en un sector angular orientado según una dirección longitudinal, y constituir así mapas representativos de las orientaciones transversales y de las posiciones de las indicaciones de ecos en el seno de la pared, a continuación se pueden efectuar de nuevo las etapas a) a c) todavía al menos una vez colocando manualmente al menos una sonda de ultrasonidos sobre la superficie externa o interna de la pared con el fin un análisis ultrasónico en un sector angular orientado según una dirección transversal y constituir así mapas representativos de las orientaciones longitudinales y de las posiciones de las indicaciones de ecos en el seno de la pared;

- después de haber efectuado una etapa c) se puede prever por ejemplo una etapa d) en la cual se efectúe un análisis al menos de la superficie externa de la pared por medio de otra técnica de análisis, diferente de la que está basada en los ultrasonidos, con el fin de adquirir datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas de al menos una sonda con respecto al eje, así como una eventual etapa e) en la cual se constituyen, a partir de estos datos de análisis adquiridos, mapas que representan las posiciones y orientaciones de las indicaciones de la superficie de la pared;

- por ejemplo, esta otra técnica de análisis puede elegirse entre la técnica llamada... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de control de ejes de ruedas por medio de sondas de ultrasonidos, caracterizado por que comprende las etapas siguientes:

a) colocar manualmente al menos una sonda de ultrasonidos (SU) en un primer lugar que es elegido sobre la superficie externa (SE) o interna (SI) de una pared (PA) de un eje de ruedas tubular (AE), presentando la citada pared (PA) unos perfiles de radios exterior e interior variables y conocidos, siendo elegido cada primer lugar en función de los citados perfiles y de eventuales obstrucciones y entorno del citado eje (AE), a continuación analizar con cada sonda (SU) una primera porción elegida de la citada pared (PA) en un primer sector angular elegido, orientado según un primer sentido longitudinal o transversal, de tal manera que se obtienen unos datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a una sonda (SU).

b) recolocar manualmente al menos una sonda (SU) en un segundo lugar elegido en función de los perfiles de la pared (PA) y de las citadas eventuales obstrucciones y entornos del eje (AE), y a continuación analizar con cada sonda (SU) recolocada manualmente una segunda porción elegida de la citada pared (PA) en un segundo sector angular elegido, orientado según un segundo sentido opuesto al citado primer sentido, de tal manera que se obtengan otros datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a una sonda (SU), y

c) constituir a partir de los citados datos obtenidos mapas representativos de las orientaciones transversales o longitudinales y de las posiciones de las indicaciones de los ecos en el seno de la citada pared (PA).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se efectúan una primera vez las etapas a) a c) colocando manualmente cada sonda de ultrasonidos (SU) sobre la superficie externa (SE) de la citada pared (PA) de tal manera que se constituyen mapas representativos de las posiciones y orientaciones de las indicaciones de ecos en el seno de la citada pared (PA), a continuación se efectúan una segunda vez al menos las etapas a) a c) colocando manualmente al menos una sonda de ultrasonidos (SU) sobre la superficie interna (SI) de la citada pared (PA) en un tercer lugar, elegido en función de sus perfiles, y a continuación se analizan con cada sonda (SU) una tercera porción de la citada pared (PA) en un tercer sector angular elegido, orientado según al menos un sentido longitudinal o transversal elegido, de tal manera que se obtengan datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a una sonda (SU), y constituir así mapas representativos de las posiciones y orientaciones de las indicaciones de los ecos en el seno de la citada pared (PA).

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que se efectúan las etapas a) a c) al menos una vez colocando manualmente cada sonda de ultrasonidos (SU) sobre la superficie externa (SE) o interna (SI) de la citada pared (PA) de tal manera que se efectúa un análisis ultrasónico en un sector angular orientado según una dirección longitudinal, y se constituyen así mapas representativos de la orientaciones transversales y de las posiciones de las indicaciones de los ecos en el seno de la citada pared (PA), y a continuación se efectúan de nuevo las etapas a) a c) todavía una vez más al menos colocando manualmente una sonda de ultrasonidos (SU) al menos sobre la superficie externa (SE) o interna (SI) de la citada pared (PA) de tal manera que se efectúe un análisis ultrasónico en un sector angular orientado según una dirección transversal y constituir así mapas representativos de las orientaciones longitudinales y de las posiciones de las indicaciones de los ecos en el seno de la citada pared (PA).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, después de haber efectuado una etapa c) se prevé una etapa d) en la cual se efectúa un análisis de al menos la superficie externa (SE) de la citada pared (PA), por medio de otra técnica de análisis diferente de la basada en ultrasonidos, de tal manera que se obtienen datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas de al menos una sonda (SU) con respecto al citado eje (AE), después de haber efectuado una etapa d), se prevé una etapa e) en la cual se constituyen, a partir de estos datos de análisis obtenidos, mapas representativos de las posiciones y orientaciones de las indicaciones de superficie de la citada pared (PA), la citada otra técnica de análisis es elegida de un grupo que incluye la técnica llamada de flujo de fuga y la técnica llamada de corrientes de Foucault, o, después de haber efectuado una etapa c), se prevé una etapa d) en la cual se efectúa un análisis de al menos la superficie externa (SE) de la citada pared (PA) por medio de una técnica llamada de inspección con partículas magnetizadas (o MPI), de tal manera que se obtengan datos de análisis de superficie para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a una sonda (SU).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se analizan cada una de las primeras, segundas y eventuales terceras porciones de la citada pared por medio de un desplazamiento longitudinal de al menos una sonda (SUI) con respecto al citado eje (AE) y/o por medio de un barrido electrónico con al menos una sonda (SU), y con una al menos de las citadas etapas a), b) y c) y se obtienen las diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a cada sonda (SU) arrastrando en rotación manualmente cada sonda (SU) con respecto al citado eje (AE).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque incluye una etapa f) en la cual se comparan los datos de los mapas obtenidos durante una etapa c) con los datos de los primeros mapas de

calibración obtenidos sobre un primer eje de calibración del mismo tipo que el controlado, pero desprovisto de defectos, de tal manera que no se retengan nada más que los datos representativos de las indicaciones de los ecos que no están presentes en los citados primeros mapas de calibración y constituir así mapas corregidos, una etapa g) en la cual se comparan los datos de los mapas obtenidos durante una etapa c) o f) con los datos de los segundos mapas de calibración obtenidos sobre un segundo eje de calibración del mismo tipio que el controlado, pero que incluye defectos conocidos, de tal manera que no se retengan nada más que los datos representativos de las indicaciones de ecos representativos de defectos conocidos presentes en los citados segundos mapas de calibración, y constituir así mapas de defectos, una etapa h) en la cual se comparan con una amplitud umbral elegida las amplitudes de los datos de los mapas obtenidos durante una etapa c) o f) de tal manera que no se retengan nada más que los datos representativos de indicaciones de ecos cuyas amplitudes son superiores a la citada amplitud umbral y señalan defectos, y constituir así mapas de defectos, en caso de detección de una amplitud superior a la citada amplitud umbral, se genera una alarma, y una etapa I) en la cual se muestra al menos un mapa sobre una pantalla (EC).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se utiliza una sonda (SU) capacitada para emitir ultrasonidos según un única dirección de ángulo variable, variando el citado ángulo entre alrededor de o y alrededor de 7° con respecto a la dirección longitudinal o transversal.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se utiliza una sonda (SU) del tipo llamado de red de fase, capacitada para emitir ultrasonidos según direcciones comprendidas en un sector angular elegido, estando comprendido el citado sector angular entre alrededor de o y alrededor de 7°, con respecto a la dirección longitudinal o transversal.

9. Aparato de control de ejes de ruedas, caracterizado porque comprende: i) al menos una sonda de ultrasonidos (SU) preparada para analizar en un sector angular elegido porciones elegidas de una pared (PA), que presenta unos perfiles de radios exterior e interior variables y conocidos de un eje de ruedas tubular (AE), y obtener así datos de análisis, ¡i) unos medios de control (MC) preparados para determinar, en función de los citados perfiles y de eventuales obstruccionesy entornos del citado eje, al menos un primer y al menos un segundo lugares elegidos sobre la superficie externa (SE) o interna (SI) de la citada pared (PA) en donde debe colocarse manualmente cada sonda (SU) de tal manera que analice al menos una primera y al menos una segunda porciones elegidas de la citada pared (PA) respectivamente en al menos un primero y al menos un segundo sectores angulares elegidos, orientados según un primer y un segundo sentidos longitudinales o transversales opuestos, y que obtenga así datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a ella (SU), e iii) unos medios de tratamiento (MT) preparados para constituir, a partir de los citados datos de análisis obtenidos, mapas representativos de las orientaciones transversales o longitudinales y de las posiciones de indicaciones de ecos en el seno de la citada pared (PA).

1. Aparato según la reivindicación 9, caracterizado porque los citados medios de control (MC) están preparados para determinar un primer desplazamiento que debe ser aplicado a cada sonda (SU) con respecto a la superficie externa (SE) de la citada pared (PA de tal manera que obtenga unos datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a una sonda (SU), a continuación para determinar un segundo desplazamiento que debe ser aplicado manualmente al menos a una sonda (SU) con respecto a la superficie interna (SI) de la citada pared (PA) de tal manera que analice al menos una tercera porción elegida de la citada pared (PA) en al menos un tercer sector angular elegido, orientado según un sentido longitudinal o transversal elegido y que obtenga así otros datos de análisis para diferentes posiciones angulares relativas del citado eje (AE) con respecto a ella (SU), y porque los citados medios de tratamiento (MT) están preparados para constituir, a partir de los citados datos de análisis obtenidos, mapas representativos de las posiciones y orientaciones de las indicaciones de los ecos en el seno de la citada pared (PA).

11. Aparato según una de las reivindicaciones 9 y 1, caracterizado porque los citados medios de control (MC) están preparados i) para determinar un primer desplazamiento que debe ser aplicado manualmente a cada sonda (SU) con respecto a la superficie externa (SE) o interna (SI) de la citada pared (PA) de tal manera que efectúe un análisis ultrasónico en un sector angular orientado según una dirección longitudinal, y que obtenga datos de análisis a partir de los cuales los citados medios de tratamiento (MT) van a constituir mapas representativos de las orientaciones transversales y de las posiciones de las indicaciones de ecos, a continuación ii) para determinar al menos un segundo desplazamiento que debe ser aplicado manualmente al menos a una sonda (SU) con respecto a la superficie externa (SE) o interna (SI) de la citada pared (PA) de tal manera que efectúe un análisis ultrasónico en un sector angular orientado según una dirección transversal, y que obtenga datos de análisis a partir de los cuales los citados medios de tratamiento (MT) van a constituir mapas representativos de las orientaciones longitudinales y de las posiciones de las indicaciones de ecos.

12. Aparato según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque comprende medios de análisis de superficie preparados para analizar al menos la superficie externa (SE) de la citada pared (PA), por medio de otra técnica de análisis diferente de la basada en los ultrasonidos, de tal manera que obtenga datos de análisis para diferentes posiciones relativas del citado eje (AE) con respecto a cada sonda (SU), estando preparados los citados medios de tratamiento (MT) para constituir, a partir de los citados datos de análisis obtenidos por los citados medios de análisis de superficie (MAS), mapas representativos de las posiciones y orientaciones de las indicaciones de

superficie de la citada pared (PA), siendo elegidos los citados medios de análisis de un grupo que incluye medios de análisis de flujo de fuga y medios de análisis por corrientes de Foucault, medios de análisis de superficie preparados para analizar al menos la superficie externa (SE) de la citada pared (PA) por inspección con partículas magnetizadas (o MPI), de tal manera que se obtengan los datos de análisis de superficie para diferentes posiciones relativas del citado eje (AE) con respecto a las citadas sondas (SU), estando preparados los citados medios de control (MC) para efectuar un barrido electrónico con al menos una sonda (SU) para que ésta analice una parte al menos de las citadas primeras, segundas y eventuales terceras porciones de la citada pared (PA), estando preparados los citados medios de tratamiento (MT) para comparar con datos de los mapas obtenidos sobre el citado eje (AE) a controlar con datos de los primeros mapas de calibración obtenidos sobre un primer eje de calibración del mismo tipio que el controlado, pero desprovisto de defectos, y para no retener nada más que los datos representativos de las indicaciones de ecos que no están presentes en los citados primeros mapas de calibración y constituir así mapas corregidos, estando preparados los citados medios de tratamiento (MT) para comparar los datos de mapas obtenidos sobre el citado eje (AE) a controlar con datos de segundos mapas de calibración obtenidos sobre un segundo eje de calibración del mismo tipo que el controlado, pero que incluye defectos conocidos, y para no retener nada más que los datos representativos de las Indicaciones de ecos representativos de defectos conocidos presentes en los citados segundos mapas de calibración, y constituir así mapas de defectos, y estando preparados los citados medios de tratamiento (MT) para comparar con una amplitud umbral elegida las amplitudes de los datos de los mapas obtenidos sobre el citado eje (SE) a controlar, y para no retener nada más que datos representativos de las Indicaciones de ecos cuyas amplitudes son superiores a la citada amplitud umbral y señalen defectos, y constituir así mapas de defectos, y para generar una alarma en caso de detección de una amplitud superior a la citada amplitud umbral.

13. Aparato según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque cada sonda (SU) está capacitada para emitir ultrasonidos según una única dirección de ángulo variable, variando el citado ángulo entre alrededor de o y alrededor de 7° con respecto a la dirección longitudinal o transversal.

14. Aparato según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque cada sonda (SU) es del tipo llamado de red de fase y está capacitada para emitir ultrasonidos según direcciones comprendidas en un sector angular elegido.

15. Aparato según la reivindicación 14, caracterizado por que el citado sector angular está comprendido entre alrededor de o y alrededor de 7° con respecto a la dirección longitudinal o transversal.