Результат интеллектуальной деятельности: ПЕРЕНОСНАЯ СИСТЕМА EDM ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КАЛИБРОВОЧНЫХ СТАНДАРТОВ

Область техники, к которой относится изобретение

Данное раскрытие представляет собой общее описание системы и устройства для обработки калибровочных стандартов в поверхностях для использования с технологиями неразрушающих испытаний. Более конкретно, данное раскрытие направлено на переносное устройство, способное обрабатывать калибровочные стандарты в толстостенной трубе, используя процесс электроэрозионной обработки (EDM).

Уровень техники

Американским Обществом Инженеров-Механиков (ASME) установлены стандарты относительно котлов и сосудов высокого давления для обеспечения безопасного и эффективного выполнения изготовления и работы котла и сосуда высокого давления. Эти стандарты изложены в Стандарте ASME «Нормы для котлов и сосудов высокого давления» (в дальнейшем "Нормы"), который указывает, что калибровочные стандарты должны иметь тот же номинальный диаметр и толщину и то же номинальное состояние термической обработки, что и трубопровод и трубы, использующиеся в производстве тестируемых сосудов высокого давления. Нормы также указывают, что калибровочные отражатели, использующиеся для испытания, должны представлять собой осевые метки или канавки, расположенные на внешней или внутренней поверхностях калибровочного стандарта. Длины, ширины и глубины таких меток или канавок точно установлены в Нормах и точно контролируются, как и расстояния между метками или канавками.

Таким образом, калибровочный стандарт для конкретного материала толстостенной трубы, подлежащего использованию в строительстве котла, содержит подходящую длину и конфигурацию конкретной толстостенной трубы. Метки или канавки используются для калибровки оборудования неразрушающих испытаний, которые типично применяют ультразвуковые технологии. Такие ультразвуковые технологии обычно оценивают качество сварных швов и определяют толщины стенок труб, а также обнаруживают коррозию. При использовании ультразвука ультразвуковые пульсовые волны с частотами вплоть до около 50 МГц прикладываются к материалу трубы на метках, расположенных в нем. Конкретная геометрическая форма (например, квадратная, U-образная, V-образная) метки, в которую прикладываются пульсовые волны, определяет ожидаемую форму обратной волны. Форма обратной волны анализируется, и какое-либо отклонение от ожидаемой формы обратной волны оценивается относительно дефектов в испытываемом материале.

В конструкции котлов используемые трубы могут быть значительных размеров. Когда расположены на торговой площади поставщика, такие трубы типично направляются в подходящее производственное помещение для выполнения меток и испытания.

Выполнение меток может производиться с использованием электроэрозионной обработки (electrical discharge machining-EDM). В процессе EDM инструмент станка удерживает фасонный электрод, который продвигается в материал, подлежащий испытанию, для выполнения фасонной полости (например, метки). Питание подается таким образом, что высокочастотные серии электрических искровых разрядов обеспечиваются от фасонного электрода. Так как устройства, использующиеся в EDM, типично бόльше и тяжелее, чем образцы труб, подлежащих испытанию, образцы труб подаются на устройства EDM. В частности, когда трубы являются очень большими (например, около 20 дюймов в диаметре), затраты на транспортировку труб с торговой площади в производственное помещение для выполнения меток, в производственное помещение для испытаний, и на место, где трубы подлежат использованию, могут быть большими.

Сущность изобретения

В соответствии с одним аспектом, описанным здесь, обеспечена система для подготовки труб для калибровки электронных испытательных устройств. Эта система содержит заготовку, содержащую трубу и переносную EDM систему для выполнения калибровочных отражателей на трубе. Переносная EDM система является монтируемой на трубу.

В соответствии с другим аспектом, описанным здесь, обеспечена переносная EDM система для выполнения калибровочных отражателей на трубе. Эта система содержит режущий инструмент, электродвигатель, функционально соединенный с режущим инструментом, электрод, функционально соединенный с режущим инструментом, источник питания, функционально соединенный с электродом и функционально соединяемый с трубой, и источник диэлектрической текучей среды во взаимодействии по текучей среде с трубой. Электродвигатель перемещает режущий инструмент в соответствии предварительно выбранной схемой. Источник питания предназначен для электрической подачи напряжения от электрода на трубу для удаления материала с трубы. Источник диэлектрической текучей среды находится во взаимодействии по текучей среде с трубой для удаления материала, удаленного с трубы.

В соответствии с другим аспектом, описанным здесь, обеспечено переносное EDM устройство для выполнения калибровочных отражателей на трубе. Это устройство содержит основание, монтируемое на трубу, электродвигатель, смонтированный на основании, режущий инструмент, функционально соединенный с электродвигателем, электрод, функционально соединенный с режущим инструментом, источник питания, смонтированный на основании и функционально соединенный с электродом и функционально соединяемый с трубой, и источник диэлектрической текучей среды, смонтированный на основании. Источник питания предназначен для электрической подачи напряжения от электрода на трубу для удаления материала с трубы. Источник диэлектрической текучей среды находится во взаимодействии по текучей среде с трубой для удаления материала, удаленного с трубы.

Краткое описание чертежей

Теперь приводятся фигуры, которые представляют собой иллюстративные варианты осуществления и на которых подобные элементы обозначены одинаково:

фиг.1 представляет собой схематичное изображение системы для подготовки труб для калибровки электронных испытательных устройств;

фиг.2 представляет собой схематичное изображение переносной системы EDM для использования в системе согласно фиг.1;

фиг.3 представляет собой схематичное изображение режущего инструмента, работающего на заготовке для системы согласно фиг.1; и

фиг.4 представляет собой перспективное схематичное изображение переносного устройства EDM.

Подробное описание

На фиг.1 система для подготовки труб для калибровки электронных испытательных устройств обозначена в целом ссылочной позицией 10 и в дальнейшем называется "системой 10". Эта система содержит переносную EDM систему 12, способную выполнять метки на трубах, подлежащих использованию в производстве сосудов высокого давления, например котлов. Однако использование переносной EDM системы 12 не ограничено на выполнении меток, так как любой тип калибровочного отражателя, подходящего для калибровки электронных испытательных устройств, подпадает под объем настоящего раскрытия. Электронные испытательные устройства, которые могут калиброваться, используя систему 10, включают, но не ограничиваясь этим, устройства ультразвуковой дефектоскопии, радиографические испытательные устройства, устройства электроиндуктивной дефектоскопии и тому подобное.

Система 10 также включает в себя заготовку 14, на которой переносная EDM система 12 может приводиться в действие. Заготовка 14 может представлять собой трубу, патрубок или любой другой элемент, использующийся в производстве котлов. Переносная EDM система 12 может приводиться в действие на любой поверхности заготовки 14. Например, когда заготовка 14 представляет собой некоторый участок трубы, переносная EDM система 12 может приводиться в действие на ее внешней поверхности. Если внутренний диаметр трубы является достаточно большим, переносная EDM система 12 может приводиться в действие на внутренней поверхности трубы.

При работе переносной EDM системы 12 на заготовке 14 материал удаляется и выбрасывается из системы 10. Удаленный материал, который обозначен в целом ссылочной позицией 16, содержит металлическую стружку в форме сферических частиц металла, испаренных с заготовки 14 посредством переносной EDM системы 12.

Ссылаясь теперь на фиг.2, переносная EDM система 12 содержит режущий инструмент 20, электродвигатель 22 для осуществления перемещения режущего инструмента на заготовке 14, насос 24 для диэлектрической текучей среды и источник 26 питания для управления режущим инструментом. Электродвигатель 22, насос 24 для диэлектрической текучей среды и источник 26 питания являются управляемыми посредством контроллера 28. Контроллер 28 может представлять собой компьютер или другой тип программируемой логической схемы (PLC). Режущий инструмент 20, насос 24 для диэлектрической текучей среды и источник 26 питания - все являются приводимыми в действие на заготовке 14. Во время работы переносной EDM системы 12 режущий инструмент 20, насос 24 для диэлектрической текучей среды и источник 26 питания взаимодействуют в соответствии с предварительно выбранной программой для выполнения одной или более меток на заготовке 14. Компьютер или программируемая логическая схема контроллера 28 способствует нарезанию меток с предварительно заданными техническими требованиями, установленными стандартами ASME и запрограммированными в компьютер или PLC оператором.

Ссылаясь теперь на фиг.3, режущий инструмент 20 содержит электрод 30. Электрод 30 соединен с одним контактом источника 26 питания (который является источником постоянного тока), и заготовка 14 соединена с другим контактом источника питания. Рабочий конец электрода 30 расположен на расстоянии от заготовки 14 так, что задан промежуток G. При подаче питания от источника 26 питания, электрический разряд в виде дуги 34 проходит от рабочего конца электрода 30 через промежуток G к заготовке 14. Напряжение, образованное дугой 34, плавит и испаряет небольшую площадь поверхности заготовки 14.

Расплавленный и испаренный материал представляет собой металлическую стружку, которая образована маленькими кусочками расплавленного металла и испаренного металла, которые охлаждаются и повторно затвердевают посредством диэлектрической текучей среды 38 (подаваемой наносом 24 для диэлектрической текучей среды) для образования частиц. Непрерывное применение диэлектрической текучей среды 38 смывает металлическую стружку с заготовки 14 для обеспечения возможности беспрепятственного продолжения резания электродом 30 заготовки.

Ссылаясь теперь на фиг.4, устройство, реализованное переносной EDM системой 12, смонтировано на основании 40, при этом основание имеет такие размеры, чтобы размещать режущий инструмент 20, насос 24 для диэлектрической текучей среды, источник 26 питания, а также какие-либо вспомогательные элементы, использующиеся при работе переносной EDM системы. Один такой вспомогательный элемент, размещенный на основании 40, представляет собой резервуар 44 для диэлектрической текучей среды, который находится во взаимодействии по текучей среде с наносом 24 для диэлектрической текучей среды и из которого диэлектрическая текучая среда 38 подается на заготовку через сопло 46.

Для того чтобы сделать сопло 46 подвижным с перемещением режущего инструмента 20 и электрода 30, гибкий шланг 48 (или другой подходящий трубопровод), на котором смонтировано сопло, соединен с режущим инструментом 20, используя зажимы 50, или какое-либо другое подходящее средство, таким образом, что петля 52 гибкого шланга образована между точкой, в которой гибкий шлаг прикреплен к режущему инструменту, и насосом 24 для диэлектрической текучей среды. Соответственно, когда электродвигатель 22 приводит в движение режущий инструмент 20, петля 52 может становиться меньше или больше, по мере необходимости, для обеспечения перемещения режущего инструмента.

Контакты источника 26 питания являются соединяемыми с электродом 30 и заготовкой 14, используя какие-либо подходящие средства, такие как клеммы 66. Однако соединение источника 26 питания с электродом 30 и заготовкой 14 не ограничено на использовании клемм 66, так как могут применяться какие-либо другие средства соединения. В частности, что касается соединения источника 26 питания с электродом 30, соединение может являться постоянно смонтированным.

Поддерживающие элементы 60 расположены на основании 40 для обеспечения возможности монтажа основания на некотором участке трубы (заготовке 14). Поддерживающие элементы 60 могут представлять собой ножки, скобы или любую выполненную подходящим образом конструкцию. Поверхности поддерживающих элементов 60 могут быть дугообразными для размещения внешних поверхностей заготовки 14, когда заготовка представляет собой трубу. Регулируемые шайбы или тому подобное могут быть включены в такие дугообразные поверхности для размещения труб разных диаметров или имеющих другие внешние конфигурации. Колеса могут быть прикреплены к основанию 40 для облегчения транспортировки устройства переносной EDM системы 12, при этом колеса являются убираемыми или съемными для того, чтобы исключить препятствование работе устройства, когда смонтировано на заготовке 14. Колеса также могут облегчить перемещение устройства в транспортное средство для транспортировки и перемещения устройства на месте работы, на котором выполняется образование меток и/или испытание.

Хотя настоящее изобретение было показано и описано относительно его подробных вариантов осуществления, для специалистов в данной области техники будет понятным, что могут быть выполнены различные изменения, и могут использоваться эквиваленты вместо его элементов, не выходя за пределы объема изобретения. Кроме того, могут быть выполнены модификации для приспосабливания конкретной ситуации или материала к идеям изобретения, не выходя за пределы его существенного объема. Следовательно, подразумевается, что изобретение не ограничивается на конкретных вариантах осуществления, раскрытых в вышеприведенном описании, а что изобретение будет включать все варианты осуществления, подпадающие под объем притязаний прилагаемой формулы изобретения.