ES2595230T3 - Método y aparato para detectar defectos en una cabeza de carril - Google Patents

Método y aparato para detectar defectos en una cabeza de carril Download PDF

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ES2595230T3 ES10175825.8T ES10175825T ES2595230T3 ES 2595230 T3 ES2595230 T3 ES 2595230T3 ES 10175825 T ES10175825 T ES 10175825T ES 2595230 T3 ES2595230 T3 ES 2595230T3
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Abstract

Un método para detectar defectos transversales en una cabeza de carril, en el que la cabeza (1) de carril se proporciona con un costado superior (T), caracterizado porque por lo menos una señal (20) de sonido longitudinal ultrasónica se transmite en la cabeza (1) de carril a través de dicho costado superior de cabeza (T), de tal manera que por lo menos una parte de la señal (20) de sonido longitudinal se propaga a través de la cabeza de carril como una onda de arrastre cercana al costado superior de cabeza (T), en el que por lo menos se detectan partes de la onda de arrastre que se han reflejado detrás de la cabeza (1) de carril y salen del costado superior de cabeza (T).

Description

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DESCRIPCION
Metodo y aparato para detectar defectos en una cabeza de carril
La invencion se relaciona con un metodo para detectar defectos en una cabeza de carril, cuya cabeza de carril se proporciona con un costado superior.
Un metodo de modo de transmision, se conoce del documento WO 82/03920. Las figuras 1 a 3 de esta publicacion internacional muestran como se transmite la radiacion ultrasonica en la cabeza de carril por los transductores 75ic y 752c y se recibe de nuevo fuera de la cabeza de carril despues de reflexion en la cabeza de carril. Aqm, la radiacion atraviesa una ruta 40 de transmision, que se extiende en una direccion longitudinal del carril.
Adicionalmente, el documento WO82/03920 describe que se puede proporcionar una primera serie de transductores, en una primera rueda, para transmitir energfa ultrasonica en la cabeza de carril en rutas paralelas en un primer angulo, y la segunda serie de transductores que, medidas longitudinalmente, se disponen a lo largo del carril a una distancia de la primera serie, en una segunda rueda, para recibir energfa.
Una ventaja de este metodo es que una cabeza de carril puede ser revisada para detectar defectos, por ejemplo, defectos y/o grietas de una manera no destructiva.
Una desventaja del metodo conocido es que las rutas de transmision son relativamente largas. Como resultado, el metodo conocido es relativamente susceptible a la interferencia. Por lo tanto, en muchos casos, no se sabe exactamente lo que provoca un cambio detectado o interferencia de la radiacion ultrasonica transmitida en el carril, por ejemplo que tipo de defecto ha sido detectado por medio de radiacion. Adicionalmente, el metodo conocido es, en particular, no muy adecuado para la deteccion de defectos longitudinales sustancialmente verticales en la cabeza de carril.
En el documento WO82/03920, se propone detectar defectos longitudinales de carril vertical (conocidos como "cabezas de hendidura vertical") por medio de transductores que transmiten radiacion ultrasonica en una "ruta Z" a traves de la cabeza de carril. Es un objeto del documento WO82/03920 detectar dichos defectos en practicamente cada plano vertical de la cabeza de carril. Un inconveniente de dichas rutas de transmision en forma de Z es que tambien son relativamente largas y por lo tanto dan como resultado una medicion que es relativamente susceptible a interferencia. Adicionalmente, cuando se atraviesa una ruta Z, la radiacion se refleja en la cabeza de carril varias veces, en los costados longitudinales y costado inferior de la cabeza de carril, que puede provocar interferencia adicional y dispersion de serial.
Adicionalmente, de la patente americana US 3,215,220, se conoce la deteccion de defectos transversales de cabeza de carril al utilizar ondas de corte. Este metodo es particularmente sensible a danos de superficies de la cabeza de carril, y por lo tanto no es adecuado para detectar defectos justo debajo de la superficie del carril, en la cabeza de carril.
La patente americana US 4,700,574 tambien se relaciona con la deteccion de defectos transversales, con transductores dispuestos centralmente en el carril, y la transmision de senales ultrasonicas en el carril de una manera inclinada hacia abajo, y en una direccion longitudinal del carril. Aqm, el angulo entre el plano central longitudinal del carril y una proyeccion horizontal del haz es ai = 20°, y mientras que el angulo entre el plano central vertical del carril y una proyeccion vertical del haz es a2 = 70°. Este metodo utiliza mediciones en modo eco.
El documento EP1447661 describe un metodo y aparato para inspeccionar y moler en molinos de rodillos.
La presente invencion contempla una mejora de un metodo para detectar defectos en una cabeza de carril.
En un aspecto de la invencion, un metodo para detectar defectos en una cabeza de carril, cuya cabeza de carril se proporciona con un costado superior, se caracteriza porque por lo menos una senal de sonido longitudinal ultrasonica se transmite en la cabeza de carril a traves de este costado superior de cabeza, de tal manera que por lo menos una parte de la senal de sonido longitudinal se puede propagar a traves de la cabeza de carril como una onda de arrastre cercana al costado superior de cabeza, mientras que por lo menos se detectan partes de la onda de arrastre que se han reflejado detras de la cabeza de carril y salen del costado superior de cabeza.
Se encuentra que, de esta forma, tambien se pueden detectar los defectos transversales, que se ubican cerca de la superficie superior del carril en la cabeza de carril. La onda de arrastre se puede propagar en una direccion que es sustancialmente paralela a la direccion longitudinal del carril y que es sustancialmente paralela al costado superior de cabeza mencionado. En particular, esta onda de arrastre se puede propagar automaticamente paralela a la superficie de carril, y se encuentra de forma sorprendente que se interrumpe poco mediante, por ejemplo, abolladuras u otros danos de la superficie de carril. La onda de arrastre se propaga justo debajo de la superficie de carril. Por lo tanto, la onda de arrastre no se debe confundir con una onda de superficie, que solo esta presente en la superficie. Adicionalmente a la
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onda de arrastre, aqm, tambien se pueden transmitir otras senales de sonido longitudinales a traves de la cabeza de carril, en diversos angulos, para el proposito de deteccion de defectos transversales. Para esto, por ejemplo, se pueden utilizar diversas fuentes de sonido. Adicionalmente, una senal desde una fuente de sonido, por ejemplo, puede divergir, en particular cuando la fuente de sonido comprende un transductor con un cristal relativamente pequeno. En ese caso, una parte del sonido divergente puede formar la onda de arrastre mencionada que se propaga paralela al costado superior de la cabeza de carril, mientras que otra parte del sonido se mueve lejos del costado superior de la cabeza de carril. El presente metodo, por ejemplo, puede utilizar uno o mas transductores, que, por ejemplo, operan en un unico modo y/o modo doble (es decir modo de transmision).
Aqm, se observa que el termino longitudinal en "sonido longitudinal" no se relaciona directamente con la direccion longitudinal del carril, pero en el modo del sonido. Con sonido longitudinal, la onda de sonido de las senales de sonido es una onda longitudinal; aqm, la senal se propaga a traves de las vibraciones, que son longitudinales a la direccion de movimiento de la onda. Otro modo de sonido es, por ejemplo, el modo transversal, donde el sonido se forma por ondas de corte.
Adicionalmente, la invencion proporciona un aparato para detectar defectos en una cabeza de carril. Dicho aparato se conoce per se del documento WO82/03920.
De acuerdo con un aspecto de la invencion, se proporciona un aparato para detectar defectos en una cabeza de carril del carril, caracterizado porque el aparato se proporciona con por lo menos una fuente de sonido que se dispone para transmitir por lo menos una senal de sonido longitudinal ultrasonica en la cabeza de carril a traves del costado superior de cabeza mencionado, de tal manera que por lo menos una parte de la senal de sonido longitudinal se propaga a traves de la cabeza de carril como una onda de arrastre cercana al costado superior de cabeza.
De esta manera, los defectos transversales sustancialmente verticales de la cabeza de carril, que se extienden sustancialmente transversales a la direccion longitudinal del carril, parece que tambien son capaces de detectarse en una forma sorprendentemente fiable.
Se describen elaboraciones de la invencion adicionales en las subreivindicaciones. La invencion ahora se explicara en mas detalle sobre la base de una realizacion de ejemplo y con referencia a los dibujos, en los que:
La Figura 1 muestra una vista en elevacion lateral esquematica de una realizacion de ejemplo de la invencion, donde se muestran esquematicamente las rutas de transmision de las senales ultrasonicas;
La Figura 2 muestra una vista de plano superior esquematica de la vista en elevacion lateral mostrada en la Figura 1
La Figura 3 muestra una vista en seccion transversal esquematica sobre la lmea IN-MI de la Figura 1
La Figura 4 muestra una vista en seccion transversal esquematica sobre la lmea IV-IV de la Figura 1
La Figura 5 muestra una vista en seccion transversal esquematica sobre la lmea V-V de la Figura 1
La Figura 6 muestra una vista en seccion transversal esquematica sobre la lmea VI-VI de la Figura 1, donde el quinto transductor opera como un transmisor y el sexto transductor como un receptor; y
La Figura 7 muestra una vista similar a la Figura 6, donde el sexto transductor opera como un transmisor y el quinto transductor como un receptor.
A menos que se indique expresamente lo contrario, en esta solicitud, "alrededor de", "aproximadamente", "sustancialmente" o terminos similares significan, por lo menos, un valor que se desvfa mas del 20% y menos del 20% del valor respectivo dado. En particular, a menos que se indique expresamente lo contrario, en esta solicitud, "alrededor de", "aproximadamente", "sustancialmente" o terminos similares significan, por lo menos, un valor que se desvfa mas y menos del 10% del valor respectivo dado. Mas en particular, a menos que se especifique lo contrario, en esta solicitud, "alrededor de", "aproximadamente", "sustancialmente" o terminos similares se entienden que significan, por lo menos, un valor que se desvfa mas y menos del 1% del valor respectivo dado. En la presente solicitud, las mismas o medidas correspondientes se designan con iguales o correspondientes sfmbolos de referencia.
Las Figuras 1 y 2 muestran esquematicamente una realizacion de ejemplo de un aparato de acuerdo con la invencion. La realizacion de ejemplo comprende un aparato U de medicion, mostrado esquematicamente por lmeas discontinuas, que es movil alrededor de un costado T superior de una cabeza 1 de carril de un carril R. El carril R es particularmente un carril para trenes. La direccion de movimiento del aparato U de medicion, del cual se designa una direccion por la flecha K, es paralela a una direccion longitudinal L del carril R.
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Se puede disenar en si mismo el aparato U de medicion de diversas maneras conocidas en la practica, y comprenden, por ejemplo, un tren de medicion, o una parte del mismo, un aparato que se puede mover manualmente sobre el carril, y/o similares. El aparato U puede, por ejemplo, comprender una o mas sondas de rodillos (como se muestra en el documento WO82/03920), pero eso no es necesario.
El aparato U de medicion se proporciona con una serie de transductores 31, 32, 31', 32', 33, 34, 35, 36, 37, 38 que se disponen para introducir senales ultrasonicas en la cabeza 1 de carril y para recoger ecos y/o senales reflejadas procedentes de esas senales. Alternativamente, por ejemplo, se pueden utilizar otras fuentes de sonido y/o detectores de sonido para generar y/o detectar senales ultrasonicas. Asf, por ejemplo, se pueden utilizar fuentes de laser para generar senales ultrasonicas.
Durante el uso, los transductores 31-38 estan en contacto con el costado T superior de la cabeza 1 de carril de una manera adecuada, por ejemplo, directa o indirectamente, a traves de un lfquido, a traves del aire o de una manera diferente. Los transductores, por ejemplo, se conectan a un control 8 (que solo se muestra esquematicamente en la Figura 1). El control 8, por ejemplo, se dispone para controlar los transductores y/o senales de procesamiento recibidas por los transductores. El control 8, por ejemplo, se puede disponer para distinguir las senales de sonido transversales detectadas por los transductores de senales de sonido longitudinales detectadas. El control 8, por ejemplo, se dispone para determinar, sobre la base de senales ultrasonicas detectadas por los transductores, si, y en donde se ubican cualesquier defectos, grietas, desperfectos u otras irregularidades en el objeto, y para determinar que tipo de defectos estan involucrados. La realizacion de ejemplo, por ejemplo, se puede proporcionar con uno o mas programas de control, que estan provistos de codigos de programa que hacen el control 8 por lo menos adecuado para llevar a cabo un metodo de acuerdo con la invencion, por lo menos despues que se ha cargado el control 8 con el programa de control.
Como las Figuras 1 a 3 muestran esquematicamente, la cabeza 1 de carril se proporciona con un costado T superior, un costado B inferior y costados S longitudinales que se extienden entre el costado T superior y el costado B inferior. Luego, se extiende un centro central de la parte C de la cabeza 1 de carril, un patm vertical F (tambien llamado alma de carril) del carril R, cuyo patm F se proporciona con una base de carril G en el extremo remoto de la cabeza 1 de carril. El costado B inferior de cabeza mencionado se divide en dos partes del costado lateral B(1), B(2) por el patm vertical F (vease Figura 3). En particular, el carril R comprende una seccion de carril estandar, simetrica, mientras que una extension del costado B inferior de la cabeza de carril y una extension del costado superior de la cabeza de carril T, vistos en una direccion lejos de la parte C de cabeza de carril central, incluyen un angulo 9 que es de aproximadamente 20° (vease Figura 3). Esta parte C de cabeza de carril central, en particular, se forma sustancialmente por la parte de la cabeza de carril que se extiende entre el costado superior de la cabeza de carril T y el alma del carril F.
Como las Figuras 1 y 2 muestran, la realizacion de ejemplo se proporciona con un primer transductor 31 ultrasonico para transmitir una primera senal 10 en la cabeza 1 de carril, a traves del costado superior de la cabeza de carril T. La primera senal 10 puede, por ejemplo, comprender una senal transversal de sonido y/o una senal de sonido longitudinal, por lo menos cuando atraviesa la cabeza 1 de carril. La realizacion de ejemplo se proporciona adicionalmente con un segundo transductor 32 ultrasonico para recibir por lo menos una parte de la primera senal 10 mencionada desde la cabeza 1 de carril de nuevo. Como muestran las Figuras, el primer y segundo transductor 31, 32 estan, por ejemplo, cada uno dispuesto a lo largo de un plano transversal virtual del aparato U. Este plano transversal se extiende sustancialmente en angulos rectos con respecto a la direccion de movimiento K, es operativamente sustancialmente paralelo a un plano transversal virtual V del carril R (veanse Figuras 1 y 2), y de acuerdo con lo anterior intersecta el carril R sustancialmente en angulo recto. Este plano transversal virtual del aparato U, a lo largo del cual se pueden disponer los transductores 31, 32, puede, por ejemplo, incluir angulos de aproximadamente 90° con lados externos del carril R. La realizacion de ejemplo se dispone en particular para la deteccion de defectos por medio de mediciones de modo de transmision.
Como la figura 3 muestra, el primer transductor 31 ultrasonico preferiblemente se ha colocado operativamente preferiblemente en dicha respectiva primera posicion de transmision/recepcion ya que un respetivo primer dispositivo de transmision/recepcion se extiende sustancialmente transversal a una direccion longitudinal del carril, y se dirige un poco lejos de la parte C de cabeza de carril central. El segundo transductor 32 ultrasonico preferiblemente se ha colocado en dicha respectiva segunda posicion de transmision/recepcion ya que un dispositivo de transmision/recepcion se extiende sustancialmente transversal a una direccion longitudinal del carril, y se dirige ligeramente hacia la parte C de la cabeza de carril central. Cada transductor 31, 32, por ejemplo se puede disponer de manera que sea capaz de ser llevado o movido entre diferentes posiciones, por ejemplo entre las posiciones de posicionamiento adecuadas, mientras que una de las posiciones de posicionamiento es, por ejemplo, sustancialmente identica a una posicion de transmision/recepcion de deteccion de defectos mostrada en la Figura 3. En esta posicion de posicionamiento, los transductores 31, 32, por ejemplo, se pueden utilizar en un metodo para el posicionamiento de por lo menos una parte del aparato U de medicion, tal como los transductores en sf mismos, con respecto a una lmea central o plano W longitudinal central, del carril.
De esta manera, el primer y segundo transductor 31, 32 pueden, por ejemplo, llevar a cabo una deteccion de defectos del carril, en el que la primera senal 10 atraviesa la cabeza 1 de carril solo sustancialmente en las direcciones transversales del carril y se extiende en un plano de transmision que incluye, por ejemplo, un angulo relativamente pequeno con un plano transversal virtual mencionado anteriormente del carril, por ejemplo un angulo que esta en el
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rango de aproximadamente -10° a aproximadamente 10°. Este plano de transmision puede intersectar el carril R, por ejemplo, sustancialmente de forma transversal.
El primer y segundo transductor 31, 32 se disponen preferiblemente al lado o cerca uno del otro, por ejemplo a una distancia que es mas corta que el ancho de la cabeza 1 de carril (vease Figuras 2 y 3).
En particular, el primer transductor se puede llevar operativamente en dicha posicion que cada primera senal 10 transmitida por el primer transductor 31:
- entra en la cabeza 1 de carril a traves del costado T superior de cabeza;
- solo se refleja una vez por el costado B inferior de la cabeza de carril, y no por un costado longitudinal S de la cabeza 1 de carril;
- alcanza por lo menos una parte M de la cabeza de carril sustancialmente central; y
- puede salir de la cabeza 1 de carril a traves del costado T superior de cabeza;
Mientras que el segundo transductor 32 mencionado se dispone para detectar las primeras senales 10 ultrasonicas que salen del costado T superior de la cabeza. Esto se explicara con mas detalle a continuacion con referencia a la Figura 3.
Como las Figuras 1, 2 y 4 muestran, se puede proporcionar adicionalmente el aparato U con transductores 31', 32', que estan ligeramente desplazados en posicion con respecto al primer y segundo transductores 31, 32. La operacion de estos transductores 31', 32' se discute a continuacion con referencia a la Figura 4.
Adicionalmente, la realizacion de ejemplo se proporciona con un tercer transductor 33 ultrasonico y un cuarto transductor 34 ultrasonico que operativamente se puede poner en dicha posicion de transmision respectiva y posicion de recepcion ya que un dispositivo de transmision respectiva y direccion de recepcion respectiva cada uno se extiende sustancialmente transversal a una direccion longitudinal L del carril, y se dirigen a una parte C de la cabeza de carril central (vease tambien Figura 5). El tercer y cuarto transductor 33, 34 tambien preferiblemente se disponen cada uno a lo largo de un plano transversal virtual de la direccion de movimiento K mencionada. Adicionalmente, el tercer y cuarto transductor 33, 34 se disponen operativamente preferiblemente al lado o cerca uno del otro, por ejemplo tambien a una distancia que es mas corta que el ancho de la cabeza 1 de carril. El tercero y cuarto transductor 33, 34, en particular, cada uno se dispone para transmitir senales de sonido longitudinales a traves de la cabeza 1 de carril y la recibir senales ultrasonicas procedentes de la cabeza 1 de carril, respectivamente.
Cabe senalar que, adicionalmente, las senales de sonido transversales se pueden propagar a traves de la cabeza 1 de carril durante el uso del tercer o cuarto transductor 33, 34, bajo la influencia de ese transductor 33, 34; sin embargo, estas senales de sonido transversales no se muestran en la Figura 5. Cualesquier senales transversales se pueden distinguir facilmente de las senales de sonido longitudinales, por ejemplo de forma automatica y/o por el control 8. En primer lugar, se puede conseguir dicha distincion de forma automatica en que el sonido transversal - que proviene de una misma fuente de sonido como una senal de sonido longitudinal mencionada anteriormente - no sale o apenas sale de la cabeza 1 de carril, o en diferentes angulos. Se puede lograr una distincion adicional mediante el control 8, utilizando el hecho de que las senales de sonido longitudinales saldran de la cabeza 1 de carril mucho antes que cualquier senal de sonido transversal correspondiente, debido a las diferentes velocidades del sonido. El control 8, por ejemplo, cada vez - despues de la transmision de una senal de sonido por la fuente 33 - puede determinar un tiempo de medicion relativamente corto, del que ya se conoce que las senales de sonido mas rapidas longitudinales pueden alcanzar al detector 34 dentro de ese penodo de medicion. Las senales que son recibidas por el detector 34 fuera del penodo de medicion, por ejemplo senales de sonido transversales mas lentas, luego se pueden proyectar por el control 8. Cualesquier senales de sonido transversales se dejaran sustancialmente fuera de consideracion en la discusion de la Figura 5.
Con el tercer y cuarto transductor 33, 34, por ejemplo, se pueden llevar a cabo mediciones de verificacion, para verificar las mediciones llevadas a cabo por el primer y segundo transductor. Por otra parte, el tercer y cuarto transductor 33, 34 pueden, por ejemplo, ser utilizados de forma independiente del primer y segundo transductor 31, 32. Adicionalmente, a la inversa, el primer y segundo transductor 31, 32 se pueden utilizar para llevar a cabo mediciones de verificacion, para verificar las mediciones llevadas a cabo por el tercer y cuarto transductor.
Adicionalmente, la realizacion de ejemplo se proporciona con un quinto transductor 35 dispuesto para transmitir por lo menos una segunda senal 20 ultrasonica a la cabeza 1 de carril, a traves del costado T superior de cabeza mencionado, en un angulo particular, sustancialmente paralelo al costado T superior de cabeza mencionado, de tal manera que por lo menos una parte de la segunda senal ultrasonica se puede propagar operativamente a traves de la cabeza de carril como una onda de arrastre cercana al costado T superior de cabeza. Para este fin, la segunda senal 20 comprende sonido longitudinal, en oposicion al sonido transversal (onda de corte) descrito en el documento 3,251,220. El aparato
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adicionalmente se puede proporcionar con un sexto transductor 36 dispuesto para transmitir senales de sonido longitudinales en la cabeza 1 de carril en un angulo ligeramente pequeno, y por ejemplo con un octavo transductor 38 para transmitir senales de sonido longitudinales en la cabeza 1 de carril en aun angulos mas pequenos. Adicionalmente, el quinto, sexto y octavo transductores 35, 36, 38, por ejemplo, son cada uno adecuados para detectar sonido ultrasonico que sale operativamente del costado T superior de cabeza.
El quinto y sexto transductor 35, 36, por ejemplo, se pueden utilizar de forma independiente del primer, segundo, tercer y cuarto transductor 31 a 34, o, por el contrario, en combinacion con el mismo, para detectar defectos en la cabeza 1 de carril.
Las Figuras 1 y 2 muestran adicionalmente el uso de uno o mas septimos transductores 37 que se disponen cada uno para la transmision de por lo menos otra segunda senal 20" en la cabeza 1 de carril sustancialmente en un carril de direccion longitudinal opuesta, para formar una onda de arrastre. Esta otra senal 20" tambien comprende sonido longitudinal. Por lo menos un septimo transductor 37, por ejemplo, se puede utilizar en lugar del quinto, sexto y/o octavo transductor mencionado, o en combinacion con el quinto, sexto y/o octavo transductor, por ejemplo para detectar defectos que se extienden en diferentes direcciones y/o cuando la realizacion de ejemplo se mueve operativamente en una direccion opuesta con respecto al carril R. Adicionalmente, por lo menos un septimo transductor 37 puede, por ejemplo, llevar a cabo una medicion de verificacion con respecto a las mediciones realizadas por el quinto, sexto y/o octavo transductor, o viceversa.
Como la Figura 1 muestra, los diferentes pares de transductores mencionados se disponen cada uno a distancias longitudinales adecuadas entre sf, medidas en una direccion longitudinal del carril, de modo que los pares de transductores pueden probar sucesivamente una misma parte del carril para detectar defectos cuando el aparato U se mueve sobre la parte del carril .
Durante el uso de la realizacion de ejemplo, la cabeza 1 de carril del carril R se prueba para detectar defectos, por ejemplo grietas, por el aparato U. Aqrn, el aparato U se puede mover a una velocidad deseada con respecto al carril R en la direccion de movimiento K mostrada, o en una direccion opuesta.
Como las Figuras 1 a 3 muestran, por lo menos una primera senal 10 ultrasonica se transmite de forma operativa a la cabeza 1 de carril a traves del costado T superior de cabeza mencionado, por ejemplo, por el primer transductor 31. La Figura 3 muestra como la primera senal 10 se transmite a la cabeza 1 de carril por el primer transductor 31, en una direccion dirigida ligeramente lejos de la parte C del carril central y hacia el costado B inferior de la cabeza de carril, con el fin de luego ser reflejada por el costado B inferior de la cabeza de carril hacia la parte C de la cabeza de carril central. La senal 10 transmitida de este modo atraviesa un ruta 9 de transmision 9, que comprende una parte 9a de ruta anterior aun no reflejada en la cabeza de carril, que se extiende desde el costado T superior de la cabeza de carril hasta un costado B inferior de la cabeza de carril, sustancialmente fuera de la parte C de cabeza de carril central, y una parte 9b de ruta posterior que se ha reflejado en la cabeza de carril, que se extiende el costado B inferior de la cabeza de carril B a traves de la parte C la cabeza de carril central hasta la cabeza en el costado T. La ruta 9 se extiende en un plano de transmision virtual mencionado anteriormente, cuyo plano de transmision se extiende sustancialmente transversal a la direccion longitudinal L del carril R.
Como la figura 3 muestra claramente, cuando la primera senal 10 atraviesa la ruta 9 de transmision, solo se refleja una vez por el costado B inferior de la cabeza de carril, y no por un costado longitudinal S de la cabeza de carril. Aqrn, una parte 9b de ruta reflejada de esta primera senal 10 se dirige hacia la parte C de la cabeza de carril central. Despues de la primera senal 10 ha salido del costado T superior de cabeza, la senal 10, o una parte de la misma, se puede detectar por el segundo transductor 32.
En un aspecto de la invencion, una parte 9a de senal aun no reflejada y la normal n1 del costado T superior de cabeza de carril mencionado incluyen un angulo p de salida, que es menor que el angulo 9 incluido por una extension del costado B inferior de la cabeza de carril y el costado T superior de cabeza de carril. Esta parte 9a de senal aun no reflejada es la parte de senal, en la cabeza 1 de carril, que aun no ha llegado al costado B inferior de cabeza 1 de carril. Esto parte 9a de senal aun no reflejada y la normal n1 del costado T superior de cabeza de carril mencionado puede, por ejemplo, incluir un angulo p de salida que es menor de aproximadamente 20°. Un angulo p de salida mencionado anteriormente puede, por ejemplo, ser aproximadamente la mitad del angulo 9 mencionado, que se incluye por una extension del costado B inferior de cabeza de carril y una extension del costado T superior de la cabeza de carril, por ejemplo aproximadamente 10°. Se ha encontrado que, con este angulo de salida, se pueden obtener particularmente buenos resultados, en particular, con un carril que se proporciona con una seccion de carril estandar. Aqrn, la primera senal 10 atraviesa la parte C central de la cabeza de carril para probar solo una vez, y cubrir una distancia particularmente corta. Adicionalmente, de esta manera, la primera senal 10 puede relativamente simplemente ser introducida en la cabeza 1 de carril, a traves del costado superior del carril.
Alternativamente, la ruta 9 de transmision se atraviesa por una primera senal 10 en orden inverso, mientras que el segundo transductor 32 se utiliza como un transmisor y el primer transductor 31 como receptor. En ese caso, la primera senal 10 se transmite desde el costado T superior de cabeza de carril a la parte C de cabeza de carril parte central, para
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luego ser capaz de alcanzar el costado B inferior de la cabeza de carril con el proposito de reflexion. Una parte de senal aun no reflejada de la primera senal 10 y una normal n2 de este costado T superior de cabeza de carril luego, por ejemplo, puede incluir un angulo p' de salida que es ligeramente mayor que el angulo 9 incluido por una extension del costado B inferior de la cabeza de carril y una extension del costado T superior de la cabeza de carril. Este ultimo angulo p' de salida, por ejemplo, puede comprender aproximadamente 30°, u otro angulo adecuado (vease Figura 3).
Como la figura 3 muestra, un defecto 6 longitudinal de la cabeza de carril sustancialmente, que se extienden en una direccion longitudinal del carril, sera capaz llevar a cabo una interferencia de la transmision de la primera senal 10 ultrasonica, que puede dar lugar a la senal detectada por el segundo (o, alternativamente, primer) transductor total o parcialmente que cae fuera. De esta manera, dichos defectos se pueden detectar con precision. La precision de la deteccion de defectos es relativamente alta, porque la primera senal 10 solo tiene que cubrir una distancia relativamente corta a traves de la cabeza 1 de carril, y porque, adicionalmente, la primera senal solo se refleja una vez en un costado de la cabeza de carril, es decir, sobre el costado B inferior de la cabeza de carril.
Preferiblemente, adicionalmente, las mediciones de verificacion se llevan a cabo, por ejemplo por medio de los transductores 31', 32', cuyas posiciones se desplazan ligeramente en una direccion transversal horizontal X con respecto al primer y segundo transductor 31, 32 mencionados, como se muestra en la Figura 4. Las senales 10' transmitidas y recibidas por estos transductores 31', 32' desplazados atraviesan rutas 9' de transmision correspondientes, de modo que, con el mismo, una parte C ligeramente diferente de la cabeza de carril central se puede probar para detectar defectos, por ejemplo, para verificar una deteccion de defectos realizada por el primer y segundo transductor 31, 32 por medio de senales 10 principales. Adicionalmente, estos transductores 31', 32', cuyas posiciones ligeramente diferentes de las del primer y segundo transductor 31, 32, pueden, por ejemplo, ser utilizado para probar otra parte C de la parte C de cabeza de carril central para detectar defectos, y/o una parte de la cabeza de carril que se encuentra justo al lado de la parte C central, manteniendo al mismo tiempo las ventajas mencionadas.
La figura 5 muestra un metodo diferente para la deteccion de defectos en la parte central de la cabeza 1 de carril, cuyo metodo es, por ejemplo, adecuado para la verificacion de una deteccion de defectos realizada por el primer y segundo transductor 31, 32 mencionados. El metodo mostrado en la Figura 5 puede, adicionalmente, por ejemplo, ser independiente del primer y segundo transductor 31, 32. Como la figura 5 muestra, para tal fin, por el tercer transductor 33 mencionado, una primera senal 10" de sonido longitudinal se transmite en la cabeza 1 de carril, hacia la parte C de cabeza central. En un aspecto de la invencion, la parte aun no reflejada de esa primera senal 10” de sonido longitudinal y una normal n3 del costado T superior de cabeza de carril incluyen un angulo y de salida que es preferiblemente de aproximadamente 30°. Se ha encontrado que dicho angulo de salida y produce sorprendentemente buenos y confiables resultados. Si, en este caso, no se presenta defecto vertical longitudinal en la parte C de la cabeza de carril central, la primera senal 10" de sonido longitudinal puede, por ejemplo, llegar al costado B inferior de la cabeza con el fin de ser reflejada, por ejemplo de tal manera que la senal reflejada parte, por ejemplo, se puede detectar por el primer transductor. En ese caso, tomara un cierto tiempo antes de que la transmision de la senal 10" haya alcanzado el cuarto transductor despues de transmision. Cuando se presenta un defecto 6, entonces por lo menos una parte de la primera senal d 10" e verificacion se puede reflejar y/o convertir por el defecto 6 y transmitirse hacia el cuarto transductor 34, que puede resultar en, por ejemplo, un periodo de transmision mas corto facilmente detectable mencionado anteriormente.
Por otra parte, la senal de sonido longitudinal mencionada puede ser reflejada por el costado B inferior de la cabeza de carril mencionado de modo que la parte de senal reflejada sale de la cabeza 1 de carril a una distancia de la parte C de carril central mencionada, por ejemplo de tal manera que la senal sustancialmente no es recibida por el transductor/detector 34. Esto se muestra esquematicamente en la Figura 5. En ese caso, la deteccion de una senal 10” de salida es una buena indicacion de que un defecto 6 longitudinal vertical esta presente en ese lugar en la cabeza 1 de carril. Luego, el cuarto transductor 34 que no recibe sonido ultrasonico es una indicacion de que no se presenta el defecto vertical longitudinal.
Como se menciono anteriormente, cualquier senal transversal que se produce puede ser facilmente operativamente distinguida de las senales 10" de sonido longitudinales, por ejemplo automaticamente, al igual que como resultado de los angulos de salida de las senales, y/o por el control 8.
Los datos de medicion obtenidos por el tercero y cuarto transductor 33, 34, por ejemplo, se pueden combinar con datos de medicion del primer y segundo transductor 31, 32 para complementarse entre sf, de modo que se puede lograr una deteccion optima de los defectos 6 longitudinales verticales. Las senales 10 generadas y recibidas por el primer y segundo transductor 31, 32, por ejemplo, pueden comprender senales principales de deteccion, mientras que, las senales 10" utilizadas por el tercero y cuarto transductor 33, 34 sirven como senales de verificacion. Por supuesto, estos pares de transductores 31, 32 y 33, 34 tambien se pueden utilizar en una funcion y/o orden inverso.
En un aspecto de la invencion, el quinto y sexto transductor 35, 36 mencionados se utilizan para detectar defectos 16 transversales verticales. Como la figura 6 muestra, aqrn, el quinto transductor 35 transmite por lo menos una segunda senal 20 ultrasonica de sonido longitudinal en la cabeza 1 de carril a traves del costado T superior de cabeza mencionado sustancialmente paralelo al costado B inferior de cabeza, en la direccion de carril longitudinal, de manera
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que por lo menos una parte de la segunda senal 20 de sonido ultrasonica longitudinal se puede propagar a traves de la cabeza 1 de carril como una onda 21 de arrastre cerca del costado T superior. de cabeza, Una parte senal aun no reflejada o convertida de la onda 21 de arrastre incluye un angulo ai de salida con una normal n4 del costado superior de la cabeza de carril T de 90°. La onda 21 de arrastre se interrumpe poco por interferencias de la superficie del carril B. La onda 21 de arrastre puede ser incidente sobre un defecto 16 de carril transversal en angulos sustancialmente rectos, con el fin de que, por ejemplo, se refleja de nuevo al sexto transductor 36 por el defecto 16 de carril.
Como la figura 6 muestra, el quinto transductor 35 puede, por ejemplo, transmitir terceras senales 22, 23 de sonido longitudinales en la cabeza de carril con angulos a1 de salida que son mas pequenos de 90°. Dichas senales 22, 23 tambien luego se pueden reflejar por el defecto 16 vertical transversal y, por ejemplo - despues de salir - ser detectadas por el sexto transductor 36. La salida de las ultimas senales 22, 23 se muestra por la flecha 24 en la Figura 6.
El quinto transductor 35 puede, por ejemplo, transmitir una senal 20 de sonido longitudinal divergente, de la cual determinadas partes pueden formar la onda 21 de arrastre mencionada y otras partes forman las terceras senales 22, 23 de sonido longitudinales mencionadas. Un eje principal O de dicha senal 20 divergente puede, por ejemplo, incluir un angulo a2 de salida con la normal n4 del costado T superior de cabeza de carril de aproximadamente 85°, o un angulo diferente. Dicho quinto transductor 35 puede, por ejemplo, estar provisto de un cristal relativamente pequeno, en el que se proporciona una senal 20 que tiene una divergencia adecuada para la formacion de ondas de arrastre, con el respectivo angulo a2 de salida. La divergencia de una senal 20 transmitida por el quinto transductor 35 se muestra por lmeas discontinuas d en las Figuras 6 y 7.
Preferiblemente, por lo menos dos segundas senales 20, 20' divergentes ultrasonicas diferentes se transmiten en el costado T superior de cabeza de carril en diferentes angulos, vease Figuras 6 y 7. Por lo tanto, el sexto transductor 36 puede, por ejemplo, transmitir una segunda senal 20' divergente en la cabeza de carril, en un angulo de incidencia ligeramente menor que aquel de la senal 20 transmitida por el quinto transductor 35, de tal manera que las partes 21', 22', 23' de dicha segundo senal 20' se pueden reflejar bajo la influencia de un defecto 16 transversal, y luego ser detectadas - despues de salir - mediante, por ejemplo, el quinto transductor 35 y/o sexto transductor 36 mencionados. Un eje principal O' de dicha senal divergente, por ejemplo, puede incluir un angulo a2' de salida con la normal n4 del costado T superior de cabeza de carril de aproximadamente 70°, o un angulo diferente.
La senal transmitida por el sexto transductor 36 preferiblemente tambien diverge de tal manera que resulta en ambas partes de la onda 21' de arrastre y partes 22' 23' de sonido longitudinal 'normal' en la cabeza 1 de carril (vease Figura 7). En ese caso, por ejemplo, las partes de la onda reflejadas se pueden detectar de nuevo por el quinto transductor 35, sexto transductor 36 u octavo transductor 38 (que se muestra en la Figura 7).
Como las Figuras 6 y 7 muestran, adicionalmente, mas transductores (uno de los cuales esta designado por 38) se pueden disponer cerca del quinto y sexto transductor 35, 36 para transmitir senales de sonido longitudinales ultrasonicas en la cabeza 1 de carril y/o para recibir senales ultrasonicas reflejadas desde que la cabeza de nuevo.
Adicionalmente, cada vez, uno del transductor 35, 36 o 36, 38 puede transmitir una senal, de la que una parte reflejada en la cabeza 1 de carril se puede recibir por un transductor 36, 35 o 38, 36 cercano. Se encuentra que esto ofrece un metodo de deteccion particularmente confiable para la deteccion de defectos 16 transversales. Por otra parte, una senal transmitida por un transductor 35, 36, 37, 38, por ejemplo, se puede reflejar parcialmente de nuevo en ese transductor de nuevo por un defecto 16 transversal.
En la realizacion de ejemplo de las Figuras 6 y 7, la deteccion de una senal ultrasonica que sale de la cabeza 1 de carril puede dar una buena indicacion de que se presenta un defecto 16 vertical transversal en la cabeza 1 de carril. Debido a que las ondas 21, 21' de arrastre se utilizan con el mismo, adicionalmente, tambien se pueden detectar defectos transversales que son por lo general diffciles de detectar, que se encuentran justo debajo de la superficie del carril.
Como se menciono anteriormente, durante uso, ademas de, por ejemplo, un septimo transductor 37 mencionado anteriormente se puede utilizar para transmitir por lo menos otra segunda senal 20" a la cabeza 1 de carril sustancialmente en una direccion longitudinal del carril opuesta para la formacion de una onda de arrastre respectiva, por ejemplo cuando el aparato U de medicion se mueve sobre el carril R en una direccion opuesta (vease Figura 2), y/o para detectar defectos que se extienden en direcciones particulares.
Cabe decir que la invencion no esta limitada a la realizacion de ejemplo descrita. Son posibles varias modificaciones dentro del marco de la invencion como se establece en las siguientes reivindicaciones.
Por lo tanto, los transductores mencionados y similares pueden cada uno ser disenados y dispuestos de diferentes maneras. Los transductores pueden, por ejemplo, estar dispuestos en una o mas formaciones de matriz, en la que diferentes transductores estan, por ejemplo, dispuestos para transmitir y/o recibir senales en diferentes angulos.
Por ejemplo, se puede utilizar un transductor en un modo individual (transmision o recepcion), o en un modo doble (transmision y recepcion), que, por ejemplo, depende del diseno del transductor.
Adicionalmente, en lugar de transductores, por ejemplo, se pueden utilizar otros medios para generar y/o detectar senales ultrasonicas.
5 Adicionalmente, las senales ultrasonicas mencionadas pueden cada una en sf mismas mostrar una determinada forma de dispersion o divergencia de haces.

Claims (11)

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    Reivindicaciones
    1. Un metodo para detectar defectos transversales en una cabeza de carril, en el que la cabeza (1) de carril se proporciona con un costado superior (T), caracterizado porque por lo menos una senal (20) de sonido longitudinal ultrasonica se transmite en la cabeza (1) de carril a traves de dicho costado superior de cabeza (T), de tal manera que por lo menos una parte de la senal (20) de sonido longitudinal se propaga a traves de la cabeza de carril como una onda de arrastre cercana al costado superior de cabeza (T), en el que por lo menos se detectan partes de la onda de arrastre que se han reflejado detras de la cabeza (1) de carril y salen del costado superior de cabeza (T).
  2. 2. Un metodo de acuerdo con reivindicacion 1, en el que por lo menos dos diferentes senales (20, 20') de sonido longitudinal ultrasonicas se transmiten en el costado superior de la cabeza de carril (T) en diferentes angulos.
  3. 3. Un metodo de acuerdo con reivindicacion 1 o 2, en el que por lo menos una senal (20) de sonido longitudinal se transmite en la cabeza (1) de carril en una primera direccion longitudinal del carril para formar por lo menos una respectiva onda de arrastre, en el que por lo menos otra senal (20”) de sonido longitudinal se transmite en la cabeza de carril sustancialmente en una direccion longitudinal del carril opuesta para formar por lo menos una respectiva onda de arrastre.
  4. 4. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la onda (21) de arrastre incide sobre los defectos (16) en sustancialmente angulos rectos, con el fin de ser reflejada de esta manera.
  5. 5. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye transmitir una senal de sonido longitudinal divergente, de la cual ciertas partes forman la onda (21) de arrastre mencionada, y otras partes forman senales (22, 23) de sonido longitudinales, particularmente senales (22, 23) de sonido longitudinales con angulos de salida que sean mas pequenos de 90°.
  6. 6. Un aparato para detectar defectos en una cabeza de carril de un carril, configurado para llevar a cabo un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el aparato es movil a traves del costado superior (T) de la cabeza de carril, en una direccion particular de movimiento que es paralela a una direccion longitudinal del carril (L), en el que el aparato se proporciona con por lo menos una fuente (35, 36, 38) de sonido que se dispone para transmitir por lo menos una senal (20) de sonido longitudinal ultrasonica en la cabeza (1) de carril a traves de dicho costado superior de cabeza (T), de tal manera que por lo menos una parte de la senal (20) de sonido longitudinal se propaga a traves de la cabeza de carril como una onda de arrastre cercana al costado superior de cabeza (T), en el que el aparato se proporciona con por lo menos un detector (35, 36, 38) que se dispone para detectar senales ultrasonicas, en particular por lo menos partes de la onda de arrastre, que se han reflejado operativamente en la cabeza (1) de carril y salida del costado superior de cabeza (T).
  7. 7. Un aparato de acuerdo con reivindicacion 6, proporcionado con por lo menos dos fuentes (35, 36, 38) de sonido para transmitir por lo menos dos diferentes senales (20, 20') de sonido longitudinal ultrasonicas en el costado superior de la cabeza de carril (T) en diferentes angulos.
  8. 8. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, en el que el aparato se proporciona con por lo menos una fuente (35, 36, 38) de sonido que se dispone para transmitir por lo menos una dicha senal (20) de sonido longitudinal en la cabeza (1) de carril sustancialmente en una primera direccion longitudinal del carril para formar una respectiva onda de arrastre, en el que el aparato se proporciona con por lo menos otra fuente (37) de sonido que se dispone para transmitir por lo menos otra senal de sonido longitudinal en la cabeza (1) de carril sustancialmente en una direccion longitudinal del carril opuesta para formar una respectiva onda de arrastre.
  9. 9. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que durante operacion, la onda de arrastre se propaga en una direccion que es sustancialmente paralela a la direccion longitudinal del carril y que es sustancialmente paralela al costado superior de cabeza (T), en el que la onda de arrastre se propaga automaticamente paralela a la superficie de carril, solo delante de la superficie de carril.
  10. 10. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que la fuente (35) de sonido se configura para transmitir una senal de sonido longitudinal divergente, de la cual determinadas partes forman la onda (21) de arrastre mencionada, y otras partes forman senales (22, 23) de sonido longitudinales, particularmente senales (22, 23) de sonido longitudinales con angulos de salida que sean mas pequenos de 90°.
  11. 11. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, que comprende adicionalmente por lo menos una fuente (31, 32; 33, 34) de sonido que se puede poner operativamente en una posicion tal que una primera senal (10) ultrasonica transmitida por la fuente (31, 32; 33, 34) de sonido:
    - ingresa a la cabeza (1) de carril a traves del costado superior de cabeza (T);
    - solo se refleja una vez por el costado inferior de la cabeza de carril (B), y no por un costado longitudinal (S) de la cabeza (1) de carril;
    - alcanza por lo menos una parte de la cabeza de carril sustancialmente central (C); y
    - sale la cabeza (1) de carril a traves del costado superior de cabeza (T).
    5
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