CN103698409B - 应用于钢板的超声波检测滚筒式探头装置 - Google Patents

Abstract

一种超声波检测滚筒式探头装置，其特征在于包括中轴、探头，内法兰，外法兰及外膜，中轴中空供线缆通过并两端密封设置，一侧外壁开设有通孔，该通孔上设置有安装座；探头密封地设置于前述的安装座上并露出发射端面；内法兰为两个，分别设于前述中轴两端；外法兰为两个，分别设于前述中轴两端并位于内法兰外侧；外膜为柔性透声材质，位于前述中轴外侧并将前述探头包裹，两端密封连接于前述内法兰外端面和外法兰内端面之间。与现有技术相比，本发明的优点在于：由于外膜的增设，在检测过程中，外膜与钢板表面接触，而探头与钢板表面不直接接触，减小了对探头的磨损，保证了探头的使用寿命。

Description

应用于钢板的超声波检测滚筒式探头装置

技术领域

本发明涉及一种钢板损伤检测装置，尤其涉及一种超声波检测装置。

背景技术

目前，钢板超声波检测最初一般由操作者弯腰手持探头直接对钢板进行检测，这种方式较为简单，存在很多不足。由于钢板面积大，数量多，探头磨损过大，而且长时间弯腰或下蹲检测容易造成操作者疲劳，劳动强度大，检测速度较慢；这类的检测装置可以参考专利号为ZL200720199686.7的中国实用新型专利《一种超声波探伤装置》(授权公告号为CN201141855Y)，还可以参考专利号为ZL200920254007.0的中国实用新型专利《手持式钢板检测装置》(授权公告号为CN201503418U)等。

为此，研究人员开发了很多探伤车对进行钢板检测，其通过并排多个超声波探头，采用水耦合方式保证探头晶片与被检测钢板表面保持良好的接触。提高了检测速度，降低了劳动强度。中冶京唐建设有限公司、济宁市机械设计研究院、吉林省天合风电设备有限公司和宝钢集团新疆八一钢铁有限公司等多家企事业单位均研发了类似产品，具体可参考专利号为ZL 201020588791.1的中国实用新型专利《钢板超声探伤装置》(授权公告号:CN201844998U)；还可以参考专利号为ZL201020156915.9的中国实用新型专利《在线式多通道超声波中厚板探伤装置》(授权公告号为CN201653988U)；专利号为ZL201120154373.6的中国实用新型专利《八通道超声波钢板探伤车》(授权公告号为CN202101975U)；专利号为ZL201220309975.9的中国实用新型专利《钢板超声波自动检测设备》(授权公告号:CN202693526U)等。然而这类探伤车上都采用接触式探头，也叫滑雪式探头，这种探头的声束角度是不可调节。在探头车装配的时候，将超声波探头固定朝下，垂直检测面。在检测过程中与钢板表面接触，为了保证超声波能够顺利进入钢板，需要将探头压在钢板上，使得贴合紧密，当钢板表面较为粗糙时，检测过程中的不断摩擦会导致探头严重磨损。随着探头表面磨损严重，其与钢板表面的接触面就会产生变形，导致内部超声波声束方向变化，降低了检测灵敏度，更严重的产生漏检或者误检。缩短了探头的使用寿命，增加了检测成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种与钢板表面贴合紧密且探头不易磨损的超声波检测滚筒式探头装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种超声波检测滚筒式探头装置，其特征在于包括

中轴，中空供线缆通过并两端密封设置，一侧外壁开设有通孔，该通孔上设置有安装座；

探头，密封地设置于前述的安装座上并露出发射端面；

内法兰，为两个，分别设于前述中轴两端；

外法兰，为两个，分别设于前述中轴两端并位于内法兰外侧；以及

外膜，为柔性透声材质，位于前述中轴外侧并将前述探头包裹，两端密封连接于前述内法兰外端面和外法兰内端面之间。

探头的安装方式优选如下结构：所述安装座内壁的靠近中轴具有环形凹槽，该环形凹槽内设置有密封圈，所述安装座的一侧靠近外端开设有定位孔，一紧固件穿设于该定位孔内而将探头定位并用一定位螺母固定。

进一步，该装置还包括电机及与电机连接的减速器，该减速器的动力输出端与中轴连接，所述外法兰为中空并两端自外向内均设有轴封和轴套，前述轴封外壁盖设有压盖，前述轴套内设有与中轴转动配合的深沟球轴承。

进一步，所述轴套内壁和中轴外壁之间设有第一弹性挡圈和格来圈，所述轴套外壁与外法兰内壁之间设有第二挡圈和O形圈。

进一步，贯穿一侧外法兰和内法兰上开设有第一通孔，贯穿另一侧外法兰和内法兰开设有第二通孔和第三通孔，前述的第一通孔内设置有进水组件，前述的第二通孔内设置有排气组件，前述的第三通孔内设置有排水组件。

进一步，为使探头能作相应调整，还包括车体和平台，该车体至少包括底板，前述的平台位于底板上方并能升降地设置于前述的底板上，所述的中轴、外膜及外法兰位于底板下方，所述的外法兰外端设有连接件，两根连接螺杆贯穿设置于底板两端，上端与平台连接，下端与前述连接件活动连接。

所述连接螺杆的顶端伸出平台并自外向内依次设置有调整螺母、定位压块及锁紧螺母，所述连接螺杆的底端具有球头，对应地，所述连接件的上端部具有与前述球头活动配合的球槽。可以微调探头左右方向。

进一步，所述的平台周边开设有多个第一穿孔，对应地，所述的底板开设有多个第二穿孔，每个第二穿孔内设有直线轴承，多个导向螺杆贯穿通过于前述的第一穿孔和直线轴承内，顶端用固定螺母固定，底端设置有缓冲弹簧。

为使探头能升降，所述车体还包括一设于底板一侧的把手，该把手与底板的连接处设有一导向轮；该装置还包括滑块、拉簧及牵引索，前述的滑块能移动地设于底板上；前述的拉簧一端与底板上的固定柱连接，另一端与滑块的一侧连接，前述牵引索一端设置与把手上，另一端绕过导向轮而与滑块的另一侧连接；所述平台的一侧具有一滚轮，该滚轮能滚动地布置与前述滑块的倾斜面上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：由于外膜的增设，在检测过程中，外膜与钢板表面接触，而探头与钢板表面不直接接触，减小了对探头的磨损，保证了探头的使用寿命。

附图说明

图1为实施例结构示意图。

图2为实施例结构剖视图。

图3为图2中部分放大图。

图4为实施例图2部分另一视角的结构剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本实施例中的超声波检测滚筒式探头装置包括中轴1、探头12、内法兰1a、外法兰1b、外膜10、电机、减速器37、车体、平台5、滑块67、拉簧64及牵引索63。

结合图3和图4所示，中轴1中空供线缆通过并两端密封设置，一侧外壁开设有四个通孔，该通孔上设置有安装座11；安装座11内壁的靠近中轴具有环形凹槽，该环形凹槽内设置有密封圈14，探头12为四个，每个探头12密封地设置于安装座11上并露出发射端面；具体地，安装座11的一侧靠近外端开设有定位孔，紧固件13穿设于该定位孔内而将探头12定位并用定位螺母固定。

内法兰1a为两个，分别设于中轴1两端；外法兰1b也为两个，分别设于中轴1两端并位于内法兰1a外侧；外法兰1b为中空并两端自外向内均设有轴封和轴套3，轴封外壁盖设有压盖36，轴套3内设有与中轴转动配合的深沟球轴承34。轴套3内壁和中轴1外壁之间设有第一弹性挡圈31和格来圈39，轴套3外壁与外法兰1b内壁之间设有第二弹性挡圈32和O形圈38。

密封环7安装在中轴1与外法兰1b之间，用于挡油，防止轴承内的轮滑酯流失受潮，并作为预防滑动密封圈磨损后滚筒内部耦合介质渗漏。第一弹性挡圈31保证中轴1与轴套3不发生轴向运动。O形圈38用于防水。格来圈39用于密封以防止内部耦合介质外渗。第二弹性挡圈32保证外法兰1b与轴套3不发生轴向运动。

外膜10为柔性透声材质，位于中轴1外侧并将探头12包裹，两端密封连接于内法兰1a外端面和外法兰1b内端面之间。通过外法兰1b和内法兰1a与柔性筒状外膜10边缘夹合，形成密封连接，以在外法兰1b和内法兰1a之间形成探头12内密封空间，探头12内密封空间充满液体耦合介质。外法兰1b和内法兰1a采用螺栓和螺母进行连接。

减速器37与电机(图中无显示)连接，该减速器37的动力输出端与中轴1连接。本实施例中的减速器37优选涡轮蜗杆结构。电机采用微型电机，用于控制探头12绕着中轴1周向摆动，通过电气开关控制电机运动，带动减速器37内的变速齿轮使得转速降至低速运行，驱动中轴1转动，达到内部探头12周向摆动。

如图1所示，车体包括底板61和把手62，把手62设于底板61一侧，把手62与底板61的连接处设有导向轮65；滑块67能移动地设于底板61上；拉簧64一端与底板61上的固定柱66(或固定螺栓)连接，另一端与滑块67的一侧连接，牵引索63一端设置与把手62上，另一端绕过导向轮65而与滑块67的另一侧连接；平台5的一侧具有一滚轮68，该滚轮68能滚动地布置与滑块67的倾斜面上。

结合图4所示，贯穿一侧外法兰1b和内法兰1a上开设有第一通孔，贯穿另一侧外法兰1b和内法兰1a开设有第二通孔和第三通孔，第一通孔内设置有进水组件，第二通孔内设置有排气组件，第三通孔内设置有排水组件。排水组件和进水组件互不连通。进水组件包括进水管41、进水管螺母42和硅胶管43，进水管41与第一通孔进行密封连接，进水管螺母42控制进水管41的开关，硅胶管43套在进水管41上，通过进水管41可对探头12内部注入水。排气组件和排水组件以轴对称的位置安装在外法兰1b上，排气组件包括L型排气管44、聚四氟乙烯垫441和排气管螺帽45，排水组件包括L型排水管46、聚四氟乙烯垫461和排水管螺帽47。

当需要对探头12内部进行注水时，首先拧紧排水管螺帽关闭排水组件，接着拧开排水管螺帽打开排气组件，然后打开进水管41，将外部水源接入探头12内部，当探头12内部注满水后，关闭进水管41和排气组件；当放水时，首先打开进水管41或者排气组件，然后打开排水组件，使水自行流出。

结合图2所示，平台5位于底板61上方并能升降地设置于底板61上，中轴1、外膜10及外法兰1b位于底板61下方，平台5为长方形工作台面，作用为调节探头12的声束方向和整体高度。外法兰1b外端设有连接件35，两根连接螺杆54贯穿设置于底板61两端，上端与平台5连接，下端与连接件35活动连接。连接螺杆54的顶端伸出平台5并自外向内依次设置有调整螺母51、定位压块52及锁紧螺母53，连接螺杆54的底端具有球头55，对应地，连接件35的上端部具有与球头55活动配合的球槽。平台5周边开设有多个第一穿孔，对应地，底板61开设有多个第二穿孔，每个第二穿孔内设有直线轴承57，多个导向螺杆56贯穿通过于第一穿孔和直线轴承57内，顶端用固定螺母固定，底端通过螺栓59设置有缓冲弹簧58。本实施例中的导向螺杆56为4根。通过调节连接螺杆54上端的调整螺母51实现连接螺杆54升降，从而带动探头12左右方向上的微摆动。

结合图1所示，操作人员控制把手62对牵引索63施加拉力，通过牵引索63牵引滑块在底板61上的导轨内移动，并使得拉簧64拉伸，利用滑块向上的倾斜面，滚轮68在倾斜面上抬升，这样使平台5和探头12同时抬升，使得探头12提离地面，避免在非检测状态或探伤车转向时对外膜10造成不必要的磨损；当操作人员释放把手62后，拉簧64收缩，对滑块产生拉力，使其回到原位，滚轮68在倾斜面上下降，平台5和探头12也同时下降，回到工作位置。

本实施例中的探头12采用超声波水浸直探头，每个探头12能够独立地安装拆卸，如果其中一个损坏，只需更换该损坏的探头12即可。探头12发射的超声波波束经过耦合介质(水)，穿透外膜10进入钢板内部，当超声波在钢板内部传播遇到缺陷时，部分或者全部声波会被反射回来，又通过外膜10和耦合介质被探头12接收。随着探伤车的移动，探头12在钢板表面持续滚动，可实现对钢板的不间断检测。

由于外膜的增设，在检测过程中，外膜与钢板表面接触，而探头与钢板表面不直接接触，减小了对探头的磨损，保证了探头的使用寿命。另外，将多个探头集中安装在一个中轴内，一次扫查面积宽为400mm，检测钢板厚度范围13～100mm，具有超声波声束调节功能,可实现超声波滚筒式探头整体抬升高度>5cm，实现滚筒式探头内部的水浸直探头组左右和周向摆动，摆动幅度>±2度；可实现便捷的超声波声束方向调节，提高了滚筒式探头的适应能力，极大地提高检测速度，降低了劳动强度，能满足高检测速度钢板探伤车的应用需求。

Claims (4)

1.一种应用于钢板的超声波检测滚筒式探头装置，其特征在于包括

中轴，中空供线缆通过并两端密封设置，一侧外壁开设有通孔，该通孔上设置有安装座；

探头，密封地设置于前述的安装座上并露出发射端面；

内法兰，为两个，分别设于前述中轴两端；

外法兰，为两个，分别设于前述中轴两端并位于内法兰外侧；以及

外膜，为柔性透声材质，位于前述中轴外侧并将前述探头包裹，两端密封连接于前述内法兰外端面和外法兰内端面之间；

该装置还包括电机及与电机连接的减速器，该减速器的动力输出端与中轴连接，所述外法兰为中空并两端自外向内均设有轴封和轴套，前述轴封外壁盖设有压盖，前述轴套内设有与中轴转动配合的深沟球轴承；

还包括车体和平台，该车体至少包括底板，前述的平台位于底板上方并能升降地设置于前述的底板上，所述的中轴、外膜及外法兰位于底板下方，所述的外法兰外端设有连接件，两根连接螺杆贯穿设置于底板两端，上端与平台连接，下端与前述连接件活动连接；

所述连接螺杆的顶端伸出平台并自外向内依次设置有调整螺母、定位压块及锁紧螺母，所述连接螺杆的底端具有球头，对应地，所述连接件的上端部具有与前述球头活动配合的球槽；

所述的平台周边开设有多个第一穿孔，对应地，所述的底板开设有多个第二穿孔，每个第二穿孔内设有直线轴承，多个导向螺杆贯穿通过于前述的第一穿孔和直线轴承内，顶端用固定螺母固定，底端设置有缓冲弹簧；

所述车体还包括一设于底板一侧的把手，该把手与底板的连接处设有一导向轮；该装置还包括滑块、拉簧及牵引索，前述的滑块能移动地设于底板上；前述的拉簧一端与底板上的固定柱连接，另一端与滑块的一侧连接，前述牵引索一端设置与把手上，另一端绕过导向轮而与滑块的另一侧连接；所述平台的一侧具有一滚轮，该滚轮能滚动地布置于前述滑块的倾斜面上。

2.根据权利要求1所述的应用于钢板的超声波检测滚筒式探头装置，其特征在于所述安装座的内壁具有环形凹槽，该环形凹槽靠近中轴布置，该环形凹槽内设置有密封圈，所述安装座的一侧靠近外端开设有定位孔，一紧固件穿设于该定位孔内而将探头定位并用一定位螺母固定。

3.根据权利要求1所述的应用于钢板的超声波检测滚筒式探头装置，其特征在于 所述轴套内壁和中轴外壁之间设有第一弹性挡圈和格来圈，所述轴套外壁与外法兰内壁之间设有第二挡圈和O形圈。

4.根据权利要求1所述的应用于钢板的超声波检测滚筒式探头装置，其特征在于贯穿一侧外法兰和内法兰上开设有第一通孔，贯穿另一侧外法兰和内法兰开设有第二通孔和第三通孔，前述的第一通孔内设置有进水组件，前述的第二通孔内设置有排气组件，前述的第三通孔内设置有排水组件。