CN102495137B - 压力容器封头组合焊缝tofd和相控阵成像扫查器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，包括前梁、后梁、左梁、右梁和中梁构成的主架，所述左、右梁的前端分别与所述前梁的两端铰接，所述中梁的前部固定连接所述前梁的中部，所述后梁包括左右对称的双头螺杆，其左、右半部的螺纹旋向相反，所述螺杆的中部与所述中梁的后部连接，所述螺杆的左、右半部的螺纹上分别旋接有左、右螺母，所述左、右螺母与所述左、右梁的后端连接，所述主架的四角分别设有磁轮机构。本发明适用于容器的不同大小的封头的环缝检测，使探头能够始终沿着圆形焊缝检测，确保检测精度，还可以支持管道焊缝、对接平板等多种工件的焊缝检测。

Description

压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器

技术领域

本发明涉及一种压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，主要用于锅炉和压力容器的不同大小的封头的环缝检测，也可以用于直缝和其他环缝的检测。

背景技术

超声波无损检测仪器在许多工业领域中的产品质量检测、设备安全性能检查等方面有着不可替代的重要作用，其中的一个重要组成部分就是机械扫查器，用于携带探头在被检测物体表面移动，实现对被检测物体的扫差检测，现有的机械扫查器只能对平板上的直线焊缝或管道上的焊缝进行检测，对于容器封头上的环形焊缝则无能为力，即使在人工操作其运行轨迹的情况下勉强采用检测直线焊缝的扫查器进行检测，其检测结果的可靠性也将受到很大影响。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，适用于锅炉和压力容器的不同大小的封头的环缝检测。

本发明采用的技术方案：一种压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，包括由前梁、后梁、左梁、右梁和中梁构成的主架，所述左、右梁的前端分别与所述前梁的两端铰接，所述中梁的前部固定连接所述前梁的中部，所述后梁包括左右对称的双头螺杆，其左半部的螺纹和右半部的螺纹旋向相反，所述螺杆的中部与所述中梁的后部以允许所述螺杆以其轴线为轴旋转而不允许其左右移动的旋转连接方式连接，所述螺杆的左、右半部的螺纹上分别旋接有左、右螺母，所述左、右螺母以所述中梁为对称轴对称设置在所述后梁上，所述左、右螺母与所述左、右梁的后端连接，所述主架的四角分别设有磁轮机构，所述磁轮机构包括磁轮和用于将所述磁轮安装在所述主架的相应位置上的磁轮支架。

所述后梁优选长于所述前梁，所述左、右梁的长度优选相等。

所述左、右螺母与所述左、右梁的后端的连接方式优选为分别通过左、右连杆连接，所述左、右连杆的一端优选与相应的所述螺母的连接部铰接，另一端优选与相应的所述梁的后端的连接部铰接。

所述左梁、右梁和中梁中的一个、两个或全部上可以设有用于同滑块滑动配合的燕尾型滑槽，所述滑块上可以设有用于锁定其在相应的梁上的位置的紧固螺丝。

所述滑块上优选固定连接有探头加载臂。

所述探头加载臂可以包括用于直接连接所述滑块的固定架、滑动架和用于固定探头的叉架，所述滑动架与固定架优选上下滑动配合，并通过拉簧连接，所述叉架的闭合端可以通过螺栓与所述滑动架的底端连接。

优选所述左、右梁的内、外侧均开设有燕尾型滑槽，所述左右梁的每侧均安装有偶数个所述探头加载臂。

所述设有所述探头加载臂的所述梁可以设有激光指示器，所述激光指示器可以通过连接架安装在相应的所述梁上，所述连接架优选采用可以调节角度和/或高度的活动连接结构。

所述磁轮支架上优选设有脱磁装置，所述脱磁装置可以设有可向下滑动并使其底端延伸到所述磁轮底面所处水平面下方的支撑柱，所述支撑柱可以设有控制其向下滑动及复位的手柄。

所述后梁的两端可以分别设有用于旋转后梁的旋转把手。

所述前梁和中梁上可以分别设有用于移动所述扫查器的把手。

本发明的有益效果：本发明的后梁采用双头螺杆且左右半部的螺纹旋向相反，以及左、右梁与后梁的独特的连接结构的设计，使得在推动扫查器行走时，所述左、右、中三个梁的延长线始终交于一点，将该点设定为被测环缝的圆心或无穷远（直缝可以被视为圆心在无穷远的环缝），就可以使扫查器的行走路线呈与被测环缝相同的圆形或直线形，保证探头能够沿着环形焊缝检测，适用于锅炉和压力容器的封头等各种场合下的环缝检测和直缝检测，同时，这种结构在旋转后梁时，左、右梁可以同步改变与中梁之间的夹角，通过调节左、右梁与中梁之间的夹角，就可以改变扫查器行走的环形路线的半径，使其适用于半径大小不同的环缝检测，而对于圆心相同的在一定范围之内的多个不同半径的环缝，则只需移动探头加载臂在相应梁上的位置就可以实现对不同环缝的检测，甚至可以通过设置在相应梁上不同位置的多个探头同步扫查多个环缝；由于左、右梁及中梁的延长线和分别安装在左、右梁上每一侧的偶数个探头的连线的延长线始终指向环形焊缝的圆心，可以有效地帮助工作人员准确地将扫查器定位于工件上；由于探头加载臂位置的可调及数量可以设置呈若干个，使扫查器可同时对多条焊缝进行检测或对同一条焊缝进行多种方式的检测，在加载TOFD和相控阵成像探头后，可以单独进行也可以同时组合进行TOFD和相控阵成像扫查，极大地方便了扫查工作；由于脱磁装置的设置，可以轻松的将扫查器从铁磁性工件表面取下，防止磨损工件。本发明具有结构简单紧凑、灵活性好、检测准确度和可靠性高等优点，不仅可用于罐体封头的检测，同样能够支持管道焊缝和对接平板等多种工件的检测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，包括由前梁1、后梁2、左梁3、右梁4和中梁5构成的主架，优选所述后梁长于所述前梁，所述左、右梁的长度相等，使得在推动扫查器行走时，所述左、右、中三个梁的延长线始终交于一点，将该点设定为被测环缝的圆心，就可以使扫查器的行走路线呈与被测环缝相同的圆形（或圆弧形），保证安装在扫查器上的探头能够沿着环形焊缝检测，所述左、右梁的前端分别与所述前梁的两端铰接，便于相对转动，所述中梁的前部固定连接所述前梁的中部，所述后梁包括左右对称的双头螺杆，其左半部的螺纹和右半部的螺纹旋向相反，所述螺杆的中部与所述中梁的后部以允许所述螺杆以其轴线为轴旋转而不允许其左右移动的旋转连接方式连接（例如常见的各种轴孔配合方式的旋转连接，可以设有或不设有轴套或轴承），使在旋转所述后梁时，不会改变其与所述中梁之间的位置关系，所述螺杆的左、右半部的螺纹上分别旋接有左、右螺母6，所述左、右螺母以所述中梁为对称轴对称设置在所述后梁上，所述左、右螺母与所述左、右梁的后端连接，优选所述左、右螺母与所述左、右梁的后端的连接方式为分别通过左、右连杆7连接，所述左、右连杆的一端优选与相应的所述螺母的连接部铰接，另一端优选与相应的所述梁的后端的连接部铰接。这种结构在旋转后梁时，左、右梁可以同步改变与中梁之间的夹角，使左、右、中三个梁的延长线始终交于一点，通过调节左、右梁与中梁之间的夹角，就可以改变扫查器行走的环形路线的半径，使其适用于半径大小不同的环缝检测。优选所述中梁的长度等于所述左或右梁与所述连杆的长度之和，以使适当的旋转所述后梁时，可以使所述主架呈矩形，此时所述扫查器可直线行走。

所述主架的四角分别设有磁轮机构，所述磁轮机构包括磁轮8和用于将所述磁轮安装在所述主架的相应位置上的磁轮支架9，设定所述磁轮的转轴方向与相应的左、右梁的延伸方向相同，就可以保证主架整体上绕所述左、右、中三个梁的延长线的交点做圆周（圆弧）运动，将探头安装在所述左、右、中三个梁上的任意一点，该探头的扫查轨迹都是圆形（圆弧）轨迹。

通常，可以将所述磁轮机构固定安装在相应的所述左梁或右梁的相应端的下面，并使磁轮所在的平面与相应的所述左梁或右梁的延伸方向垂直，使磁轮转轴方向与相应的所述左梁或右梁的延伸方向相同，由此保证了在调节左、右梁的角度时，所述磁轮的角度（运行方向）也随着相应的左梁或右梁一同变动，而无须对磁轮单独进行调节。

所述磁轮的外表面可以采用金属材料制成，磁性材料设置在其内部，在所述磁轮外表面的中部可以设有一圈略微突出所述磁轮外表面的橡胶圈，当所述磁轮吸附在工件上时，所述橡胶圈受挤压变形，可增大所述磁轮与工件表面的摩擦力，有利于所述扫查器在工件上的行走。

所述探头可以固定安装在所述左梁、右梁和中梁上的任意适宜位置，也可以通过活动连接的方式安装，以便调节探头在相应梁上的轴向位置，方便操作。例如，所述左梁、右梁和中梁中的一个、两个或全部上可以设有用于同滑块10滑动配合的燕尾型滑槽，所述滑块上可以设有用于锁定其在相应的梁上的位置的紧固螺丝。以使所述滑块可以在相应的梁上滑动并固定位置，将探头通过任意方式安装在滑块上，就可以实现探头与相应的梁的活动连接。

所述滑块上优选固定连接有探头加载臂11，所述探头加载臂优选位于设置所述滑块的相应的梁的正下方，所述探头加载臂可以包括用于直接连接所述滑块的固定架、滑动架和用于固定探头的叉架，所述滑动架与所述固定架优选上下滑动配合，并通过拉簧连接，可以使所述固定架的一侧设有与所述滑动架相配合的滑槽，所述滑动架设置于所述固定架的滑槽内，以此实现所述固定架与滑动架之间的滑动配合，所述叉架的闭合端可以通过螺栓与所述滑动架的底端连接。优选所述扫查器在未工作状态下，所述叉架携带的探头的检测端低于各所述磁轮的底面所处的水平面。为使所述探头能够具有更大的灵活性从而提高检测质量，可以使所述探头通过转轴转动连接在所述叉架上，并在所述叉架上设置能够固定所述转轴转动角度的紧固件，也可以采用其它适宜的活动连接方式连接所述探头和叉架。所述探头的种类可以根据检测需要随时进行更换，如常规检测探头、TOFD检测探头或超声相控阵检测探头等。

所述探头加载臂采用上述结构，对工件进行检测时，所述探头贴近工件表面，会使所述滑动架相对于所述固定架滑动，将所述探头压在所述工件的表面上进行检测，根据工件表面的形状，所述滑动架相对于所述固定架滑动的距离不等，以保证所述探头始终贴在工件表面，检测结束后，所述滑动架通过所述拉簧的弹性作用复位。

优选在所述左、右梁的内、外两侧均开设有燕尾型滑槽，所述左、右梁的每侧均安装有偶数个所述探头加载臂，这样所述左、右梁及所述中梁的延长线和分别安装在所述左、右梁上每一侧的偶数个探头的连线的延长线始终指向环形焊缝的圆心，有效地帮助工作人员准确地将扫查器定位于工件上，所述探头加载臂位置的可调及数量可以设置呈若干个，使所述扫查器可同时对于圆心相同的在一定范围之内的多条不同半径的环缝进行检测，也可同时对同一条焊缝进行多种方式的检测。为了更方便地调整所述左或右梁上多个所述探头之间的距离，所述左和右梁的上表面上可以刻有刻度尺，以作参照。

所述安装有探头或者设有探头加载臂的所述梁可以设有激光指示器12，用于照射待检测工件上的焊缝，指示所述扫查器行走路线的同时还可以起到照明的作用，所述激光指示器可以通过连接架安装在相应的所述梁上，所述连接架优选采用可以调节角度和/或高度的活动连接结构。

所述磁轮支架上优选设有脱磁装置13，所述脱磁装置可以设有可向下滑动并使其底端延伸到所述磁轮底面所处水平面下方的支撑柱，所述支撑柱可以设有控制其向下滑动及复位的手柄。当需要将所述扫查器从待检测工件上取下时，操作所述手柄控制所述支撑柱向下滑动，当所述支撑柱的底端接触到待检测工件表面时，继续使其向下滑动，即可借助所述支撑柱的向下推力使与其相对应的所述磁轮与铁磁性工件表面脱离，从而将所述扫查器从待检测工件上取下，避免强行从待检测工件上取下所述扫查器对工件造成磨损。

所述扫查器上还可以设有用于将所述探头采集的信息通过数据线传递给终端控制器的数据线接口，所述探头与所述数据线接口连接的数据线可以设置在所述主架内，可以通过与所述数据线接口对应的数据线连接所述扫查器和所述终端控制器，使检测结果及时传递给所述终端控制器；或者所述主架上可以安装有用于存储所述探头采集的信息的存储器，用于存储检测结果，工作完成后再通过适宜的数据传输方式将检测数据传递给所述终端控制器。

所述磁轮支架上可以设有用于记录所述扫查器行走位移的记录仪，所述记录仪可以采用旋转式角位移光电编码器，也可以采用其它机电式、电磁式等检测或传感装置，所述记录仪的侧面可以设有数据线接口，通过数据线可以与所述终端控制器连接。

为便于使用时操作，所述后梁的两端可以分别设有用于旋转后梁的旋转把手14，所述前梁和中梁上可以分别设有用于移动所述扫查器的把手15。

本发明结构紧凑、灵活性好、检测准确度和可靠度高，不仅可用于罐体封头的检测，同样能够支持管道焊缝和对接平板等多种工件检测。

本发明所称环缝是指呈圆形或圆弧形的焊缝等待扫查轨迹。

Claims (10)

1.一种压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，包括主架，所述主架包括前梁、后梁、左梁和右梁，所述主架的四角均设有磁轮机构，其特征在于所述主架还包括中梁，所述左、右梁的前端分别与所述前梁的两端铰接，所述中梁的前部固定连接所述前梁的中部，所述后梁包括左右对称的双头螺杆，其左半部的螺纹和右半部的螺纹旋向相反，所述螺杆的中部与所述中梁的后部以允许所述螺杆以其轴线为轴旋转而不允许其左右移动的旋转连接方式连接，所述螺杆的左、右半部的螺纹上分别旋接有左、右螺母，所述左、右螺母与所述左、右梁的后端连接，所述磁轮机构包括磁轮和用于将所述磁轮安装在所述主架的相应位置上的磁轮支架。

2.如权利要求1所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述后梁长于前梁，所述左、右梁长度相等。

3.如权利要求2所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述左、右螺母与所述左、右梁的后端的连接方式为分别通过左、右连杆连接，所述左、右连杆的一端与相应的所述螺母的连接部铰接，另一端与相应的所述梁的后端的连接部铰接。

4.如权利要求3所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述左梁、右梁和中梁中的一个、两个或全部上设有用于同滑块滑动配合的燕尾型滑槽，所述滑块上设有用于锁定其在相应的梁上的位置的紧固螺丝。

5.如权利要求4所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述滑块上固定连接有探头加载臂。

6.如权利要求5所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述探头加载臂包括用于直接连接所述滑块的固定架、滑动架和用于固定探头的叉架，所述滑动架与所述固定架上下滑动配合，并通过拉簧连接，所述叉架的闭合端通过螺栓与所述滑动架的底端连接。

7.如权利要求4所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述设有所述探头加载臂的所述梁设有激光指示器，所述激光指示器通过连接架安装在相应的所述梁上，所述连接架采用可以调节角度和/或高度的活动连接结构。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述磁轮支架上设有脱磁装置，所述脱磁装置设有可向下滑动并使其底端延伸到所述磁轮底面所处水平面下方的支撑柱，所述支撑柱设有控制其向下滑动及复位的手柄。

9.如权利要求8所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述后梁的两端分别设有用于旋转后梁的旋转把手。

10.如权利要求9所述的压力容器封头组合焊缝TOFD和相控阵成像扫查器，其特征在于所述前梁和中梁上分别设有用于移动所述扫查器的把手。

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