CN102782486A - 超声波检验装置的改进的耦合介质供给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有超声波检验步骤的超声波检验方法，在所述超声波检验步骤中借助于通过超声波检验头产生的超声波无损伤地检查受检物，其中液态耦合介质在检验头外部连续循环。部分耦合介质被分出来并且输送到超声波检验头和受检物之间的耦合室。该耦合介质循环同样也包含有脱气装置。耦合介质中的气泡借助于沉淀槽和Z字型管路从耦合介质中去除。

Description

超声波检验装置的改进的耦合介质供给装置
技术领域
本发明涉及用于通过改进地、尤其是无气泡地将耦合介质馈给到耦合室中来进行无损伤超声波检验的装置和方法，该耦合室在超声波检验头和借助超声波无损伤地待检查的受检物之间。
背景技术
超声波检查的原理是已知的。它用于测定铸造缺陷或诸如裂缝、气泡、收缩孔（Lunker）之类的其它材料缺陷。在检验棒料的情况下，特别涉及的是内部缺陷检验和对表面缺陷的检验，然而也涉及尺寸检验。在此，该超声波检验头具有可通过电脉冲激励的、用于产生短时间超声波脉冲的至少一个发送器，该超声波脉冲会指向待检验的受检物材料中。待检验材料中的诸如裂缝、气泡之类的任何缺陷都会引起相关脉冲的回声，该脉冲回声被反射回检验头并且被发送器接收，在该情况下该发送器同时用作接收器，或者该反射回声也能够通过检验头的布置成与发送器相邻的单独接收器接收。测量初始脉冲和回声的返回之间的时间延迟能够推断出缺陷的深度。回声强度能够指示缺陷的大小，这只是为了以举例的方式提及评估可能性。此外，位置分辨式的缺陷识别也是可能的。
为了有效地将发射的超声波引入到受检物中，设置了耦合介质。例如在超声波检验头和例如杆的待检验受检物之间实现且保持有水区段(Wasserstrecke)。为此已知有多种技术，例如利用浸渍技术(Tauchtechnik)、水坑技术(Pfützentechnik)的检验或采用被引导水喷射的检验。另外有带有受检物通道的、通常称为SPS的封闭水室。在受检物进入到封闭的水室后，受检物会填塞室入口和室出口。水室用水进行填充，以便实现检验头和受检物之间的耦合。
另外，也已知旋转式检验装置。通过旋转包括检验头的整个检验室会产生稳定的水套(Wassermantel)。通过布置在入口侧和出口侧的填塞系统来产生基本上管形的水套，能够通过该水套输送受检物。
这一类型的已知检验系统的困难在于，例如水的耦合介质的非均匀性影响声传播，这可导致误解释。尤其是耦合介质中的气泡会干扰检验。
因此，在利用超声波检验时需要无气泡的耦合介质。当涉及的是由多个检验头或检验头固定器组成的复杂检验系统时，并且尤其是当它们在不同的时间点被接通或者关闭时，这是特别难保证的。
保证耦合介质的无气泡性在如下的检验系统中是特别困难的，在这样的检验系统中耦合介质在给水器和检验头之间经过较长的路程。对于无气泡的耦合介质供给更困难的是供给系统内部的不同的截面和压力关系，然而它们由于构建要求而不可避免，因为例如从硬管到可移动的软管的过渡是不可避开的。
在现有技术中，通过集成到供给管道中的诸如调节阀、旁道、快速通气孔和沉淀槽的较大的构建耗费，利用以较小流量流至检验头的、尽可能连续的流动关系，实现无气泡性。为了在运行条件改变的情况下也确保该连续性，对此要控制技术方面的耗费是巨大的，因此例如设置有可通过变频器调节的泵。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供对于诊断可靠并且在构建耗费方面更简单、尤其是能够无气泡地输送必需的耦合介质的受检物超声波检查。
该目的通过权利要求1的方法以及通过并列权利要求的装置得到解决。需要指出的是，在专利权利要求中单独列出的特征能够以任意的、技术上有意义的方式彼此组合起来，并且示出本发明另外的实施例。描述，特别是结合附图的描述附加地表征且说明了本发明。
按照本发明的超声波检验方法规定：在超声波检验步骤中借助于通过超声波检验头产生的超声波无损伤地检查受检物。有关在超声波检验中使用的技术以及有关受检物方面，本发明不受限制。原则上，该方法适合于其中设置有液态耦合介质并由此能流动的耦合介质用于检验头和受检物之间的声学耦合的各种超声波检查。由此，受检物例如能够是生物、由金属或塑料制成的物品、空心或实心的物品。
按照本发明规定了使耦合介质被引入在检验头外部的连续循环中。连续循环的概念可被宽泛地解释并且规定设置介质的环路引导，例如通过管路。在此，按照本发明流动速度不必保持恒定。在本发明意义下的“连续”指的是，不中断流动，即流动速度不减少为零。
按照本发明，从循环中、即从循环的耦合介质中分出来一部分，并且这部分被输送到超声波检验头和受检物之间的耦合室。通过使耦合介质仅部分地被引导经过超声波检验头，并且在超声波检验之前和/或期间导入检验头外部的环路中，耦合介质能够在循环中有效地被沉淀和/脱气，以便然后输送到超声波检验头。由此改进耦合介质的无气泡性并提高超声波诊断质量。
在按照本发明的方法的有利实施例中，为了补偿耦合介质损耗而进一步设置有馈给装置。
循环引导装置（Zirkulationsführung）优选设置成在带有检验头的装置外部并远离带有检验头的装置。因此，在按照本发明的在带有检验头的装置的外部的循环引导装置的情况下，引导耦合介质的管路相对于靠近检验头的单纯循环能够被缩短，因为例如仅设置有一根到检验头的支管。
检验头外部的循环的另一重要优点是，耦合介质到检验头的流入能够通过（诸如阀的）用于中断输送的部件在没有中断循环的情况下被控制，也就是说，对于检验头的耦合介质供给能够被接通和关闭，而不在整个供给系统中由于上述压力关系和流量关系的改变而形成气泡。因此，优选规定，至少在超声波检验步骤之前和之后中断耦合介质从循环分出来，而不中断循环。
按照一优选的实施例，该耦合介质在输送到耦合室后重新被回引到循环中，由此耦合介质损耗能够被降低。
在超声波检验步骤期间，优选该耦合介质从循环中连续地分出来并且连续输送到受检物。通过避免耦合介质流的中断以及通过避免因而随之产生的压力波动、尤其是重新打开流入时的压力降低，能最小化气泡形成。
出于成本原因，优选除了其它的之外，该耦合介质基本上具有水，在此，更优选的是天然水。
优选该耦合介质在循环中被脱气。本发明的意义下的脱气指的是，设置有用于脱气的部件，该部件促进流动的耦合介质脱气。优选涉及的是沉淀槽。按照有利的实施例设置的、用于补偿耦合介质损耗的馈给装置优选在沉淀槽中实现。按照另一有利的实施例，用于脱气的部件如此配置，使得实现耦合介质的曲折型引导或者流动。由此实现的流动方向的改变对于耦合介质的排气是有益的。优选该曲折型的流动引导装置集成在沉淀槽中。
按照另一有利的实施例，用于脱气的部件如此配置，使得实现耦合介质顺着重力方向的流动。通过使耦合介质顺着重力流动，气泡和耦合介质的分离变得容易，由此脱气变得容易。该流动方向能够通过在沉淀槽中的曲折型引导装置中的垂直流动区段实现。
按照本发明的方法在如下方法中特别适合，在这些方法中，在超声波检验步骤期间或间歇性地在多个超声波检验步骤之间，受检物相对于检验头移动或相反。
在公开文献DE 19931350 A1 和 DE 10 2007 039 325 A1中所描述的检验装置中，本文所描述的按照本发明的方法已经证明是特别有利的，在此，这些公开文献就相关方面通过参考包括在内。
已经证明耦合介质的无气泡性在如下受检物的情况下特别有利，在这些受检物中，超声波不能耦合到平坦的表面中。因此，优选按照本发明的方法在棒或管作为受检物的情况下获得应用。
此外，本发明进一步涉及一种超声波检验装置，其中之前关于特定的方法实施例所提到的优点同样也涉及相应的装置。
按照本发明的装置具有以下组件：超声波检验头，用于借助于通过超声波检验头产生的超声波对受检物实施超声波检验步骤；用于将液态耦合介质输送到超声波检验头和受检物之间的耦合室中的部件。该装置的特征在于，设置有：用于将耦合介质引入检验头外部的连续循环、优选在带有检验头的装置外部的连续循环的部件，以及用于将部分耦合介质从循环中分出来以输送到耦合室中的部件。
通过将耦合介质仅部分地经过超声波检验头输送或者输送到超声波检验头并且在超声波检验之前和/或期间导入在检验头外部的循环中，耦合介质能够在循环中有效地被沉淀和/或被脱气，以便然后以例如在支管中有效地脱气的状态输送到超声波检验头。由此改进耦合介质的无气泡性并相对于现有技术提高超声波装置的超声波诊断质量。此外，在循环引导装置位于检验头外部的情况下引导耦合介质的管路能够被缩短。检验头外部的循环的另一重要优点是，耦合介质到检验头的流入能够在没有中断该循环的情况下被控制，即对检验头的耦合介质供给能够被接通和关闭，而不中断循环中的脱气，并且避开如下问题，即在整个供给系统中由于上述压力关系和流量关系的改变而形成气泡。因此，优选设置有用于中断耦合介质到耦合室中的输送的如阀之类的部件，该部件不中断循环，因为它们例如设置在到检验头的输入管路中。
为了减少耦合介质损耗，优选设置有用于将输送到耦合室的耦合介质回引到循环中的部件，如收集系统。
如前所述，优选设置有用于耦合介质的脱气的部件。
附图说明
下面根据附图详细阐述本发明以及技术环境。需要指出的是，附图示出了本发明的特别优选的实施方式变型，然而本发明并不仅限于此。其中：
图1示意地示出了用于实施按照本发明的方法的示意图。
具体实施方式
图1在一有利实施方式中示意地示出了按照本发明的方法，其中基本上仅示出为了耦合介质供给而设置的组件，并且为了清晰起见，除检验头以外，未示出为超声波检查而设置的组件和相关的受检物。耦合介质（优选天然水）用于相关的检验头8和借助于超声波待检查的受检物之间的声学耦合，并且耦合介质被输送到为此而设置的、未详细示出的耦合室中。按照本发明的耦合介质供给规定了耦合介质的连续循环。能够在超声波检验期间和/或之前实施该循环。在示出的实施方式中的强制循环通过管路2、3和分配器4、沉淀槽1和泵5实现。在此，设置有用于将耦合介质脱气的沉淀槽1以及特别是设置在其内的曲折型管路系统6。该曲折型管路系统6如此设计，使得设置有尽可能长的部分区段，在该部分区段中如此选择流动走向，使得耦合介质顺着其重力方向流动，这对于气泡和介质的分离并且由此对于脱气是有益的。此外，在沉淀槽1中设置有区域7，区域7用于馈给新的耦合介质，以便能够补偿耦合介质损耗。
部分耦合介质经过分配器4从循环中被分出来，并且在支管15中输送到检验头8，支管15可独立地、分开地通过待手动操作的关断阀14和待气动操作的阀8关断。通过收集池将从耦合室中漏出的耦合介质聚集在一起并且借助于泵12和回引管路13回引到循环、即沉淀槽1中。设置有排出口11用于系统的维护、清洗等。通过使耦合介质仅部分地被引导经过超声波检验头并且在超声波受检物被导入环路中之前和/或期间，耦合介质能够在循环中有效地被沉淀和/或被脱气，以便然后输送到超声波检验头。由此改进耦合介质的无气泡性并提高超声波诊断质量。此外，通过按照本发明的循环引导装置，在该循环引导装置中检验头不集成到为脱气而设置的循环中，引导耦合介质的管路相对于经过检验头的单纯循环能够被缩短。检验头外部的循环的另一重要优点是，耦合介质到检验头的流入能够被控制，也就是说，对检验头的耦合介质供给能够被接通和关闭，而不在整个供给系统中由于上述压力关系和流量关系的改变而形成气泡。

Claims (17)

1. 具有超声波检验步骤的超声波检验方法，在所述超声波检验步骤中借助于通过超声波检验头产生的超声波无损伤地检查受检物，其中在所述超声波检验步骤之前和/或期间，液态耦合介质被引入所述检验头外部的连续循环中，其特征在于，部分所述耦合介质从所述循环中被分出来并且被输送到超声波检验头和受检物之间的耦合室。
2. 根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述耦合介质在输送到所述耦合室后重新被回引到所述循环。
3. 根据前述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在所述超声波检验步骤期间，所述耦合介质从所述循环中被连续地分出来并且被连续地输送到所述耦合室。
4. 根据前述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，至少在所述超声波检验步骤之前和之后中断所述耦合介质从所述循环中分出来，而不中断该循环。
5. 根据前述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，所述耦合介质具有水。
6. 根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述耦合介质是天然水。
7. 根据前述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，所述耦合介质在所述循环中被脱气。
8. 根据前述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在所述超声波检验步骤期间或间歇地在多个超声波检验步骤之间，所述受检物相对于检验头移动或相反。
9. 根据前述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，所述受检物是棒或者管。
10. 超声波检验装置，其至少具有：
超声波检验头(8)，用于借助于通过所述超声波检验头产生的超声波对受检物实施超声波检验步骤；
用于将液态耦合介质输送到超声波检验头和受检物之间的耦合室中的部件，其特征在于，
用于在所述超声波检验之前和/或期间将所述耦合介质在检验头外部引入连续循环的部件(1、2、3、4、5)，以及
用于将部分所述耦合介质从所述循环(1、2、3、4、5)中分出来以输送到所述耦合室中的部件(9、14、15)。
11. 根据前述权利要求所述的装置，其特征在于：用于将输送到所述耦合室的所述耦合介质回引到所述循环(1、2、3、4、5)中的部件(10、12)。
12. 根据前述装置权利要求之一项所述的装置，其特征在于：用于中断所述耦合介质到所述耦合室中的输送的部件(14)，所述部件不中断所述循环(1、2、3、4、5)。
13. 根据前述装置权利要求之一项所述的装置，其特征在于：用于将所述耦合介质脱气的部件(1、6)。
14. 根据前述装置权利要求所述的装置，其特征在于，所述用于将所述耦合介质脱气的部件(1、6)包括沉淀槽。
15. 根据前述装置权利要求13或14之一项所述的装置，其特征在于，所述用于脱气的部件(1、6)如此构成，使得所述耦合介质的曲折型引导得以实现。
16. 根据前述装置权利要求13至15之一项所述的装置，其特征在于，所述用于脱气的部件(1、6)如此构成，使得所述耦合介质顺着所述重力方向的流动得以实现。
17. 根据前述装置权利要求10至16之一项所述的装置，其特征在于：用于产生受检物和检验头之间的相对运动的部件。
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