CN103344698B - 一种钢丝绳在线漏磁检测探头 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢丝绳漏磁无损检测技术，为一种钢丝绳在线漏磁检测探头：包括开合式漏磁检测组件和浮动跟踪机构；该机构包括底座、转接基座、第一直线导轨、安装板、气缸和第二直线导轨。该漏磁检测组件通过一种浮动跟踪结构实现对钢丝绳姿态的实时跟踪。浮动跟踪机构能够实现对钢丝绳的抱和检测和张开复位。本发明提供的检测探头集成磁化和信号输出功能，具有体积小、重量轻、通用性强、造价低等优点，可适应某些待检测构件摆动幅度大、速度变化快的特点。该探头为剖分式结构，但是工作过程中又可以形成穿过式探头的形式，且具有接近穿过式螺线管线圈磁化的效果，特别能够实现完成无端头或两端头锚固等构件在在高速、大摆动情况下的无损检测需求。

Description

一种钢丝绳在线漏磁检测探头

技术领域

本发明属于无损检测领域，特别针对高速运行钢丝绳的在线无损检测，是一种能够实时跟踪钢丝绳高频摆动的检测探头。

背景技术

工程机械如提升机用钢丝绳(钢索)在高速运行时在所承受交变负载作用下产生交变高幅摆动，对其实施在线无损检测一直是个难题。传统的磁桥路式钢丝绳检测探头由于U型磁极(腿)近距离靠近被检测钢丝绳而形成强烈的磁吸附作用，另外其磁轭式结构也使得其尺寸及体重过大。在检测高速运行的交变高幅摆动的钢丝绳时会因强大的磁吸附力和惯量而产生巨大的破坏交互作用，同时该强磁吸附力也不利于检测探头的套送和离开钢丝绳等自动化检测动作的实现，最终导致该类检测探头划分为便携式手动检测仪器类型，一直只能适应非在线钢丝绳的检测，而对交变高幅摆动的钢丝绳在线检测则无能为力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢丝绳在线漏磁检测探头，它具有弱磁吸附破坏作用特点及良好的浮动跟踪扫描能力，能实现探头与钢丝绳之间无剐蹭、零压力及恒定检测提离距离的相对检测运动。

本发明提供一种钢丝绳在线漏磁检测探头，其特征在于：它不但包括开合式漏磁检测组件，它还包括浮动跟踪机构；

本发明提供的漏磁检测组件借鉴穿过式螺线管线圈磁化器内腔小磁吸力作用的磁化方式，直接利用穿过式永磁磁化器对放置于其内腔的不同规格的被检测体进行轴向局部的全圆周整体磁化，无需传统的多个独立磁桥路组件。再配备上不同规格的环形探靴单元，共用一个穿过式永磁磁化器，就能够实现不同规格的检测对象的检测。该漏磁检测组件集成磁化和信号输出功能，具有体积小、重量轻、通用性强、造价低等优点，可适应某些待检测构件摆动幅度大、速度变化快的特点。该漏磁检测组件为剖分式结构，但是工作过程中又可以形成穿过式探头的形式，且具有接近穿过式螺线管线圈磁化的效果，特别能够实现完成无端头或两端头锚固等构件在在高速、大摆动情况下的无损检测需求。当然，上述漏磁检测组件中的磁化器亦可采用传统的磁轭式结构，并且整个检测组件亦可以是其它检测方法(导波、超声等)。本发明提供的浮动跟踪机构包括两组能够吸收钢丝绳振动并“释放”垂直于钢丝绳轴线平面自由度的直线导轨(以下简称“吸振机构”)、气缸开合伸缩装置等。所述各功能部件通过特定的连接方式形成一个系统的功能机构。

所述浮动跟踪机构包括底座、转接基座、第一直线导轨、安装板、气缸和第二直线导轨；第二直线导轨安装在底座上，转接基座通过滑块安装在第二直线导轨上，第一直线导轨安装在转接基座上，且第一直线导轨和第二直线导轨相互垂直布置；二块漏磁检测组件安装板通过滑块安装在第一直线导轨上，气缸的两端分别连接二块漏磁检测组件安装板上，以控制漏磁检测组件安装板的相对运动，以控制所述漏磁检测组件的开合。

本发明装置的实现原理在于：钢丝绳的任意方向振动通过耐磨套传递到“吸振机构”，而“吸振机构”放开的自由度可以带动整个漏磁检测探头跟踪钢丝绳，如此钢丝绳的自由振动就可以被该装置实时的跟踪“吸收”掉。另外，磁化器、探靴和耐磨套均采用剖分式结构，由气缸控制其开合，从而实现对钢丝绳的抱合检测和张开复位。

附图说明

图1是穿过式永磁磁化器；

图2是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件1/4剖视轴测结构示意图；

图3是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件快速更换探靴工艺方式；

图4是穿过式永磁磁化器全圆周磁化工作原理图；

图5是穿过式永磁磁化器全圆周磁化工作效果图；

图6是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件适应钢丝绳的剖分结构形式；

图7是封装后的钢丝绳在线漏磁检测组件；

图8是跟踪机构示意图(未安装探头)；

图9是跟踪机构工作原理示意图；

图10是钢丝绳在线漏磁检测探头总装示意图；

图11是跟踪机构初始工位；

图12是检测开始后钢丝绳进入探头；

图13是探头抱合对钢丝绳进行检测。

具体实施方式

本发明原理是通过“释放”探头的自由度，并通过气缸、导轨、磁化器的配合，实现探头的浮动跟踪。本发明装置为开环式结构，具有“开口”，无需从端头穿送环套上待检测构件，而能够直接“卡送”环套上待检测构件，特别能够实现完成无端头或两端头锚固等构件在震动过程中的浮动跟踪。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的一种钢丝绳在线漏磁检测探头包括漏磁检测组件和浮动跟踪机构。

所述漏磁检测组件包括穿过式永磁磁化器和探靴。

如图1所示，本发明实例提供的穿过式永磁磁化器包括第一、第二环形永磁体1、3，环形衔铁2。环形衔铁2夹在第一、第二环形永磁体1、3之间且同轴，三者通过自身的磁吸作用会牢牢的粘贴在一起，形成完整的穿过式永磁磁化器。为保证使用过程中保持同轴，衔铁2的两端与第一、第二环形永磁体1、3配合处可设置键合结构(如开“U”型止口，或者采用销轴方式、榫结构或其它各种方式)，第一环形永磁体1、环形衔铁2和第二环形永磁体3三者所形成的结构作为穿过式磁化器。

漏磁检测组件包括穿过式永磁磁化器和探靴6。探靴6原理与寻常探头相同，如图2、3所示，由骨架4和磁敏元件5组成，骨架4为环状，其外表面带有一圈凹槽，磁敏元件5(霍尔元件或者感应线圈等)均匀布置在该凹槽内。

探靴6同轴布置在衔铁2的内腔，通过螺钉与衔铁2连接，且可根据被检测对象外形尺寸制作不同规格的探靴进行直接快速更换。本发明是借鉴穿过式环形线圈磁化的特点，直接采用环形永磁体1、3和衔铁2所形成的结构作为磁化器，对放置于磁化器内腔的被检测体7进行轴向局部的全圆周整体磁化，磁化器内腔放置由骨架4和磁敏元件5形成的探靴6，即可实现检测功能构成。该探头磁化器磁作用力小，且可通用，只需快速更换内置的探靴6即可实现不同规格的被检测体7的快捷检测。

图3显示的是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件快速更换探靴工艺方式，共用同一磁化器，可以根据不同规格被检测体7的外形尺寸，快速的更换不同规格的内腔探靴6。

如图4所示，本发明原理是借鉴穿过式线圈的磁化方法，采用环形永磁体1、3和衔铁2所形成的结构作为磁化器，对放置其内腔的被检测体7实施轴向局部的全圆周整体磁化，激发出被检测体的缺陷漏磁场后，用探靴6加以拾取。

图5为穿过式永磁磁化器全圆周磁化工作效果图，与穿过式线圈磁化效果相同。

图6显示的是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件适应细长无端头的剖分结构形式。工程中可将穿过式永磁磁化器剖分成两瓣或者多瓣，形成多个剖分组件，例如图中示出的两瓣剖分式结构中，就包含上半边永磁体1u、3u，上半边衔铁2u，上半边探靴6u，下半边永磁体1d、3d，下半边衔铁2d，下半边探靴6d，同时亦可以将各部分组件通过铰链或者其他连接方式组合起来，形成完整的穿过式漏磁检测组件，使得被检测体7可以卡套上去完成检测。

图7显示的是经过封装处理的漏磁检测组件示意图，其中9为封装探头的外壳，它不但能将永磁铁1u(或1d)和3u(或3d)、衔铁2u(或2d)、探靴6u(或6d)有效的保护起来，还能提供上述漏磁检测组件与其它安装部分连接的接口，且耐磨套8也能与它通过螺钉或者其他方式保持与漏磁检测组件同心固定。

图8所示为本发明提供的一种浮动跟踪机构，该机构主要由六部分组成：底座10一方面提供了整个探头固定的基础，同时也提供了整个探头装置的对外接口；转接基座11，用来连接探头各部分并实现跟踪机构运动方向的叠加和转换；第一直线导轨12(H向，包含配套的滑块)，由它连接转接基座11和漏磁检测组件安装板13，可以满足整个探头H方向的自由移动需求；气缸14的两端分别连接漏磁检测组件安装板13的左右两部分，用来控制漏磁检测组件安装板13的相对运动；直线导轨15(V向，包含配套的滑块)，连接基座10和转接基座11，可以满足探头V方向的自由移动需求。

作为上述技术的改进，第一、第二直线导轨均可以由单根或多根平行布置的直线导轨或者其它直线机构构成。

浮动跟踪机构通过耐磨套与钢丝绳之间的小间隙配合来适应钢丝绳的抖动。耐磨套与上述磁化器同轴布置，通常耐磨套内径比磁敏探靴内径小2～5mm，且耐磨套与钢丝绳的提离距离应该保证钢丝绳正常工作状态下不会接触到上述探靴。上述磁化器、探靴通过封装并与耐磨套固连后，能够沿着两组相互垂直的导轨移动，从而不但使得探靴与钢丝绳之间始终保持固定的提离距离，实现钢丝绳的定量无损探伤，而且实现了探靴与钢丝绳之间零接触以及检测装置与钢丝绳之间的零挤压力。

图9给出了本发明提出的钢丝绳在线漏磁检测探头完整的示意图。图中1～9与图7中的1～9对应，其余部分则是图8所述的浮动跟踪机构。

图10给出了该探头适应钢丝绳振动原理的示意说明。图中H、V、L分别表示跟踪机构的H向运动、V向运动和钢丝绳的轴线方向。如果H向滑轨和V向滑轨(H、V为互相垂直的两个方向)所形成的可动区域平面S1与钢丝绳的轴线方向(L)垂直，并且钢丝绳的振动轨迹所形成的椭圆区域S2(垂直与轴线方向的椭圆)满足S2∈S1(S1的长边S1_L和S2的长轴S2_L之间需要满足S1_L≥S2_L，S1的短边S1_S和S2的短轴S2_S之间需要满足S1_S≥S2_S，当然，为了提高安全性和可靠性，在空间允许的条件下，上述所有“≥”全部取为“＞”)，上述条件下钢丝绳的任意抖动就完全可以由该跟踪机构去适应和跟随，如此便起到了保护探头，避免摩擦损耗以及提高设备安全性的作用。图11至图13给出了使用该发明探头检测钢丝绳的过程的示意说明，其中图11表示的是在不检测钢丝绳时，为了避免意外发生，整个探头与钢丝绳保持一定距离，同时为了在检测时钢丝绳能够“卡”入探头中，此处H方向的导轨长度S和气缸行程R之间需要满足S≤R的条件，由于永磁磁化器剖分后两部分组件之间是相互排斥的关系，在借助磁化器本身的强排斥力作用下，使得此时两个剖分式探头被可靠地定位在了探头基座的两侧。图12表示的是检测过程的第一个过程——通过任何方式(摇臂、平移、旋转)将探头移入待检测钢丝绳外围，使得两个漏磁检测组件的轴对称中心与钢丝绳重合；图13表示的是气缸14动作将漏磁检测组件合拢的过程，此过程中通过控制气缸的气压大小，使其既能克服磁化器本身的排斥力，实现工作中漏磁检测组件的合拢状态，又能在钢丝绳的挤压作用下做微小的张合浮动动作，起到了防止“卡壳”的作用；

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种钢丝绳在线漏磁检测探头，其特征在于：它不但包括开合式漏磁检测组件还包括浮动跟踪机构；

浮动跟踪机构包括底座、转接基座、第一直线导轨、安装板、气缸和第二直线导轨；第二直线导轨安装在底座上，转接基座通过滑块安装在第二直线导轨上，第一直线导轨安装在转接基座上，且第一直线导轨和第二直线导轨相互垂直布置；第一直线导轨和第二直线导轨构成吸振机构，用于吸收钢丝绳振动并“释放”垂直于钢丝绳轴线平面自由度；二块漏磁检测组件安装板通过滑块安装在第一直线导轨上，气缸的两端分别连接二块漏磁检测组件安装板上，以控制漏磁检测组件安装板的相对运动，以控制所述漏磁检测组件的开合；

所述漏磁检测组件包括穿过式永磁磁化器和探靴；

所述永磁磁化器包括第一、第二环形永磁体，环形衔铁；环形衔铁夹在第一、第二环形永磁体之间，三者同轴并贴合形成穿过式永磁磁化器，且第一、第二环形永磁体和环形衔铁均由两瓣或者多瓣活动组合构成，以实现开合；

所述漏磁检测组件外安装有封装外壳，该封装外壳两端固定有与所述漏磁检测组件同心布置的耐磨套；

钢丝绳的任意方向振动通过耐磨套传递到所述吸振机构，该吸振机构放开的自由度能够带动整个漏磁检测探头跟踪钢丝绳，如此钢丝绳的自由振动就能够被实时的跟踪“吸收”掉；所述磁化器、探靴和耐磨套均采用剖分式结构，由气缸控制其开合，从而实现对钢丝绳的抱合检测和张开复位。

2.根据权利要求1所述的钢丝绳在线漏磁检测探头，其特征在于，环形衔铁的两端与第一、第二环形永磁体配合处设置键合结构。

3.根据权利要求1所述的钢丝绳在线漏磁检测探头，其特征在于，所述耐磨套内径比磁敏探靴内径小2mm～5mm。

4.根据权利要求1、2或3所述的钢丝绳在线漏磁检测探头，其特征在于，所述探靴同轴布置在衔铁的内腔，与衔铁之间可拆卸式连接。

5.根据权利要求4所述的漏磁检测探头，其特征在于，所述探靴由骨架和磁敏元件组成，骨架为环状，其外表面带有一圈凹槽，磁敏元件均匀布置在该凹槽内。

6.根据权利要求5所述的漏磁检测探头，其特征在于，所述凹槽内由密封胶封填保护磁敏元件。