CN103558295A - 超声检测无水耦合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，包括探头和耦合壳体，所述耦合壳体内设有能够容纳耦合液体的空腔，所述耦合壳体的顶面上设有探头安装口，所述耦合壳体的底部设有柔性耦合件，所述探头通过所述安装口密封安装在所述耦合壳体上，所述探头的探测面位于水平面上或者相对于水平面倾斜设置，所述耦合壳体上设有缓冲管，所述缓冲管的两端端口与所述耦合壳体内的空腔连通，所述柔性耦合件优选为透声膜，所述透声膜通过框架安装在所述耦合外壳的底部上，构成所述耦合壳体的部分底面，本发明实现了探头与工件之间的干式耦合，并允许探头采用不同的角度，适应于搅拌摩擦焊缝及其他任意适于超声探测的工件探测。

Description

超声检测无水耦合装置
技术领域
本发明涉及一种搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，可用于各种工业超声检测装置，主要用于工件表面不能通过液体耦合的超声波检测。
背景技术
超声波无损检测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，有大量的待检器件不能接触水或其它液体做超声耦合介质，或者由于场地原因不能使用液体作为与工件的耦合介质，这时干耦合就成了超声检测的唯一途径。现有技术下通常采用的方式在探头下面设置一个柔性的橡胶垫，通过弹簧机构将探头向下压，使得探头的探测面紧紧贴合在橡胶垫上，使橡胶垫紧紧贴合在工件表面，以实现超声波传导，这种技术的缺陷一是橡胶垫所能实现了的有效弹性形变范围有限，适应性差，二是探头的探测面必须同工件表面平行，应用范围窄。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，以实现探头与工件之间的干式耦合，并允许探头采用不同的角度。
本发明的技术方案是：一种搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，包括探头和耦合壳体，所述耦合壳体内设有能够容纳耦合液体的空腔，所述耦合壳体的顶面上设有探头安装口，所述耦合壳体的底部设有柔性耦合件，所述探头通过所述安装口密封安装在所述耦合壳体上，所述探头的探测面位于水平面上或者相对于水平面倾斜设置。
本发明的工作原理和有益效果是：耦合壳体的空腔内注入耦合液体，耦合液体的注入量至少应能够保证在探头的探测面与耦合壳体底面的柔性耦合件之间充满耦合液体，使用时将耦合壳体的底面放置在待检测工件的表面并根据检测要求在工件表面移动，依靠耦合壳体内的耦合液体的压力，耦合壳体底部的柔性耦合件始终保持与所要检测的工件表面之间的紧密贴合，经过耦合液体和柔性耦合件的耦合实现了超声波在探头和工件之间的传导，工件表面不需要涂设耦合用的液体，由此实现了超声探测的干式（无水）耦合，由于耦合液体各向同性的压力特点，无论工件表面如何变化，耦合液体始终将柔性耦合件压向位于其下方的工件表面，结合柔性耦合件的自身易于变形的特点，始终保持了柔性耦合件与工件表面的紧密贴合，由此保证了在复杂工件表面下依然能够实现有效的耦合，扩大了干式耦合的适应范围，另外，由于无论探头的探测面与水平面呈任何角度，探头的探测面都可以与耦合液体直接接触，不影响探头与耦合液体之间的耦合效果，因此探头可以以各种不同的倾斜方向（包括水平）安装。本发明适应于搅拌摩擦焊缝及其他任意适于超声探测的工件探测。
附图说明
图1是本发明在主视方向下的结构示意图；
图2是本发明在左视方向下的结构示意图；
图3是本发明在仰视方向下的结构示意图。
具体实施方式
参见图1-3,本发明提供了一种搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，包括探头1和耦合壳体2，所述探头优选超声相控阵检测探头并连接相应的超声探测仪主体装置，所述耦合壳体内设有能够容纳耦合液体的空腔，所述耦合壳体的顶面上设有探头安装口，所述耦合壳体的底部设有柔性耦合件4，所述探头通过所述安装口密封安装在所述耦合壳体上，所述探头的探测面位于水平面上或者相对于水平面倾斜设置。
优选地，所述耦合壳体上设有缓冲管3，所述缓冲管的两端端口与所述耦合壳体内的空腔连通，所述缓冲管可以为柔性管，也可以为硬管，在耦合壳体内的空腔内装入耦合液体后，缓冲管内全部或部分空间为空气，当因工件表面不平导致空腔内的有效空间发生变化时（或者说空腔内压力变化时），依靠缓冲管内空气的易压缩性以及柔性管（如果是的话）的易变形性，可以对空腔内的耦合液体压力变化起到明显的缓冲作用。
优选地，所述缓冲管全部或部分管段为透明管，由此可以直接观察缓冲管内的液面或液面变化情况。
优选地，所述缓冲管为横向设置的倒U形管，采用垂直向上的倒U形管，使用更为方便。
优选地，所述缓冲管在所述耦合壳体上的连接方式为：所述耦合壳体的顶面上设有两个固定的缓冲管连接管，所述两缓冲管连接管左右对称设置且位于所述耦合壳体的顶面的前部，所述缓冲管的两端分别插接在各自对应的所述缓冲管连接管上。由此，装入耦合液体时，可以先取下缓冲管，将耦合液体注入耦合壳体内的空腔，空腔内的空气随着耦合液体的注入从缓冲管连接管流出，装满后再将缓冲管两端分别插接在相应的缓冲管连接管上，由此方便了耦合液体的注入，并保证了缓冲管内有一定量的空气。
优选地，所述耦合壳体的轮廓呈长方体形，所述长方体的顶面设有开口，所述开口构成所述探头安装口，由此方便加工和使用。
优选地，所述柔性耦合件为透声膜，所述透声膜构成所述耦合壳体的部分或全部底面。
优选地，所述透声膜采用柔性材料制成。
优选地，所述透声膜采用的柔性材料为超薄橡胶。
优选地，所述耦合壳体的主体部分由硬质材料制成，底面设有耦合口，所述透声膜的周边设有硬质的透声膜安装框架，所述透声膜安装框架通过螺钉密封固定在所述耦合探测口周边的壳体上，所述透声膜覆盖所述耦合口，这种结构简单，安装方便，并且透声膜周围为硬质的壳体，可以起到对整个装置的支撑作用，并有利于保护透声膜不受损害。
优选地，所述耦合壳体的顶面的前端呈向上凸起的阶台形，所述缓冲管连接管安装在该凸起的阶台顶面上，由此，空腔内的空气（如果有的话）能够汇集到空腔前端的凸起部位而与缓冲管连通，更好地发挥缓冲管的缓冲作用，并且可以有效地避免因空气隔离影响探头探测面与耦合液体直接的超声传导。
耦合壳体可为任何材质，可以是有机玻璃也可以是其它材质，探头的下表面（探测面）与耦合壳体一起将耦合壳体内的空间围成一个封闭的空间，所围成的用于储存液体的空腔可以为任意角度（由探头探测面构成的空腔顶面的角度），不限于超声检测的某个角度，探头的可以依据任何方向安装。缓冲管也可以为其它形状，不限于U型，缓冲管的功能有排气、拍液、缓冲、观察液面等，构成壳体底面（或者底面的一部分）的超薄透声膜可以为橡胶，也可是符合超声要求的其它材料。
耦合壳体内设计的空腔储存用于耦合的液体（可称为耦合液体），探头安装在耦合壳体上，并与耦合壳体密封良好，耦合壳体上设置耦合液体的注液口，通过该注液口往空腔内注入耦合液体并将空腔内原有的空气通过缓冲管的连接口排出，倒U形的缓冲管能够观察液体位置并能缓冲由于工件表面不平引起的液体升降，依靠耦合液体的压力，使得透声膜与工件紧密接触以起到良好的耦合作用。
本发明所称密封安装、密封固定和密封连接等是指在实现相应的安装、固定和连接的同时应实现相应件之间相互密封，这些密封可以通过任意适宜的现有技术实现，例如在相应的接缝处设置密封垫/圈、密封胶或者依靠相互挤压形变实现硬密封等等。

Claims (10)

1.一种搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，包括探头，其特征在于还包括耦合壳体，所述耦合壳体内设有能够容纳耦合液体的空腔，所述耦合壳体的顶面上设有探头安装口，所述耦合壳体的底部设有柔性耦合件，所述探头通过所述安装口密封安装在所述耦合壳体上，所述探头的探测面位于水平面上或者相对于水平面倾斜设置。
2.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述耦合壳体上设有缓冲管，所述缓冲管的两端端口与所述耦合壳体内的空腔连通。
3.如权利要求2所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述缓冲管全部或部分管段为透明管。
4.如权利要求3所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述缓冲管为横向设置的倒U形管。
5.如权利要求4所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述缓冲管在所述耦合壳体上的连接方式为：所述耦合壳体的顶面上设有两个固定的缓冲管连接管，所述两缓冲管连接管左右对称设置且位于所述耦合壳体的顶面的前部，所述缓冲管的两端分别插接在各自对应的所述缓冲管连接管上。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述耦合壳体的轮廓呈长方体形，所述长方体的顶面设有开口，所述开口构成所述探头安装口。
7.如权利要求6所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述柔性耦合件为透声膜，所述透声膜构成所述耦合壳体的部分或全部底面。
8.如权利要求7所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述透声膜采用柔性材料制成。
9.如权利要求8所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述透声膜采用的柔性材料为超薄橡胶，所述耦合壳体的主体部分由硬质材料制成，底面设有耦合口，所述透声膜的周边设有硬质的透声膜安装框架，所述透声膜安装框架通过螺钉密封固定在所述耦合探测口周边的壳体上，所述透声膜覆盖所述耦合口。
10.如权利要求9所述的搅拌摩擦焊超声相控阵检测无水耦合装置，其特征在于所述耦合壳体的顶面的前端呈向上凸起的阶台形，所述缓冲管连接管安装在该凸起的阶台顶面上。
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