CN105758941B - 一种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构，通过在探头楔块的两侧分别设置可转动的第一销钉、第二销钉，并将第一销钉、第二销钉插入到U型架相应直臂上的条形槽中，第一销钉、第二销钉能够沿相应的条形槽上下运动，而通过第一连杆、第二连杆将第一销钉、第二销钉安装在U型架上，第一弹簧、第二弹簧使第一销钉、第二销钉保持具有向下复位至相应条形槽底部的趋势，从而使探头楔块的检测面保持紧贴在被检测管道的表面上。这种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构具有三个自由度和向下紧贴的压力，能够在较小的结构尺寸下，满足探头楔块对检测表面的耦合要求，而且结构简单可靠，成本低廉，具备很高的现实应用价值。

Description

一种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构

技术领域

本发明涉及一种超声探头夹持机构，尤其涉及一种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构。

背景技术

小径管通常泛指外径为21.3～159mm的金属管道，在石油化工、承压设备、锅炉制造、电力行业、核电工业等领域应用较为广泛。此类管件的特点是曲率半径小，管壁厚度薄，施工布置紧凑。正因此类管道的应用范围很广，一旦发生问题很大概率会对生产和生活产生不良影响，甚至造成环境污染或爆炸等重大事故，所以必须确保此类管件的性能符合使用和安全要求。

对管道的检测包括焊缝检测和管体检测，焊缝检测分为环焊缝检测和纵焊缝检测，环焊缝即是焊缝沿管道周向环绕一圈，纵焊缝即是沿管道轴向延伸；管体检测包括腐蚀检测和裂纹检测。管道检测一般采用无损检测方式，即在不损害或不影响被检测对象使用性能和内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。实际工程中常用的无损检测方式包括射线检测、磁粉检测、渗透检测和超声检测等。

超声无损检测过程中，工件表面往往因为氧化层或腐蚀生锈等原因而非常粗糙，如若将探头直接与工件接触很容易导致探头磨损过快，缩短探头寿命。因此，实际操作中往往在探头和被测工件之间增加可更换的、价格相对低廉的介质用以替代磨损，即所谓的楔块。检测过程需对楔块提供持续稳定的下压力以保证两者紧密贴合，使耦合效果达到检测要求，否则将无法进行检测。由于楔块本身具有一定的尺寸和硬度，若没有足够的自由度，单纯靠下压力显然无法满足耦合要求。

小径管超声无损检测的探头楔块夹持机构，要求在整个的检测过程中，夹持机构能够对探头楔块与被测管道表面保持持续稳定的贴合，以达到稳定一致的检测结果。实际工程现场中，因各种原因，工件表面会呈现变形和凹凸不平的情况，一般机构难以达到在检测过程提供持续稳定贴合，使耦合效果难以达到稳定和一致，对操作过程和检测结果判断形成影响。目前市场上的产品（包含但不限于小径管无损检测装置）一般为探头楔块提供三个自由度和贴合所需的下压力，大多数采用如图1a所示的一个位移+两个转动的设计方案，或如图1b所示的三个转动的设计方案。为保证转动顺畅和运动精度，通常在U型架的外部增加轴承或直线导轨等标准件，这导致两个问题：一是机构整体尺寸偏大，二是成本较高。

如前文所述，小径管的特点是布置紧凑，管道之间的间距很小，若机构的整体尺寸过大，很容易在检测过程出现卡住、操作空间不足的情况。为了解决这个问题，一些应用于小径管超声无损检测的装置做出了放弃部分自由度的妥协（折衷方案），例如，公告号为CN204694677 U的专利文献公开了一种小径管焊缝超声相控阵检测装置，如图2所示，该装置为了避免尺寸过大，使用粘扣带为探头楔块提供下压力，因此不需使用轴承或直线导轨，得以压缩装置尺寸。但这么做的代价是探头楔块的自由度受到限制，当管道表面沿轴向方向存在高度差时，探头楔块无法与管道进行良好的耦合，退一步说，即便检测过程探头楔块与管道能保持紧贴，此种方式无法避免会在管径变化时导致整个装置出现时紧时松的现象，导致耦合偏差，使用该装置检查时图像重复精度低。

由上文可知，目前市面上的小径管环焊缝检测装置一般存在两个矛盾：一是为了保证探头楔块耦合所需的自由度会导致装置尺寸偏大，实际中无法应用，而且成本较高；二是若放弃某些自由度以缩小整体尺寸，则会导致探头楔块耦合效果不满足检测需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构，这种探头楔块夹持机构的整体尺寸较小，能够保持探头楔块紧贴管道表面，满足对检测表面的耦合要求，而且结构简单可靠，成本低廉，具备很高的现实应用价值。采用的技术方案如下：

一种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构，包括探头楔块和U型架，其特征是：还包括第一销钉、第二销钉、第一转轴、第二转轴、第一连杆、第二连杆、第一弹簧和第二弹簧；第一销钉、第二销钉的固定端分别可转动安装在所述探头楔块的两侧；所述U型架的两条直臂的端部均开设有与直臂长度方向相垂直的条形槽；第一销钉、第二销钉的自由端分别处于相应的条形槽中；第一连杆的一端与第一销钉的自由端固定连接，第一连杆的另一端通过第一转轴可转动安装在U型架的相应直臂上；第二连杆的一端与第二销钉的自由端固定连接，第二连杆的另一端通过第二转轴可转动安装在U型架的相应直臂上；第一弹簧的两端分别与第一连杆、U型架的相应直臂连接；第二弹簧的两端分别与第二连杆、U型架的相应直臂连接。

这种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构，通过在探头楔块的两侧分别设置可转动的第一销钉、第二销钉，并将第一销钉、第二销钉插入到U型架相应直臂上的条形槽中，第一销钉、第二销钉能够沿相应的条形槽上下运动，而通过第一连杆、第二连杆将第一销钉、第二销钉安装在U型架上，第一弹簧、第二弹簧使第一销钉、第二销钉保持具有向下复位至相应条形槽底部的趋势，从而使探头楔块的检测面保持紧贴在被检测管道的表面上。当被检测管道没有表面缺陷（如焊渣、磨痕、凹陷、椭圆等凹凸或不圆缺陷）时，在第一弹簧、第二弹簧的拉力作用下，第一销钉、第二销钉向下移动到相应的条形槽底部，两侧的高度一致，探头楔块在第一弹簧、第二弹簧作用下紧贴在被检测管道表面上平直移动；当探头楔块的左侧遇到向上凸出的表面缺陷时，处于左侧的第二销钉由于管道表面高度的增大而沿升高，并沿条形槽向上运动，而处于右侧的第一销钉则维持在条形槽底部不变，因此，探头楔块向右侧自由偏转，而探头楔块在第一弹簧、第二弹簧作用下仍紧贴在被检测管道表面上；同理的，当探头楔块的右侧遇到向上凸出的表面缺陷时，处于右侧的第一销钉由于管道表面高度的增大而沿升高，并沿条形槽向上运动，而处于左侧的第二销钉则维持在条形槽底部不变，因此，探头楔块向左侧自由偏转，而探头楔块在第一弹簧、第二弹簧作用下仍紧贴在被检测管道表面上；当探头楔块遇到较大的凹凸表面缺陷时，探头楔块绕第一销钉、第二销钉转动，而探头楔块在第一弹簧、第二弹簧作用下仍紧贴在被检测管道表面上。这样，这种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构能够在较小空间范围内夹持探头楔块并对其保持持续的压力，并且探头楔块具有三个自由度，即是能够向左偏转、向右偏转和绕第一销钉、第二销钉转动，使得探头楔块能更大限度与被测管道表面贴合，即使面对工程现场中管道表面常有的各种表面缺陷（如焊渣、磨痕、凹陷、椭圆等凹凸或不圆缺陷）也能够保持较佳的贴合，从而保证检测全程良好的耦合效果，大大降低探伤检测操作难度，在降低检测工人技术要求的同时提高工作质量和效率。另外，这种探头楔块夹持机构施加压力及三个自由度的功能部件：第一销钉、第二销钉、第一转轴、第二转轴、第一连杆、第二连杆、第一弹簧、第二弹簧均设置在探头楔块与U型架之间，并不是在U型架之外增加功能部件，因此，这种探头楔块夹持机构的整体尺寸实际上仅取决于探头楔块的大小，整体尺寸较小，即使应用于小管径管道的检测，也能够满足探头楔块对检测表面的耦合要求，而且结构简单可靠，成本低廉，具备很高的现实应用价值。

作为本发明的优选方案，所述第一连杆上设有第一搭钩，所述第二连杆上设有第二搭钩，所述U型架的两条直臂上分别设有第一固定轴、第二固定轴，所述第一弹簧的一端套接在第一固定轴上，第一弹簧的另一端套接在第一搭钩上，所述第二弹簧的一端套接在第二固定轴上，第二弹簧的另一端套接在第二搭钩上。第一弹簧、第二弹簧均以套接的方式与第一连杆/第二连杆、U型架的相应直臂连接，更换第一弹簧、第二弹簧相当方便，当第一弹簧、第二弹簧用久失去弹性时，及时更换第一弹簧、第二弹簧，使第一弹簧、第二弹簧维持适当的拉力，分别通过第一连杆、第二连杆作用于第一销钉、第二销钉，使第一销钉、第二销钉保持具有向下复位至相应条形槽底部的趋势，从而使探头楔块的检测面保持紧贴在被检测管道的表面上。

作为本发明进一步的优选方案，所述第一转轴、第二转轴分别固定安装在U型架的相应直臂上，所述第一连杆与第一转轴可转动连接，所述第二连杆与第二转轴可转动连接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

这种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构能够在较小空间范围内夹持探头楔块并对其保持持续的压力，并且探头楔块具有三个自由度，即是能够向左偏转、向右偏转和绕第一销钉、第二销钉转动，使得探头楔块能更大限度与被测管道表面贴合，即使面对工程现场中管道表面常有的各种表面缺陷（如焊渣、磨痕、凹陷、椭圆等凹凸或不圆缺陷）也能够保持较佳的贴合，从而保证检测全程良好的耦合效果，大大降低探伤检测操作难度，在降低检测工人技术要求的同时提高工作质量和效率。另外，这种探头楔块夹持机构施加压力及三个自由度的功能部件：第一销钉、第二销钉、第一转轴、第二转轴、第一连杆、第二连杆、第一弹簧、第二弹簧均设置在探头楔块与U型架之间，并不是在U型架之外增加功能部件，因此，这种探头楔块夹持机构的整体尺寸实际上仅取决于探头楔块的大小，整体尺寸较小，即使应用于小管径管道的检测，也能够满足探头楔块对检测表面的耦合要求，而且结构简单可靠，成本低廉，具备很高的现实应用价值。

附图说明

图1a、图1b是现有技术中两种尺寸较大的探头楔块夹持机构；

图2是现有技术中一种尺寸较小的探头楔块夹持机构；

图3是本发明优选实施方式的结构示意图；

图4是图3的另一侧视图；

图5a是探头楔块作平直运动的示意图，图5b是探头楔块向右偏转的示意图；图5c是探头楔块向左偏转的示意图；图5d是探头楔块绕第一销钉、第二销钉转动的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。

如图3、图4所示，这种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构，包括探头楔块1、U型架2、第一销钉3、第二销钉4、第一转轴5、第二转轴6、第一连杆7、第二连杆8、第一弹簧9和第二弹簧10；第一销钉3、第二销钉4的固定端分别可转动安装在探头楔块1的两侧； U型架2的两条直臂11的端部均开设有与直臂11长度方向相垂直的条形槽12；第一销钉3、第二销钉4的自由端分别处于相应的条形槽12中；第一连杆7的一端与第一销钉3的自由端固定连接，第一转轴5固定安装在U型架2的相应直臂11上，第一连杆7与第一转轴5可转动连接；第二连杆8的一端与第二销钉4的自由端固定连接，第二转轴6固定安装在U型架2的相应直臂11上，第二连杆8与第二转轴6可转动连接；第一连杆7上设有第一搭钩13，第二连杆8上设有第二搭钩14， U型架2的两条直臂上分别设有第一固定轴15、第二固定轴16，第一弹簧9的一端套接在第一固定轴15上，第一弹簧9的另一端套接在第一搭钩13上，第二弹簧10的一端套接在第二固定轴16上，第二弹簧10的另一端套接在第二搭钩14上。

下面结合附图对这种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构的工作原理作进一步详述：

如图3、图4所示，这种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构，通过在探头楔块1的两侧分别设置可转动的第一销钉3、第二销钉4，并将第一销钉3、第二销钉4插入到U型架2相应直臂上的条形槽12中，第一销钉3、第二销钉4能够沿相应的条形槽12上下运动，而通过第一连杆7、第二连杆8将第一销钉3、第二销钉4安装在U型架2上，第一弹簧9、第二弹簧10使第一销钉3、第二销钉4保持具有向下复位至相应条形槽12底部的趋势，从而使探头楔块1的检测面保持紧贴在被检测管道的表面上。如图5a所示，当被检测管道没有表面缺陷（如焊渣、磨痕、凹陷、椭圆等凹凸或不圆缺陷）时，在第一弹簧9、第二弹簧10的拉力作用下，第一销钉3、第二销钉4向下移动到相应的条形槽12底部，两侧的高度一致，探头楔块1在第一弹簧9、第二弹簧10作用下紧贴在被检测管道表面上平直移动；如图5b所示，当探头楔块1的左侧遇到向上凸出的表面缺陷时，处于左侧的第二销钉4（被挡住）由于管道表面高度的增大而沿升高，并沿条形槽12向上运动，而处于右侧的第一销钉3则维持在条形槽12底部不变，因此，探头楔块1向右侧自由偏转，而探头楔块1在第一弹簧9、第二弹簧10作用下仍紧贴在被检测管道表面上；同理的，如图5c所示，当探头楔块1的右侧遇到向上凸出的表面缺陷时，处于右侧的第一销钉3由于管道表面高度的增大而沿升高，并沿条形槽12向上运动，而处于左侧的第二销钉4则维持在条形槽12底部不变，因此，探头楔块1向左侧自由偏转，而探头楔块1在第一弹簧9、第二弹簧10作用下仍紧贴在被检测管道表面上；当探头楔块1遇到较大的凹凸表面缺陷时，探头楔块1绕第一销钉3、第二销钉4转动，而探头楔块1在第一弹簧9、第二弹簧10作用下仍紧贴在被检测管道表面上。

另外，第一弹簧9、第二弹簧10均以套接的方式与第一连杆7/第二连杆8、U型架2的相应直臂11连接，更换第一弹簧9、第二弹簧10相当方便，当第一弹簧9、第二弹簧10用久失去弹性时，及时更换第一弹簧9、第二弹簧10，使第一弹簧9、第二弹簧10维持适当的拉力，分别通过第一连杆7、第二连杆8作用于第一销钉3、第二销钉4，使第一销钉3、第二销钉4保持具有向下复位至相应条形槽12底部的趋势，从而使探头楔块1的检测面保持紧贴在被检测管道的表面上。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种适合管道超声无损检测的探头楔块夹持机构，包括探头楔块和U型架，其特征是：还包括第一销钉、第二销钉、第一转轴、第二转轴、第一连杆、第二连杆、第一弹簧和第二弹簧；第一销钉、第二销钉的固定端分别可转动安装在所述探头楔块的两侧；所述U型架的两条直臂的端部均开设有与直臂长度方向相垂直的条形槽；第一销钉、第二销钉的自由端分别处于相应的条形槽中；第一连杆的一端与第一销钉的自由端固定连接，第一连杆的另一端通过第一转轴可转动安装在U型架的相应直臂上；第二连杆的一端与第二销钉的自由端固定连接，第二连杆的另一端通过第二转轴可转动安装在U型架的相应直臂上；第一弹簧的两端分别与第一连杆、U型架的相应直臂连接；第二弹簧的两端分别与第二连杆、U型架的相应直臂连接。

2.如权利要求1所述的探头楔块夹持机构，其特征是：所述第一连杆上设有第一搭钩，所述第二连杆上设有第二搭钩，所述U型架的两条直臂上分别设有第一固定轴、第二固定轴，所述第一弹簧的一端套接在第一固定轴上，第一弹簧的另一端套接在第一搭钩上，所述第二弹簧的一端套接在第二固定轴上，第二弹簧的另一端套接在第二搭钩上。

3.如权利要求1或2所述的探头楔块夹持机构，其特征是：所述第一转轴、第二转轴分别固定安装在U型架的相应直臂上，所述第一连杆与第一转轴可转动连接，所述第二连杆与第二转轴可转动连接。