CN105806955B - 一种小径管内壁检查超声探头夹持结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电站一回路系统无损检测技术领域，具体涉及一种小径管内壁检查超声探头夹持结构。包括芯柱组件、探头收紧驱动组件、探头夹持组件；芯柱组件的芯管中部截面为正六边形，其上安装六套探头夹持组件，芯管下部为法兰结构，芯管内部为中空结构，中空结构的下部安装有信号/水复合接头，信号/水复合接头内部中心位置安装水管插头，通过压紧螺环进行固定；芯管上部安装有接头座和导向罩，接头座外壁周向上布置有两圈孔，用于安装信号电缆插座；探头收紧驱动组件套在芯柱组件外，包括收紧环和三根顶杆，顶杆插入芯管下部法兰结构的导向孔中，并可在孔中上下灵活滑动，顶杆通过螺纹连接到收紧环上；每个探头夹持组件可夹持两个通用超声探头。

Description

一种小径管内壁检查超声探头夹持结构

技术领域

本发明属于核电站一回路系统以及其它行业无损检测技术领域，具体涉及一种小径管内壁检查超声探头夹持结构。

背景技术

核电站有很多容器、设备及封头存在内壁开孔的管道，其上的焊缝因位置、辐射剂量以及检查范围要求等原因，不能从管道外壁对焊缝实施超声检查；此时，从管道内壁来对焊缝实施检查就成为必须之选。

针对这类焊缝的检查，多采用内径检查通用探头，探头本体为规则的长方体结构，侧面有用于夹持的定位孔。完成一条焊缝的检查需要用到多个探头实施扫查，为提高工作效率，降低人员受辐照剂量，提高检测数据的置信度和可追溯性，多采用专用自动化扫查器搭载多个超声检测探头来实施检查。此时，如何在狭小的小径管内壁实现多个探头的可靠夹持，保证所有探头在扫查过程中与管道内表面的可靠贴合，确保超声信号耦合就成为一个关键的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小径管内壁检查超声探头夹持结构，以克服小径管内部狭小空间的限制，实现多个通用探头的可靠夹持，保证每个探头在小径管内壁上的良好贴合，满足核电站小径管内壁超声检查的要求，该探头夹持结构也可用于其它行业类似小径管焊缝从内壁实施的无损检测。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种小径管内壁检查超声探头夹持结构，包括芯柱组件、探头收紧驱动组件、探头夹持组件；所述芯柱组件包括导向罩、接头座、信号电缆插座、芯管、信号/水复合接头、压紧螺环、水管插头；芯管中部截面为正六边形，其上安装六套探头夹持组件，芯管下部为法兰结构，芯管内部为中空结构，中空结构的下部安装有信号/水复合接头，信号/水复合接头内部中心位置安装水管插头，通过压紧螺环进行固定；芯管上部安装有接头座和导向罩，接头座外壁周向上布置有两圈孔，用于安装信号电缆插座；探头收紧驱动组件套在芯柱组件外，包括收紧环和三根顶杆，顶杆插入芯管下部法兰结构的导向孔中，并可在孔中上下灵活滑动，顶杆通过螺纹连接到收紧环上；每个探头夹持组件可夹持两个通用超声探头。

所述的芯管中空结构中使用同轴电缆连接信号/水复合接头和信号电缆插座，构成超声信号的电路通道，装配测试完成之后，在芯管中空结构中灌胶。

所述的探头夹持组件包括固定底座、支杆、复位弹簧、调整垫片、螺钉转销、探头框、普通超声探头、滑动底座、侧板、限位螺钉、顶出弹簧；固定底座为探头夹持组件的结构基体，通过螺钉将探头夹持组件安装到芯管上，并通过其下部的调整垫片来微调探头的顶出高度；固定底座、支杆、侧板以及滑动底座共同构成四连杆机构，当滑动底座相对固定底座的滑入深度变小时，两支杆之间的角度变小，侧板与底座之间的距离变大，普通超声探头在侧板的作用下向外运动；顶出弹簧连接在滑动底座与固定底座之间，将两者始终牵引相向运动，确保普通超声探头向外运动；探头框依靠其中间上的孔与侧板上的转销配合悬挂在两片侧板之间，可绕着侧板上的转销自由摆动，并由限位螺钉插入其侧面孔中限制其摆动的角度；螺钉转销通过螺纹连接在探头框上，其端部的圆柱销段插入普通超声探头的夹持孔中，实现对探头夹持，探头可绕螺钉转销的圆柱销段自由摆动，依靠探头框与探头之间的间隙值限制探头的摆动范围；探头与侧板之间构成了万向节结构；当侧板向外运动时，如果侧板一端探头与小径管内壁贴合，则侧板另一端的探头在四杆机构的作用下会继续向外运动，直至另一端的探头也同样与小径管内壁贴合；滑动底座和固定底座的上端部安装有复位弹簧，复位弹簧始终压在支杆的横杆上，保证支杆与滑动底座和固定底座之间始终处于最大的角度；普通超声探头的信号电缆自其背后引出，安装插头后插入到接头座外壁的信号电缆插座上。

所述的探头夹持组件的滑动底座端部安装有收紧螺钉，收紧螺钉连接在探头收紧驱动组件的收紧环上，在实施检查之前，本结构向下移动，驱动探头收紧驱动组件的顶杆上移，推动收紧环上移，带动探头夹持组件的滑动底座上移，驱动探头向内运动；检查实施时，本结构向上移动，与顶杆脱离接触，各个探头夹持组件在顶出弹簧的牵引下使得探头向外移动压紧贴合向小径管内壁。

所述的收紧螺钉调节滑动底座与收紧环之间的间隙来补偿每个探头夹持组件顶紧量的差异。

所述的收紧螺钉旋入滑动底座端部的深度可调节探头向内收紧的量。

本发明所取得的有益效果为：

本发明克服了小径管内部狭小空间的限制，实现了多达12个通用探头的可靠夹持，保证了每个探头在小径管内壁上的良好贴合，满足了核电站小径管内壁超声检查的要求。本发明中每个探头单体均采用万向节结构悬挂在侧板上，确保了探头单体与内壁的贴合效果；每个探头夹持组件所夹持的两个探头采用弹簧四连杆结构顶紧，使两个探头可自适应管径内壁的尺寸变化，始终压贴在内壁，确保了探头的耦合效果；本发明的紧凑设计使得一次夹持探头的数量最大化，极大的提高了检测的效率；本发明的电路、水路均封装在芯管内部，灌胶保护，提高了探头组件的可靠性和使用寿命；模块化的接口设计使得与检查装置连接便利，可靠；根据管道内径、探头尺寸的大小，本结构所能携带的探头夹持组件数量也可相应改变。

附图说明

图1为本发明所述小径管内壁检查超声探头夹持结构主视图；

图2为本发明所述小径管内壁检查超声探头夹持结构A-A剖视图；

图3为本发明所述小径管内壁检查超声探头夹持结构F-F剖视图；

图4为芯柱组件和探头收紧驱动组件主视图；

图5为芯柱组件和探头收紧驱动组件B-B剖视图；

图6为探头夹持组件主视图；

图7为探头夹持组件俯视图；

图8为探头夹持组件D-D剖视图；

图9为探头夹持组件C-C剖视图；

图中：1、芯柱组件；2、探头收紧驱动组件；3、探头夹持组件；4、导向罩；5、接头座；6、信号电缆插座；7、芯管；8、收紧环；9、顶杆；10、信号/水复合接头；11、压紧螺环；12、水管插头；13、固定底座；14、支杆；15、复位弹簧；16、调整垫片；17、螺钉转销；18、探头框；19、普通超声探头；20、收紧螺钉；21、滑动底座；22、侧板；23、限位螺钉；24、顶出弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1—3所示，本发明所述小径管内壁检查超声探头夹持结构包括芯柱组件1、探头收紧驱动组件2、探头夹持组件3；

如图4、图5所示，芯柱组件1为本结构的支撑连接主体，内部为超声信号电路、耦合剂供给水路的通道，外部用于安装探头夹持组件3。芯柱组件1包括导向罩4、接头座5、信号电缆插座6、芯管7、信号/水复合接头10、压紧螺环11、水管插头12。芯管7作为整个结构的支承主体，其中部截面为正六边形，各面上分布有螺孔，用于安装六套探头夹持组件3；下部为法兰结构，用于与自动检测装置连接。芯管7为中空结构，内部为超声信号电路、耦合剂供给水路的通道，中空结构的下部安装有信号/水复合接头10，信号/水复合接头10内部中心位置安装水管插头12，用于水路连接，使用压紧螺环11进行固定。芯管7上部安装有接头座5和导向罩4，接头座5外壁周向上布置有两圈孔，用于安装信号电缆插座6，每个孔的旁边均刻蚀字母或数字等标识用于区分每个插座的定义。芯管7中空结构中使用同轴电缆连接信号/水复合接头10和信号电缆插座6，构成超声信号的电路通道，装配测试完成之后，在芯管7中空结构中灌胶固定、保护电缆、接头及水管，并使之成为一个整体。

探头收紧驱动组件2包括收紧环8和三根顶杆9，其套在芯柱组件1外，顶杆9插入芯柱组件1的芯管7下部法兰结构的导向孔中，并可在孔中上下灵活滑动。顶杆9通过螺纹连接到收紧环8上，并紧固成一个整体。

如图6—图9所示，探头夹持组件3使用螺钉安装到芯管7的六个面上，每个探头夹持组件3可夹持两个通用超声探头。

探头夹持组件3包括固定底座13、支杆14、复位弹簧15、调整垫片16、螺钉转销17、探头框18、普通超声探头19、收紧螺钉20、滑动底座21、侧板22、限位螺钉23、顶出弹簧24。固定底座13为探头夹持组件3的结构基体，通过螺钉将探头夹持组件3安装到芯管7上，并通过其下部的调整垫片16来微调探头的顶出高度。固定底座13、支杆14、侧板22以及滑动底座21共同构成四连杆机构，当滑动底座21相对固定底座13的滑入深度变小时，两支杆14之间的角度变小，侧板22与底座13之间的距离变大，普通超声探头19在侧板22的作用下向外运动，完成探头贴合小径管内壁的动作。顶出弹簧24连接在滑动底座21与固定底座13之间，将两者始终牵引相向运动，确保普通超声探头19向外运动，确保其与内壁贴合良好。

探头框18依靠其中间上的孔与侧板22上的转销配合悬挂在两片侧板22之间，可绕着侧板22上的转销自由摆动，并由限位螺钉23插入其侧面孔中限制其摆动的角度；螺钉转销17通过螺纹连接在探头框18上，其端部的圆柱销段插入普通超声探头19的夹持孔中，实现对探头19夹持，探头可绕螺钉转销17的圆柱销段自由摆动，依靠探头框18与探头19之间的间隙值限制探头的摆动范围。如此，探头19与侧板22之间就构成了一个万向节结构。

当侧板22向外运动时，如果侧板22一端探头与小径管内壁贴合，则侧板22另一端的探头在四杆机构的作用下会继续向外运动，直至另一端的探头也同样与小径管内壁贴合。

滑动底座21和固定底座13的上端部适当位置安装有复位弹簧15，复位弹簧15始终压在支杆14的横杆上，保证支杆14与滑动底座21和固定底座13之间始终处于最大的角度，当本结构竖立起来时，使得夹持探头的四杆机构不会下垂太多导致本结构难以进入小径管内部。

普通超声探头19的信号电缆自其背后引出，安装插头后插入到接头座5外壁的信号电缆插座6上。

探头夹持组件3的滑动底座21端部安装有一个收紧螺钉20，收紧螺钉20连接在探头收紧驱动组件2的收紧环8上，在自动检测装置携带探头实施检查之前，自动检测装置将本结构向下移动，驱动探头收紧驱动组件2的顶杆9上移，推动收紧环8上移，带动探头夹持组件3的滑动底座21上移，驱动探头向内运动，使得本结构所夹持的探头外包络直径变小，实现探头组件无阻碍的进入小径管内孔中。检查实施时，自动检测装置驱动本结构向上移动，与顶杆9脱离接触，各个探头夹持组件3在顶出弹簧24的牵引下使得探头19向外移动压紧贴合向小径管内壁。由收紧螺钉20调节的滑动底座21与收紧环8之间的间隙来补偿每个探头夹持组件3顶紧量的差异。调节收紧螺钉20旋入滑动底座21端部的深度可调节探头向内收紧的量。

将夹持超声探头的小径管内壁检查超声探头夹持结构连接到自动检测装置上，自动检测装置驱动本结构向下移动，将检测探头向内收紧，使得本结构所夹持的探头外包络直径变小，直至小于受检管道的内径，将自动检测装置连同本结构安装到检查位置，启动自动检测装置驱动组合探头运动，完成小径管内壁的超声自动检查。检查完毕后，自动检测装置驱动本结构向下移动，将检测探头向内收紧，使得本结构所夹持的探头外包络直径变小，直至小于受检管道的内径，将自动检测装置连同本结构撤出小径管内孔，完成检查。

Claims (6)

1.一种小径管内壁检查超声探头夹持结构，其特征在于：包括芯柱组件(1)、探头收紧驱动组件(2)、探头夹持组件(3)；所述芯柱组件(1)包括导向罩(4)、接头座(5)、信号电缆插座(6)、芯管(7)、信号/水复合接头(10)、压紧螺环(11)、水管插头(12)；芯管(7)中部截面为正六边形，其上安装六套探头夹持组件(3)，芯管(7)下部为法兰结构，芯管(7)内部为中空结构，中空结构的下部安装有信号/水复合接头(10)，信号/水复合接头(10)内部中心位置安装水管插头(12)，通过压紧螺环(11)进行固定；芯管(7)上部安装有接头座(5)和导向罩(4)，接头座(5)外壁周向上布置有两圈孔，用于安装信号电缆插座(6)；探头收紧驱动组件(2)套在芯柱组件(1)外，包括收紧环(8)和三根顶杆(9)，顶杆(9)插入芯管(7)下部法兰结构的导向孔中，并可在孔中上下灵活滑动，顶杆(9)通过螺纹连接到收紧环(8)上；每个探头夹持组件(3)可夹持两个普通超声探头。

2.根据权利要求1所述的小径管内壁检查超声探头夹持结构，其特征在于：所述的芯管(7)中空结构中通过同轴电缆连接信号/水复合接头(10)和信号电缆插座(6)，构成超声信号的电路通道，装配测试完成之后，在芯管(7)中空结构中灌胶。

3.根据权利要求1所述的小径管内壁检查超声探头夹持结构，其特征在于：所述的探头夹持组件(3)包括固定底座(13)、支杆(14)、复位弹簧(15)、调整垫片(16)、螺钉转销(17)、探头框(18)、普通超声探头(19)、滑动底座(21)、侧板(22)、限位螺钉(23)、顶出弹簧(24)；固定底座(13)为探头夹持组件(3)的结构基体，通过螺钉将探头夹持组件(3)安装到芯管(7)上，并通过其下部的调整垫片(16)来微调普通超声探头的顶出高度；固定底座(13)、支杆(14)、侧板(22)以及滑动底座(21)共同构成四连杆机构，当滑动底座(21)相对固定底座(13)的滑入深度变小时，两支杆(14)之间的角度变小，侧板(22)与底座(13)之间的距离变大，普通超声探头(19)在侧板(22)的作用下向外运动；顶出弹簧(24)连接在滑动底座(21)与固定底座(13)之间，将两者始终牵引相向运动，确保普通超声探头(19)向外运动；探头框(18)依靠其中间上的孔与侧板(22)上的转销配合悬挂在两片侧板(22)之间，可绕着侧板(22)上的转销自由摆动，并由限位螺钉(23)插入其侧面孔中限制其摆动的角度；螺钉转销(17)通过螺纹连接在探头框(18)上，其端部的圆柱销段插入普通超声探头(19)的夹持孔中，实现对普通超声探头(19)夹持，普通超声探头可绕螺钉转销(17)的圆柱销段自由摆动，依靠探头框(18)与普通超声探头(19)之间的间隙值限制普通超声探头的摆动范围；普通超声探头(19)与侧板(22)之间构成了万向节结构；当侧板(22)向外运动时，如果侧板(22)一端普通超声探头与小径管内壁贴合，则侧板(22)另一端的普通超声探头在四杆机构的作用下会继续向外运动，直至另一端的普通超声探头也同样与小径管内壁贴合；滑动底座(21)和固定底座(13)的上端部安装有复位弹簧(15)，复位弹簧(15)始终压在支杆(14)的横杆上，保证支杆(14)与滑动底座(21)和固定底座(13)之间始终处于最大的角度；普通超声探头(19)的信号电缆自其背后引出，安装插头后插入到接头座(5)外壁的信号电缆插座(6)上。

4.根据权利要求3所述的小径管内壁检查超声探头夹持结构，其特征在于：所述的探头夹持组件(3)的滑动底座(21)端部安装有收紧螺钉(20)，收紧螺钉(20)连接在探头收紧驱动组件(2)的收紧环(8)上，在实施检查之前，本结构向下移动，驱动探头收紧驱动组件(2)的顶杆(9)上移，推动收紧环(8)上移，带动探头夹持组件(3)的滑动底座(21)上移，驱动普通超声探头向内运动；检查实施时，本结构向上移动，与顶杆(9)脱离接触，各个探头夹持组件(3)在顶出弹簧(24)的牵引下使得普通超声探头(19)向外移动压紧贴合向小径管内壁。

5.根据权利要求4所述的小径管内壁检查超声探头夹持结构，其特征在于：所述的收紧螺钉(20)调节滑动底座(21)与收紧环(8)之间的间隙来补偿每个探头夹持组件(3)顶紧量的差异。

6.根据权利要求4所述的小径管内壁检查超声探头夹持结构，其特征在于：所述的收紧螺钉(20)旋入滑动底座(21)端部的深度可调节普通超声探头向内收紧的量。