CN107741460B - 电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电磁超声波无损检测技术应用领域，涉及电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置结构，包括探头系统、铰链座系统和弹簧底座系统，探头系统下端设有弹簧底座系统，探头系统两侧设有脚链座系统。本机械装置结构能够保护电磁超声换能器磁钢部件，延长电磁超声换能器在工程应用时的使用寿命，减小检测时磁钢与工件间的提离距，提高检测准确性。同时针对检测应用时磁钢损坏的两个主要原因进行解决，一是增强磁钢的抗耐磨性；二是增强磁钢的抗撞击性。从而有效解决磁钢的保护，实现长距离的工程检测应用。
Description
技术领域
本发明属于电磁超声波无损检测技术应用领域，涉及金属管道内检测领域，尤其涉及电磁超声金属管道无损内检测领域，涉及一种电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置结构。
背景技术
电磁超声波检测技术属于超声波检测技术的一种，是无损检测领域出现的新技术，可应用于金属材料无损检测。其超声波的产生与接收区别于传统压电超声波检测技术。在工业应用中，具有非接触、无需耦合剂等优势技术特点。
电磁超声换能器是电磁超声检测技术的应用核心，即探头部分。是用于产生和接收超声波的核心部件。电磁超声换能器由磁钢、线圈、工件三部分组成，线圈置于工件近表面，在对线圈通交变电的条件下，在工件近表面内部形成涡流；在磁钢偏置磁场作用下，交变涡流受到交变洛伦兹力；涡流质点在交变洛伦兹力的作用下，形成机械振动，产生超声波。
电磁超声检测应用过程中，磁钢与工件间的提离距对检测效果影响极大，呈指数衰减。因此在满足检测要求的前提下，提离距越小越好。在线动态检测时，受多种客观因素影响，无法保证被检工件的光洁度，即磁钢不可避免与工件发生相对摩擦和撞击。摩擦和撞击将对磁钢部件造成磨损和破坏，进而形成对换能器的破坏。为保护磁钢，以保证探头的正常工作，设计磁钢的耐磨保护结构，对于电磁超声检测技术的工程应用至关重要。特别是长输管道的在线内检测，因其特殊的应用环境，检测器需要在长输管道内部行进数百公里，管节螺旋焊缝、直焊缝、环焊缝等焊缝特征对换能器磁钢部件的破坏影响巨大，因此，此类工程应用对换能器磁钢的保护要求更高。
所以需要研发一种适用工程检测应用的换能器磁钢部件保护装置。
发明内容
发明目的
为了保护电磁超声换能器磁钢部件，延长电磁超声换能器在工程应用时的使用寿命，使电磁超声检测器在线检测时不因换能器的损坏而无法实现完整检测。提供一种电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置结构，减小检测时磁钢与工件间的提离距，提高检测准确性。同时针对检测应用时磁钢损坏的两个主要原因进行解决，一是增强磁钢的抗耐磨性；二是增强磁钢的抗撞击性。从而有效解决磁钢的保护，实现长距离的工程检测应用。
技术方案
一种电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置结构，包括探头系统、铰链座系统和弹簧底座系统，其特征在于：探头系统下端设有弹簧底座系统，探头系统两侧设有脚链座系统。
所述弹簧底座系统包括下弹簧座、上弹簧座和弹簧，下弹簧座上端连接有弹簧，弹簧的上端与上弹簧座连接，上弹簧座连接于探头系统的下端，所述下弹簧座还设有连接螺丝。
所述铰链座系统包括前铰链座系统和后铰链座系统，前铰链座系统包括连接铰支座a、滑移连杆和固定铰支座a，连接铰支座连接在探头系统前侧，滑移连杆的一端铰接在连接铰支座a上，滑移连杆的另一端铰接在固定铰支座a上；后铰链座系统包括连接铰支座b、连杆和固定铰支座b，连接铰支座b连接在探头系统后侧，连杆的一端铰接在连接铰支座b上，连杆的另一端铰接在固定铰支座b上。
所述滑移连杆在与固定铰支座a的铰接处设有条形滑动槽。
所述连接铰支座a和滑移连杆的连接处设有套筒销轴，滑移连杆和固定铰支座a的连接处也设有套筒销轴；连接铰支座b和连杆的连接处设有套筒销轴，连杆和固定铰支座b的连接处也设有套筒销轴；所述套筒销轴一端大于连接处的直径，另一端设有外螺纹，外螺纹处螺纹配合有锁紧片。
所述探头系统包括护壳、永磁铁和线圈，永磁铁位于护壳内部的两侧，线圈位于两块永磁铁之间，线圈的上表面露于护壳上表面外，于磁钢护盖表面水平。
所述护壳包括前护板、后护板、左右护板磁钢上护板和磁钢底护板，前护板、后护板位于护壳内侧处皆设有连接容纳槽，连接柱一端位于连接容纳槽内，另一端螺接有连接螺母，通过连接柱和连接螺母将护壳与连接铰支座a、护壳与连接铰支座b连接在一起。
所述前护板上端还设有导线槽，线圈连接的电线从护壳内部穿过导线槽另一端位于护壳的外侧。
所述磁钢上护板设有固定线孔，磁钢上护板设有线圈固定孔。
所述护壳的上端四周皆设有倒角。
优点及效果
本发明电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置结构，具有如下优点：
装置的随动机械结构，可以缓冲检测过程中出现的撞击，遇到管道变形时，装置可减小磁钢与工件间的提离距，提高检测准确性。倒角设计有效降低工件对磁钢的直接撞击，增强磁钢保护作用。
保护壳设计可以保护磁钢与线圈导线不受腐蚀磨损。
弹簧底座结构和滑移连杆的设计使得换能器实际检测时具有更好的随动性，在遇到各种管道内复杂环境时具有良好的适应性，可以在较为严苛环境下仍使换能器保持良好工作状态，保证回波强度。
因电磁超声换能器的物理工作原理，选用高导磁率金属耐磨材质作为耐磨片，具有更好的金属延展性能和保护功能。当遇到管道内较大形变量时，保护磁钢与导线不因撞击而磨损脱落。
附图说明
图1是本发明总装图；
图2是X处线圈示意图；
图3是永磁铁和线圈位置示意图；
图4是前护板结构示意图；
图5是后护板结构示意图。
附图标记说明：1.下弹簧座、2.上弹簧座、3.弹簧、4.连接螺丝、5.连接铰支座a、6.滑移连杆、7.固定铰支座a、8.连接铰支座b、9.连杆、10.固定铰支座b、11.条形滑动槽、23.套筒销轴、13.锁紧片、14.永磁铁、15.线圈、16.前护板、17.后护板、18.左右护板、19.磁钢上护板、20.磁钢底护板、21.连接容纳槽、22.连接柱、23.连接螺母、24.导线槽、25.固定线孔、26.线圈固定孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1、图2、图3、图4和图5所示，电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置结构，包括探头系统、铰链座系统和弹簧底座系统，探头系统下端设有弹簧底座系统，探头系统两侧设有脚链座系统。所述弹簧底座系统包括下弹簧座1、上弹簧座2和弹簧3，下弹簧座1上端连接有弹簧3，弹簧3的上端与上弹簧座2连接，上弹簧座2连接于探头系统的下端，弹簧通过锁扣与上弹簧座2和下弹簧座1相连。所述下弹簧座1还设有连接螺丝4。所述铰链座系统包括前铰链座系统和后铰链座系统，前铰链座系统包括连接铰支座a 5、滑移连杆6和固定铰支座a 7，连接铰支座5连接在探头系统前侧，滑移连杆6的一端铰接在连接铰支座a 5上，滑移连杆6的另一端铰接在固定铰支座a 7上，滑移连杆6在与固定铰支座a 7的铰接处设有条形滑动槽11，当管道变形量增大时套筒销轴12能够在条形滑动槽11中移动，有效保护装置，缓冲撞击所带来的损伤。连接铰支座a 5和滑移连杆6的连接处设有套筒销轴12，滑移连杆6和固定铰支座a 7的连接处也设有套筒销轴12；连接铰支座b 8和连杆9的连接处设有套筒销轴12，连杆9和固定铰支座b 10的连接处也设有套筒销轴12；所述套筒销轴12一端大于连接处的直径，另一端设有外螺纹，外螺纹处螺纹配合有锁紧片13，能够调节配合处松紧。后铰链座系统包括连接铰支座b 8、连杆9和固定铰支座b 10，连接铰支座b 8连接在探头系统后侧，连杆9的一端铰接在连接铰支座b 8上，连杆9的另一端铰接在固定铰支座b 10上。所述探头系统包括护壳、永磁铁14和线圈15，护壳的上端四周皆设有倒角，护壳的倒角设计能够避免装置与工件突起的正面撞击，从而提高装置抗撞击性。永磁铁14位于护壳内部的两侧，线圈15位于两块永磁铁14之间，线圈15的上表面露于护壳上表面外，于磁钢护盖表面水平。护壳包括前护板16、后护板17、左右护板18磁钢上护板19和磁钢底护板20，所有护板皆能够单独拆卸。前护板16、后护板17位于护壳内侧处皆设有连接容纳槽21，连接柱22一端位于连接容纳槽21内，另一端螺接有连接螺母23，通过连接柱22和连接螺母23将护壳与连接铰支座a 5、护壳与连接铰支座b 8连接在一起。磁钢上护板19共计有3个，两侧磁钢上护板19保护和固定两侧的永磁铁14，中间的磁钢上护板19固定线圈15。前护板16上端还设有导线槽24，方便引出导线，线圈连接的电线从护壳内部穿过导线槽24另一端位于护壳的外侧。磁钢上护板19设有固定线孔25，用于加固连接线圈的导线；磁钢上护板19设有线圈固定孔26，通过线圈固定孔26能够向探头系统内注胶并螺丝固定线圈，使得线圈的固定更加牢固。磁钢底护板20位于永磁铁14下端，其上有螺孔与上弹簧座2相连。
由磁钢上护板19、前护板16、后护板17、磁钢底护板20共同组成的保护系统紧固于永磁铁14四周，保护永磁铁14在较大冲击载荷或较大接触应力的作用下不受损坏。选用高导磁率金属耐磨材质作为耐磨片，具有更好的金属延展性能和保护功能。当遇到管道内较大形变量时，保护磁钢与导线不因撞击而磨损脱落。当探头运行至管道内形变处铰链座系统伸缩缓冲检测过程中出现的撞击；弹簧随管道变形而产生形变，确保探头始终紧贴于管道内壁。前后铰链座系统与弹簧底座系统构成随动保护装置缓冲检测过程中出现的撞击，保护探头。电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置结构固定于测试仪的装置套筒上，装置套筒是一种两端有挡板的空心筒状结构。弹簧底座系统通过螺钉与装置套筒的筒身相连。挡板与筒身间焊有插板，插板与挡板成锐角，保护结构前后固定铰支座固定于两个插板和挡板围成的空间内。为使激励线圈周向导波，线圈布线方向与磁钢长度方向平行，与装置套筒平行，平行于测试仪器运动方向。
Claims (5)
1.一种电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置，包括探头系统、铰链座系统和弹簧底座系统，其特征在于：探头系统下端设有弹簧底座系统，探头系统两侧设有铰链座系统；
所述铰链座系统包括前铰链座系统和后铰链座系统，前铰链座系统包括连接铰支座a（5）、滑移连杆（6）和固定铰支座a（7），连接铰支座a（5）连接在探头系统前侧，滑移连杆（6）的一端铰接在连接铰支座a（5）上，滑移连杆（6）的另一端铰接在固定铰支座a（7）上；后铰链座系统包括连接铰支座b（8）、连杆（9）和固定铰支座b（10），连接铰支座b（8）连接在探头系统后侧，连杆（9）的一端铰接在连接铰支座b（8）上，连杆（9）的另一端铰接在固定铰支座b（10）上；
所述滑移连杆（6）在与固定铰支座a（7）的铰接处设有条形滑动槽（11）；
所述弹簧底座系统包括下弹簧座（1）、上弹簧座（2）和弹簧（3），下弹簧座（1）上端连接有弹簧（3），弹簧（3）的上端与上弹簧座（2）连接，上弹簧座（2）连接于探头系统的下端，所述下弹簧座（1）还设有连接螺丝（4）；
所述探头系统包括护壳、永磁铁（14）和线圈（15），永磁铁（14）位于护壳内部的两侧，线圈（15）位于两块永磁铁（14）之间，线圈（15）的上表面露于护壳上表面外，于磁钢上护板（19）表面水平；磁钢上护板（19）共计有3个，两侧磁钢上护板（19）保护和固定两侧的永磁铁（14），中间的磁钢上护板（19）固定线圈（15）；线圈布线方向与磁钢长度方向平行；
所述护壳包括前护板（16）、后护板（17）、左右护板（18）、磁钢上护板（19）和磁钢底护板（20），前护板（16）、后护板（17）位于护壳内侧处皆设有连接容纳槽（21），连接柱（22）一端位于连接容纳槽（21）内，另一端螺接有连接螺母（23），通过连接柱（22）和连接螺母（23）将护壳与连接铰支座a（5）、护壳与连接铰支座b（8）连接在一起。
2.根据权利要求1所述的电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置，其特征在于：所述连接铰支座a（5）和滑移连杆（6）的连接处设有套筒销轴（12），滑移连杆（6）和固定铰支座a（7）的连接处也设有套筒销轴（12）；连接铰支座b（8）和连杆（9）的连接处设有套筒销轴（12），连杆（9）和固定铰支座b（10）的连接处也设有套筒销轴（12）；所述套筒销轴（12）一端大于连接处的直径，另一端设有外螺纹，外螺纹处螺纹配合有锁紧片（13）。
3.根据权利要求1所述的电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置，其特征在于：所述前护板（16）上端还设有导线槽（24），线圈连接的电线从护壳内部穿过导线槽（24）另一端位于护壳的外侧。
4.根据权利要求1所述的电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置，其特征在于：所述磁钢上护板（19）设有固定线孔（25），磁钢上护板（19）设有线圈固定孔（26）。
5.根据权利要求1所述的电磁超声管道内检测器的换能器随动机械装置，其特征在于：所述护壳的上端四周皆设有倒角。
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