CN107917751A - 用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，包括用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，包括外框保护系统、柔性缓冲系统和内框保护系统；其特征在于：外框保护系统和内框保护系统分别与柔性缓冲系统相连，通过柔性缓冲系统实现内外框的间接连接；相对于被检测管道，内框保护系统具有随动性。本发明提升抗冲击力性能，有效提高了线圈的保护作用，延长了电磁超声换能器的工程检测应用中的使用寿命。解决了长输管道在线检测工程应用的技术难题。

Description

用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构

技术领域

本发明涉及一种电连接器试验装置，具体说是指一种电连器耐火试验装置。

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。电磁超声换能器由三部分组成，磁场、线圈、工件。线圈置于工件近表面，对线圈通交变电条件下，在工件近表面内部形成涡流；在磁场偏置作用下，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，换能器线圈的非接触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，即换能器线圈不可避免与工件的相对摩擦。因此将对线圈造成磨损和撞击，形成对换能器的破坏。为保护线圈，即保证探头的正常工作，设计线圈的耐磨保护结构，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技术，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的破坏影响巨大，因此，此类工程应用对换能器的耐磨保护要求更高。

检测应用时线圈损坏的主要原因有两个，一是工件与线圈间相互摩擦，磨损致坏；二是工件的不平整点对线圈撞击，致使线圈断裂损坏。

本领域的技术人员致力于研发一种适用工程检测应用的线圈保护装置。

发明内容

发明目的：

为了解决上述技术的不足，本发明提供了一种用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构。

技术方案：

用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，包括外框保护系统、柔性缓冲系统和内框保护系统；其特征在于：外框保护系统和内框保护系统分别与柔性缓冲系统相连，通过柔性缓冲系统实现内外框的间接连接；相对于被检测管道，内框保护系统具有随动性。

外框保护系统包括用于防护的外框侧端、用于实现外框保护系统与柔性缓冲系统相连接的柔性缓冲系统安装孔、用于将与线圈连接导线固定的线圈导线固定孔和用于与设备连接的安装孔；与设备连接的安装孔位于外框保护系统前后两端的四角，柔性缓冲系统安装孔位于与设备连接的安装孔的内侧，线圈导线固定孔设置在外框保护系统一端的两个与设备连接的安装孔之间，外框侧端位于外框保护系统的两侧。

内框保护系统包括线圈保护内框、耐磨片、线圈和内框背板；线圈保护内框的两端设有与内框背板连接的装配孔，装配孔的内侧设有凹陷的耐磨片卡台耐磨片置于耐磨片卡台中，部分留在外面，线圈粘置在耐磨片上侧平面；内框背板的上面设有连接线圈保护内框与内框背板的安装孔，两端内侧设有背板与柔性缓冲系统安装孔；内框背板通过安装孔与线圈保护内框上的装配孔用螺丝连接；线圈保护内框、耐磨片与内框背板之间形成空腔，胶灌后使耐磨片和线圈胶灌为一体；内框背板上设有能够对内框保护系统的空腔进行胶灌的背板灌胶透气孔和线圈接线引出孔，连接线圈的导线通过线圈接线引出孔引出。

耐磨片采用0.2mm至0.5mm厚度的金属耐磨薄片。

柔性缓冲系统的边沿设有与外框连接孔和与内框连接安装孔，设置在四角的为与外框连接孔，中间的为与内框连接安装孔；柔性缓冲系统的中间开有线圈接线引出孔。

外框保护系统和内框保护系统通过连接垫片连接在一起；内框保护系统通过其内框背板上的背板与柔性缓冲系统安装孔和柔性缓冲系统上的与内框连接安装孔用螺丝连接在一起；外框保护系统通过其上的柔性缓冲系统安装孔与柔性缓冲系统四角的与外框连接孔用螺丝连接在一起。

连接垫片采用双孔的安装压片。

柔性缓冲系统采用柔性聚氨酯片实现内外框的间接连接，使内框保护系统具有随动性。

优点及效果：

本发明所述的用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，具有以下优点和有益效果：

高阻金属耐磨材质作为耐磨片，具有更好的金属延展性能，加工成厚度参数极薄片可物理实现。由电磁超声技术金属检测的特殊工作原理，选用金属材质作为耐磨材料，对检测信号的衰减影响极大。因此选择导电性能极差的高阻金属材质用于耐磨材料，相较于工件的导电性能，其可视为不导电，即可视作非金属。金属材质本身具有较好的金属延展性能，可加工成薄片。从而减小提离距，增加超声波信号的强度。

将耐磨片与线圈胶注为一体，提升线圈抗撞击力。耐磨薄片本身抗冲击力极小，胶注为一体后，强度提升。

设计柔性结构，以缓冲检测过程中出现的撞击。有效降低工件对线圈的直接撞击，增强线圈的抗撞击性。

附图说明

图1是本发明系统方框图；

图2是外框保护系统结构图；

图3是线圈保护内框结构图；

图4是耐磨片结构图；

图5是线圈示意图；

图6是内框背板示意图；

图7是安装压片示意图；

图8是柔性缓冲系统示意图。

附图标记说明：

1.外框保护系统；2.柔性缓冲系统；3.内框保护系统；4.外框侧端；5.柔性缓冲系统安装孔；6.线圈保护内框；7.耐磨片；8.线圈；9.内框背板；10.线圈导线固定孔；11.与设备连接安装孔；12.线圈接线引出孔；13.与内框连接安装孔；14.与外框连接安装孔；15.装配孔；16.压片安装孔；17.安装孔；18.背板与柔性缓冲系统安装孔；19.线圈接线引出孔；20.背板灌胶透气孔；21.耐磨片卡台；22.线圈接线端。

具体实施方式

为了增强电磁超声换能器在工程应用时的使用寿命，保护线圈，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。针对检测应用时线圈损坏的两个主要原因进行解决，一是增强线圈的抗耐磨性；二是增强线圈的抗撞击性。从而有效解决线圈的在线保护，实现长距离的工程检测应用。

本发明包括线圈耐磨保护结构和线圈抗撞击保护结构，线圈耐磨一体化结构。耐磨保护结构避免线圈与工件的直接摩擦，抗冲击保护采用柔性结构缓冲检测时工件不平整度引起的冲击力。一是选择高耐磨性能材质即耐磨片，置于线圈与工件之间，避免线圈与工件的直接摩擦，以保护线圈，即增强线圈的抗耐磨性。耐磨片选择的主要技术参数如耐磨性能、材质、厚度、延展性等需要符合检测设计要求；本发明采用金属耐磨片，整体结构更具金属延展性能。二是设计柔性结构，以缓冲检测过程中出现的撞击。有效降低工件对线圈的直接撞击，增强线圈的抗撞击性；三是线圈耐磨一体化结构，即将线圈与耐磨片固化为一体，添加填充物，从而提高线圈抗撞击力。耐磨薄片本身不具备抗冲击能力，线圈耐磨一体化强度结构使耐磨保护结构与线圈成为一体，用以改善线圈保护结构的整体保护性能。胶注一体化和柔性结构提升抗冲击力性能，有效提高了线圈的保护作用，延长了电磁超声换能器的工程检测应用中的使用寿命。解决了长输管道在线检测工程应用的技术难题。耐磨保护结构和抗撞击结构同时应用于线圈的保护功能，从而有效解决线圈的在线保护，实现长距离的工程检测应用。

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

本发明是一种用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，包括，如图1所示，包括外框保护系统1、柔性缓冲系统2和内框保护系统3；外框保护系统1和内框保护系统3分别与柔性缓冲系统2相连，内和外框保护系统并不直接相连，通过柔性缓冲系统2实现内外框的间接连接；相对于被检测管道，内框保护系统具有随动性。

图2所示为外框保护系统结构，即图1所示的外框保护系统1。外框保护系统1包括用于防护的外框侧端4、用于实现外框保护系统1与柔性缓冲系统2相连接的柔性缓冲系统安装孔5、用于将与线圈连接导线固定的线圈导线固定孔10和用于与设备连接的安装孔11；与设备连接的安装孔11位于外框保护系统1前后两端的四角，柔性缓冲系统安装孔5位于与设备连接的安装孔11的内侧，线圈导线固定孔10设置在外框保护系统一端的两个与设备连接的安装孔11之间，外框侧端4位于外框保护系统1的两侧。

内框保护系统3包括线圈保护内框6、耐磨片7、线圈8和内框背板9；线圈保护内框6的两端设有与内框背板9连接的装配孔15，装配孔15的内侧设有凹陷的耐磨片卡台21耐磨片7置于耐磨片卡台21中，部分留在外面，因耐磨片7具有随动性，检测时与管道内壁紧密接触；线圈8粘置在耐磨片7上侧平面，粘置的目的是为了防止灌胶时线圈移动；内框背板9的上面设有连接线圈保护内框6与内框背板9的安装孔17，两端内侧设有背板与柔性缓冲系统安装孔18；内框背板9通过安装孔17与线圈保护内框6上的装配孔15用螺丝连接；线圈保护内框6、耐磨片7与内框背板9之间形成空腔，胶灌后使耐磨片7和线圈8胶灌为一体；内框背板9上设有能够对内框保护系统3的空腔进行胶灌的背板灌胶透气孔20和线圈接线引出孔19，连接线圈的导线通过线圈接线引出孔19引出。

耐磨片7采用0.2mm至0.5mm厚度的金属耐磨薄片。用于电磁超声线圈的直接摩擦保护，金属耐磨具有金属延展性，可以做的更薄。

柔性缓冲系统2的边沿设有与外框连接孔14和与内框连接安装孔13，设置在四角的为与外框连接孔14，中间的为与内框连接安装孔13；柔性缓冲系统2的中间开有线圈接线引出孔12。

外框保护系统1和内框保护系统3通过连接垫片连接在一起；内框保护系统3通过其内框背板9上的背板与柔性缓冲系统安装孔18和柔性缓冲系统2上的与内框连接安装孔13用螺丝连接在一起；外框保护系统1通过其上的柔性缓冲系统安装孔5与柔性缓冲系统2四角的与外框连接孔14用螺丝连接在一起。

连接垫片采用双孔的安装压片如图7所示，连接垫片上设有2个压片安装孔16，分别和与外框连接安装孔14相对应，安装在柔性缓冲系统2上，连接垫片作用一是垫片，防止连接时螺丝因聚氨酯片过软脱落；作用二是垫片尺寸及压片连接形式对随动裕量有一定影响，对内外框相对裕量范围具有一定的限定作用。

如图8所示，柔性缓冲系统2采用柔性聚氨酯片实现内框保护系统和外框保护系统的间接连接，使内框保护系统具有随动性。通过线圈的随动控制，避免线圈的撞击损坏。

如图3-图6所示，线圈保护内框6与内框背板9连接在一起，将线圈8置于其内，紧贴于耐磨片7，并对空腔内胶灌形成一体的内框保护系统3。

图1所示的内框保护系统3具体实现过程如下：图4所示耐磨片，置于图3所示的线圈保护内框中，再将图5所示线圈粘置在耐磨片上侧平面，将图6所示的内框背板通过安装孔17与图3所示的装配孔15用螺丝连接，再将连接线圈的导线通过图6所示的线圈接线引出孔19引出；通过图6所示的背板灌胶透气孔20和线圈接线引出孔19对图1所示的内框保护系统3空腔进行胶灌，整体为图1所示内框保护系统3。

通过将背板与柔性缓冲系统安装孔18和与内框连接安装孔13用螺丝连接，完成内框保护系统3和柔性缓冲系统2的连接；柔性缓冲系统安装孔5和与外框连接安装孔14用螺丝连接，完成外框保护系统1和柔性缓冲系统2的连接。

本发明工作原理如下：

图1中所示，主要包括外框保护系统1、柔性缓冲系统2和内框保护系统3；外框保护系统和内框保护系统分别与柔性缓冲系统相连，内外框保护系统不直接相连，通过柔性缓冲系统实现内外框的一定裕量范围内的相对运动；外框保护系统1在应用过程中与被检测管道内壁紧相连，其外框用于线圈的外侧防护。当检测装置在管道内行进时，因长输管线的各类焊缝凸起物理工况，致使电磁超声换能器与管道撞击、摩擦。若不用保护外框，则线圈前端直接裸露于撞击、摩擦面，极易损坏，因此需加保护外框；同时若将保护外框与线圈固为一体，则体积过大，随动控制性较差。图2所示为外框保护系统结构，用于实现线圈外围保护和检测装置的安装连接，即图1所示的外框保护系统1；图3、图4、图6分别所示为线圈保护内框系统结构、线圈保护耐磨片结构、内框背板结构。图5是线圈结构图，线圈端部为线圈接线端22，用于与外部接线。图3、图4、图6连接在一起，将图5置于其内，紧贴于图4所示耐磨片，并对空腔内胶灌形成一体的内框保护系统。图4所示耐磨片用于尽量避免因被检管道的不光滑导致的线圈摩擦损坏。耐磨薄片本身不具备抗冲击能力，通过对空腔胶灌，使耐磨保护结构与线圈成为一体，实现线圈耐磨一体化强度结构，用以改善线圈保护结构的整体保护性能。本发明采用金属耐磨片，整体结构更具金属延展性能。同时，胶注一体化和柔性结构提升抗冲击力性能，有效提高了线圈的保护作用，延长了电磁超声换能器的工程检测应用中的使用寿命。图7所示是安装压片，用于图8柔性聚氨酯片与内框保护系统和外框保护系统的连接垫片，并对内外框相对裕量范围具有一定的限定作用。对于采用柔性聚氨酯片实现线圈的随动控制，以尽量避免线圈的撞击损坏。

长输油气管道内壁不是完全平滑的，包含有大量直焊缝、螺旋焊缝、环焊缝等突起，当探头遇到这些突起时，刚性摩擦将很容易把探头磨损、破坏掉。为保护、延长探头使用寿命，因此需要进行随动性保护结构设计。随动指的是，随着管道内壁的平整度变化，探头的内框保护系统相对位置位置随管道平整度的变化进行径向移动，以保证该部分始终良好接触。

本发明为一种应用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构。针对长输管道在线检测的特殊应用背景，进行了线圈的金属耐磨防护和随动控制设计。与同类产品相比，在技术和材料上都做了较大的改进和完善。同时，胶注一体化和柔性结构提升抗冲击力性能，有效提高了线圈的保护作用，延长了电磁超声换能器的工程检测应用中的使用寿命。解决了长输管道在线检测工程应用的技术难题。

Claims (8)

1.用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，包括外框保护系统（1）、柔性缓冲系统（2）和内框保护系统（3）；其特征在于：外框保护系统（1）和内框保护系统（3）分别与柔性缓冲系统（2）相连，通过柔性缓冲系统（2）实现内外框的间接连接；相对于被检测管道，内框保护系统具有随动性。

2.根据权利要求1所述的用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，其特征在于：外框保护系统（1）包括用于防护的外框侧端（4）、用于实现外框保护系统（1）与柔性缓冲系统（2）相连接的柔性缓冲系统安装孔（5）、用于将与线圈连接导线固定的线圈导线固定孔（10）和用于与设备连接的安装孔（11）；与设备连接的安装孔（11）位于外框保护系统（1）前后两端的四角，柔性缓冲系统安装孔（5）位于与设备连接的安装孔（11）的内侧，线圈导线固定孔（10）设置在外框保护系统一端的两个与设备连接的安装孔（11）之间，外框侧端（4）位于外框保护系统（1）的两侧。

3.根据权利要求1所述的用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，其特征在于：内框保护系统（3）包括线圈保护内框（6）、耐磨片（7）、线圈（8）和内框背板（9）；线圈保护内框（6）的两端设有与内框背板（9）连接的装配孔（15），装配孔（15）的内侧设有凹陷的耐磨片卡台（21）耐磨片（7）置于耐磨片卡台（21）中，部分留在外面，线圈（8）粘置在耐磨片（7）上侧平面；内框背板（9）的上面设有连接线圈保护内框（6）与内框背板（9）的安装孔（17），两端内侧设有背板与柔性缓冲系统安装孔（18）；内框背板（9）通过安装孔（17）与线圈保护内框（6）上的装配孔（15）用螺丝连接；线圈保护内框（6）、耐磨片（7）与内框背板（9）之间形成空腔，胶灌后使耐磨片（7）和线圈（8）胶灌为一体；内框背板（9）上设有能够对内框保护系统（3）的空腔进行胶灌的背板灌胶透气孔（20）和线圈接线引出孔（19），连接线圈的导线通过线圈接线引出孔（19）引出。

4.根据权利要求3所述的用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，其特征在于：耐磨片（7）采用0.2mm至0.5mm厚度的金属耐磨薄片。

5.根据权利要求1所述的用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，其特征在于：柔性缓冲系统（2）的边沿设有与外框连接孔（14）和与内框连接安装孔（13），设置在四角的为与外框连接孔（14），中间的为与内框连接安装孔（13）；柔性缓冲系统（2）的中间开有线圈接线引出孔（12）。

6.根据权利要求1所述的用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，其特征在于：外框保护系统（1）和内框保护系统（3）通过连接垫片连接在一起；内框保护系统（3）通过其内框背板（9）上的背板与柔性缓冲系统安装孔（18）和柔性缓冲系统（2）上的与内框连接安装孔（13）用螺丝连接在一起；外框保护系统（1）通过其上的柔性缓冲系统安装孔（5）与柔性缓冲系统（2）四角的与外框连接孔（14）用螺丝连接在一起。

7.根据权利要求6所述的用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，其特征在于：连接垫片采用双孔的安装压片。

8.根据权利要求1所述的用于管道内检测的电磁超声换能器线圈保护结构，其特征在于：柔性缓冲系统（2）采用柔性聚氨酯片实现内外框的间接连接，使内框保护系统具有随动性。