CN107941921A - 钢轨轨腰电磁超声检测探头及电磁超声检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢轨轨腰电磁超声检测探头及电磁超声检测装置，涉及电磁超声检测技术领域。该钢轨轨腰电磁超声检测探头包括电磁超声检测传感器和支撑脚组件。电磁超声检测传感器包括壳体、磁铁组件及柔性线圈，磁铁组件与柔性线圈配合后嵌设于壳体内，壳体包括两侧的连接部。支撑脚组件分别固定设置于连接部，支撑脚组件包括至少两个滚动耦合支撑脚，每个滚动耦合支撑脚均包括滚轮安装座和滚轮，滚轮与滚轮安装座可转动连接，滚轮凸出于壳体的底面。该钢轨轨腰电磁超声检测探头具有精度高、非接触性的优点，在对钢轨轨腰进行探伤时无需耦合剂，较好实现高温环境和冰冻期环境下非接触探伤，损耗小，寿命长，波形稳定。
Description
技术领域
本发明涉及电磁超声检测技术领域，具体而言，涉及一种钢轨轨腰电磁超声检测探头及电磁超声检测装置。
背景技术
铁路运输是交通物流和国民经济的大动脉，钢轨是铁路系统的基本构件，起着支撑列车的作用，为保证安全运行，对钢轨的生产制造厂家提出了严格的质量检测要求。
目前生产厂家对钢轨轨腰内部缺陷无损检测常用的方法是压电超声检测技术，当轨腰内部存在缺馅时，通过反射波判断缺陷的大小和位置。然而，使用压电超声检测技术在检测过程中，要求在探头和钢轨轨腰之间加入耦合剂，从而会对钢轨表面造成污染，产生锈蚀，同时，由于常用的耦合剂在高温或低温冰冻时，会气化或固化，导致超声波传导时剧烈衰减，无法检测。
现有的钢轨轨腰压电超声检测探头，使用硬质合金接触轨腰表面，滑动摩擦，易于损伤钢轨表面，磨耗快，使用寿命短；另外当在线高速检测时，直接接触滑动摩擦遇到钢轨轨腰表面的氧化皮，轧制不平度会导致探头耦合间隙变大，波形不稳，导致检测结果不可靠。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢轨轨腰电磁超声检测探头，无需耦合剂，较好实现高温环境和冰冻期环境下的非接触探伤，具有精度高、非接触性、损耗小，使用寿命长，波形稳定的优点。
本发明的目的还在于提供了一种电磁超声检测装置，具有上述钢轨轨腰电磁超声检测探头的优点。
本发明的实施例是这样实现的：
基于上述目的，本发明的实施例提供了一种钢轨轨腰电磁超声检测探头，包括电磁超声检测传感器和支撑脚组件；
所述电磁超声检测传感器包括壳体、磁铁组件以及柔性线圈，所述磁铁组件与所述柔性线圈配合后嵌设于所述壳体内，所述壳体包括两侧的连接部；
所述支撑脚组件分别固定设置于所述连接部，所述支撑脚组件包括至少两个滚动耦合支撑脚，每个所述滚动耦合支撑脚均包括滚轮安装座和滚轮，所述滚轮与所述滚轮安装座可转动连接，所述滚轮凸出于所述壳体的底面。
另外，根据本发明的实施例提供的钢轨轨腰电磁超声检测探头，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的可选实施例中，所述电磁超声检测传感器还包括胶结骨架，所述胶结骨架为U型槽结构，所述U型槽的一端底部开设有缺口；
所述磁铁组件嵌设于所述U型槽内；
所述柔性线圈为L型结构且包括第一贴合部和第二贴合部，所述第一贴合部与所述磁铁组件贴合设置，所述第二贴合部与所述胶结骨架贴合设置，所述第二贴合部的靠近所述第一贴合部的一端与所述磁铁组件具有间隙。
在本发明的可选实施例中，所述磁铁组件包括磁铁和柔性导磁垫，所述柔性导磁垫位于所述磁铁与所述第一贴合部之间；
所述钢轨轨腰电磁超声检测探头还包括保护垫，所述保护垫固定设置于所述第一贴合部的远离所述磁铁组件的一侧。
在本发明的可选实施例中，每个所述滚动耦合支撑脚中的所述滚轮安装座数量为两个，所述滚轮的数量为一个，两个所述滚轮安装座分别位于所述滚轮的两侧，所述滚轮可转动的设置于所述滚轮安装座。
在本发明的可选实施例中，所述滚动耦合支撑脚还包括耦合间隙垫片；
所述耦合间隙垫片设置于所述滚轮安装座与所述壳体的所述连接部之间，通过连接件将所述壳体、所述耦合间隙垫片以及所述滚轮安装座固定连接。
在本发明的可选实施例中，所述钢轨轨腰电磁超声检测探头还包括随动框架组件，所述随动框架组件与所述壳体固定连接且位于所述电磁超声检测传感器的背离所述支撑脚组件的一侧。
在本发明的可选实施例中，所述随动框架组件包括扭转随动框架和垂直随动框架；
所述扭转随动框架包括固定连接的扭转框架本体和固定部，所述扭转框架本体为矩形框结构且固定设置于所述壳体的外侧，所述扭转框架本体设置有第一固定孔，所述壳体设置有与所述第一固定孔相匹配的第二固定孔，连接件依次穿过所述第一固定孔和第二固定孔将所述扭转随动框架与所述壳体固定连接；
所述垂直随动框架包括固定连接的垂直框架本体和外接固定部，所述垂直框架本体为U型槽结构且与所述固定部固定连接，所述垂直随动框架位于所述扭转随动框架的远离所述支撑脚组件的一侧。
在本发明的可选实施例中，所述电磁超声检测传感器还包括信号插座，所述信号插座固定设置于所述柔性线圈的远离所述壳体的一侧。
在本发明的可选实施例中，所述柔性线圈为直入射线圈、斜入射线圈和/或表面波线圈。
本发明的实施例还提供了一种电磁超声检测装置，包括钢轨轨腰电磁超声检测探头。
本发明实施例的有益效果是：设计合理，在使用其对钢轨轨腰进行探伤时无需耦合剂，较好实现高温环境和冰冻期环境下的非接触探伤，具有损耗小，使用寿命长，波形稳定，精度高、非接触性的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的钢轨轨腰电磁超声检测探头的一个视角的示意图；
图2为图1的爆炸图；
图3为图2中电磁超声检测传感器的爆炸图；
图4为图2中壳体的示意图；
图5为图2中柔性线圈的示意图；
图6为图2中磁铁组件与胶结骨架的示意图；
图7为图2中滚动耦合支撑脚的示意图；
图8为图2装配后的示意图；
图9为图8中Ⅸ的局部放大图；
图10为图2中随动框架组件的爆炸图。
图标：100-钢轨轨腰电磁超声检测探头；10-电磁超声检测传感器；103-磁铁组件；1034-磁铁；1036-柔性导磁垫；105-胶结骨架；107-柔性线圈；1074-第一贴合部；1076-第二贴合部；108-信号插座；11-壳体；112-贯穿腔；114-连接部；116-第一连接孔；117-第二固定孔；13-保护垫；14-滚动耦合支撑脚；144-滚轮安装座；146-滚轮；148-耦合间隙垫片；18-随动框架组件；183-扭转随动框架；1834-扭转框架本体；1836-固定部；184-第一固定孔；185-垂直随动框架；1853-垂直框架本体；1856-外接固定部；20-钢轨轨腰。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
其中图1—图10对应本发明的实施例1，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，本发明实施例1提供的钢轨轨腰电磁超声检测探头100对钢轨轨腰20进行检测，可以在检测现场进行组装、拆卸，使用该电磁技术激发超声波，在探伤时无需耦合剂，能够实现在高温和冰冻期的非接触探伤，同时损耗低，能够延长该检测探头的使用寿命，由于设置有随动框架组件18，从而有效解决了使用检测探头对钢轨轨腰20在线探伤时，钢轨高速运动、晃动引起的波形不稳定的问题。
具体的，钢轨轨腰电磁超声检测探头100包括电磁超声检测传感器10、支撑脚组件以及随动框架组件18，下面对该钢轨轨腰电磁超声检测探头100的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。
首先，详细介绍电磁超声检测传感器10的具体结构，请参照图3所示，该电磁超声检测传感器10包括壳体11、磁铁组件103、胶结骨架105、柔性线圈107以及信号插座108，其中，柔性线圈107与信号插座108固定连接在一起后与磁铁组件103通过胶结骨架105粘接为一体，壳体11中央设置有贯穿腔112，粘接为一体的整体嵌设于壳体11的贯穿腔112内。
可选的，请参照图4所示，壳体11为长方体结构，在该壳体11的长度方向的两端设置有连接部114，该连接部114是用于和支撑脚组件固定连接。在壳体11的中央开设有贯穿腔112，用于嵌设磁铁组件103、胶结骨架105以及柔性线圈107，其中，壳体11中央的贯穿腔112与胶结骨架105的截面形状相匹配，在本发明的实施例1中该贯穿腔112为方形孔，该贯穿腔112将壳体11沿长度方向分为第一部和第二部，其中，第一部用于和支撑脚组件中的一个滚动耦合支撑脚14固定连接，第二部用于和支撑脚组件中的另一个滚动耦合支撑脚14固定连接。
可选的，在第一部和第二部上开设有多个第一连接孔116，由于该壳体11还与随动框架组件18固定连接，故在壳体11上还设置有第二固定孔117，其中，第二固定孔117为水平开设，第一连接孔116是竖向开设，该壳体11采用非金属耐高温材料加工而成。
可选的，请继续参照图3所示，磁铁组件103包括磁铁1034和柔性导磁垫1036，磁铁1034为长方体结构，柔性导磁垫1036与磁铁1034的一端固定连接，该柔性导磁垫1036与磁铁1034的端部形状相匹配，固定连接后将磁铁组件103嵌设于胶结骨架105内，且将具有柔性导磁垫1036的一端向下设置。
可选的，其中的柔性导磁垫1036由导磁合金粉末与柔性线圈107胶结而成，该柔性导磁垫1036可以与钢轨轨腰20的弧面等间隙匹配，从而保证了电磁耦合的一致性。
可选的，请继续参照图3所示，胶结骨架105为U型槽结构，在该U型槽的一端靠近槽底的一侧开设有缺口，当磁铁组件103嵌设于U型槽后，使得柔性导磁垫1036位于胶结骨架105的缺口处，在本发明的实施例1中，胶结骨架105采用非金属耐高温材料加工而成，从而便于加工和安装组合。
具体的，请参照图5和图6所示，柔性线圈107为L型结构且包括第一贴合部1074和第二贴合部1076，其中，第一贴合部1074与上述的磁铁组件103贴合设置，第二贴合部1076与上述的胶结骨架105的外表面贴合设置，其中第二贴合部1076的靠近第一贴合部1074的一端与磁铁组件103具有间隙，即第一贴合部1074与柔性导磁垫1036贴合，柔性导磁垫1036位于磁铁1034与第一贴合部1074之间，第二贴合部1076对应的胶结骨架105的缺口处具有间隙。
可选的，信号插座108固定设置于柔性线圈107的第二贴合部1076的背离胶结骨架105的一侧，同时，该信号插座108位于柔性线圈107的远离壳体11的一侧。
在本发明可选的实施例1中，柔性线圈107可以根据需要检测的缺陷类型配置直入射线圈、斜入射线圈以及表面波线圈中的任意一种，也可以为该几种线圈的组合。
可选的，在本发明的实施例1中，钢轨轨腰电磁超声检测探头100还包括保护垫13，请参照图3所示，该保护垫13固定设置于第一贴合部1074的背离磁铁组件103的一侧，且装配完好后，该保护垫13与壳体11的下表面齐平。
其次，详细介绍支撑脚组件的具体结构，请参照图7所示，该支撑脚组件用于固定设置在上述壳体11的连接部114，其中，支撑脚组件包括至少两个滚动耦合支撑脚14，在本发明的实施例1中，滚动耦合支撑脚14的数量为两个，每个滚动耦合支撑脚14均包括滚轮安装座144、滚轮146以及耦合间隙垫片148，其中，滚轮安装座144的数量为两个且分别设置于滚轮146的两侧，滚轮146与滚轮安装座144通过轴承可转动连接，且滚轮146凸出于滚轮安装座144的底面。
在本发明的实施例中，请参照图8和图9所示，支撑脚组件与电磁超声检测传感器10安装完成后，滚轮146凸出于电磁超声检测传感器10的底面的距离L要小于或等于0.3mm，满足该传感器与钢轨轨腰20的非接触探伤。
根据耦合间隙的要求，可以在滚轮安装座144与壳体11的连接部114之间设置不同厚度的耦合间隙垫片148，从而可以保证电磁超声检测传感器10的下端面与钢轨轨腰20非接触探伤。该滚轮安装座144与耦合间隙垫片148上均开设有能够与壳体11连接的第二连接孔，该第二连接孔与第一连接孔116相对应，通过连接件将滚动耦合支撑脚14与壳体11固定连接。
在本发明的实施例1中，滚动耦合支撑脚14采用非磁性金属材料制成，从而防止磁化后引起的氧化皮吸附。
最后，详细介绍随动框架组件18，请参照图10所示，该随动框架组件18与壳体11固定连接且位于电磁超声检测传感器10的背离支撑脚组件的一侧。
具体的，随动框架组件18包括扭转随动框架183和垂直随动框架185，扭转随动框架183固定设置于电磁超声检测传感器10的壳体11上，垂直随动框架185与扭转随动框架183连接且位于电磁超声检测传感器10的上方。
可选的，扭转随动框架183包括固定连接的扭转框架本体1834和固定部1836，该扭转框架本体1834为矩形框结构且固定设置于壳体11的外侧，在扭转框架本体1834长度方向的两端设置有第一固定孔184，该第一固定孔184用于和壳体11的第二固定孔117固定连接，采用连接件依次穿过第一固定孔184和第二固定孔117，从而将扭转随动框架183与壳体11固定连接。
垂直随动框架185包括固定连接的垂直框架本体1853和外接固定部1856，垂直框架本体1853为U型槽结构且与扭转随动框架183的固定部1836固定连接，该垂直随动框架185位于扭转随动框架183的远离支撑脚组件的一侧。
在本发明实施例1中，该随动框架组件18可采用非磁性金属材料或者非金属材料制成，连接件为轴销，从而实现六自由度的随动。
本发明实施例1提供的钢轨轨腰电磁超声检测探头100具有的有益效果是：
设计合理，精度高、非接触性的优点，在使用该钢轨轨腰电磁超声检测探头100对钢轨轨腰20进行探伤时，无需耦合剂，从而较好实现高温环境和冰冻期环境下的非接触探伤；该钢轨轨腰电磁超声检测探头100与钢轨轨腰20之间为滚动摩擦，损耗小，使用寿命长，随动框架组件18能够实现六自由度的随动，且波形稳定，从而较好的解决了现有的钢轨轨腰20压电超声探头检测时的问题。
实施例2
本发明实施例2提供了一种电磁超声检测装置，包括实施例1提供的钢轨轨腰电磁超声检测探头100，具体说明如下：
该电磁超声检测装置包括电磁超声检测仪，电磁超声检测仪与钢轨轨腰电磁超声检测探头100电连接，该电磁超声检测仪还包括连接线、控制开关以及显示屏，该连接线能够与钢轨轨腰电磁超声检测探头100连接，控制开关用于打开或者关闭该电磁超声检测仪，显示屏用于显示钢轨轨腰电磁超声检测探头100检测的数据结果。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，所述钢轨轨腰电磁超声检测探头包括电磁超声检测传感器和支撑脚组件；
所述电磁超声检测传感器包括壳体、磁铁组件以及柔性线圈，所述磁铁组件与所述柔性线圈配合后嵌设于所述壳体内，所述壳体包括两侧的连接部；
所述支撑脚组件分别固定设置于所述连接部，所述支撑脚组件包括至少两个滚动耦合支撑脚，每个所述滚动耦合支撑脚均包括滚轮安装座和滚轮，所述滚轮与所述滚轮安装座可转动连接，所述滚轮凸出于所述壳体的底面。
2.根据权利要求1所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，所述电磁超声检测传感器还包括胶结骨架，所述胶结骨架为U型槽结构，所述U型槽的一端底部开设有缺口；
所述磁铁组件嵌设于所述U型槽内；
所述柔性线圈为L型结构且包括第一贴合部和第二贴合部，所述第一贴合部与所述磁铁组件贴合设置，所述第二贴合部与所述胶结骨架贴合设置，所述第二贴合部的靠近所述第一贴合部的一端与所述磁铁组件具有间隙。
3.根据权利要求2所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，所述磁铁组件包括磁铁和柔性导磁垫，所述柔性导磁垫位于所述磁铁与所述第一贴合部之间；
所述钢轨轨腰电磁超声检测探头还包括保护垫，所述保护垫固定设置于所述第一贴合部的远离所述磁铁组件的一侧。
4.根据权利要求1所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，每个所述滚动耦合支撑脚中的所述滚轮安装座数量为两个，所述滚轮的数量为一个，两个所述滚轮安装座分别位于所述滚轮的两侧，所述滚轮可转动的设置于所述滚轮安装座。
5.根据权利要求4所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，所述滚动耦合支撑脚还包括耦合间隙垫片；
所述耦合间隙垫片设置于所述滚轮安装座与所述壳体的所述连接部之间，通过连接件将所述壳体、所述耦合间隙垫片以及所述滚轮安装座固定连接。
6.根据权利要求1所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，所述钢轨轨腰电磁超声检测探头还包括随动框架组件，所述随动框架组件与所述壳体固定连接且位于所述电磁超声检测传感器的背离所述支撑脚组件的一侧。
7.根据权利要求6所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，所述随动框架组件包括扭转随动框架和垂直随动框架；
所述扭转随动框架包括固定连接的扭转框架本体和固定部，所述扭转框架本体为矩形框结构且固定设置于所述壳体的外侧，所述扭转框架本体设置有第一固定孔，所述壳体设置有与所述第一固定孔相匹配的第二固定孔，连接件依次穿过所述第一固定孔和第二固定孔将所述扭转随动框架与所述壳体固定连接；
所述垂直随动框架包括固定连接的垂直框架本体和外接固定部，所述垂直框架本体为U型槽结构且与所述固定部固定连接，所述垂直随动框架位于所述扭转随动框架的远离所述支撑脚组件的一侧。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，所述电磁超声检测传感器还包括信号插座，所述信号插座固定设置于所述柔性线圈的远离所述壳体的一侧。
9.根据权利要求8所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头，其特征在于，所述柔性线圈为直入射线圈、斜入射线圈和/或表面波线圈。
10.一种电磁超声检测装置，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的钢轨轨腰电磁超声检测探头。
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