CN108375357A - 一种具有超声波检测探头的测厚装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有超声波检测探头的测厚装置，包括测厚仪、可伸缩支撑杆、探头固定座、耦合剂输送机构和手柄；测厚仪包括有超声波检测探头，耦合剂输送机构包括螺旋形耦合剂输送软管和耦合剂喷头；探头固定座上开设有探头通道和两个耦合剂喷头通道，两个耦合剂喷头通道对称分布在探头通道的两侧，超声波检测探头可滑动地设置在探头通道内，耦合剂喷头可滑动地设置在耦合剂喷头通道内，可伸缩支撑杆的一端与手柄连接，另一端设置有探头固定座。本发明结构合理，使用灵活，携带方便，不仅解决了压力容器、压力管道在窄小受限空间的厚度测量的问题，还可以保护检验人员对高温或低温承压设备的在线检验时的人身安全。

Description

一种具有超声波检测探头的测厚装置

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，具体为一种具有超声波检测探头的测厚装置。

背景技术

根据特种设备的安全技术规范的《固定式压力容器安全技术监察规程》和《压力管道定期检验规则》的要求，压力容器、压力管道的定期检验、监督检验和在线检验要做厚度测量的无损检测。在不同生产工艺、不同盛装介质的用户需求下，压力容器的类别及其繁多，形状千变万化，一般地在检验过程中壁厚测定位置的选择在液位经常波动的部位、物料进出口、流动转向、界面突变等易受腐蚀、冲蚀的部位，往往在测量厚度过程中会遇到某些检测部位空间受限，手持检测探头无法测量，在窄小受限空间的检测提出了要求。另外，在未停机的在线检验中压力容器工作过程中产生壁面高温或低温，直接手持检测探头靠近、接触高温或低温的检测壁面可能会对检验检测人员带来身体伤害的可能，进一步地对恶劣的检验环境中的壁厚测定提出了要求。同样地，压力管道的壁厚测定需要覆盖弯头、一通、异径管一类不同管件，并且按照一定的抽查比列，通常会遇到与压力容器壁厚测定相似的空间受限、检验环境恶劣等问题的困扰，一样地对超声测厚装置改进提出了要求。

现有的超声测厚装置，在窄小受限空间测定方面存在一些问题。对于采用直接手持检测探头测厚，在窄小位置无法容纳手持探头的空间，无法伸缩达到需要检测的位置。同样，目前一些超声测厚是在未停机下的设备壁面高温或者低温中进行，现有的超声测厚装置在检测中无法与未停机设备保持一定的安全距离，不可避免地手持检测探头接触靠近壁面易导致检测人员烫伤或冻伤。最后，经过大量实践发现，面对大多数容器或管道壁面为弯曲壁面的情况，检测探头、耦合剂输送管等部件与壁面不能良好接触，或者说无法感知检测探头是否与壁面良好接触，使厚度检测不太准确。

另外，目前的超声测厚装置通常与耦合剂分离携带，在繁忙的检验检测中易遗漏耦合剂的携带，且耦合剂盛装瓶通常无喷嘴，需挤压至干净的器皿供检测探头的沾些许耦合，现有操作既繁琐不便，也难以保证检测探头与检测壁面耦合能否满足《承压设备无损检测》的耦合要求。有鉴于此，很有必要对上述现有超声测厚装置作出改进。

发明内容

本发明的任务目的是为了解决现有超声测厚装置在受限空间和在线检验使用过程中的不足，提供一种结构简单、安全便携、控制方便的一种具有超声波检测探头的测厚装置。具体技术方案如下。

一种具有超声波检测探头的测厚装置，包括测厚仪、可伸缩支撑杆、探头固定座、耦合剂输送机构和手柄；所述测厚仪包括有显示屏、超声波检测探头和连接显示屏、超声波检测探头的探头连接线；所述手柄内部具有耦合剂容纳腔，所述耦合剂输送机构包括螺旋形耦合剂输送软管和耦合剂喷头；所述探头固定座上开设有探头通道和两个耦合剂喷头通道，两个所述耦合剂喷头通道对称分布在所述探头通道的两侧，所述超声波检测探头的一部分通过探头伸缩机构可滑动地设置在所述探头通道内，所述耦合剂喷头的一部分通过喷头伸缩机构可滑动地设置在所述耦合剂喷头通道内，所述超声波检测探头的尖端位于所述探头通道之外，所述耦合剂喷头的尖端具有弯折部且该弯折部位于所述耦合剂喷头通道之外，所述弯折部朝向所述超声波检测探头弯折；所述可伸缩支撑杆由不同管径的多节不锈钢管内嵌连接而成，所述可伸缩支撑杆的一端与所述手柄连接，另一端设置有所述探头固定座，所述可伸缩支撑杆内设置有螺旋形耦合剂输送软管，所述螺旋形耦合剂输送软管一端与所述耦合剂容纳腔连通，另一端与所述耦合剂喷头连通，所述耦合剂容纳腔内还设置有活塞，所述活塞连接有推拉杆。

进一步地，所述超声波检测探头的后端依次固定设置有非导磁垫片和铁块，所述探头伸缩机构包括第一弹簧和探头电磁铁，所述第一弹簧的一端连接于所述铁块，另一端连接于压力传感器，所述压力传感器固定于所述探头电磁铁，所述探头电磁铁固定设置在所述探头通道内；所述耦合剂喷头通道包括包括小直径段和大直径段，二者交界处形成台阶部，所述喷头伸缩机构包括第二弹簧和喷头电磁铁，所述第二弹簧套设在所述耦合剂喷头上且一端连接于所述台阶部，另一端连接于所述喷头电磁铁，所述喷头电磁铁位于所述大直径段且与所述耦合剂喷头固定连接，所述大直径段靠近耦合剂喷头弯折部的一端设置有用于限制所述喷头电磁铁位移极限的阻挡部。

进一步地，所述弯折部的尖端设置有耦合剂出口，所述耦合剂出口处设置有钢球，所述钢球连接第三弹簧。

进一步地，所述手柄上设有控制所述喷头电磁铁和探头电磁铁的开关，所述手柄上还设有调节电流大小的电流控制开关。

进一步地，所述可伸缩支撑杆外侧壁上设置有连接线引导机构，所述连接线引导机构具有供探头连接线穿过的引导孔。

进一步地，所述可伸缩支撑杆的每一节不锈钢管均具有U形凹槽，所述U形凹槽沿着所述可伸缩支撑杆的轴线延伸。

进一步地，所述可伸缩支撑杆上还设置有限位装置，所述限位装置设置于可伸缩支撑杆上与U形凹槽相对的侧壁处，其包括设置于内侧不锈钢管的卡持部和设置于外侧的不锈钢管的卡孔，所述卡持部包括半球形凸起、弹簧和卡槽，所述弹簧设置于卡槽中，弹簧一端与卡槽底部接触，另一端连接所述半球形凸起，当内侧不锈钢管的半球形凸起在弹簧的作用下弹入外侧不锈钢管的卡孔中时，内侧不锈钢管和外侧不锈钢管的相对位置处于锁定状态，当所述半球形凸起被压入所述卡槽中时，内侧不锈钢管和外侧不锈钢管的相对位置可以自由改变。

进一步地，所述手柄外侧设有橡胶套。

本发明具有如下积极效果：

对现有的超声测厚装置改进后，结构外形合理，使用灵活，携带方便。可伸缩支撑杆可自由调节长度来控制检测探头达到预定的位置，不仅可以解决压力容器、压力管道在窄小受限空间的内外壁面的厚度测量的问题，还可以保护检验人员对高温或低温的压力容器、压力管道的在线检验的厚度测量时的人身安全。检测探头的夹持装置的夹持内径可根据需要进行变化，可根据不同的检验需求更换检测探头。改进后的超声测厚装置设有耦合剂喷淋装置，能够更直接有针对性地对检测壁面处喷涂耦合剂，检测探头为便携式的安装，能够使得检测探头更好地与壁面耦合，同时提高了检验效率。

对现有的测厚装置改进后，结构外形合理，使用灵活，携带方便。可伸缩支撑杆可自由调节支杆长度来控制检测探头达到预定的位置，不仅可以解决压力容器、压力管道在窄小受限空间的内外壁面的厚度测量的问题，还可以保护检验人员对高温或低温的压力容器、压力管道的在线检验的厚度测量时的人身安全。通过设置喷头电磁铁将耦合剂喷头自动吸附至弯曲壁面，两个耦合剂喷头能自动适应弯曲壁面的弧度，精确地定位了耦合剂涂抹位置，超声波检测探头在弹簧的作用下能够更好地接触壁面，增加与壁面的耦合度，提高弯曲壁面厚度检测的准确性。

附图说明

图1是本发明测厚装置的总体结构示意图；

图2是本发明超声波检测探头的安装示意图；

图3为本发明可伸缩支撑杆的结构示意图；

图4是本发明探头固定座的结构示意图；

图5为本发明的限位装置的结构示意图；

图6为本发明的U型凹槽结构示意图；

图中：1-显示屏、2-探头连接线、3-超声波检测探头、301-非导磁垫片、302-铁块、303-第一弹簧、304-压力传感器、305-探头电磁铁、4-探头固定座、401-探头通道、402-耦合剂喷头通道、403-小直径段、404-大直径段、405-台阶部、406-螺栓、407-安装孔、408-阻挡部、5-限位装置、501-半球形凸起、502-限位弹簧、503-卡孔、504-卡槽、6-可伸缩支撑杆、601-第一伸缩杆、602-第二伸缩杆、603-第三伸缩杆、604-U型凹槽、605-导孔支架、7-手柄、701-圆形通孔、702-推拉杆、703-活塞、8-耦合剂容纳腔、9-耦合剂、91-耦合剂出口、92-钢球、10-螺旋形耦合剂软管、101-耦合剂喷头、102-耦合剂喷头电磁铁、103-折弯部、104-第二弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、3、6所示，一种具有超声波检测探头的测厚装置，包括测厚仪、可伸缩支撑杆6、探头固定座4、耦合剂输送机构和手柄7；所述测厚仪包括有显示屏1、超声波检测探头3和连接显示屏1、超声波检测探头3的探头连接线2，所述手柄7内部具有耦合剂容纳腔8，所述耦合剂输送机构包括螺旋形耦合剂输送软管10和耦合剂喷头101；所述探头固定座4上开设有探头通道401和两个耦合剂喷头通道402，两个所述耦合剂喷头通道402对称分布在所述探头通道401的两侧，所述超声波检测探头3的一部分通过探头伸缩机构可滑动地设置在所述探头通道401内，所述耦合剂喷头101的一部分通过喷头伸缩机构可滑动地设置在所述耦合剂喷头通道402内，所述超声波检测探头3的尖端位于所述探头通道401之外，所述耦合剂喷头101的尖端具有弯折部103且该弯折部103位于所述耦合剂喷头通道402之外，所述弯折部103朝向所述超声波检测探头3弯折；所述可伸缩支撑杆6由不同管径的多节不锈钢管内嵌连接而成，所述可伸缩支撑杆6由管径依次增大的三段伸缩杆构成，包括第一伸缩杆601、第二伸缩杆602和第三伸缩杆603，其中第三伸缩杆603连接手柄7，第一伸缩杆601连接探头固定座4，在可伸缩支撑杆6的第一伸缩杆601和第三伸缩杆603的侧部设置有导向探头连接线2的导孔支架605，导孔支架605具有引导孔，探头连接线2穿设在该引导孔中，导孔支架605能够防止探头连接线2打结、相互缠绕；所述可伸缩支撑杆内设置有螺旋形耦合剂软管10；所述手柄7内设置有耦合剂盛装容器8，手柄7顶部开有圆形通孔701，螺旋形耦合剂软管10的入口端与所述手柄7的圆形通孔701密封连接，螺旋形耦合剂软管10的出口端与耦合剂喷头101连通；所述手柄7内设置有耦合剂容纳腔8，螺旋形耦合剂输送软管10的入口端与耦合剂容纳腔8连通，耦合剂容纳腔8内设置有活塞703，活塞连接有推拉杆702，推拉杆702的至少一部分处于手柄7的外侧。需要说明的是，虽然图中示出三节伸缩杆，但是可伸缩支撑杆6可以由两节或两节以上的伸缩杆组成；手柄7上还设置有用于向耦合剂容纳腔8灌注耦合剂9的注入孔，注入孔在注入耦合剂9后可关闭。其中，承压设备可以是压力容器、压力管道等，本发明的超声测厚装置用于对其壁厚进行检测。

螺旋形耦合剂输送软管10与可伸缩支撑杆6可同步伸缩；所述可伸缩支撑杆6的每一节伸缩杆均设置有U型凹槽604，U型凹槽604沿着可伸缩支撑杆6的轴线方向延伸，U型凹槽604能够防止不同节不锈钢管相互旋转；螺旋形耦合剂输送软管10沿着可伸缩支撑杆6的轴线方向呈螺旋状布置，所述耦合剂盛装容器8为密闭单腔圆柱型容器，其内部盛装超声波检测探头耦合剂9。

如图5所示，可伸缩支撑杆6还设置有限位装置5，限位装置5设置于可伸缩支撑杆6上与U形凹槽604相对的侧壁处，其包括设置于所述第一伸缩杆601和第二伸缩杆602下部的卡持部以及设置于第二伸缩杆602和第三伸缩杆603上部的卡孔503，所述卡持部包括半球形凸起501、弹簧502和卡槽504，所述半球形凸起与卡孔对应，所述弹簧设置于卡槽中，弹簧一端与卡槽底部接触，另一端连接所述半球形凸起，当可伸缩支撑杆伸长至最大长度时，第三伸缩杆上的半球形凸起在弹簧的作用下弹入第二伸缩杆的卡孔中，第二伸缩杆上的半球形凸起在弹簧的作用下弹入第一伸缩杆的卡孔中，所述半球形凸起可压入所述卡槽中以收缩所述可伸缩支撑杆。

如图2、4所示，探头固定座4上设有探头通道401和耦合剂喷头通道402，所述超声波检测探头3可滑动地设置于所述探头通道401内，超声波检测探头3后端依次固定设置有非导磁垫片301和铁块302，二者截面形状与所述超声波检测探头3的截面形状相同，所述探头伸缩机构包括第一弹簧303和探头电磁铁305，第一弹簧303的一端连接所述铁块302，另一端通过压力传感器304 连接探头电磁铁305，所述探头电磁铁305固定设置在探头通道401中，由螺栓406固定；所述耦合剂喷头通道402由直径不同的两段构成，包括小直径段403和大直径段404，二者交界处形成台阶部405，所述耦合剂喷头101的后端位于所述小直径段403中，前端（尖端）从大直径段404中伸出后具有一弯折部103，所述喷头伸缩机构包括位于所述大直径段404的第二弹簧104和喷头电磁铁102，第二弹簧104和喷头电磁铁102均套设在耦合剂喷头101上，第二弹簧104的一端连接于所述台阶部405，另一端连接于喷头电磁铁102，所述喷头电磁铁102和所述耦合剂喷头101固定连接，所述弯折部103朝向所述超声波检测探头3弯折，该折弯部103的尖端设有耦合剂出口91以及设置在耦合剂出口91的钢球92，钢球92连接有第三弹簧（未图示），当钢球92受到压力时，钢球92压缩第三弹簧，使得钢球92和耦合剂出口91之间的间隙增大，有利于耦合剂的喷出，在钢球92受到的外力消失时，钢球在第三弹簧的推动下将耦合剂出口91堵住；两个弯折部103靠近超声波检测探头3的尖端，有利于准确地将耦合剂涂覆在超声波检测探头3对应的壁面处，而且两个弯折部103能够起到类似于卡爪的功能，可靠地对曲面的壁面进行夹持并涂覆耦合剂。所述大直径段404靠近耦合剂喷头弯折部的一端设置有用于限制所述喷头电磁铁102位移极限的阻挡部408。其中，探头通道401也可以设置为直径不同的两段（图2），这样可以更好限制超声波检测探头3的极限位置；也可以设置有单一直径的一段（图4）；另外，探头电磁铁305与压力传感器304之间进行绝缘处理，耦合剂喷头电磁铁102、第二弹簧104和耦合剂喷头101之间进行绝缘处理，避免出现安全隐患。

所述探头固定座4上还开设有用于容纳探头连接线2、螺旋形耦合剂软管10以及电线的通孔，电线包括压力传感器的电线以及喷头电磁铁和探头电磁铁的电线，其中探头连接线2和压力传感器的电线连接至测厚仪的显示屏，喷头电磁铁和探头电磁铁的电线和螺旋形耦合剂软管10设置在可伸缩支撑杆6的内部，均具有一定的长度余量，能够配合可伸缩支撑杆6进行一定的伸缩。探头固定座4底端设有配合螺栓406穿过的安装孔407，螺栓406用于固定探头电磁铁305；所述手柄7上设有控制耦合剂喷头电磁铁102和探头电磁铁305工作的开关，所述手柄7上还设有调节电流大小的电流控制开关，用以调节电磁铁的电流，进而调节磁吸力，该电流控制开关具体可以是滑动变阻器。

本发明的实施过程是：开启探头电磁铁305控制开关，调整电流大小，探头电磁铁305吸引铁块301，进而将超声波检测探头3往探头滑槽通道401内吸附，第一弹簧303被压缩，然后手持可伸缩支撑杆6下端的手柄7，依据窄小受限空间的具体情况，调整可伸缩支撑杆6的长度，将检测部11靠近弯曲壁面，打开金属管电磁铁102控制开关，耦合剂喷头电磁铁102工作，利用耦合剂喷头电磁铁102对待检测部位的壁面的吸力，使耦合剂喷头101从耦合剂喷头通道402中向外滑动，弯折部103前端的钢球92接触壁面并被压缩，此时利用推拉杆702挤出耦合剂至避壁面，然后关闭耦合剂喷头电磁铁102的控制开关，耦合剂金属管101在第二弹簧104的作用下缩回耦合剂喷头通道402内，离开壁面，然后断开探头电磁铁305控制开关，超声波检测探头3在第一弹簧303的作用下伸出探头通道401，与壁面接触，接触的压力大小由压力传感器304检测并反馈到显示屏1上，通常情况下，超声波检测探头3和壁面的接触压力在20-30帕之间为宜，由于事先已经在弯曲壁面涂抹了一层耦合剂，因而可以实现较佳的测量环境，增加了耦合度，提高了检测准确性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种具有超声波检测探头的测厚装置，包括测厚仪、可伸缩支撑杆、探头固定座、耦合剂输送机构和手柄；所述测厚仪包括有显示屏、超声波检测探头和连接显示屏、超声波检测探头的探头连接线；所述手柄内部具有耦合剂容纳腔，所述耦合剂输送机构包括螺旋形耦合剂输送软管和耦合剂喷头；所述探头固定座上开设有探头通道和两个耦合剂喷头通道，两个所述耦合剂喷头通道对称分布在所述探头通道的两侧，所述超声波检测探头的一部分通过探头伸缩机构可滑动地设置在所述探头通道内，所述耦合剂喷头的一部分通过喷头伸缩机构可滑动地设置在所述耦合剂喷头通道内，所述超声波检测探头的尖端位于所述探头通道之外，所述耦合剂喷头的尖端具有弯折部且该弯折部位于所述耦合剂喷头通道之外，所述弯折部朝向所述超声波检测探头弯折；所述可伸缩支撑杆由不同管径的多节不锈钢管内嵌连接而成，所述可伸缩支撑杆的一端与所述手柄连接，另一端设置有所述探头固定座，所述可伸缩支撑杆内设置有螺旋形耦合剂输送软管，所述螺旋形耦合剂输送软管一端与所述耦合剂容纳腔连通，另一端与所述耦合剂喷头连通，所述耦合剂容纳腔内还设置有活塞，所述活塞连接有推拉杆。

2.根据权利要求1所述的具有超声波检测探头的测厚装置，其特征在于，所述超声波检测探头的后端依次固定设置有非导磁垫片和铁块，所述探头伸缩机构包括第一弹簧和探头电磁铁，所述第一弹簧的一端连接于所述铁块，另一端连接于压力传感器，所述压力传感器固定于所述探头电磁铁，所述探头电磁铁固定设置在所述探头通道内；所述耦合剂喷头通道包括包括小直径段和大直径段，二者交界处形成台阶部，所述喷头伸缩机构包括第二弹簧和喷头电磁铁，所述第二弹簧套设在所述耦合剂喷头上且一端连接于所述台阶部，另一端连接于所述喷头电磁铁，所述喷头电磁铁位于所述大直径段且与所述耦合剂喷头固定连接，所述大直径段靠近耦合剂喷头弯折部的一端设置有用于限制所述喷头电磁铁位移极限的阻挡部。

3.根据权利要求2所述的具有超声波检测探头的测厚装置，其特征在于，所述弯折部的尖端设置有耦合剂出口，所述耦合剂出口处设置有钢球，所述钢球连接第三弹簧。

4.根据权利要求2所述的具有超声波检测探头的测厚装置，其特征在于，所述手柄上设有控制所述喷头电磁铁和探头电磁铁的开关，所述手柄上还设有调节电流大小的电流控制开关。

5.根据权利要求1所述的具有超声波检测探头的测厚装置，其特征在于，所述可伸缩支撑杆外侧壁上设置有连接线引导机构，所述连接线引导机构具有供探头连接线穿过的引导孔。

6.根据权利要求1所述的具有超声波检测探头的测厚装置，其特征在于，所述可伸缩支撑杆的每一节不锈钢管均具有U形凹槽，所述U形凹槽沿着所述可伸缩支撑杆的轴线延伸。

7.根据权利要求6所述的具有超声波检测探头的测厚装置，其特征在于，所述可伸缩支撑杆上还设置有限位装置，所述限位装置设置于可伸缩支撑杆上与U形凹槽相对的侧壁处，其包括设置于内侧不锈钢管的卡持部和设置于外侧的不锈钢管的卡孔，所述卡持部包括半球形凸起、弹簧和卡槽，所述弹簧设置于卡槽中，弹簧一端与卡槽底部接触，另一端连接所述半球形凸起，当内侧不锈钢管的半球形凸起在弹簧的作用下弹入外侧不锈钢管的卡孔中时，内侧不锈钢管和外侧不锈钢管的相对位置处于锁定状态，当所述半球形凸起被压入所述卡槽中时，内侧不锈钢管和外侧不锈钢管的相对位置可以自由改变。

8.根据权利要求1所述的具有超声波检测探头的测厚装置，其特征在于，所述手柄外侧设有橡胶套。