CN108627125A - 用于内孔的配备有偏心装置的超声波探针 - Google Patents

用于内孔的配备有偏心装置的超声波探针 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于检测通到外围表面(32)上的内孔(24)的超声波探针，所述超声波探针的特征在于，其包括偏心装置(70)，所述偏心装置包括至少两个条带(72)及支撑件(74)，所述至少两个条带沿着径向方向可弹性变形并被连接至所述支撑件，支撑件被配置成可移除地固定在超声波探针(22)的本体(26)上，所述条带被定位在所述支撑件(74)上以便将径向定向且穿过所述发射头(28)的力施加在所述超声波探针上，从而保持所述超声波探针的发射头(28)稳固地压靠有待检测的内孔的壁。

Description

用于内孔的配备有偏心装置的超声波探针
技术领域
本发明涉及一种用于内孔的配备有偏心装置的超声波探针。
背景技术
如图1中所展示的，用于内孔的超声波探针10包括：
-本体12，所述本体具有圆柱形侧壁12P、具有轴线A12和基本上恒定的直径D12，所述圆柱形侧壁从第一端12.1延伸至第二端12.2，
-发射头14，所述发射头相对于所述本体12的所述圆柱形侧壁12P突伸、并且被定位成靠近所述第一端12.1，以及
-连接系统16，所述连接系统被定位在所述第二端12.2处。
这种超声波探针10用于检测具有圆柱形侧壁18P的内孔18，所述圆柱形侧壁具有轴线A18和直径D18，并且通到面20上。
通过发射头14的高度增大的本体12的直径D12需要基本上等于有待检测的内孔18的直径D18。
贯穿内孔18的整个检测，如果超声波探针10的直径不适于有待检测的内孔18的直径，则非常难以保持：
-超声波探针10的发射头14以恒定压力与内孔18的圆柱形侧壁18P接触，
-超声波探针10的本体12的轴线A12平行于内孔18的轴线A18。
因此，为了不损害检测的质量和再现性，需要提供直径适于有待检测的内孔18的直径的超声波探针12。
由于存在不同直径的有待检测的内孔，需要采用同样数目的超声波探针是不现实的，而且需要昂贵的投资。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点。
为此，本发明涉及一种用于检测通到外围表面上的内孔的超声波探针，所述超声波探针包括：
-本体，所述本体具有圆柱形侧壁，所述圆柱形侧壁从第一端延伸至第二端，
-发射头，所述发射头被定位在靠近所述第一端的所述圆柱形侧壁上。
根据本发明，所述超声波探针包括偏心装置，所述偏心装置包括至少两个条带以及支撑件，所述至少两个条带能够沿着径向方向弹性变形，并且所述条带被连接至所述支撑件，所述支撑件被配置成可移除地固定在所述超声波探针的所述本体上，所述条带被定位在所述支撑件上以便将径向定向且穿过所述发射头的力施加在所述超声波探针上。由此，超声波探针的发射头被保持而稳固地压靠有待检测的内孔的壁。
根据另一个特征，所述支撑件是开口环，所述开口环具有的轴线平行于所述超声波探针的所述本体的轴线。
根据一个实施例，所述开口环由允许其变形的材料制成以便夹到所述超声波探头的所述本体上。
根据另一个特征，所述偏心装置包括用于阻止所述支撑件相对于所述超声波探针的所述本体旋转的锁定系统。
根据一个实施例，所述支撑件是开口环，所述开口环具有缝隙，所述缝隙的宽度基本上等于所述超声波探针的所述发射头的宽度，所述条带以及所述缝隙被有规律地分布在所述支撑件的周界上。
根据另一个特征，所述偏心装置包括用于使所述支撑件相对于所述超声波探针的所述本体沿着平行于所述超声波探针的所述本体的轴线的方向不动的锁定系统。
根据另一个特征，每个条带包括连接至所述支撑件的第一端、自由的第二端、中间部分，并且每个条带沿着平行于所述超声波探针的所述本体的所述轴线的方向延伸，每个条带具有U形弯曲形状，所述中间部分通过大于所述支撑件的所述轴线与每个条带的第一端之间的距离的距离而与所述支撑件的所述轴线分开。
在一个构型中，对于每个条带所述支撑件包括开口，当所述条带被压缩而抵靠着所述超声波探针时，所述开口能够容纳所述条带。
根据一个实施例，每个开口具有大体矩形的形状，所述大体矩形的形状从第一端延伸至第二端，每个条带包括第一端，所述条带的所述第一端被连接至所述开口的所述第一端，每个开口具有等于或略大于每个条带的宽度的宽度以及等于或略大于每个条带的长度的长度。
在一个构型中，所述条带被连接至所述支撑件，从而使得所述条带的所述第二端比所述条带的所述第一端更靠近所述超声波探针的所述本体的所述第一端。
附图说明
其他特征和优点将从本发明的以下描述中显现，所述描述仅仅是通过举例方式参照附图给出的，在附图中：
-图1是展示了内孔中的现有技术的超声波探针的侧视图，
-图2是展示了本发明的一个实施例的配备有耦联支撑件并且定位在内孔中的超声波探针的侧视图，
-图3是图2中所示出的超声波探针的透视图，
-图4是展示了本发明的一个实施例的耦联支撑件的横截面，
-图5A是沿着图4的箭头A的视图，
-图5B是沿着图4的线B-B的横截面，
-图5C是沿着图4的线C-C的横截面，
-图6A、图6B、图7A、图7B、图8、图9A以及图9B表示展示了配备有耦联支撑件的超声波探针的使用的概述，
-图10是展示了本发明的一个实施例的配备有偏心装置的超声波探针的侧视图，
-图11是展示了本发明的一个实施例的偏心装置的侧视图，
-图12A是沿着图11的线A-A的横截面，
-图12B是沿着图11的线B-B的横截面，
-图12C是沿着图11的线C-C的横截面，
-图13是图11中所示出的偏心装置的平面视图，
-图14是展示了图10中所示出的实施例的细节的安装在超声波探针上的偏心装置的一端的横截面，
-图15A是配备有偏心装置的超声波探针的侧视图，所述偏心装置变形如同超声波探针被引入具有小的直径的第一内孔中，
-图15B是引入具有小的直径的第一内孔中的图15A的超声波探针的前视图，
-图16A是配备有偏心装置的超声波探针的侧视图，所述偏心装置变形如同超声波探针被引入具有大于第一内孔的直径的直径的第二内孔中，
-图16B是引入第二内孔中的图16A的超声波探针的前视图，
-图17是展示了本发明的一个实施例的配备有耦联支撑件和偏心装置的超声波探针的侧视图。
具体实施方式
用于检测内孔24的超声波探针22包括：
-本体26，所述本体具有圆柱形侧壁26P、具有轴线A26和基本上恒定的直径D26，所述圆柱形侧壁从第一端26.1延伸至第二端26.2，
-发射头28，所述发射头相对于所述本体26的所述圆柱形侧壁26P突伸、并且被定位成靠近所述第一端26.1，以及
-连接系统30，所述连接系统被定位在所述第二端26.2处。
对于说明书的其余部分，纵向方向平行于轴线A26，并且径向方向垂直于轴线A26。横向平面是垂直于轴线A26的平面。
内孔旨在意指圆柱形孔，不管其实施例如何，所述圆柱形孔可以是盲孔。内孔24包括圆柱形侧壁P24并具有参考号为A24的轴线和直径D24、并且通到平坦外围表面32上，所述平坦外围表面在内孔24的周界上延伸。根据一个构型，外围表面32垂直于内孔的轴线A24。内孔24还包括外围边缘33，所述外围边缘对应于外围侧壁P24与外围表面32之间的连结部。
根据一个实施例，超声波探针22的本体26的第一端26.1包括垂直于轴线A26的平坦端面34以及修圆外围边缘36，所述修圆外围边缘将端面34连结至圆柱形侧壁26P。
如图14中所展示的，本体26包括外围通道38，所述外围通道被定位在横向平面中。
根据一个实施例，发射头28是部分地嵌入超声波探针的本体26中的平行六面体，所述平行六面体的多个面中的一个面(被称为接触面F28)被安排在基本上垂直于径向方向的平面中、并且在检测过程中沿着内孔24的圆柱形侧壁P24的方向定向。
根据图2至图4、图5A至图5C中示出的本发明的一个实施例，超声波探针22配备有耦联支撑件40，所述耦联支撑件被配置成装配在超声波探针22的本体26上，并且压靠外围表面32以便封闭内孔24。
这个耦联支撑件40包括第一面40.1、第二面40.2、在第一面40.1与第二面40.2之间延伸的穿孔42，并且穿孔具有轴线A42和直径D42。这个直径D42等于或大于超声波探针22的本体26的直径D26以便允许耦联支撑件40沿着超声波探针的本体26滑动。穿孔42包括至少一个部分43，所述至少一个部分的直径等于超声波探针的本体26的直径。
因此，超声波探针22的本体26的轴线A26与穿孔42的轴线A42重合。
耦联支撑件40的第一面40.1(也被称为接触面)垂直于穿孔42的轴线A42、并且被配置成压靠外围表面32。因此，在操作过程中，当耦联支撑件40的接触面40.1压靠内孔24的外围表面32时，超声波探针22的本体26的轴线A26平行于内孔24的轴线A24。
耦联支撑件40包括套环44，所述套环沿着垂直于穿孔42的轴线A42的方向延伸，并且具有第一面46，所述第一面对应于耦联支撑件40的接触面40.1、并且垂直于轴线A42。接触面40.1具有大于有待检测的内孔24的直径D24的外径D44，从而使得接触面40.1在操作过程中压靠内孔24的整个周界上的外围表面32以便封闭内孔24。
直径D44大于或等于穿孔42的直径D42的2倍，使得耦联支撑件40可以适配于内孔24的不同直径。
为了给出数量级，套环具有约1cm至2cm的厚度(沿着平行于轴线A42的方向测量的尺寸)。
为了增强密封，耦联支撑件40包括密封件48，所述密封件旨在被定位在耦联支撑件40的接触面40.1与内孔24的外围表面32之间。
根据一个实施例，密封件48为O形圈密封件，并且接触面40.1包括与穿孔42相距一定距离(并且优选地与穿孔42同轴线)的环形通道50，所述通道50被配置成部分地容纳并固持密封件48。
耦联支撑件40包括与穿孔42同轴线的管状部分52，所述管状部分具有连接至套环44的第一端以及对应于耦联支撑件40的第二面40.2的第二端。这个管状部分52具有的内径等于穿孔42的直径D42。
根据一个实施例，穿孔42具有略大于超声波探针22的本体26的直径D26的直径D42，并且仅包括一个部分43，所述一个部分的直径等于超声波探针的本体26的直径D26，并且所述一个部分被与接触面40.1相距最远地定位成邻近于耦联支撑件的第二面40.2。
管状部分52的功能为增大穿孔42的引导长度。为了优化内孔24中的超声波探针22的本体26的定位，穿孔42必须具有大于或等于超声波探针的本体26的直径D26的5倍的长度(沿着平行于轴线A42的方向测量的尺寸)。
为了允许超声波探针22在耦联支撑件40的穿孔42中滑动，穿孔42包括至少一个纵向凹槽54，所述至少一个纵向凹槽在穿孔42的整个长度上延伸，并且所述至少一个纵向凹槽的横截面被配置成允许发射头28穿过。对于每个凹槽54，耦联支撑件40包括用于封闭凹槽的插塞56，从而使得耦联液体不能穿过纵向凹槽54从第一面40.1去到耦联支撑件40的第二面40.2。
耦联支撑件40包括用于使超声波探针22相对于耦联支撑件40沿着平行于穿孔42的轴线A42的方向不动的锁定系统58。这个锁定系统58被配置成占用自由状态和受阻状态，在所述自由状态下，超声波探针22能够相对于耦联支撑件40滑动，在所述受阻状态下，超声波探针22不能相对于耦联支撑件40滑动。这个锁定系统58可以调整发射头28与耦联支撑件40的接触面40.1之间的距离，并且保持这个距离恒定。因此，在检测过程中，发射头28以预先限定且恒定的深度保持在内孔24中。
根据一个实施例，耦联支撑件40包括压力螺钉60，所述压力螺钉被拧入到通入穿孔42的径向螺纹孔中。因此，当压力螺钉60被拧入且与超声波探针22接触时，所述压力螺钉锁定所述超声波探针22，这对应于受阻状态。当压力螺钉60不再与超声波探头22接触时，所述超声波探头能够相对于耦联支撑件40滑动，这对应于自由状态。
有利地，如图5C中所展示的，压力螺钉60被设定尺寸且被定位成在受阻状态下封闭纵向凹槽54并且实现插塞56的功能。
耦联支撑件40包括耦联流体给送导管62，所述耦联流体给送导管具有第一端62.1和第二端62.2，所述第一端通到接触面40.1和穿孔42上(如图2和图5A中所展示的)，并且所述第二端被定位成当耦联支撑件40压靠内孔24的外围表面32时可以对给送导管62进行供应。根据一个构型，给送导管62是笔直的，并且第二端62.2被定位在耦联支撑件40的第二面40.2上。优选地，给送导管62与纵向凹槽54在直径上相反。耦联支撑件40包括用于封闭给送导管62的插塞64。
耦联支撑件40可以由金属或塑料制成，并且通过任何适合的方式生产。
参照图6A、图6B、图7A、图7B、图8、图9A以及图9B来描述配备有耦联支撑件40的超声波探针22的操作。
首先，如图6A和图6B中所展示的，超声波探针22被引入耦联支撑件40的穿孔42中，同时将发射头28定位在纵向凹槽54中。
如图7A和图7B中所展示的，当发射头28已经穿过耦联支撑件40时，耦联支撑件40绕超声波探头22枢转以便将发射头28定位在耦联流体给送导管62的延伸部中。
接下来，调整发射头28相对于耦联支撑件40的接触面40.1的位置。根据一个操作模式，可以使用调整环66。
这个调整环66具有允许引入超声波探针22的内径。如图8中所展示的，根据超声波探针22的发射头28与耦联支撑件40的接触面40.1之间的期望距离来选择调整环66的高度H。
如由图8所展示的，调整方法包括抵靠参考表面68定位调整环66的第一面66.1的第一步骤、将超声波探针引入调整环66中直至其第一端26.1与参考表面68接触的第二步骤、沿着超声波探针的本体26平移移动耦联支撑件40直至耦联支撑件40的接触面40.1与调整环66的第二面66.2接触的第三步骤、以及通过拧紧压力螺钉60来相对于耦联支撑件40锁定超声波探针的第四步骤。
接下来，如图9A中所展示的，超声波探针22被引入有待检测的内孔24中，并且耦联支撑件40的接触面40.1压靠内孔的外围表面32。如图9B中所展示的，纵向凹槽54由压力螺钉60封闭。耦联液体穿过给送导管62引入有待检测的内孔24中。
当内孔24、给送导管62以及纵向凹槽54填充有耦联液体时，装配插塞64。
然后，通过枢转超声波探针22来检测内孔24，同时保持耦联支撑件40的接触面40.1压靠内孔24的外围表面32。
耦联支撑件可以：
-保持超声波探针22平行于有待检测的内孔24的轴线A24，
-在不同深度处检测内孔24，
-尽可能限制耦联液体的消耗，并且
-使耦联液体保持在内孔中以便在检测过程中确保恒定且一致的超声波耦联。
根据本发明的一个特征，如图10、图11、图12A至图12C、图13、图14、图15A、图15B、图16A以及图16B中所展示的，超声波探针22配备有偏心装置70。
偏心装置70包括至少两个条带72、72’以及支撑件74，当偏心系统被安装在超声波探针22的本体26上时，所述至少两个条带可以沿着径向方向弹性变形，并且条带72、72’被连接至所述支撑件，所述支撑件被配置成可移除地固定在超声波探针22的本体26上。
条带72、72’被定位在支撑件74上以便将径向定向且穿过发射头28的力施加在超声波探针22上。因此，在操作过程中，发射头28压靠内孔24的圆柱形侧壁24P。
支撑件74是在其整个长度上分开的开口环76，所述开口环具有参考号为A76的轴线和直径，所述直径在未变形状态下等于或略小于超声波探针22的本体26的直径。当支撑件74被安装在超声波探针22上时，轴线A76平行于超声波探针的本体26的轴线A26。
根据一个实施例，开口环76由允许其变形的材料制成以便夹到超声波探头22的本体26上。
开口环76包括缝隙78(如图12A至图12C中所示出的)，所述缝隙具有的宽度l78小于超声波探针22的本体26的直径D26以便可以将开口环76固持在超声波探针22的本体26上，并且所述宽度大于给定值以便可以使超声波探针22的发射头28穿过。
作为变体，支撑件74具有的直径等于超声波探针22的本体26的直径、并且是大体刚性的。在此情况下，通过从本体26的第一端26.1滑动所述支撑件来将其装配到超声波探针22的本体26上。
偏心装置包括用于阻止支撑件74相对于超声波探针22的本体26旋转的锁定系统。根据一个实施例，缝隙78实现锁定系统的功能，缝隙78的宽度l78基本上等于发射头28的宽度l28。
条带72、72’以及缝隙78被有规律地分布在支撑件74的周界上。因此，在操作过程中，条带72、72’将径向定向且穿过发射头28的力施加在超声波探针22上以便使超声波探针压靠有待检测的内孔的圆柱形侧壁24P。
优选地，条带72、72’相对于穿过支撑件76的轴线A76且穿过缝隙78的中间的对称面Ps是相同且对称的。
偏心装置70包括用于使支撑件74相对于超声波探针22的本体26沿着平行于超声波探针的本体26的轴线A26的方向不动的锁定系统。
根据一个实施例，如图14中所展示的，开口环76包括第一端76.1和第二端76.2，所述第一端是弯曲的以便匹配本体26的第一端26.1，所述第二端是弯曲的以便被容纳在本体26上提供的外围通道38中。因此，开口环76具有等于的长度超声波探针的本体26的第一端26.1与外围通道38之间的距离。
每个条带72、72’包括连接至支撑件74的第一端72.1、72.1’、自由的第二端72.2、72.2’、以及中间部分72M、72M’，并且沿着平行于超声波探针22的本体26的轴线A26的方向延伸。以一种互补的方式，对于每个条带72、72’，支撑件74包括开口80、80’，当条带被压缩抵靠着超声波探针时，所述开口可以容纳条带72、72’。每个开口80、80’具有大体矩形的形状，所述大体矩形的形状从第一端80.1、80.1’延伸至第二端80.2、80.2’。
对于每个条带72、72’，第一端72.1、72.1’被连接至对应的开口80、80’的第一端80.1、80.1’。
每个开口80、80’具有的宽度l80等于或略大于每个条带72、72’的宽度l72。
每个开口80、80’具有的长度L80(第一端80.1与第二端80.2之间的距离)等于或略大于每个条带72、72’的长度(第一端72.1与第二端72.2之间的沿着条带72的轮廓的距离)。
根据一个实施例，条带72、72’以及支撑件74具有相同的厚度(沿着径向方向测量的尺寸)并且被一体地制成。
在未变形的状态下，如图10中所展示的，每个条带72、72’具有U形弯曲形状，中间部分72M、72M’以大于支撑件的轴线A76与每个条带72、72’的第一端和第二端之间的距离的距离而与支撑件的轴线A76分开。根据一个构型，每个条带72、72’的第一端和第二端以等于支撑件74的半径的距离而与轴线A76分开。条带72、72’的第二端72.2、72.2’与开口80、80’的第二端80.2、80.2’间隔开。
如图15A中所展示的，在变形状态下，中间部分72M、72M’通过基本上等于支撑件74的半径的距离而与轴线A76分开。条带72、72’的第二端72.2、72.2’靠近开口80、80’的第二端80.2、80.2’。
根据一个构型，条带72、72’被连接至支撑件74，从而使得条带72、72’的第二端72.2、72.2’比条带72、72’的第一端72.1、72.1’更靠近超声波探针的本体26的第一端26.1。
偏心装置70的操作如下：
支撑件74被安装在超声波探针22的本体26上。一旦安装好，支撑件74相对于超声波探针22的本体26被锁定。
超声波探针的本体26被引入内孔24中。如图15B和图16B中所展示的，条带72、72’根据内孔24、24’的直径在或多或小的程度上被压缩。在这两种情况下，条带72、72’将力施加在超声波探针22上，所述力倾向于使得发射头28压靠有待检测的内孔24的圆柱形侧壁24P。
偏心装置可以：
-使用单个超声波探针来检测不同的内孔直径，
-总是保持超声波探针22的发射头28与内孔24的壁相接触，并且以恒定压力保持接触。
根据图17中所示出的一个实施例，超声波探针22配备有耦联支撑件40和偏心系统70。在此情况下，如图5A和图5B中所展示的，耦联支撑件40包括用于每个条带72、72’的纵向凹槽54.1和54.2。

Claims (10)

1.一种用于检测通到外围表面(32)上的内孔(24)的超声波探针，所述超声波探针包括：
-本体(26)，所述本体具有圆柱形侧壁(26P)，所述圆柱形侧壁从第一端(26.1)延伸至第二端(26.2)，
-发射头(28)，所述发射头被定位在靠近所述第一端(26.1)的所述圆柱形侧壁(26P)上，
所述超声波探针的特征在于，其包括偏心装置(70)，所述偏心装置包括至少两个条带(72，72’)以及支撑件(74)，所述条带能够沿着径向方向弹性变形，并且所述条带(72，72’)被连接至所述支撑件，所述支撑件被配置成可移除地固定在所述超声波探针(22)的所述本体(26)上，所述条带(72，72’)被定位在所述支撑件(74)上以便将径向定向且穿过所述发射头(28)的力施加在所述超声波探针上。
2.根据权利要求1所述的超声波探针，其特征在于，所述支撑件(74)是开口环(76)，所述开口环具有的轴线(A76)平行于所述超声波探针的所述本体(26)的轴线(A26)。
3.根据权利要求2所述的超声波探针，其特征在于，所述开口环(76)由允许其变形的材料制成以便夹到所述超声波探头的所述本体(26)上。
4.根据以上权利要求之一所述的超声波探针，其特征在于，所述偏心装置(70)包括用于阻止所述支撑件(74)相对于所述超声波探针的所述本体(26)旋转的锁定系统。
5.根据权利要求4所述的超声波探针，其特征在于，所述支撑件(74)是开口环(76)，所述开口环具有缝隙(78)，所述缝隙的宽度(l78)基本上等于所述超声波探针的所述发射头(28)的宽度(l28)，所述条带(72，72’)以及所述缝隙(78)被有规律地分布在所述支撑件(74)的周界上。
6.根据以上权利要求之一所述的超声波探针，其特征在于，所述偏心装置(70)包括用于使所述支撑件(74)相对于所述超声波探针(22)的所述本体(26)沿着平行于所述超声波探针的所述本体(26)的轴线(A26)的方向不动的锁定系统。
7.根据以上权利要求之一所述的超声波探针，其特征在于，每个条带(72，72’)包括连接至所述支撑件(74)的第一端(72.1，72.1’)、自由的第二端(72.2，72.2’)、中间部分(72M，72M’)，并且每个条带沿着平行于所述超声波探针的所述本体(26)的轴线(A26)的方向延伸，每个条带(72，72’)具有U形弯曲形状，所述中间部分(72M，72M’)通过大于所述支撑件(74)的轴线(A76)与每个条带(72，72’)的第一端之间的距离的距离而与所述支撑件(74)的轴线(A76)分开。
8.根据以上权利要求之一所述的超声波探针，其特征在于，对于每个条带(72，72’)，所述支撑件(74)包括开口(80，80’)，当所述条带被压缩而抵靠着所述超声波探针时，所述开口能够容纳所述条带(72，72’)。
9.根据权利要求8所述的超声波探针，其特征在于，每个开口(80，80’)具有大体矩形的形状，所述大体矩形的形状从第一端(80.1，80.1’)延伸至第二端(80.2，80.2’)，每个条带(72，72’)包括第一端(72.1，72.1’)，所述条带的所述第一端被连接至所述开口(80，80’)的所述第一端(80.1，80.1’)，每个开口(80，80’)具有等于或略大于每个条带(72，72’)的宽度(l72)的宽度(l80)以及等于或略大于每个条带(72，72’)的长度的长度(L80)。
10.根据权利要求7至9之一所述的超声波探针，其特征在于，所述条带(72，72’)被连接至所述支撑件(74)，从而使得所述条带(72，72’)的第二端(72.2，72.2’)比所述条带(72，72’)的第一端(72.1，72.1’)更靠近所述超声波探针的所述本体(26)的所述第一端(26.1)。
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