CN109212016A - 一种基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器及方法，包括定心轮以及两个半壳体，每个半壳体由外衔铁和衬套组成，外衔铁嵌在衬套上，两个半壳体可扣合在一起内部形成用于放置钢丝绳圆柱形空心区；在每个衬套左、右两端镶嵌有永久磁铁和内衔铁；当两个半壳体合在一起时，两个极性相反的永久磁铁形成一个磁环，內衔铁也扣合形成整环，永久磁铁、內衔铁和外衔铁连接在一起形成闭合磁路，共同将钢丝绳磁化到饱和状态；每个所述衬套中间设置有两个带有半桥路的半环形聚磁环，每个衬套的两个聚磁环之间形成桥路，桥路中间设置霍尔元件，聚磁环收集的漏磁信号通过桥路被霍尔元件感应，形成电压信号输出。

Description

一种基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置及方法

技术领域

本发明涉及钢丝绳无损检测领域，尤其涉及一种基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置及方法。

背景技术

钢丝绳广泛应用于索道、电梯、煤矿、起重机等方面，钢丝绳的完好情况直接决定了设备使用的安全性，所以，对钢丝绳的损伤检测是十分必要的。

电磁检测法是目前检测钢丝绳损伤最有效的方法，基于此方法市场上出现了很多同类探伤装置。一部分探伤装置使用线圈进行励磁和检测，线圈励磁稳定性高、均匀性好，只需改变电流的大小就可以实现对不同直径钢丝绳的励磁，但长时间使用会有发热现象，影响检测效果，线圈分离的难度较大，基于线圈检测原理做成的探伤装置不可分离，在检测钢丝绳损伤时需要停工，造成效益损失，而且线圈作为检测元件会受到钢丝绳运行速度的影响；由于霍尔元件检测漏磁信号具有不受速度影响的优点，大多数探伤装置都使用了霍尔元件作为检测元件，但大多数探伤装置霍尔元件的设置方式只能检测漏磁信号的径向或轴向分量，信号较弱，对于钢丝绳的微小损伤经常发生漏检的情况；且大多传感器可检测的钢丝绳的直径范围较小，通用性不强。

发明内容

本发明的目的就是要解决目前市场上大部分传感器的不足，提供一种基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置及方法。采用永久磁铁做成环状对钢丝绳进行周向多回路励磁，可以实现钢丝绳的励磁，所以在检测不同直径钢丝绳的损伤时只需要更换衬套和聚磁环即可，具有较强的通用性。在检测部分设置聚磁环，用来聚集钢丝绳发生损伤后的漏磁场，霍尔元件放在聚磁环的桥路上，可以收集到大部分发生损伤后的漏磁场，提高了检测信号的强度，对钢丝绳微小损伤有很高的检测率，极大程度改善了检测效果。

为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

一种基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器，包括定心轮以及两个半壳体，每个所述半壳体由外衔铁和衬套组成，所述外衔铁为半圆环形，所述衬套为阶梯半圆拱形，所述外衔铁嵌在衬套上，所述的两个半壳体可扣合在一起内部形成用于放置钢丝绳圆柱形空心区；所述定心轮分布在半壳体两端，每端设置一个，用于不同直径的钢丝绳在传感器中的中心定位；在每个所述的衬套左、右两端还镶嵌有半环形的永久磁铁和内衔铁，所述的永久磁铁位于内衔铁的内圈，所述的内衔铁位于外衔铁内圈；当两个半壳体合在一起时，两个极性相反的永久磁铁形成一个磁环，內衔铁也扣合形成整环，永久磁铁、內衔铁和外衔铁连接在一起形成闭合磁路，共同将钢丝绳磁化到饱和状态；每个所述衬套中间设置有两个带有半桥路的半环形聚磁环，每个衬套的两个聚磁环之间形成桥路，桥路中间设置霍尔元件，聚磁环收集的漏磁信号通过桥路被霍尔元件感应，形成电压信号输出。

进一步的，所述外衔铁上设有航空插头，用于信号线的连接。

进一步的，所述衬套中间设置有电路板，电路板用螺丝固定到衬套上，对霍尔元件的输出信号进行调零和放大，电路板上焊有航空插头，与外壳体上的航空插头公母连接，输出预处理后的信号。

进一步的，衬套两端上各设置有一个凹槽I，中间设置两个凹槽II、一个凹槽III，凹槽I的宽度与永久磁铁和内衔铁的宽度相等，使永久磁铁和内衔铁正好嵌在凹槽I上。

聚磁环的半环宽度和凹槽II相等，聚磁环的半桥路正好卡在凹槽III里，使带有半桥路的半环形聚磁环正好嵌在凹槽II和凹槽III内，两个聚磁环在凹槽II和凹槽III上形成磁桥路，磁桥路中间放置霍尔元件。两个半壳体合并时，每个衬套中间形成一个磁桥路，两个磁桥路的霍尔元件同时输出感应电压信号，传输到电路板上。

进一步的，衬套两端的内侧间距等于外衔铁的宽度，使外衔铁正好嵌在衬套上。

进一步的，两个所述的外衔铁的两侧均通过合页连接，合页配合锁紧插销实现两者相对位置的固定。

本发明的工作原理以及具体的使用方法如下：

步骤一拔掉锁紧插销，打开探伤传感器，将探伤传感器套在需要检测的钢丝绳上，使钢丝绳置于衬套的空心区内；

步骤二扣合两个半壳体，插上锁紧插销，通过调整螺母使定心轮卡在钢丝绳上，完成钢丝绳在探伤装置内的定心；

步骤三保持探伤装置不动，通过钢丝绳自身在工况上的移动实现对钢丝绳的损伤检测，或者钢丝绳不动，通过移动探伤装置来实现对钢丝绳的损伤检测；当钢丝绳有断丝或磨损时，聚磁环收集到损伤所产生的漏磁信号，并经磁桥路被霍尔元件感应，通过电路板进行基本的处理，由航空插头完成损伤信号的输出。

与现有钢丝绳探伤传感器相比，本发明的有益效果是：

1、本发明基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置采用可分离式设计，对于工况上钢丝绳的可以直接检测，无需停工，避免了因检测造成的工作间断和效益损失。

2、本发明在检测不同直径钢丝绳的损伤时，只需更换衬套和聚磁环，使用方便且降低了成本。

3、通过更换衬套和聚磁环来适应不同直径范围钢丝绳的检测，提高了检测的精度和灵敏度。

4、使用永久磁铁可以实现10-36mm直径范围钢丝绳的励磁，使探伤装置具有极强的通用性，

5、将永久磁铁做成环形形成周向多回路均布励磁的方式，使励磁效果更均匀，漏磁信号更稳定。

6、聚磁环的使用，可以收集钢丝绳损伤后的大部分漏磁信号，提高了检测信号的强度和微小损伤的检测率。

7、磁桥路的设计使传感器只需要两个霍尔元件就可以实现对漏磁信号的收集，简化了后续的信号处理。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置外壳半开状态示意图；

图2为本发明衬套结构示意图；

图3为本发明的外衔铁结构示意图；

图4为本发明扣合状态的左视图；

其中，1-定心轮，2-外衔铁，3-航空插头，4-衬套，5-永久磁铁，6-內衔铁，7-合页，8-聚磁环，9-电路板，10-凹槽，11-凹槽，12-凹槽，13-锁紧插销，14-调整螺母。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中电磁检测法是目前检测钢丝绳损伤最有效的方法，基于此方法市场上出现了很多同类探伤装置。一部分探伤装置使用线圈进行励磁和检测，线圈励磁稳定性高、均匀性好，只需改变电流的大小就可以实现对不同直径钢丝绳的励磁，但长时间使用会有发热现象，影响检测效果，线圈分离的难度较大，基于线圈检测原理做成的探伤装置不可分离，在检测钢丝绳损伤时需要停工，造成效益损失，而且线圈作为检测元件会受到钢丝绳运行速度的影响；由于霍尔元件检测漏磁信号具有不受速度影响的优点，大多数探伤装置都使用了霍尔元件作为检测元件，但大多数探伤装置霍尔元件的设置方式只能检测漏磁信号的径向或轴向分量，信号较弱，对于钢丝绳的微小损伤经常发生漏检的情况；且大多传感器可检测的钢丝绳的直径范围较小，通用性不强。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置，包括四个定心轮1、两个半壳体；

所述四个定心轮，分布在传感器两端，每端设置一对，用于不同直径的钢丝绳在传感器中的中心定位；

每个半壳体由外衔铁2和衬套4组成，所述外衔铁2为半圆环形，如图3所示。

所述衬套为阶梯半圆拱形，如图2所示，所述外衔铁2嵌在衬套4上，两个外衔铁2扣合在一起并通过合页7和锁紧插销13连接，此时两个衬套4也扣合在一起，两个半壳体合成传感器的壳体，壳体内部形成圆柱形的空心区，可以放置钢丝绳。

所述外壳体设有航空插头3，用于信号线的连接，所述衬套两端嵌有半环形的永久磁铁5和内衔铁6，当半壳体合在一起时，两个极性相反的永久磁铁5形成一个磁环，內衔铁6也扣合形成整环，永久磁铁5、內衔铁6和外衔铁2连接在一起形成闭合磁路，共同将钢丝绳磁化到饱和状态。

所述衬套中间设置带有半桥路的半环形聚磁环8，每个衬套的两个聚磁环8之间形成桥路，桥路中间设置霍尔元件，聚磁环收集的漏磁信号通过桥路被霍尔元件感应，形成电压信号输出。

所述衬套中间设置有电路板，电路板用螺丝固定到衬套上，对霍尔元件的输出信号进行调零和放大，电路板上焊有航空插头，与外壳体上的航空插头公母连接，输出预处理后的信号。

如图2所示，衬套两端各上设置一个凹槽10，中间设置两个凹槽11、一个凹槽12，凹槽10的宽度与永久磁铁和内衔铁的宽度相等，使永久磁铁和内衔铁正好嵌在凹槽10上。

聚磁环的半环宽度和凹槽11相等，聚磁环的半桥路正好卡在凹槽12里，使带有半桥路的半环形聚磁环正好嵌在凹槽11和凹槽12内，两个聚磁环在凹槽上形成磁桥路，磁桥路中间放置霍尔元件。两个半壳体合并时，每个衬套中间形成一个磁桥路，两个磁桥路的霍尔元件同时输出感应电压信号，传输到电路板上。

进一步的，衬套两端的宽度等于外衔铁的宽度，使外衔铁正好嵌在衬套上；具体见图2中的所示的外衔铁安装宽度，外衔铁嵌入在衬套内后，通过连接件连接在一起。

进一步的，衬套采用分离式设计(两个半圆柱形结构)，聚磁环与衬套中间凹槽对应，根据被检测钢丝绳的直径不同更换不同厚度的衬套和不同大小的聚磁环。

进一步的，卸掉合页的锁紧插销，并将外衔铁从衬套拔出，即可实现传感器的拆装以及衬套和聚磁环的更换。

进一步的，对于不同直径范围钢丝绳的检测，都是用同样的电路板进行信号预处理，有利于检测的统一性。

本发明基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤装置采用可分离式设计，对于工况上钢丝绳的可以直接检测，无需停工，避免了因检测造成的工作间断和效益损失。使用永久磁铁可以实现10-36mm直径范围钢丝绳的励磁，使探伤装置具有极强的通用性。

本发明的工作原理以及具体的使用方法如下：

步骤一拔掉锁紧插销，打开探伤传感器，将探伤传感器套在需要检测的钢丝绳上，使钢丝绳置于衬套的空心区内；

步骤二扣合两个半壳体，插上锁紧插销，通过调整螺母使定心轮卡在钢丝绳上，完成钢丝绳在探伤装置内的定心；

步骤三保持探伤装置不动，通过钢丝绳自身在工况上的移动实现对钢丝绳的损伤检测，或者钢丝绳不动，通过移动探伤装置来实现对钢丝绳的损伤检测；当钢丝绳有断丝或磨损时，聚磁环收集到损伤所产生的漏磁信号，并经磁桥路被霍尔元件感应，通过电路板进行基本的处理，由航空插头完成损伤信号的输出。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器，其特征在于，包括定心轮以及两个半壳体，每个所述半壳体由外衔铁和衬套组成，所述外衔铁为半圆环形，所述衬套为阶梯半圆拱形，所述外衔铁嵌在衬套上，所述的两个半壳体可扣合在一起内部形成用于放置钢丝绳圆柱形空心区；所述定心轮分布在半壳体两端，每端设置一个，用于不同直径的钢丝绳在传感器中的中心定位；在每个所述的衬套左、右两端还镶嵌有半环形的永久磁铁和内衔铁，所述的永久磁铁位于内衔铁的内圈，所述的内衔铁位于外衔铁内圈；当两个半壳体合在一起时，两个极性相反的永久磁铁形成一个磁环，內衔铁也扣合形成整环，永久磁铁、內衔铁和外衔铁连接在一起形成闭合磁路，共同将钢丝绳磁化到饱和状态；每个所述衬套中间设置有两个带有半桥路的半环形聚磁环，每个衬套的两个聚磁环之间形成桥路，桥路中间设置霍尔元件，聚磁环收集的漏磁信号通过桥路被霍尔元件感应，形成电压信号输出。

2.如权利要求1所述的基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器，其特征在于，其特征在于，所述的外衔铁设有航空插头，用于信号线的连接。

3.如权利要求1所述的基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器，其特征在于，其特征在于，所述衬套中间设置有电路板，电路板用螺丝固定到衬套上，对霍尔元件的输出信号进行调零和放大，电路板上焊有航空插头，与外衔铁上的航空插头公母连接，输出预处理后的信号。

4.如权利要求1所述的基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器，其特征在于，其特征在于，所述衬套两端上各设置有一个凹槽I，中间设置两个凹槽II、一个凹槽III，凹槽I的宽度与永久磁铁和内衔铁的宽度相等，使永久磁铁和内衔铁正好嵌在凹槽I上；

聚磁环的半环宽度和凹槽II相等，聚磁环的半桥路正好卡在凹槽III里，使带有半桥路的半环形聚磁环正好嵌在凹槽II和凹槽III内，两个聚磁环在凹槽II和凹槽III上形成磁桥路，磁桥路中间放置霍尔元件；两个半壳体合并时，每个衬套中间形成一个磁桥路，两个磁桥路的霍尔元件同时输出感应电压信号，传输到电路板上。

5.如权利要求1所述的基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器，其特征在于，其特征在于，所述衬套两端的内侧间距等于外衔铁的宽度，使外衔铁正好嵌在衬套上，通过连接件连接。

6.如权利要求1所述的基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器，其特征在于，其特征在于，根据被检测钢丝绳的直径不同更换不同厚度的衬套和不同大小的聚磁环。

7.如权利要求1所述的基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器，其特征在于，其特征在于，两个所述的外衔铁的两侧均通过合页连接，合页配合锁紧插销实现两者相对位置的固定。

8.如权利要求1-7任一所述的基于聚磁效应的可分离式钢丝绳探伤传感器的使用方法，其特征在于，其特征在于，

步骤一 拔掉锁紧插销，打开探伤传感器，将探伤传感器套在需要检测的钢丝绳上，使钢丝绳置于衬套的空心区内；

步骤二 扣合两个半壳体，插上锁紧插销，通过调整螺母使定心轮卡在钢丝绳上，完成钢丝绳在探伤装置内的定心；

步骤三 保持探伤装置不动，通过钢丝绳自身在工况上的移动实现对钢丝绳的损伤检测，或者钢丝绳不动，通过移动探伤装置来实现对钢丝绳的损伤检测；当钢丝绳有断丝或磨损时，聚磁环收集到损伤所产生的漏磁信号，并经磁桥路被霍尔元件感应，通过电路板进行基本的处理，由航空插头完成损伤信号的输出。