CN109959710B - 一种棒材超声无损检测水位控制装置 - Google Patents

一种棒材超声无损检测水位控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种棒材超声无损检测水位控制装置。包括箱体、密封圈和碰撞开启阀三部分，碰撞开启阀包括阀门板、组合件、长杆、短杆、滚轮和弹簧等部件，阀门板安装在组合件方形滑槽内，通过弹簧将两扇阀门板连接并实现沿组合件滑槽滑动，滚轮通过短杆与组合件相连，短杆通过长杆与阀门相接，在棒材的检测过程中，滚轮接触到棒材表面后，滚轮沿棒材表面向前转动，带动短杆转动，同时长杆推动阀门沿组合件滑槽滑动，带动弹簧继续拉伸，打开阀门，实现阀门的自动开启与闭合。本发明通过采用内外箱体分隔的结构，配合碰撞开启阀和密封圈来保证检测区域水位的稳定，保证了超声检测过程中的水耦合状态稳定，避免了棒材检测盲区，提高了超声检测的准确性。

Description

一种棒材超声无损检测水位控制装置
技术领域
本发明属于工业超声无损检测技术领域，尤其涉及一种棒材超声无损检测水位控制装置。
背景技术
超声无损检测技术凭借其显著的优点，已在航空、石油、化工、国防、铁道以及机械等领域得到广泛的应用，为国民经济和社会创造了巨大的效益。在实际圆柱类部件超声检测中，一方面为防止换能器表面与被检测对象间不完全接触导致声波在空气中的损耗，另一方面保证更多的声波能量透射进入材料，一般采用耦合层进行耦合匹配。水耦合是最主要的耦合方式，因其具有效果好、易获取、可循环和绿色环保等优点。在超声检测过程中，耦合水的不足或缺失会导致超声波无法进入被测试件，从而无法达到检测效果。同时，耦合层如果不稳定的话不仅会影响超声波的传播，还会带来一些杂波，影响检测结果，使检测人员难以分辨。因此，良好的耦合状态是确保超声检测结果准确的关键因素。
在传统的超声检测中，往往是采用水浸法进行测试，即将被测试件完全浸没在水中，然后将超声换能器浸入水中进行扫查。这种方法由于水层稳定，耦合状态良好，其检测效果比较好。但是这种方法的缺点也很明显，当被测试件比较大时，比如大平板或长钢管等构件，要制作一个大容器将其完全浸没在水中往往是不可行的。针对管材、棒材这种长柱形的构件，发展出一种探腔充水检测的方法，通过设计一个可密闭的探腔，在每次检测开始，钢管或棒材进入探腔之后迅速将水充满整个腔体，从而进行超声无损检测。当每根钢管检测完成之后，探腔中的水便被释放出去。这种探腔的装置利用钢管本身来实现密闭，虽然解决了长柱形构件的检测耦合问题，但是每次开始检测时的水层波动太大，会带来干扰信号，影响检测结果。同时在钢管刚进入探腔和即将离开探腔的这一段时间内，耦合水层的不完整性导致其检测存在管端盲区，即在管头和管尾的一段距离内由于无法实现水层耦合从而不能进行超声检测。另一方面，这种方案由于每根钢管的检测都必须重新充水，导致水资源的浪费比较严重。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种棒材超声无损检测水位控制装置，通过碰撞开启阀来实现探腔的密闭，采用内外箱体分隔的结构来保证探腔内水位的稳定，以确保超声检测的可靠和高质量成像。
本发明采用的技术方案如下：
本发明包括箱体、密封圈和碰撞开启阀，箱体包括主内箱、副内箱和外箱，主内箱的两内侧面分别与两块U型板围成外箱和副内箱，外箱与副内箱两侧面中部均设有凹槽，凹槽内均嵌装有密封圈且所有密封圈同轴布置。
外箱靠近副内箱的侧面内壁安装有碰撞开启阀，副内箱远离外箱的侧面内壁安装有碰撞开启阀；碰撞开启阀由上阀门和下阀门组成；上阀门包括阀门板、组合件、长杆、短杆、滚轮和平头螺钉，组合件主要由横杆和两根悬臂组成，横杆通过两端设有的凸台水平安装至侧面内壁靠近中间位置处，横杆与侧面内壁之间设有上下贯穿的方形通槽，横杆远离侧面内壁的一侧两端固定有与横杆相垂直的两根相互平行的悬臂，两根悬臂远离横杆的一端之间连接有长螺柱；阀门板插装于方形通槽内，阀门板上部靠近横杆的侧面设有平头螺钉，阀门板上端面设有水平板，水平板的下端面中部固定有凸块；长螺柱套装有底部安装有滚轮的短杆，短杆两侧下部分别与两根长杆的一端通过铰接相连，两根长杆的另一端铰接连接至阀门板的凸块两侧；下阀门与上阀门结构相同且上下对称布置在侧面内壁。
上阀门和下阀门的平头螺钉分别与弹簧的上下两端相连，且保持弹簧处于拉伸状态。
箱体位于两压辊装置之间，压辊装置用于将待测棒材从外箱经主内箱传输至副内箱；待测棒材传输至碰撞开启阀前，处于拉伸状态下的弹簧保持碰撞开启阀上、下阀门的闭合状态；当待测棒材传输至碰撞开启阀，接触到上、下阀门的滚轮时，滚轮开始朝待测棒材传输方向滚动，并带动短杆绕长螺柱转动，同时长杆推动上阀门的阀门板沿组合件的滑槽向上滑动，推动下阀门的阀门板沿组合件的滑槽向下滑动，同时带动弹簧继续拉伸，上、下阀门的阀门板变成打开状态，从而实现碰撞开启阀的自动开启；当待测棒材离开碰撞开启阀之后，处于拉伸状态的弹簧拉动上、下阀门的阀门板恢复至闭合状态，实现碰撞开启阀的自动关闭。
所述主内箱容积远大于副内箱和外箱容积；所述主内箱为超声无损检测区域，内部安装有超声探头夹具与超声探头，其主内箱充满水。
所述外箱高度高于副内箱高度。
所述副内箱内接入有从外部通入至副内箱底部的水管。
所述副内箱和外箱相对的两个侧面上端加工有U型槽口，用于实现水位稳定和统一。
所述密封圈根据待测棒材的不同直径进行匹配替换，以保证适用于不同尺寸的棒材。
四个所述的密封圈均为橡胶材质，在保证尺寸的前提下能良好贴合棒材表面，达到密封的效果。
本发明的有益效果是：
(1)在整个棒材检测过程中，主内箱内的水位只有检测刚开始时有小幅变化，其他时间都基本没有变化，保证了超声水耦合状态的稳定，不会因为水层的波动带来干扰信号，而且由于内箱体中一直保持充满水的状态，因此避免了棒材头部和尾部检测盲区的问题，使得待测棒材的所有区域都能检测得到，提高了超声检测的准确性，保障了产品质量。
(2)本发明机械式的碰撞开启阀相较传统的电控式阀门，无需安装传感器及相应的控制电路，更加简洁可靠，节省了安装和维护成本；而且整个过程中损失的水量大概只有一个外箱的体积，相比传统的方法节约了大量水资源，保护环境的同时也节省了检测成本。
附图说明
图1为本发明的机械结构图；
图2为本发明的机械原理图；
图3为本发明的俯视图；
图4为碰撞开启阀的工作原理示意图；
图5为碰撞开启阀阀门开放距离与通过管直径关系曲线图；
图中：1.主内箱，2.副内箱，3.外箱，4.密封圈，8.阀门板，9.平头螺钉，10. 塞打螺栓a，11.组合件，12.长螺柱，13.塞打螺栓b，14.无头紧定螺钉，15.滚轮， 16.短杆，17.长杆，18.水管，19.弹簧，20.压辊，21.待测棒材。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图3所示，本发明包括箱体、密封圈和碰撞开启阀，箱体包括主内箱1、副内箱2和外箱3，主内箱1的两内侧面分别与两块U型板围成外箱3 和副内箱2，外箱3与副内箱2两侧面中部均设有凹槽，凹槽内均嵌装有密封圈 4且所有密封圈4同轴布置。外箱3靠近副内箱2的侧面内壁安装有碰撞开启阀，副内箱2远离外箱3的侧面内壁安装有碰撞开启阀；碰撞开启阀由上阀门和下阀门组成；上阀门包括阀门板8、组合件11、长杆17、短杆16、滚轮15和平头螺钉9，组合件11主要由横杆和两根悬臂组成，横杆通过两端设有的凸台水平安装至侧面内壁靠近中间位置处，横杆与侧面内壁之间设有上下贯穿的方形通槽，横杆远离侧面内壁的一侧两端固定有与横杆相垂直的两根相互平行的悬臂，两根悬臂远离横杆的一端之间连接有长螺柱12；阀门板8插装于方形通槽内，阀门板8上部靠近横杆的侧面设有平头螺钉9，阀门板8上端面设有水平板，水平板的下端面中部固定有凸块；长螺柱12套装有底部安装有滚轮15的短杆 16，短杆16两侧下部分别与两根长杆17的一端通过铰接相连，两根长杆17的另一端铰接连接至阀门板8的凸块两侧；下阀门与上阀门结构相同且上下对称布置在侧面内壁。
如图2所示，上阀门和下阀门的平头螺钉9分别与弹簧19的上下两端相连，且保持拉伸状态。箱体位于两压辊装置之间，压辊装置用于将待测棒材21从外箱3经主内箱1传输至副内箱2。
如图4所示，当待测棒材21传输至碰撞开启阀，接触到上、下阀门的滚轮 15时，滚轮15开始朝待测棒材21传输方向滚动，并带动短杆16绕长螺柱12 转动，同时长杆17推动上阀门的阀门板8沿组合件11的滑槽向上滑动，推动下阀门的阀门板8沿组合件11的滑槽向下滑动，同时带动弹簧19继续拉伸，上、下阀门的阀门板8变成打开状态，从而实现碰撞开启阀的自动开启。
如图1所示，组合件11横杆两端设有的凸台设置有螺纹孔，通过穿过螺纹孔的螺栓将组合件11与侧面内壁固连；组合件11通过长螺柱12与短杆16连接，短杆16可以绕长螺柱17转动；短杆16与底部设有的滚轮15通过无头紧定螺钉14连接，并装有螺纹销，实现滚轮15绕无头紧定螺钉14的转动；短杆 16与长杆17通过塞打螺栓b13连接并实现转动；长杆17通过塞打螺栓a10与阀门板8的凸块连接并实现转动。
具体实施例：
本发明在正常状态下时，阀门板8保持在关闭状态，主内箱1与副内箱2 水位保持一致，接近满水位状态，外箱3水位保持在密封圈4以下位置。
当待测棒材21进入外箱3左侧密封圈4之后，外箱3左右两侧都处于密闭状态；待测棒材21继续向前，碰到第一对滚轮15时，滚轮15沿棒材表面向前转动，带动短杆16绕长螺柱12转动，同时长杆17推动阀门板8沿组合件11 滑槽滑动，带动弹簧19继续拉伸，阀门8变成打开状态，主内箱1与外箱3通过外箱3右侧密封圈4连通，此时主内箱1的水会往外箱3流动，直至两个箱体水位保持一致；由于主内箱1的容积远大于外箱3容积，因此这一过程中主内箱1的水位只会有少许下降；当待测棒材21到达外箱3右侧密封圈4位置时，主内箱1与外箱3的连通被打断，水位保持稳定；待测棒材21进入主内箱1后便开始了超声无损检测的过程，在这段过程中，水位一直保持稳定；当待测棒材21到达副内箱2左侧密封圈4位置时，主内箱1与副内箱2的连通被打断；当待测棒材21到达接触到第二对滚轮15时，阀门板8打开，此时副内箱2的水往外泄露，而主内箱1的水位不会波动；待测棒材21进入副内箱2右侧密封圈4之后，副内箱2的水位保持稳定；此后的检测过程中，副内箱2的水通过水管18得到补充；当单根棒材的检测即将结束，待测棒材21尾部离开外箱3 左侧密封圈4时，外箱3内的水往外泄露，此时主内箱1不受影响；待测棒材 21离开第一个碰撞开启阀时，阀门板8关闭，此时外箱3右侧密封圈4依旧处于密闭状态，因此主内箱1内水位依旧不受影响；当待测棒材21离开副内箱2 左侧密封圈4时，超声无损检测过程已经完成，在这段过程中，有了足够的调整时间，使得副内箱2的水位通过水管18得到补充，并通过副内箱壁的U型槽与主内箱1水位保持一致，因此此时主内箱1和副内箱2的水位不会有变化，直至待测棒材21完全离开第二个碰撞开启阀与副内箱2右侧密封圈4，检测结束。
如图5所示为碰撞开启阀阀门开放距离与通过管直径关系曲线图；曲线与X 轴的交点(8.71,0.0)，表示本实施例无棒材通过时碰撞开启阀上、下阀门的滚轮表面间距为8.71mm；曲线与第一条斜线相交于Y轴的点(0,6.0)，该斜线为本实施例碰撞开启阀阀门的上限值，上、下阀门之间的间距与待测棒材之间的差值不超过6mm；曲线与第一条斜线相交于点(14,14.0)，表示本实施例中当待测棒材的直径超过14mm时，碰撞开启阀开始正常运行。

Claims (6)

1.一种棒材超声无损检测水位控制装置，其特征在于，包括箱体、密封圈和碰撞开启阀，箱体包括主内箱(1)、副内箱(2)和外箱(3)，主内箱(1)的两内侧面分别与两块U型板围成外箱(3)和副内箱(2)，外箱(3)与副内箱(2)两侧面中部均设有凹槽，凹槽内均嵌装有密封圈(4)且所有密封圈(4)同轴布置；
外箱(3)靠近副内箱(2)的侧面内壁安装有碰撞开启阀，副内箱(2)远离外箱(3)的侧面内壁安装有碰撞开启阀；碰撞开启阀由上阀门和下阀门组成；上阀门包括阀门板(8)、组合件(11)、长杆(17)、短杆(16)、滚轮(15)和平头螺钉(9)，组合件(11)主要由横杆和两根悬臂组成，横杆通过两端设有的凸台水平安装至侧面内壁靠近中间位置处，横杆与侧面内壁之间设有上下贯穿的方形通槽，横杆远离侧面内壁的一侧两端固定有与横杆相垂直的两根相互平行的悬臂，两根悬臂远离横杆的一端之间连接有长螺柱(12)；阀门板(8)插装于方形通槽内，阀门板(8)上部靠近横杆的侧面设有平头螺钉(9)，阀门板(8)上端面设有水平板，水平板的下端面中部固定有凸块；长螺柱(12)套装有底部安装有滚轮(15)的短杆(16)，短杆(16)两侧下部分别与两根长杆(17)的一端通过铰接相连，两根长杆(17)的另一端铰接连接至阀门板(8)的凸块两侧；下阀门与上阀门结构相同且上下对称布置在侧面内壁；
上阀门和下阀门的平头螺钉(9)分别与弹簧(19)的上下两端相连，且保持拉伸状态；箱体位于两压辊装置之间，压辊装置用于将待测棒材(21)从外箱(3)经主内箱(1)传输至副内箱(2)；待测棒材(21)传输至碰撞开启阀前，处于拉伸状态下的弹簧(14)保持碰撞开启阀上、下阀门的闭合状态；当待测棒材(21)传输至碰撞开启阀，接触到上、下阀门的滚轮(15)时，滚轮(15)开始朝待测棒材(21)传输方向滚动，并带动短杆(16)绕长螺柱(12)转动，同时长杆(17)推动上阀门的阀门板(8)沿组合件(11)的方形通槽向上滑动，推动下阀门的阀门板(8)沿组合件(11)的方形通槽向下滑动，同时带动弹簧(19)继续拉伸，上、下阀门的阀门板(8)变成打开状态，从而实现碰撞开启阀的自动开启；当待测棒材(21)离开碰撞开启阀之后，处于拉伸状态的弹簧(19)拉动上、下阀门的阀门板(8)恢复至闭合状态，实现碰撞开启阀的的自动关闭。
2.根据权利要求1所述的一种棒材超声无损检测水位控制装置，其特征在于，所述主内箱(1)容积远大于副内箱(2)和外箱(3)容积；所述主内箱(1)为超声无损检测区域，内部安装有超声探头夹具与超声探头，其主内箱(1)充满水。
3.根据权利要求1所述的一种棒材超声无损检测水位控制装置，其特征在于，所述外箱(3)高度高于副内箱(2)高度。
4.根据权利要求1所述的一种棒材超声无损检测水位控制装置，其特征在于，所述副内箱(2)内接入有从外部通入至副内箱(2)底部的水管(18)。
5.根据权利要求1所述的一种棒材超声无损检测水位控制装置，其特征在于，所述副内箱(2)和外箱(3)相对的两个侧面上端加工有U型槽口。
6.根据权利要求1所述的一种棒材超声无损检测水位控制装置，其特征在于，所述密封圈(4)根据待测棒材(21)的不同直径进行匹配替换。
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