CN112858480A - 一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置及方法，属于管道检测技术领域，该装置包括套装在管道上的卡瓦，卡瓦与管道固定连接，在所述管道上卡瓦的一侧依次套装移动环、中间环以及固定环，移动环、中间环以及固定环的直径大于管道直径，固定环固定不动，中间环均通过二力杆分别与移动环和固定环连接，二力杆分别与移动环、中间环以及固定环铰接，中间环的外壁面在承受径向力之后直径能够变化，且能够将径向力通过二力杆和移动环传递给卡瓦，进而转换成管道的轴向激励。

Description

一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置及方法

技术领域

本发明属于管道检测技术领域，具体是涉及用于一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

现有针对管道进行裂纹检测普遍采用激励检测方法，即向一个试件中激励频率为f超声波时，如果试件中存在裂纹，沿管道传播的声波会产生反射和透射，利用导波法理论，通过对入射波和反射波的分析计算，可以判断裂纹的尺寸及位置。

发明人发现：目前对管道施加轴向激励的方法普遍在管道的局部锯开一段，然后在锯开的截面上施加轴向激励，通过相应的检测设备检测裂纹，最后再将管道对接起来，但是这种方法需要对管道进行切割，对管道造成一定的破坏。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，当需要对管道进行裂纹检测的时候，在该管道上安装此激励装置，然后给该装置中的中间环施加一个径向力，就可以转换为对管道的轴向力，最后就可以通过相应的检测设备检测裂纹，无需对管道的进行破坏。

本发明实施例提供了一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，该装置包括套装在管道上的卡瓦，卡瓦与管道固定连接，在所述管道上卡瓦的一侧依次套装移动环、中间环以及固定环，移动环、中间环以及固定环的直径大于管道直径，固定环固定不动，中间环均通过二力杆分别与移动环和固定环连接，二力杆分别与移动环、中间环以及固定环铰接，中间环的外壁面在承受径向力之后直径能够变化，且能够将径向力通过二力杆和移动环传递给卡瓦，进而转换成管道的轴向激励。

进一步地，卡瓦、移动环、中间环以及固定环均是由多段拼接而成。

进一步地，中间环均由第一半环和第二半环拼接而成，第一半环与第二半环通过合页机构相连接。

进一步地，第一半环和第二半环均是由相同数量的二力杆与移动环和固定环连接。

进一步地，所述合页机构设置在第一半环和第二半环相对接的地方，其所述合页机构是可拆卸的。

进一步地，中间环的表面设有激励点，在所述中间环与所述激励点相对立的表面上设有固定点，所述固定点为固定状态。

进一步地，所述二力杆为二力杆。

进一步地，二力杆以中间环的圆心为中心呈圆周阵列分布。

本发明实施例还提供了基于上述任一项所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置的工作方法，该方法包括如下过程：

将卡瓦固定在管道的外壁面上，同时在管道上卡瓦的一侧依次套装移动环、中间环以及固定环，中间环分别与移动环和固定环之间铰接二力杆；

将固定环设置成与地面相对静止状态；

给中间环的表面施加径向力，所述中间环在受径向力的情况下直径缩小通过移动环的移动与卡瓦碰撞，从而给管道施加轴向力。

进一步地，中间环的表面设有激励点，将中间环上与所述激励点相对应的位置上设置成与地面相对静止的状态。

本发明的有益效果如下：

(1)、本发明提供的机械式轴向激励装置可直接套装在管道的外壁面上，通过给中间环施加瞬间的径向力后中间环的直径变小后，通能够过二力杆和移动环给卡瓦及管道一个轴向力，该结构简单，无需破坏管道，之间在现有的管道的外壁面上就可以安装使用。

(2)、本发明提供的机械式轴向激励装置中固定环固定不动，且直径大于管道，这样可以保证轴向激力可以沿着管道的一个方向传递。

(3)、本发明提供的机械式轴向激励装置中中间环与移动环和固定环之间通过二力杆相连接，这种设置结构简单，可以保证中间环上力大部分传递给传递给卡瓦上。

附图说明

图1为本发明实施例提供的机械式轴向激励装置整体安装结构图；

图2位本发明实施例提供的机械式轴向激励装置整体中中间环与前、后定位环连接的结构图；

图3位本发明实施例提供的机械式轴向激励装置整体中前移动环与卡瓦的连接的结构图；

图4位本发明实施例提供的机械式轴向激励装置整体中定位环端部连接的结构图；

图5位本发明实施例提供的机械式轴向激励装置整体中后定位环与固定环连接的结构图。

图中：1、卡瓦，2、前移动环，21、安装座，3、中间支撑环、4、后定位环，5、固定环，6、连杆，7、合页结构，8，激励器。

具体实施方式

目前对管道进行激励检测法均是对管道进行局部断开，然后对管道的截面施加激励，但是这种方式对容易对管道造成一定的破坏。

需要说明的就是，本发明实施例提供的激励装置不仅可以对现有的露天的管道进行连接，可以对埋在地面以下的管道进行使用，当需要对埋在地面以下的管道进行检测的时候，只需要将挖出地面下的管道局部部分，然后套装在管道的外壁面上即可使用。

图1所示，为了解决上述问题，本发明实施例中提供了用于管道无损检测的机械式轴向激励装置中，(假设靠近卡瓦的方向的前，远离卡瓦的方向为后)该装置主要包括套装在管道上的卡瓦1以及沿着管道的轴线上在卡瓦一侧依次设置的前移动环2、后定位环4以及固定环5，其中卡瓦1直接与管道的外壁面固定在一起，前移动环2和后定位环4之间设置有中间支撑环3，中间支撑环3的直径会变换，所述前移动环、中间支撑环、后定位环以及中间支撑环3的直径都要大于要检测的管道的直径，并且前移动环能够沿着管道的中心线移动。

所述中间支撑环3与前移动环2和后定位环4之间通过连杆相连接，所述支撑环的表面上设有一个激励点，通过激励器8给该激励点施加力，所述支撑环的直径会变小然后通过连杆和前移动环传递给固定在管道上的卡瓦1，进而将轴向力传递给管道，然后进行后期的裂纹检测。

在本发明的实施例中，所述固定环5是固定不动，可以理解的是，所述固定环5相对地面是静置的，或者说与地面直接固定连接，也可以直接固定在一个固定的底座上，在本图中并没有画出其具体的连接结构，这样设置在可以保证力能够大部分通过前移动环直接传递给卡瓦1。当然，在另外一些实施例中，也可以将固定环省去，通过后定位环代替或者说后定位环与固定环设置成一体。

需要说明的就是，所述卡瓦1主要是用于固定在管道的外壁面上的，其具体结构可采用现有的卡瓦结构，这里就不再赘述，具体可参照专利一种管道用整体回型卡瓦，(公开号CN104266033A)，只需要在卡瓦上安装一个用于连接连杆的铰接座即可。

为了实现本装置固定在管道上，其中卡瓦1、定位环、中间支撑环3以及固定环5均是通过多段环状体拼接而成的，当需要对管道进行检测的时候，可以将这些环状体之间安装在管道上，当检测完毕之后，可以直接将这些环状体拆下即可，结构简单，安装方便。

参见图3-图5所示，在本发明的实施例中，前移动环和后定位环以及固定环均是由两个半圆形的环状体组成，两个半圆形的环状体在一端通过合页机构相连接，另一端均设有一个安装座21，且这个安装座21上设有螺栓孔，当安装两个半圆形的环状体的时候，直接将两个半圆形的环状体套装在管道上，然后通过螺栓将将两个环形体连接起来。

在本发明实施例中的合页机构就是主要包括两个转动板，两个转动板之间通过销轴铰接在一起，就如同现有的门体与墙壁之间的旋转机构，这个属于现有的机构，可不再进行过多的赘述。

进一步，图1所示，本实施例中前移动环2和后定位环4之间设有中间支撑环3，其中中间支撑环3的直径分别大于前移动环和后定位环的直径，且中间支撑环在承受径向力直径变小之后仍然大于前移动环和后定位环的直径，这样才能保证它们之间的连杆角度变化从而给卡瓦一个轴向力。

其中中间支撑环3的两侧分别通过连杆与前移动环和后定位环相连接，在所述前移动环和后定位环上以及中间支撑环上均设有铰接点，所述连杆长度方向的两端均与定位环和中间支撑环铰接，这样在中间支撑环的直径变换的时候，连杆与定位环的之间的夹角也会跟着变化，同时带动前移动环移动。

优选的，本实施例中连杆6为二力杆，其中二力杆是仅受二力而平衡的杆件，这种二力杆所受到的两个力，大小相同，方向相反，这样可以将中间支撑环3上的力传送到前移动环上。

作为本领域的技术人员容易知道，本实施例中的二力杆也可以换成其它形成的二力构件，但是优选为二力直杆，因为这样整体的结构不仅简单，且能够保证力沿着杆的轴线传递，不会对杆整体造成影响，当然，也可以换成弯杆，弯杆长度方向的两端也是分别与定位环和中间环铰接，但是选用弯杆会使得该实施例中轴向激励装置占用空间比较大。

在发明的实施例中的所述二力杆以中间支撑环的圆心为中心呈圆周阵列分布，这样才能保证将中间支撑环的力能够均匀的传递给前移动环中。

优选的，本实施例中呈圆周分布的二力杆的数量为两个，当然在另外一些实施例中，所述二力杆的数量也可以多于两个，但是不管多少个，需保证二力杆呈圆周分布，这样才能保证力传递的均匀性。

图2所示，本实施例中的中间支撑环由两个半圆形的环状体拼接而成，主要是在两个半圆形的环状体相对接的地方设置合页结构，通过该合页结构将两个半圆形的环状体对接在一起，其中所述合页结构可以采用定位环中的合页机构，区别在于，中间支撑环上的两个半圆形环状体两端都是通过合页机构相连接，并且其中一段的合页机构是可以进行拆卸的，比如将销轴拆开实现两个铰链板分离，这样才能将保证两个半圆环可以实现对接和分离。

进一步地，如图2所示，在本实施例中两个半圆环的中间位置均设置了铰接座，这样可以保证中间支撑环两侧的二力杆直接连接在该铰接座座上，同时两个半圆环的上的铰接座分别可以作为激励点和固定点，如图所示1，通过激励器8给一个激励点上的施加力，由于另一个固定点是固定的，这样可以仅仅通过移动一个半圆环就可以带动前移动环的移动，从而将力传递给卡瓦。

当然在也可以将两个半圆环的上铰接座都作为激励点，这样通过两个激励器同时给两个激励点同时施加力，然后进行力的传递，但是，这样方式不如设置一个激励点好操作，因为这样两侧同时施加力需要保证时间和力道的同时性，操作起来比较困难。

而且，容易知道的是，本实施例中的铰接座不仅仅包括设置在半圆环的中间位置的一个，可以在半圆环上设置多个铰接座，这样一个半圆环的两侧可以连接多根二力杆，但是需要注意的就是，要保证在半圆环的中间位置上设置一个作为激励点。

下面详细说明一下上述管道无损检测的机械式轴向激励装置的工作方法，该方法包括如下步骤：

首先，将将轴瓦固定在管道的外壁面上，同时在轴瓦的一侧依次套装前移动环、中间支撑环，后定位环以及固定环，其中中间支撑环和定位环之间铰接二力杆；

然后，将固定环设置成与地面相对静止状态，比如将固定环直接固定在地面上或者固定在一个固定的底座，将后定位环与固定环固定；

最后，给中间支撑环的表面施加径向力，所述中间支撑环在受径向力的情况下两端的合页机构合并从而使中间支撑环的直径缩小，通过前移动环的移动与卡瓦碰撞，从而给管道施加轴向力。

所说义，本发明上述实施例提供的方法无需对管道进行损害可以对管道的轴线方向上施加轴向激励。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，其特征在于，包括套装在管道上的卡瓦，卡瓦与管道固定连接，在所述管道上卡瓦的一侧依次套装移动环、中间环以及固定环，移动环、中间环以及固定环的直径大于管道直径，固定环固定不动，中间环均通过二力杆分别与移动环和固定环连接，二力杆分别与移动环、中间环以及固定环铰接，中间环的外壁面在承受径向力之后直径能够变小，且能够将径向力通过二力杆和移动环传递给卡瓦，进而转换成管道的轴向激励。

2.如权利要求1所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，其特征在于，卡瓦、移动环、中间环以及固定环均是由多段拼接而成。

3.如权利要求2所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，其特征在于，中间环均由第一半环和第二半环拼接而成，第一半环与第二半环通过合页机构相连接。

4.如权利要求3所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，其特征在于，第一半环和第二半环均是由相同数量的二力杆分别与移动环和固定环连接。

5.如权利要求3所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，其特征在于，所述合页机构设置在第一半环和第二半环相对接的地方，其所述合页机构是可拆卸的。

6.如权利要求1所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，其特征在于，中间环的表面设有激励点，在所述中间环与所述激励点相对立的表面上设有固定点，所述固定点为固定状态。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，其特征在于，所述二力杆为直杆。

8.如权利要求1-6任一项所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置，其特征在于，二力杆以中间环的圆心为中心呈圆周阵列分布。

9.基于权利要求1-6任一项所述的一种用于管道无损检测的机械式轴向激励装置的工作方法，其特征在于，

将卡瓦固定在管道的外壁面上，同时在管道上卡瓦的一侧依次套装移动环、中间环以及固定环，中间环分别与移动环和固定环之间铰接二力杆；

将固定环设置成与地面相对静止状态；

给中间环的表面施加径向力，所述中间环在受径向力的情况下直径缩小通过移动环的移动与卡瓦碰撞，从而给管道施加轴向力。

10.如权利要求9所述的工作方法，其特征在于，中间环的表面设有激励点，将中间环上与所述激励点相对应的位置上设置成与地面相对静止的状态。

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