CN112881519A - 一种耦合水传输装置以及探头旋转式超声波检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及超声波探伤领域，尤其是涉及一种耦合水传输装置以及探头旋转式超声波检测系统，耦合水传输装置包括第一固定板，第一固定板上开设有供待检测工件穿过的过孔，第一固定板的一侧设置有与过孔同轴的固定筒，固定筒的外侧套设有转筒，固定筒的外表面设置有多个呈螺旋状分布的并且与转筒内壁相抵接的导向条；探头旋转式超声波检测系统包括机体、空心主轴以及上述耦合水传输装置，第一固定板以及第二固定板均设置在机体上，转筒同轴固定在空心主轴内部并且随空心主轴一起转动，其具有扩大超声波检测系统的适用范围的优点。

Description

一种耦合水传输装置以及探头旋转式超声波检测系统

技术领域

本申请涉及超声波探伤领域，尤其是涉及一种耦合水传输装置以及探头旋转式超声波检测系统。

背景技术

目前在钢管的制造过程中，由于原料中的夹渣或材质疏松等问题，钢管成型后会产生裂纹、沙眼等缺陷，为确保钢管产品的质量，减少使用中的安全隐患，需要用超声波探伤设备对钢管进行检测。

公开号为CN102565196A的中国发明专利公开了一种钢管超声波探伤机，包括箱体，箱体两侧的进口及出口处设有可调三轮定心装置；空心主轴可转动安装在箱体内，被测钢管穿过空心主轴、进口及出口；空心主轴中部设有至少三个探头调节装置，超声波探头分别安装在探头调节装置上，空心主轴外设有发电装置及信号前置处理装置，信号前置处理装置连接超声波探头，信号前置处理装置以无线信号传输探测数据至控制系统的超声波探伤仪。使用时，使被测钢管从空心主轴中穿过，被测钢管在空心主轴中移动的过程中，超声波探头可以完成对钢管进行探伤的过程。

相关文件中还记载，对钢管（或者棒类）材料进行检测时，为保证超声波信号进入被检测工件，在探伤机上一般会设置探测腔，探测腔内部需要有稳定旋转的水层作为耦合剂，该水层能够将被检测工件包围，并且被称为耦合水层。

针对上述相关技术方案，发明人发现：目前国产检测系统最大能够检测工件的外径为219mm，随着市场对于检测效率要求不断提高，对于外径大于219mm的工件也期望使用高效率旋转式超声检测方式进行检测。

发明内容

为了扩大超声波检测系统的适用范围，为了能够对外径较大的工件进行高效率的检测，本申请提供一种耦合水传输装置以及探头旋转式超声波检测系统。

本申请提供的一种耦合水传输装置采用如下的技术方案：

一种耦合水传输装置，包括第一固定板，第一固定板上开设有供待检测工件穿过的过孔，第一固定板的一侧设置有与过孔同轴的固定筒，固定筒的外侧套设有转筒，固定筒的外表面设置有多个呈螺旋状分布的并且与转筒内壁相抵接的导向条。

通过采用上述技术方案，需要对外径较大的钢管类工件进行探伤时，人们可以将第一固定板安装到超声波探伤机上，此时需要保证固定筒与转筒之间的空隙与探伤机上的探测腔内部连通，转筒位于探伤机上的空心主轴内部并且可以随着空心主轴一起转动；检测过程中，向固定筒与转筒之间的空隙中注入水溶液，进入到固定筒与转筒之间的空隙的水溶液在导向条的作用下会具有沿圆周方向的旋转初速度，再加上空心主轴带动转筒的旋转，使进入到探测腔内部的水层中各点位置水流速度均具有较高的稳定性，这样将会使水层更好的充满探测腔，同时形成稳定的旋转水层边界，这样就保证了耦合以及检测效果，使人们可以快速完成对外径较大工件的检测，达到了扩大超声波检测系统的适用范围的效果。

优选的，固定筒远离第一固定板的一侧同轴设置有耦合水旋转舱体，耦合水旋转舱体内部中空并且均匀设置有多个超声波换能器装置，固定筒与转筒之间的空隙与耦合水旋转舱体内部连通，耦合水旋转舱体远离固定筒的一侧开设有排水通道。

通过采用上述技术方案，需要对外径较大的钢管类工件进行检测时，人们需要将转筒安装到空心主轴内部，并且将耦合水旋转舱体与空心主轴相连接，空心主轴转动的同时可以带动转筒以及耦合水旋转舱体一起转动，这样可以降低耦合水传输装置对现有的超声波检测系统的要求，使耦合水传输装置使用更加方便，扩大了耦合水传输装置的适用范围。

优选的，排水通道为内径大于待检测工件外径的圆形通道，耦合水旋转舱体远离固定筒的一侧设置有用于降低排水速度的阻水件。

通过采用上述技术方案，排水通道的内径大于待检测工件的外径，阻水件可以降低耦合水旋转舱体的排水速度，降低耦合水旋转舱体内部无法形成水层的可能性。

优选的，阻水件包括第二导向环，耦合水旋转舱体远离固定筒的一侧设置有第二固定板，第二固定板上开设有与固定筒同轴的过孔，第二导向环设置在过孔内部对待检测工件进行支撑的。

通过采用上述技术方案，将耦合水传输装置安装到探伤机上时，人们可以将第二固定板固定到探伤机上，固定筒内部的待检测工件可以供第二固定板上的第二导向环内部穿过，第二导向环对待检测工件不但具有导向的作用，而且可以降低耦合水旋转舱体内部水溶液的排放速度；同时，人们可以根据待检测工件不同的外径，选择不同内径的第二导向环，这样可以扩大阻水件的适用范围。

优选的，沿着输水盘的周向在输水盘的内表面上设置有多个能够稳定耦合水层的喷嘴。

通过采用上述技术方案，耦合水旋转舱体内部的耦合水层在靠近排水通道的一侧容易出现速度损失，输水盘上的喷嘴会沿着耦合水层的旋转方向向耦合水旋转舱体内部喷出水溶液，这样就能够使形成的耦合水层更加稳定。

优选的，喷嘴所在位置输水盘内表面的切线方向与喷嘴的喷水方向夹角为6°。

通过采用上述技术方案，经过实验验证，当喷嘴的喷水方向与输水盘内表面的切线方向夹角度数为6度时，喷嘴耦合水层的稳定效果更佳。

优选的，排水通道同时贯穿耦合水旋转舱体相对的两个侧面，固定筒内部设置有用于对待检测工件进行支撑的第一导向环。

通过采用上述技术方案，排水通道同时贯穿耦合水旋转舱体相对的两个侧面，可以使较大外径的待测钢管从耦合水旋转舱体内部穿过，固定筒内部的第一导向环不但对待测钢管具有导向作用，而且还可以降低耦合水旋转舱体内部水溶液朝着与待测钢管移动方向相反的方向流动的可能性。

本申请提供的一种探头旋转式超声波检测系统采用如下的技术方案：

一种探头旋转式超声波检测系统，包括机体、空心主轴以及上述耦合水传输装置，第一固定板以及第二固定板均设置在机体上，转筒同轴固定在空心主轴内部并且随空心主轴一起转动。

附图说明

图1是突出显示本申请实施例中耦合水传输装置结构以及耦合水传输装置与空心主轴安装关系的剖视图（图中实心箭头所示方向为钢管的移动方向）；

图2是本申请实施例中固定筒结构的示意图；

图3是本申请实施例中输水盘结构的示意图。

图中，1、第一固定板；11、过孔；2、第二固定板；3、检测组件；31、耦合水旋转舱体；32、超声波换能器装置；33、第一导向环；34、第二导向环；4、耦合水组件；41、固定筒；42、转筒；43、导向条；5、空心主轴；6、排水通道；7、钢管；8、输水盘；81、喷嘴。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请提供了一种耦合水传输装置，包括第一固定板1、第二固定板2、检测组件3以及耦合水组件4，第一固定板1与第二固定板2同轴间隔设置，第一固定板1与第二固定板2上同轴开设有贯穿自身的过孔11，耦合水组件4以及检测组件3均设置在第一固定板1与第二固定板2之间并且耦合水组件4位于检测组件3靠近第一固定板1的一侧。

需要使用耦合水传输装置时，将第一固定板1以及第二固定板2安装到探伤机上，同时使耦合水组件4与水源连通；对待检测钢管7进行检测时，将钢管7插入到第一固定板1的过孔11内部，探伤机会带动钢管7沿着钢管7的轴线方向从耦合水组件4以及检测组件3内部穿过；耦合水组件4能够使待检测钢管7的外侧形成稳定的耦合水层，检测组件3能够完成待检测钢管7的探伤过程。

参照图1和图2，耦合水组件4包括固定筒41、转筒42以及导向条43，固定筒41与过孔11保持同轴并且一端面与第一固定板1靠近第二固定板2的侧面固定连接，固定筒41的内径大于待检测工件的外径，导向条43沿着固定筒41的轴线方向在固定筒41上呈螺旋状延伸，导向条43共设置有多个，多个导向条43沿着固定筒41的周向均匀分布，转筒42套设在固定筒41的外侧并且转筒42的内壁与导向条43远离固定筒41的侧面相抵接，转筒42靠近第一固定板1的端面与第一固定板1的侧面之间存在一定的距离，固定筒41与转筒42之间的空隙与检测组件3内部连通。

参照图1，检测组件3包括耦合水旋转舱体31、超声波换能器装置32、第一导向环33以及阻水件，耦合水旋转舱体31的形状为内部中空的柱形，耦合水旋转舱体31同轴设置在固定筒41远离第一固定板1的一侧，超声波换能器装置32共设置有多个，多个超声波换能器装置32沿着耦合水旋转舱体31的周向均匀设置在耦合水旋转舱体31的内壁上；耦合水旋转舱体31的侧面上开设有贯穿自身的排水通道6，排水通道6的内径与转筒42的外径相等，第一导向环33同轴设置在固定筒41内部，第一导向环33的内径略大于待检测工件的外径，阻水件设置在耦合水旋转舱体31远离固定筒41的一侧并且可以降低耦合水旋转舱体31内部耦合水的排放速度。

将耦合水传输装置安装到探伤机上之后，需要将转筒42安装到探伤机的空心主轴5内部，同时将水源从转筒42靠近第一固定板1的一侧输送至固定筒41与转筒42之间；进入到固定筒41与转筒42之间的空隙的水溶液在导向条43的作用下会具有沿圆周方向的旋转初速度，再加上空心主轴5带动转筒42的旋转，使进入到耦合水旋转舱体31内部的水层中各点位置水流速度均具有较高的稳定性，这样将会使水层更好的充满耦合水旋转舱体31，同时形成稳定的旋转水层边界，这样就保证了耦合以及检测效果，使人们可以快速完成对外径较大工件的检测，达到了扩大超声波检测系统的适用范围的效果；

进入固定筒41与转筒42之间的空隙的水溶液会进入到耦合水旋转舱体31内部之后，耦合水旋转舱体31内部的超声波换能器装置32可以发出超声波，进而对待检测工件进行探伤；固定筒41的内径以及排水通道6的内径均大于待检测钢管7的外径，所以人们可以使用同一耦合水传输装置对多种尺寸的待检测工件进行检测，更换不同外径的待检测工件之后，人们只需要选用不同内经尺寸的第一导向环33即可；第一导向环33对待检测工件不但具有导向的作用，而且可以降低耦合水旋转舱体31内部的水溶液回流至固定筒41内部的可能性。

参照图1，阻水件包括设置在第二固定板2内部的第二导向环34，第二导向环34的结构与第一导向环33的结构相同，第二导向环34不但具有对待检测工件导向的作用，而且可以降低耦合水旋转舱体31内部耦合水排出的速度。

参照图1和图3，耦合水旋转舱体31内部的耦合水层在靠近排水通道6的一侧容易出现速度损失，为了使形成的耦合水层更加稳定，在第二固定板2与耦合水旋转舱体31之间设置有输水盘8，输水盘8上开设有与过孔11同轴的让位孔，沿着输水盘8的周向在让位孔的孔壁上设置有多个朝输水盘8内侧喷水的喷嘴81，经过试验验证，当喷嘴81的喷水方向与其所在位置的切线方向夹角为6度时效果最佳。

参照图1，本申请还提供了一种探头旋转式超声波检测系统，包括机体、空心主轴5以及上述耦合水传输装置，第一固定板1以及第二固定板2安装在机体上，空心主轴5套设在转筒42上并且可以带动转筒42以及耦合水旋转舱体31一起转动。

经过实验得知，本实施例中的探头旋转式超声波检测系统可以对100-350mm外径的钢管7进行检测，此时选用的第一导向环33以及第二导向环34的内径需要在待检测的钢管7外径的基础上增加2-6mm；检测的过程中，进入耦合水旋转舱体31的水溶液具有400r/min的圆周方向速度，并且耦合水旋转舱体31内部最大的旋转水量为88.3L，水层旋转稳定，减少了气泡的残留，保证了超声波信号发射与接收的质量。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种耦合水传输装置，其特征在于：包括第一固定板(1)，第一固定板(1)上开设有供待检测工件穿过的过孔(11)，第一固定板(1)的一侧设置有与过孔(11)同轴的固定筒(41)，固定筒(41)的外侧套设有转筒(42)，固定筒(41)的外表面设置有多个呈螺旋状分布的并且与转筒(42)内壁相抵接的导向条(43)。

2.根据权利要求1所述的一种耦合水传输装置，其特征在于：固定筒(41)远离第一固定板(1)的一侧同轴设置有耦合水旋转舱体(31)，耦合水旋转舱体(31)内部中空并且均匀设置有多个超声波换能器装置(32)，固定筒(41)与转筒(42)之间的空隙与耦合水旋转舱体(31)内部连通，耦合水旋转舱体(31)远离固定筒(41)的一侧开设有排水通道(6)。

3.根据权利要求2所述的一种耦合水传输装置，其特征在于：排水通道(6)为内径大于待检测工件外径的圆形通道，耦合水旋转舱体(31)远离固定筒(41)的一侧设置有用于降低排水速度的阻水件。

4.根据权利要求3所述的一种耦合水传输装置，其特征在于：阻水件包括第二导向环(34)，耦合水旋转舱体(31)远离固定筒(41)的一侧设置有第二固定板(2)，第二固定板(2)上开设有与固定筒(41)同轴的过孔(11)，第二导向环(34)设置在过孔(11)内部对待检测工件进行支撑的。

5.根据权利要求3或4所述的一种耦合水传输装置，其特征在于：耦合水旋转舱体(31)远离固定筒(41)的一侧设置有输水盘(8)，输水盘(8)上开设有与过孔(11)同轴的让位孔，沿着输水盘(8)的周向在输水盘(8)的内表面上设置有多个能够稳定耦合水层的喷嘴(81)。

6.根据权利要求5所述的一种耦合水传输装置，其特征在于：喷嘴(81)所在位置的切线方向与喷嘴(81)的喷水方向夹角为6°。

7.根据权利要求3所述的一种耦合水传输装置，其特征在于：排水通道(6)同时贯穿耦合水旋转舱体(31)相对的两个侧面，固定筒(41)内部设置有用于对待检测工件进行支撑的第一导向环(33)。

8.一种探头旋转式超声波检测系统，其特征在于：包括机体、空心主轴(5)以及权利要求1-7中任一项所述的耦合水传输装置，第一固定板(1)以及第二固定板(2)均设置在机体上，转筒(42)同轴固定在空心主轴(5)内部并且随空心主轴(5)一起转动。

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