CN113125565B - 一种超声探测水囊及探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声探测水囊及探测装置，超声探测水囊包括储水囊，储水囊的内部连通有注水口，储水囊上设有超声波探头和透声渗水弹性膜，超声波探头用于透过透声渗水弹性膜向外发射声波。通过注水口向储水囊内注水后，可以增大储水囊内的水压，使透声渗水弹性膜发生形变，并与待检型面耦合。此外，少量水渗过透声渗水弹性膜，在透声渗水弹性膜与待检型面之间形成一层水膜。此时，超声波探头发射出的声波能够顺利地传递至待检型面，进而对工件上的缺陷进行检测。

Description

一种超声探测水囊及探测装置

技术领域

本发明涉及超声波无损检测技术领域，尤其涉及一种超声探测水囊及探测装置。

背景技术

在无损探伤作业中，超声波法适于各种锻件、轧制件、焊缝和部分铸件的缺陷检测。无论是钢铁，还是有色金属，又或者非金属，都可以采用超声波法进行检测。

但是，对于带有深窄腔体的异型承载件而言，由于其待检型面的曲率多变，现有的超声探测设备难以对这类异型承载件进行有效地探伤检测。

发明内容

为了解决现有技术中难以对带有深窄腔体的异型承载件进行有效地探伤检测的问题，本发明的目的之一是提供一种超声探测水囊。

本发明提供如下技术方案：

一种超声探测水囊，应用于探测装置，所述超声探测水囊包括储水囊，所述储水囊的内部连通有注水口，所述储水囊上设有超声波探头和透声渗水弹性膜，所述超声波探头用于透过所述透声渗水弹性膜向外发射声波。

作为对所述超声探测水囊的进一步可选的方案，所述超声波探头和所述透声渗水弹性膜分别位于所述储水囊的两端，所述储水囊的一端设有透波底板，所述透声渗水弹性膜固定于所述透波底板上。

作为对所述超声探测水囊的进一步可选的方案，所述透波底板与所述储水囊可拆卸连接，所述透波底板与所述储水囊之间设有密封圈。

作为对所述超声探测水囊的进一步可选的方案，所述透波底板与所述储水囊可拆卸连接，所述透波底板上设有环形的密封块，所述密封块与所述储水囊插接配合。

作为对所述超声探测水囊的进一步可选的方案，所述超声波探头和所述透声渗水弹性膜分别位于所述储水囊的相邻的两个面上，所述储水囊内设有反波片，所述反波片用于将所述超声波探头发出的声波反射至所述透声渗水弹性膜上。

作为对所述超声探测水囊的进一步可选的方案，所述超声波探头通过探头装卡件与所述储水囊相连，所述探头装卡件上设有装配孔，所述装配孔沿所述超声波探头发射声波的方向贯穿所述探头装卡件，所述超声波探头位于所述装配孔内。

作为对所述超声探测水囊的进一步可选的方案，所述装配孔的内壁上设有限位块，所述限位块与所述超声波探头朝向所述储水囊的一端相抵。

作为对所述超声探测水囊的进一步可选的方案，所述限位块与所述超声波探头之间设有密封圈。

作为对所述超声探测水囊的进一步可选的方案，所述探头装卡件与所述储水囊可拆卸连接，所述探头装卡件与所述储水囊之间设有密封圈。

本发明的另一目的是提供一种探测装置。

本发明提供如下技术方案：

一种探测装置，包括机械臂和上述超声探测水囊，所述储水囊上设有法兰盘，所述法兰盘与所述机械臂相连。

本发明的实施例具有如下有益效果：

通过注水口向储水囊内注水后，可以增大储水囊内的水压，使透声渗水弹性膜发生形变，并与待检型面耦合。此外，少量水渗过透声渗水弹性膜，在透声渗水弹性膜与待检型面之间形成一层水膜。此时，超声波探头发射出的声波能够顺利地通过待检型面传递至工件内部，进而对工件上的缺陷进行检测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1提供的一种超声探测水囊的内部结构示意图；

图2示出了本发明实施例2提供的一种超声探测水囊的整体轴测结构示意图；

图3示出了本发明实施例2提供的一种超声探测水囊的爆炸示意图；

图4示出了本发明实施例2提供的一种超声探测水囊中超声波探头与探头装卡件之间的配合关系示意图；

图5示出了本发明实施例2提供的一种超声探测水囊中探头装卡件的结构示意图；

图6示出了本发明实施例2提供的一种超声探测水囊中透波底板的结构示意图；

图7示出了本发明实施例3提供的一种超声探测水囊中超声波探头与探头装卡件之间的配合关系示意图；

图8示出了本发明实施例4提供的一种超声探测水囊的整体轴测结构示意图；

图9示出了本发明实施例4提供的一种超声探测水囊的内部结构示意图。

主要元件符号说明：

100-储水囊；110-水囊本体；120-底板；121-支杆；200-超声波探头；210-传输线；300-透声渗水弹性膜；400-透波底板；410-密封块；500-反波片；600-探头装卡件；610-装配孔；620-定位螺丝；630-限位块；640-缺口；650-装配槽；700-法兰盘；800-注水口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种超声探测水囊，属于局部水浸式水囊，适用于对带有深窄腔体的异型承载件进行无损探伤作业。超声探测水囊包括储水囊100、超声波探头200和透声渗水弹性膜300，其中，超声波探头200直接或者间接地与储水囊100连接，透声渗水弹性膜300则设置在储水囊100上，储水囊100的内部连通有注水口800。

使用时，先使储水囊100贴近上述异型承载件的表面，然后通过注水口800向储水囊100内注水，增大储水囊100内的水压，使透声渗水弹性膜300发生形变，并与异型承载件的表面耦合。此外，少量水渗过透声渗水弹性膜300，在透声渗水弹性膜300与待检型面之间形成一层水膜。此时，超声波探头200发射出的声波能够顺利地通过异型承载件的表面传递至异型承载件的内部，进而对该异型承载件上的缺陷进行检测。

实施例2

请一并参阅图2至图6，本实施例提供一种超声探测水囊，属于纵式局部水浸式水囊，适用于对带有深窄腔体的异型承载件的外表面进行无损探伤作业。超声探测水囊包括储水囊100、超声波探头200和透声渗水弹性膜300。

具体地，储水囊100呈圆筒状，储水囊100沿自身轴向的两端敞口设置。超声波探头200和透声渗水弹性膜300分别位于储水囊100上沿轴向的两端。

具体地，超声波探头200通过探头装卡件600与储水囊100相连。

探头装卡件600呈圆柱状，其轴线与储水囊100的轴线重合。探头装卡件600朝向储水囊100的一端设有内螺纹，储水囊100朝向探头装卡件600的一端对应设有外螺纹，探头装卡件600与储水囊100螺纹配合，可拆卸地连接在一起。

为了避免储水囊100内部储存的水泄露，在探头装卡件600与储水囊100之间设置有橡胶材质的密封圈。

探头装卡件600上成型有装配孔610，装配孔610沿储水囊100的轴向贯穿探头装卡件600，与储水囊100内部连通，超声波探头200即位于装配孔610内。

为了将超声波探头200固定在装配孔610内，探头装卡件600上穿设有两个定位螺丝620。两个定位螺丝620均沿探头装卡件600的径向设置，分别从装配孔610相邻的两个内壁上穿出。定位螺丝620与探头装卡件600螺纹配合，与超声波探头200相抵。

旋进定位螺丝620，使其紧压于超声波探头200的侧壁上，即可利用摩擦力将超声波探头200固定在装配孔610内。旋出定位螺丝620，使其与超声波探头200脱离，即可将超声波探头200释放，便于检测人员调整超声波探头200在装配孔610内的位置，或者更换超声波探头200。

进一步地，在将超声波探头200装入装配孔610的过程中，为了避免超声波探头200直接滑入储水囊100内，在装配孔610的内壁上设置有限位块630。限位块630呈环形，限位块630设置在装配孔610朝向储水囊100的一端。

检测人员将超声波探头200放入装配孔610后，超声波探头200移动至与限位块630相抵，即无法继续朝向储水囊100内部移动。

进一步地，除限位块630所在的区域之外，装配孔610的形状、结构等参数与超声波探头200相匹配，以保证超声波探头200装入装配孔610后与装配孔610紧密配合。

进一步地，探头装卡件600背向储水囊100一端的端面上开设有缺口640，缺口640沿探头装卡件600的径向设置，缺口640一端与装配孔610连通，缺口640的另一端贯穿至探头装卡件600的外侧壁。

待超声波探头200装入装配孔610后，与超声波探头200相连的传输线210从缺口640内穿过。

注水口800成型在探头装卡件600上，注水口800一端位于探头装卡件600的外侧壁，另一端位于探头装卡件600朝向储水囊100的一端，与储水囊100的内部连通。

具体地，透声渗水弹性膜300为微孔型透水膜，其厚度为超声波探头200发射出的超声波波长的半波长整数倍，确保声波能够自由通过，且透声渗水弹性膜300为薄膜，具有一定的韧性或弹性。

透声渗水弹性膜300通过透波底板400与储水囊100相连，透波底板400呈圆环形，且透波底板400的轴线与储水囊100的轴线重合，透声渗水弹性膜300则固定于透波底板400中部。透波底板400位于储水囊100背向探头装卡件600的一端，通过四颗螺钉可拆卸地固定在储水囊100上。

为了避免储水囊100内部储存的水泄露，在透波底板400与储水囊100之间设置有橡胶材质的密封圈。此外，透波底板400朝向储水囊100的一侧一体成型有密封块410。密封块410呈环形，密封块410与储水囊100插接配合，增加了透波底板400与储水囊100连接处的渗流距离，从而进一步增强该处的密封性。

使用时，先使储水囊100贴近异型承载件的外表面，然后通过注水口800向储水囊100内注水，增大储水囊100内的水压，使透声渗水弹性膜300发生形变，并与异型承载件的外表面耦合。此外，少量水渗过透声渗水弹性膜300，在透声渗水弹性膜300与待检型面之间形成一层水膜。此时，超声波探头200沿储水囊100轴向发射出的声波能够顺利地穿过透声渗水弹性膜300，然后通过异型承载件的外表面传递至异型承载件的内部，进而对该异型承载件上的缺陷进行检测。

由于储水囊100内填充有水，透声渗水弹性膜300与异型承载件的外表面之间形成水膜，故超声波在液体内传播，能量损失较小，探测获得的结果更加精准。

由于超声探测水囊结构紧凑，体积小，故可直接在机加工位对异型承载件的毛坯进行检测，而不必将毛坯取下转移至专门的检测点，从而避免二次装卡导致的后续加工精度降低，同时还能尽早排查缺陷，避免因加工有缺陷的毛坯造成的浪费。

本实施例还提供一种探测装置，包括机械臂和上述超声探测水囊。其中，探头装卡件600背向储水囊100的一端通过四个螺钉可拆卸地连接有法兰盘700。进行探伤检测时，可以通过法兰盘700将整个超声探测水囊搭载在机械臂上，利用机械臂控制超声探测水囊在异型承载件的外表面进行无盲区的游走，高效、准确地完成对缺陷的探测。

进一步地，限位块630朝向超声波探头200的一侧设置有橡胶材质的密封圈，法兰盘700上则穿设有螺钉，且螺钉与法兰盘700螺纹配合。旋进螺钉，使螺钉与超声波探头200相抵，并将超声波探头200紧压于密封圈上，可以沿装配孔610的轴线方向对超声波探头200进行定位，同时增强超声波探头200与限位块630之间的密封性。

实施例3

请参阅图7，与实施例2的不同之处在于，探头装卡件600的侧壁上开设有装配槽650，装配槽650与装配孔610连通，超声波探头200沿装配槽650卡入装配孔610内。

此时，可以在不拆卸法兰盘700的情况下完成超声波探头200的拆装更换。

实施例4

请一并参阅图8和图9，本实施例提供一种超声探测水囊，属于横式局部水浸式水囊，适用于对带有深窄腔体的异型承载件的内表面进行无损探伤作业。

与实施例2的不同之处在于，储水囊100背向超声波探头200的一端封闭，透声渗水弹性膜300则嵌设在储水囊100远离超声波探头200一端的侧壁上。此外，储水囊100的内壁上架设有反波片500。反波片500为水浸超声检测中常用的反光镜，超声波探头200沿储水囊100轴向发射出的声波传递至反波片500上，然后反射至透声渗水弹性膜300。

具体地，储水囊100由水囊本体110和底板120组成。水囊本体110呈筒状，且两端通透，底板120则通过螺钉固定在水囊本体110的一端，将水囊本体110封闭。

底板120上设有支杆121，支杆121沿储水囊100的轴向设置，反波片500在支杆121的支撑下相对于储水囊100的轴线倾斜。

通过反波片500改变声束方向后，有效地增加了水声程，适用于因检测空间结构约束导致水声程无法满足需求的实际检测工况。

进一步地，支杆121与底板120粘接固定。装配支杆121时，先根据所需的声波反射角确定支杆121的高度，再将支杆121、反波片500和底板120相互连接。

使用时，先使储水囊100贴近异型承载件的内表面，然后通过注水口800向储水囊100内注水，增大储水囊100内的水压，使透声渗水弹性膜300发生形变，并与异型承载件的内表面耦合。此外，少量水渗过透声渗水弹性膜300，在透声渗水弹性膜300与待检型面之间形成一层水膜。此时，超声波探头200沿储水囊100轴向发射出的声波经过反波片500的反射后，能够顺利地穿过透声渗水弹性膜300，然后通过异型承载件的内表面传递至异型承载件的内部，进而对该异型承载件上的缺陷进行检测。

将透声渗水弹性膜300设置在储水囊100的侧面后，超声探测水囊在进入深窄腔体时，只需使储水囊100的轴线与深窄腔体的深度方向平行即可。由于超声探测水囊沿储水囊100径向的尺寸远小于沿储水囊100轴向的尺寸，故超声探测水囊能够更加顺利地进入深窄腔体内，适用于深窄柱腔结构的超声探伤作业。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种超声探测水囊，应用于探测装置，其特征在于，所述超声探测水囊包括储水囊，所述储水囊的内部连通有注水口，所述储水囊上设有超声波探头和透声渗水弹性膜，所述超声波探头用于透过所述透声渗水弹性膜向外发射声波；

所述超声波探头通过探头装卡件与所述储水囊相连，所述探头装卡件上设有装配孔，所述装配孔沿所述超声波探头发射声波的方向贯穿所述探头装卡件，所述超声波探头位于所述装配孔内；

所述装配孔的内壁上设有限位块，所述限位块与所述超声波探头朝向所述储水囊的一端相抵；

所述限位块与所述超声波探头之间设有密封圈；

所述探头装卡件与所述储水囊可拆卸连接，所述探头装卡件与所述储水囊之间设有密封圈。

2.根据权利要求1所述的超声探测水囊，其特征在于，所述超声波探头和所述透声渗水弹性膜分别位于所述储水囊的两端，所述储水囊的一端设有透波底板，所述透声渗水弹性膜固定于所述透波底板上。

3.根据权利要求2所述的超声探测水囊，其特征在于，所述透波底板与所述储水囊可拆卸连接，所述透波底板与所述储水囊之间设有密封圈。

4.根据权利要求2所述的超声探测水囊，其特征在于，所述透波底板与所述储水囊可拆卸连接，所述透波底板上设有环形的密封块，所述密封块与所述储水囊插接配合。

5.根据权利要求1所述的超声探测水囊，其特征在于，所述超声波探头和所述透声渗水弹性膜分别位于所述储水囊的相邻的两个面上，所述储水囊内设有反波片，所述反波片用于将所述超声波探头发出的声波反射至所述透声渗水弹性膜上。

6.一种探测装置，其特征在于，包括机械臂和如权利要求1-5中任意一项所述的超声探测水囊，所述储水囊上设有法兰盘，所述法兰盘与所述机械臂相连。