CN114184674B - 一种微小管路腐蚀超声内检测旋转探头固定系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定系统，包括探头旋转固定架、探头固定块和随动结构，探头旋转固定架两侧均连接有探头固定块，探头固定块上均固定有随动结构。本发明大大节省同一横截面内的空间和经济成本，且可以达到管路的全覆盖，随动结构还可以保证检测探头的提离值和检测过程中的稳定性，提高了检测精度。检测探头固定系统体积较小，可以进入微小管路，实现微小管路的超声内检测。

Description

一种微小管路腐蚀超声内检测旋转探头固定系统
技术领域
本发明属于超声检测领域，涉及一种用于微小管道腐蚀超声内检测旋转探头固定系统。
背景技术
在实际检测过程中，超声设备对检测探头的稳定性和指向性要求较高，若检测过程中检测探头的稳定性和指向性得不到保证，则检测结果的精度会大大降低，甚至会无法得到想要的结果。
现实中，有很多微小管路所处的外部空间都很狭窄，有的还包覆外部防腐或保温层，导致无法使用超声外检测的方法对管道腐蚀状态进行检测。超声内检测是通过专门内检测设备在管路内部实施检测，通过测量管壁厚度变化来评判腐蚀程度，具有全覆盖、效率高、精度高的优点。
对于普通管径来说，超声内检测设备可以保障正常的管道检测，但对于微小管路，由于管径的限制，无法用普通管道内检测设备所使用数量大的探头数量来进行检测，需对超声内检测设备的机械结构进行微型化设计，同时为节省空间，尽量使用较少的探头。目前的检测设备还没有可以实现此目的的结构。为达到对管路整周的全覆盖扫查检测，需设计专门的探头旋转结构。另外，为保证检测精度和检测能力，管路腐蚀的超声内检测要求探头发射的声束始终垂直于管壁，即保证探头的中心轴线始终垂直于管壁。因此，保证超声内检测旋转探头的稳定性和指向性是亟待解决的关键问题。
发明内容
发明目的：本发明提供一种微小管道腐蚀超声内检测旋转探头固定系统，其目的在于解决微小管路腐蚀超声内检测旋转探头的稳定性和指向性的问题，保证检测过程中旋转探头的固定和旋转过程中探头的稳定性，以及探头中心轴线始终垂直于管壁，从而保证超声内检测的检测能力和检测精度。
技术方案：
一种微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定系统，包括探头旋转固定架、探头固定块和随动结构，探头旋转固定架两侧均连接有探头固定块，探头固定块上均固定有随动结构；
探头旋转固定架呈长方体形状，中心为一个正方形孔洞，通过正方形孔洞探头旋转固定架与旋转轴固定连接，在正方形孔洞两侧设置有矩形孔洞，在矩形孔洞外侧设置有矩形凹槽，矩形凹槽内固定设置有探头固定块；
随动结构包括一个变形工字件和两个变形L形件，变形工字件呈对称结构，由两侧相同的钢条和中间一根横梁组成工字形，钢条分为下方部分、中间部分和上方部分3个部分，其中下方部分与中间部分存在夹角α，中间部分与上方部分存在夹角β，横梁固定设置在下方部分与中间部分的连接处，中间部分和上方部分的顶点处与变形L形件的短边均固定在探头固定块上，下方部分的端部与变形L形件长边的端部同弹簧连接，上方部分的端部与微小管路内壁直接接触；
探头固定块为一侧设置有大圆形孔洞的方形盒体结构；2个探头固定块上的随动结构呈反方向设置。
进一步的，夹角α为90°，夹角β为225°。
进一步的，探头旋转固定架设置为一个或者两个，当设置为两个时，两个探头旋转固定架垂直设置，且两个探头旋转固定架的正方形孔洞重合。
进一步的，矩形孔洞的4个直角处设置为45°的倒角，凹槽底部2个直角处为45°的倒角，凹槽外侧突起处为圆形倒角。
进一步的，探头固定块呈正方体形状，其中相对的两个面中间设置有3个尺寸相等的小圆形孔洞，3个小圆形孔洞呈一字型排列，小圆形孔洞下方有一个长条形凹槽，凹槽底部为圆形倒角，该相对的两个面上方的两侧均设置为有45°倒角的棱，与设置有45°倒角棱的面相对的那个面上设置有一个大圆形孔洞，与设置有45°倒角棱的面相邻的两个相对的面上设置有第二连接孔。
进一步的，横梁外侧呈1/4圆柱面结构，内侧为平面结构。
有益效果：本发明涉及一种用于微小管路腐蚀超声内检测旋转探头固定系统，将2个超声探头固定在探头固定块中，与探头旋转固定支架共同作用，保证在检测过程中检测探头沿周向360°转动，且探头中心轴线始终保持与管壁相垂直。大大节省同一横截面内的空间和经济成本，且可以达到管路的全覆盖，随动结构还可以保证检测探头的提离值和检测过程中的稳定性，提高了检测精度。检测探头固定系统体积较小，可以进入微小管路，实现微小管路的超声内检测。
附图说明
图1为本装置与旋转轴连接后的结构示意图；
图2为本装置与旋转轴连接后的侧视结构示意图；
图3为探头旋转固定架结构主视图；
图4为探头旋转固定架结构俯视图；
图5为探头固定块主视图；
图6为探头固定块侧视图；
图7为探头固定块仰视图；
图8为变形工字件结构主视图；
图9为变形工字件侧视图；
图10为变形L形件；
图中标注：1、探头旋转固定架，2、探头固定块，3、随动结构，4、正方形孔洞，5、矩形孔洞，6、矩形凹槽，7、第一连接孔，8、小圆形孔洞，9、长条形凹槽，10、变形工字件，11、变形L形件，12、横梁，13、钢条，13-1、下方部分，13-2、中间部分，13-3、上方部分，14、第二连接孔，15、大圆形孔洞，16、第三连接孔，17、第四连接孔，18、弹簧，19、旋转轴。
具体实施方式
以下结合说明书附图更详细说明本发明。
如图1-2所示，一种微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定系统，包括探头旋转固定架1、探头固定块2和随动结构3，共同实现对微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定。探头旋转固定架1固定于旋转轴的端部，探头旋转固定架1两侧均连接有探头固定块2，2个探头固定块2上均固定有随动结构3；共同实现对微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定。探头旋转固定架1、探头固定块2和随动结构3均为不锈钢材质。
如图1-4所示，探头旋转固定架1呈长方体形状，中心为一个正方形孔洞4，通过正方形孔洞4探头旋转固定架1与旋转轴19固定连接，在正方形孔洞4两侧对称设置有矩形孔洞5，在2个矩形孔洞5外侧（2个矩形孔洞5朝向正方形孔洞4的方向为内侧，相反方向为外侧）设置有2个矩形凹槽6，矩形凹槽6内固定设置有探头固定块2；矩形凹槽6上下端面的边缘处设置有第一连接孔7，通过螺栓穿过该第一连接孔7将探头固定块2固定。可通过螺丝将探头固定块2束缚在2个第一连接孔7所组成的轴上，可使得检测探头在一定角度范围内旋转，可在微小管路内部复杂情况下保证检测精度。
矩形凹槽6内安放探头固定块2，可在一定程度上减小探头固定块2的活动空间，进而确定了检测探头的检测角度及检测范围。
如图5-7所示，探头固定块2为一侧设置有大圆形孔洞15的方形盒体结构，探头固定块2内用于放置探头；2个探头固定块2上的随动结构3呈反方向设置，从而当旋转轴19呈顺时针转动时，如图1所示左侧的随动结构3弹性限制其转动，当旋转轴19呈逆时针转动时，如图1所示右侧的随动结构3弹性限制其转动。从而保证检测探头的提离值和检测过程中的稳定性，提高了检测精度。
如图1-2,8-10所示，随动结构3包括一个变形工字件10和两个变形L形件11，变形工字件10呈对称结构，由两侧相同的钢条13和中间一根横梁12组成工字形，钢条13分为下方部分13-1、中间部分13-2和上方部分13-33个部分，其中下方部分13-1与中间部分13-2夹角α为90°，中间部分13-2与上方部分13-3夹角β为225°，中间部分13-2较短，上方部分13-3较长，横梁12固定设置在下方部分13-1与中间部分13-2的连接处，将两个相同的钢条连接在一起，变形L形件11的两边夹角θ为120°，α为90°可以在保证弹簧的拉伸范围的同时减小13-1支臂向外的旋转范围，避免支架压缩变形时碰触管壁。β为225°保证13-3前端与管壁接触且接触点尽量在探头中心轴线，以保证支架的工作稳定性和探头指向性。θ角根据弹簧的拉伸范围确定，可变，但不能过大占用过大空间。中间部分13-2和上方部分13-3的顶点处与变形L形件11的短边均固定在探头固定块2上，下方部分13-1的端部与变形L形件11长边的端部同弹簧18连接，弹簧18保证检测过程中随动结构3的弹性，上方部分13-3的端部与微小管路内壁直接接触。随动结构3保证检测探头的稳定性同时，也保证了一定的提离值。
变形工字件10的特殊结构，限制了旋转轴的转动角度，变形L形件11主要起固定作用，通过牵引弹簧18使变形工字件10限制旋转轴的转动角度。
下方部分13-1边缘处有一个第三连接孔16，中间部分13-2与上方部分13-3的顶点处有一个第四连接孔17，
横梁12外侧呈1/4圆柱面结构，内侧为平面结构。外侧圆弧状，增加支架承载能力，同时避免支架压缩弹起时划伤管壁。内侧与旋转固定架的梁接触，起到限位作用，设置为平面结构，保证限位稳定性。
中间部分13-2长度小于下方部分13-1，下方部分13-1长度小于上方部分13-3部分。中间部分13-2的长度决定于探头固定块的尺寸和限位范围。尽可能小以节省空间。下方部分13-1的长度取决于限位范围，同时也应尽可能小，以节省空间。防止因支架尺寸过大导致支架压缩变形时触碰管壁，刮伤管壁或导致支架机械变形破坏。上方部分13-3的长度需满足其前端接触到管壁，保持探头与管壁的相对位置稳定，因而相对下方部分13-1和中间部分13-2要长。限制弹簧在拉伸时拉伸范围的同时减小下方部分13-1支臂向外的旋转范围，避免支架压缩变形时碰触管壁。如果设下方部分13-1和中间部分13-2为x，则一半弹簧长度为，弹簧则为/>。
探头旋转固定架1设置为一个或者两个，当设置为两个时，两个探头旋转固定架1垂直设置，且两个探头旋转固定架1的正方形孔洞4重合。正方形孔洞4位于探头旋转固定架的中心位置，使旋转轴19穿过正方形孔洞4，进而为探头旋转固定架1的旋转运动提供动力支撑。
矩形孔洞5的4个直角处设置为45°的倒角，凹槽6底部2个直角处为45°的倒角，凹槽6外侧突起处为圆形倒角。矩形孔洞5可以使检测探头的数据线通过，束缚数据线的活动空间，避免检测过程中的缠绕，4个45°倒角设计可避免数据线的破损。
探头固定块2呈正方体形状，其中相对的两个面中间设置有横排的3个尺寸相等的小圆形孔洞8，3个小圆形孔洞8呈一字型排列，小圆形孔洞8下方靠外侧1/4处有一个长条形凹槽9，凹槽9底部为圆形倒角，该相对的两个面上方的两侧均设置为有45°倒角的棱，与设置有45°倒角棱的面相对的那个面上设置有一个大圆形孔洞15，与设置有45°倒角棱的面相邻的两个相对的面上中间位置设置有第二连接孔14。2个小圆形孔洞8与变形L形件11的短边通过螺栓固定连接，用于固定变形L形件11；1个小圆形孔洞8与中间部分13-2和上方部分13-3的顶点处通过销钉轴连接，使变形工字件10能以该销钉为轴转动，使本发明的固定系统柔性限制旋转轴19转动角度。长条形凹槽9仅在一侧存在，使检测探头的数据线从中穿出，圆形底面可避免破损数据线。第二连接孔14与第一连接孔7通过螺栓将探头固定块2固定于矩形凹槽6内。大圆形孔洞15位于图片5的下方位置，尺寸与检测探头相当，用于安放检测探头。
安装时，位于探头旋转固定架1中心位置的方形孔洞与旋转轴相连，可以为检测探头提供旋转动力，探头固定块2安装在探头旋转固定架1两端，其探头检测方向与探头旋转固定架1的方形孔洞方向呈90°夹角向外，随动结构3可保证检测探头的检测方向与被测面呈垂直状态，提高检测精度，整个旋转探头固定系统可使得检测探头在管道的轴向方向有一定的旋转范围，这使得在非直管段处也有一定的检测性，而在管路的周向方向也有一定的伸缩范围，这使得检测探头的提离值和检测方向都有一定的保障。

Claims (5)

1.一种微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定系统，其特征在于：包括探头旋转固定架（1）、探头固定块（2）和随动结构（3），探头旋转固定架（1）两侧均连接有探头固定块（2），探头固定块（2）上均固定有随动结构（3）；
探头旋转固定架（1）呈长方体形状，中心为一个正方形孔洞（4），通过正方形孔洞（4）探头旋转固定架（1）与旋转轴（19）固定连接，在正方形孔洞（4）两侧设置有矩形孔洞（5），在矩形孔洞（5）外侧设置有矩形凹槽（6），矩形凹槽（6）内固定设置有探头固定块（2）；
随动结构（3）包括一个变形工字件（10）和两个变形L形件（11），变形工字件（10）呈对称结构，由两侧相同的钢条（13）和中间一根横梁（12）组成工字形，钢条（13）分为下方部分（13-1）、中间部分（13-2）和上方部分（13-3）3个部分，其中下方部分（13-1）与中间部分（13-2）存在夹角α，夹角α为90°，中间部分（13-2）与上方部分（13-3）存在夹角β，夹角β为225°，横梁（12）固定设置在下方部分（13-1）与中间部分（13-2）的连接处，中间部分（13-2）和上方部分（13-3）的顶点处与变形L形件（11）的短边均固定在探头固定块（2）上，下方部分（13-1）的端部与变形L形件（11）长边的端部同弹簧（18）连接，上方部分（13-3）的端部与微小管道内壁直接接触；
探头固定块（2）为一侧设置有大圆形孔洞（15）的方形盒体结构；2个探头固定块（2）上的随动结构（3）呈反方向设置。
2.根据权利要求1所述的微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定系统，其特征在于：探头旋转固定架（1）设置为一个或者两个，当设置为两个时，两个探头旋转固定架（1）垂直设置，且两个探头旋转固定架（1）的正方形孔洞（4）重合。
3.根据权利要求1所述的微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定系统，其特征在于：矩形孔洞（5）的4个直角处设置为45°的倒角，凹槽（6）底部2个直角处为45°的倒角，凹槽（6）外侧突起处为圆形倒角。
4.根据权利要求1所述的微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定系统，其特征在于：探头固定块（2）呈正方体形状，其中相对的两个面中间设置有3个尺寸相等的小圆形孔洞（8），3个小圆形孔洞（8）呈一字型排列，小圆形孔洞（8）下方有一个长条形凹槽（9），凹槽（9）底部为圆形倒角，该相对的两个面上方的两侧均设置为有45°倒角的棱，与设置有45°倒角棱的面相对的那个面上设置有一个大圆形孔洞（15），与设置有45°倒角棱的面相邻的两个相对的面上设置有第二连接孔（14）。
5.根据权利要求1所述的微小管道腐蚀超声内检测旋转探头的固定系统，其特征在于：横梁（12）外侧呈1/4圆柱面结构，内侧为平面结构。
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