CN201237584Y - 回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统 - Google Patents

Abstract

一种回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，包括超声探头、信号处理器、显示器、夹持安装超声探头且能使探头端面至少可相对于两个轴线转动的夹持机构、将系统本体安装于机床刀架上的基座和将探头夹持机构的夹持工件端面贴附于被测工件体型面上的距离自调节机构，超声探头、信号处理器和显示器之间电信号连接，夹持机构安装在距离自调节机构的运动输出端，距离自调节机构活动地安装在基座上。本实用新型可在对回转体工件进行加工的同时实施超声探伤检测，简化缩短了回转体工件的生产工序，提高了生产效率，降低了生产成本，同时大大提高了探伤检测的准确度。本实用新型还且具有适应型面变化的实时性，敏捷性高，携带方便，便于装拆等优点。

Description

回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统

技术领域

本实用新型涉及无损探伤检测技术领域，尤其涉及一种可对回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统。

背景技术

超声波检测技术是无损检测技术领域中的一种重要的方法和手段，由于其具有穿透能力强、检测灵敏度高、对人体无害、使用灵活、可及时得到探伤结果等优点，已经被广泛地应用于各行各业的质量监控和安全保障。对于发电设备、压力容器等大型回转体(通常以吨为计量单位)的重要零部件，通常都采用超声波方式进行无损探伤，检测这类工件在制造或使用过程中产生的结构缺陷的情况，从而及时发现故障，分析缺陷和故障的成因及其规律，改进制造工艺，提高产品质量，以保证设备安全、高效、可靠地运行。

目前，对回转体工件的探伤通常采用在工件加工完成后，以离线定点手工超声波扫查式进行检测，工件的加工与探伤检测为两个工序。这种探伤检测方式存在的问题，其一，操作者主观性大，容易产生漏检，当操作不当时，会导致探头中心与工件检测区域法线方向不一致，使探头发射的超声波不能垂直地进入工件内部，探测出工件内部的缺陷，即手工探伤检测准确度不高，且因操作者不同差别很大。其二，这种检测方式还导致了整个工件的生产工序长，生产效率低，生产成本高。直到本实用新型完成之前，设计人没有看到有关在对回转体型面进行加工的同时实施超声探伤的文献报道。

发明内容

针对回转体型面超声探伤现有技术存在的不足，本实用新型的目的旨在提供一种能够在对回转体型面进行加工的同时实施超声探伤，且探伤检测准确度高，不会因操作者不同而有差别的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统。

本实用新型的目的可通过具有如下技术方案的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统来实现：

包括超声探头、信号处理器、显示器、夹持安装超声探头且能使探头端面至少可相对于两个轴线转动的夹持机构、将系统本体安装于机床刀架上的基座和将探头夹持机构的夹持工件端面贴附于被测工件体型面上的距离自调节机构，所述超声探头、信号处理器和显示器之间电信号连接，所述夹持机构安装在距离自调节机构的运动输出端，所述距离自调节机构活动地安装在基座上。

在上述技术方案中，所述距离自调节机构可具体设计成由扭簧和摇臂组成，摇臂通过铰轴可转动地安装在基座上，扭簧位于摇臂与基座之间，套置在铰轴外，其两端分别联接摇臂与基座。也可将其具体设计成由弹簧和伸缩杆组成，伸缩杆的装配端可轴向滑动地安装在基座的安装孔内，位于基座安装孔内的弹簧一端作用于基座，另一端作用于伸缩杆。当然还可设计成其他具体方式。

在上述技术方案中，所述夹持机构包括至少一个角度调节环和一个安装超声探头的夹持套，夹持套以其端面可角度转动地安置在角度调节环内。探头夹持机构可进一步具体设计成：由一个角度调节外环、一个角度调节内环和一个探头夹持套构成，角度调节外环安装在距离自调节机构臂杆的外端，角度调节外环与角度调节内环之间和角度调节内环与探头夹持套之间为可转动铰联接，使夹持套端面可相对于两个相互垂直的轴线转动。探头夹持机构还可进一步具体设计成：由一个角度调节环和一个探头夹持套构成，角度调节环通过铰轴可转动地安装在距离自调节机构臂杆的外端，角度调节环与探头夹持套之间通过铰轴联接，使夹持套端面可相对于两个相互垂直的轴线转动。当然还可设计成其他具体方式。

在上述技术方案中，所说的信号处理器和显示器，可以是各自独立的分体式结构，也可以是一体式结构。

为了取得更好的超声检测效果，通常需要在被测工件型面与超声探头之间充满超声检测耦合剂，因此可在夹持套上设计超声检测耦合剂加入接口与流道。夹持套上也可不设计超声检测耦合剂加入流道，超声检测时直接将耦合剂加入到被测工件型面与超声探头之间。

为了防止因夹持套端面磨损伤及超声探头，可在夹持套端上设计防止夹持套端面与被测工件型面直接接触的滚动结构件，且不少于三副。最好是在夹持套端面上对称设置四副滚动结构件。

本实用新型还采取了其他一些技术措施。

本实用新型提供的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统的工作原理为：探伤前，先将超声探头安装在探头夹持机构的夹持套内，超声探头、信号处理器和显示器电信号连接，系统基座固定在工作台的刀架上，调节工作台与工件的距离至适当，然后利用距离自调节机构将探头夹持机构压向工件，在此过程中，探头夹持机构根据工件表面形状自动调整位姿，直至使安装在以探头为中心的探头安装夹持套工作端面上的滚动构件贴附在被测工件上。工件转动时，距离自调节机构的压力保证了滚动构件始终紧贴在工件上，当工件表面形状发生改变时，距离自调节机构及探头夹持机构相应发生改变，自动适应工件表面形状变化，保证探头中心线与工件表面法线重合，从而实现由超声探头发射出的超声波波垂直入射。由超声波探头探得的工件内部的缺损信号，经信号处理器处理后，由显示器显示。探头可沿探头夹持机构的夹持套轴线前后调整，以适应对不同曲率工件探伤的要求。夹持套上所设计的耦合剂流道，可以使耦合剂通过该流道填充超声探头及探头夹持机构工作面板和工件之间的间隙，降低超声波能量损失，提高探伤检测质量。

采用本实用新型提供的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统对回转体进行超声探伤检测，可以实现在对回转体工件进行加工的同时实施超声探伤检测，即在线探伤检测，将工件的加工工序与超声探伤检测工序合二为一，简化缩短了整个工件的生产工序，提高了生产效率，降低了生产成本。回转体工件探伤检测采用本实用新型的检测方式，可大大提高探伤检测质量，能够完全克服与避免现有技术的探伤检测方式所存在的，检测质量受操作者主观因素影响大，容易产生漏检，当操作不当时，会导致探头中心与工件检测区域法线方向不一致，使探头发射的超声波不能垂直地进入工件内部，探测出工件内部的缺陷，探伤检测质量不高，因操作者不同差别很大等问题。本实用新型实际上是开创了一种全新的回转体工件超声探伤的检测方式。

本实用新型与现有技术的探伤检测方式相比，还具有以下十分突出的具体技术效果：

1、工件在车床上加工的同时，既不需要重新装卸，也不需要另安排检测时间，自动连续完成工件的超声波探伤检测，同时避免了漏检现象的发生，提高了检测的效率及准确性。

2、安装和拆卸方便。本实用新型所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统可直接安装在机床工作台的刀架上，无需对机床进行其它改装即可进行探伤作业。

3、利用本实用新型所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统进行超声探伤检测方便快捷，对型面变化适应快。

本实用新型的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统用于大型回转体工件的探伤检测，其所具有的优点尤为突出。

附图说明

图1是本实用新型的第一种实施例的整体结构示意图。

图2是图1所示回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统整体结构侧视图。

图3是图1所示探头夹持机构端面结构示意图。

图4是本实用新型的第二种实施例的整体结构示意图。

图5是图4的A向视图。

在图1-5中，各图示标号的标识对象是：

1—基座，2—扭簧，3—铰轴，4—摇臂，5—角度调节外环柄，6—角度调节外环，7—角度调节内环，8—探头夹持套，9—滚动体固定螺钉，10—锁紧螺钉，11—快插式接口，12—耦合剂流道，13—密封膜，14—滚动体，15-超声探头，16-信号处理显示器17—弹簧，18—伸缩杆，19—转动杆，20—角度调节环。

具体实施方式

下面结合附图说明给出本实用新型的实施例，并通过实施例对本实用新型作进一步的详细的说明。

实施例1

本实施例的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统的结构如附图1、附图2和附图3所示。在线探伤系统由超声探头15、信号处理显示器16、夹持安装超声探头的夹持机构、将扫查装置安装于机床刀架上的基座1和将构成探头夹持机构的夹持套端面8贴附于被测工件体型面上的距离自调节机构组成。超声探头和信号处理显示器电信号连接。所述距离自调节机构由扭簧2和摇臂4组成，摇臂通过铰轴3可转动地安装在基座上，扭簧位于摇臂与基座之间，套置在铰轴外，其两端分别联接摇臂与基座，以保证夹持机构的夹持套的端面贴附于被测工件面。探头夹持机构由一个角度调节外环6、一个角度调节内环7和一个探头夹持套8构成，角度调节外环通过其环柄5可转动地安装在距离自调节机构的摇臂4外端，角度调节外环6与角度调节内环7之间和角度调节内环7与探头夹持套8之间，通过可在它们之间形成铰联接的锁紧螺钉10安置在一起，构成使安装在夹持套内的超声探头端面可相对于两个相互垂直的轴线转动的结构，与被测工件型面相适应。安装超声探头的夹持套，套体上设计加工有用于将超声检测耦合剂送入到被测工件面与超声探头之间间隙的快插式接口11与流道12。13是耦合剂充满被测工件面与超声探头之间间隙形成的密封膜。在夹持套端面板上对称设置有四副防止夹持套端面与被测工件面直接接触的滚柱体14，9是将滚动体安置在夹持套端面板上的固定螺钉。

实施例2

本实施例的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统的结构与实施例1相比，只是探头夹持机构与其不同，其他部分都相同。本实施例的探头夹持机构，由一个角度调节环6和一个探头夹持套8构成，角度调节环通过其环柄5可转动地安装在距离自调节机构的摇臂4外端，角度调节环与探头夹持套通过可在它们之间形成铰联接的锁紧螺钉10安置在一起，使安装在夹持套内的探头端面可相对于两个相互垂直的轴线转动。

实施例3

本实施例的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统的结构如附图4和附图5所示。在线探伤系统由超声探头15、信号处理显示器16、夹持安装超声探头的夹持机构、将扫查装置安装于机床刀架上的基座1和将构成探头夹持机构的夹持套端面8贴附于被测工件体型面上的距离自调节机构组成。超声探头和信号处理显示器电信号连接。所述距离自调节机构由弹簧17和伸缩杆18构成，伸缩杆的装配端可轴向滑动地安装在基座1的装配孔内，位于基座装配孔内的弹簧，安装在伸缩杆加工出的弹簧座内，两端分别作用于基座和伸缩杆以保证夹持机构的夹持套的端面贴附于被测工件面上。所述探头夹持机构由一个角度调节环20和一个探头夹持套8构成，角度调节环20通过与其相固定的转动杆19可转动地安装在距离自调节机构的伸缩杆两安装臂上，角度调节环与探头夹持套通过可在它们之间形成铰联接的锁紧螺钉10安置在一起，构成使安装在夹持套内的探头端面可相对于两个相互垂直的轴线转动的结构，与被测工件型面相适应。安装超声探头的夹持套，套体上设计加工有用于将超声检测耦合剂送入到被测工件面与超声探头之间间隙的快插式接口11与流道12。13是耦合剂充满被测工件面与超声探头之间间隙形成的密封膜。在夹持套端面板上对称设置有四副防止夹持套端面与被测工件面直接接触的滚柱体14，9是将滚动体安置在夹持套端面板上的固定螺钉。

实施例4

本实施例的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统的结构与实施例3相比，只是探头夹持机构与其不同，其他部分都相同。本实施例的探头夹持机构，由一个角度调节外环6、一个角度调节内环7和一个探头夹持套8构成，角度调节外环通过与其相固定的转动杆19可转动地安装在距离自调节机构的伸缩杆两安装臂上，角度调节外环6与角度调节内环7之间和角度调节内环7与探头夹持套8之间，通过可在它们之间形成铰联接的锁紧螺钉10安置在一起，构成使安装在夹持套内的超声探头端面可相对于两个相互垂直的轴线转动的结构，与被测工件型面相适应。

上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，有必要在此特别指出的是，本实用新型的具体实施方式不限于实施例所给出的形式，本领域普通技术人员根据本实用新型揭示的内容和所具备的知识范围，还可以对其作出种种变化。例如，在上述实施例中，距离自调节机构是实现相对独立功能的部件，除弹簧和扭簧外，还可用油压或气压驱动伸缩臂来实现该功能。因此不能将本实用新型的具体实施方式理解为对本实用新型保护范围的限制。

Claims (10)

1、一种回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于包括超声探头、信号处理器、显示器、夹持安装超声探头且能使探头端面至少可相对于两个轴线转动的夹持机构、将系统本体安装于机床刀架上的基座和将探头夹持机构的夹持工件端面贴附于被测工件体型面上的距离自调节机构，所述超声探头、信号处理器和显示器之间电信号连接，所述夹持机构安装在距离自调节机构的运动输出端，所述距离自调节机构活动地安装在基座上。

2、根据权利要求1所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于所述的距离自调节机构由扭簧和摇臂组成，摇臂通过铰轴可转动地安装在基座上，扭簧位于摇臂与基座之间，套置在铰轴外，其两端分别联接摇臂与基座。

3、根据权利要求1所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于所述的距离自调节机构由弹簧和伸缩杆组成，伸缩杆的装配端可轴向滑动地安装在基座的安装孔内，位于基座安装孔内的弹簧一端作用于基座，另一端作用于伸缩杆。

4、根据权利要求1所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于所述夹持机构包括至少一个角度调节环和一个安装超声探头的夹持套，夹持套以其端面可角度转动地安置在角度调节环内。

5、根据权利要求4所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于所述的探头夹持机构由一个角度调节外环、一个角度调节内环和一个探头夹持套构成，角度调节外环安装在距离自调节机构臂杆的外端，角度调节外环与角度调节内环之间和角度调节内环与探头夹持套之间为可转动铰联接，夹持套端面可相对于两个相互垂直的轴线转动。

6、根据权利要求4所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于所述的探头夹持机构由一个角度调节环和一个探头夹持套构成，角度调节环通过铰轴可转动地安装在距离自调节机构臂杆的外端，角度调节环与探头夹持套之间通过铰轴联接，使夹持套端面可相对于两个相互垂直的轴线转动。

7、根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于所述探头夹持机构的夹持套上设计有超声检测耦合剂加入接口与流道。

8、根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于夹持套端面上设计有防止夹持套端面与被测工件型面直接接触的滚动结构件，滚动结构件不少于三副。

9、根据权利要求7所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于夹持套端面上设计有防止夹持套端面与被测工件型面直接接触的滚动结构件，滚动结构件不少于三副。

10、根据权利要求8所述的回转体型面自动跟踪超声波在线探伤系统，其特征在于夹持套端面上对称设置有四副滚动结构件。

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