CN214278018U - 双向调节自吸式相控阵探头扫查装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其整体为链状结构，包括探头加持装置、多个组元模块、编码器，多个组元模块组成扫查装置链体；所述探头加持装置通过该定位轴一组装在扫查装置链体的左侧；编码器组装在扫查装置链体右侧。本实用新型探头扫查装置宽度可调，适用范围广；现场检测时只需将扫查装置上边缘紧靠焊缝下边缘即可，无需每次检测前均调整和测量探头平移距离平移参数，优化了检测工艺，大大提高了检测效率和检测精度；本实用新型结构紧凑、通用性强，拆装便捷、操作简便。

Description

双向调节自吸式相控阵探头扫查装置

技术领域

本实用新型涉及一种新型相控阵超声波探头扫查装置，属于超声波检测技术领域。

背景技术

相控阵超声波检测技术是目前国际上先进、前沿的超声波检测技术之一，该技术采用多晶片阵列探头一次形成较大范围的扇形声束，对被检构件原材或焊接接头实施无损检测，具有检测速度快、检测灵敏度高的特点。另外，相控阵超声检测技术具有强大的数据处理功能，可实现缺陷的多视图成像显示，并能记录和储存检测数据，缺陷检出率高，定位、定量准确，具有显著的技术优势。其中，相控阵检测数据的扫查、记录和储存功能主要是相控阵探头和扫查器配合使用而实现的，相控阵探头负责采集检测信号，扫查器负责固定探头并记录探头位置和移动轨迹，最终形成与被检工件相对应的检测数据。因此，扫查器和探头都是相控阵检测系统的重要组成部分，其性能优劣直接影响检测结果的判定。目前，管道焊接接头常用的相控阵扫查器主要有：轨道式扫查器、链式扫查器、小车式扫查器和框架式扫查器。其中，轨道式扫查器需要根据管道规格定做专用导轨，现场安装导轨工序复杂、安装精度要求高，并且导轨通用性差，通常不适用于小径管焊接接头检测。链式扫查器通常由不同外形的组件构成，需根据管道规格对照说明书选取特定的一种或几种组件进行组装而成；常见的链式扫查器均有卡扣设计，必须围绕管道形成完整的闭合圆环后采用卡扣对最后接头进行锁固；另外，链式扫查器探头加持装置通常只适用于特定外形探头，并且探头平移参数设置困难，尤其在受限空间检测时参数调整不便。小车式扫查器和框架式扫查器的外形尺一般较大，通常适用于大径管焊接接头相控阵检测，小径管及密集管排焊接接头不适用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种与相控阵探头配合使用，可以快捷、高效地实现对管道焊接接头的相控阵扫查检测，解决现有扫查器规格特定、适用范围受限、现场使用拆装不便、参数调整困难、检测效率和精度不高的问题，尤其适用于铁磁性材料的管道焊接接头相控阵检测。

为解决这一技术问题，本实用新型提供了一种双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其整体为链状结构，包括探头加持装置、多个组元模块、编码器，多个组元模块组成扫查装置链体；所述探头加持装置由L型滑动支臂和L型固定支臂构成加持装置本体框架，滑动支臂下部设置支臂调整旋钮，滑动支臂和固定支臂通过支臂调整旋钮连接；所述固定支臂一侧设置有圆柱型定位轴一，所述探头加持装置通过该定位轴一组装在扫查装置链体的左侧；所述组元模块包括Z型组元本体、圆柱体定位轴二和滚轮一，组元本体局部具有磁性，可以吸附在铁磁性管道表面，组元本体上下各设置一个滚轮一，滚轮一通过滚轮轴一与组元本体连接，并能自由转动；定位轴二位于组元本体一侧，另一侧设置圆柱体定位孔一，本组元模块的定位轴二可插入下一组元模块的定位孔一中，两组元模块通过定位轴二和定位孔一装配在一起；所述编码器包括Z型编码器本体、滚轮二、数据线，编码器本体上下各设置一个滚轮二，滚轮二通过滚轮轴二与本体连接，并能自由转动；编码器上部滚轮轴二一端连接滚轮，另一端与模数转换器相连，模数转换器通过记录滚轮轴二转动的角度换算成编码器移动的距离，通过数据线传输给相控阵检测仪，编码器组装在扫查装置链体右侧。

所述固定支臂和滑动支臂上端均设有定位销滑道，定位销滑道中设有定位销；所述定位销由T型销体和圆柱型支臂构成，T型销体尺寸与定位销滑道尺寸相匹配，T型销体安装在定位销滑道中，同时可以实现上下移动，圆柱型支臂尺寸与相控阵探头楔块两侧预置的定位孔尺寸相匹配，探头与加持装置组合时，圆柱体插入探头楔块两侧的定位孔以固定相控阵探头，同时可带动定位销在定位销滑道中上下移动；所述定位销下部连接有弹簧一，弹簧一下部与固定支臂/滑动支臂连接。

所述定位轴一与组元模块的圆柱型定位孔一相匹配、并可平滑地插入定位孔一中，实现探头加持装置和组元模块的组配；所述定位轴一上部设置横向圆柱型空腔，空腔内部横向放置弹簧二，弹簧二前端设置钢球一，所述钢球一局部漏出固定支臂外壳，探头加持装置与组元模块组装后，该漏出部分嵌入到组元模块的钢球滑道一内部；钢球一可在钢球滑道一内移动。

所述滑动支臂下部横向臂梁为中空结构，该中空结构与固定支臂下部横梁尺寸相匹配，固定支臂下部横梁插入滑动支臂下部横向臂梁中空结构中；通过支臂调整旋钮的旋进/旋出带动滑动支臂实现左右移动，适用于不同尺寸探头进行相控阵检测。

所述探头加持装置下部设有探头平移调整旋钮，探头平移调整旋钮旋入固定支臂下部横梁，通过对探头平移调整旋钮的旋进/旋出可调整其伸出长度，调整探头前后平移距离。

所述组元本体上部设置横向圆柱型空腔，空腔内部横向放置弹簧三，弹簧三前端设置钢球二，弹簧三为钢球二提供推力；组元模块另一侧设置钢球滑道一，钢球滑道一为矩形凹槽，钢球滑道一沿组元本体的内凹表面加工而成，水平横跨组元本体表面；两组元模块装配后本组元的钢球裸露部分嵌入到下一组元模块的钢球滑道一内部起到固定作用，使各组元模块在检测过程中不会自然脱落和分离。

所述编码器本体一侧设置圆柱型定位孔二，组元模块的圆柱型定位轴二可以插入编码器的定位孔二中，使组元模块与编码器装配在一起；所述编码器本体一侧内凹表面加工钢球滑道二，钢球滑道二为矩形凹槽，编码器与组元模块装配后，组元模块的钢球二裸露部分嵌入到编码器钢球滑道二内部起到固定作用，使组元模块与编码器在检测过程中不会自然脱落、分离。

所述组元模块的数量根据被检管道直径选择相应数量，被检管道直径越大所选组元模块的数量越多，被检管道直径越小所选组元模块的数量越少。

有益效果：本实用新型探头扫查装置宽度可调，适用于不同规格相控阵探头检测，适用范围广。本实用新型现场检测前可以调节探头平移旋钮，将探头平移距离精确调整到仪器设置位置，现场检测时只需将扫查装置上边缘紧靠焊缝下边缘即可，无需每次检测前均调整和测量探头平移距离平移参数，优化了检测工艺，大大提高了检测效率和检测精度；本实用新型组元模块均为一种规格，结构紧凑、设计合理、通用性强，无需根据不同规格对照选取不同模块进行组合使用，降低了制造成本和维护成本；本实用新型扫查装置只需根据被检管道规格增加或减少组元模块数量即可达到贴合不同曲率管道检测的目的，即可用于小径管也可用于中大径管道相控阵检测，通用性强；本实用新型设计有自锁装置，拆装便捷、操作简便。同时，使用本实用新型的扫查装置不需使用其他工器具，即可完成组件装配和探头组装工作，探头的调整也使用旋钮，简便、高效；本实用新型扫查装置具有磁性可以吸附在被检管道表面，不需要扫查装置链条完全围绕整个管道表面，也不需要使用连接卡扣进行紧固，组元模块使用量少，节省了扫查装置紧固、拆装时间，大大提高了现场检测效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型探头加持装置的结构示意图；

图3为本实用新型探头加持装置的剖面示意图；

图4为本实用新型定位销的结构示意图；

图5为本实用新型组元模块的结构示意图；

图6为本实用新型组元模块的剖面示意图；

图7为本实用新型编码器的结构示意图；

图8为本实用新型编码器的剖面示意图；

图9为本实用新型检测的示意图。

图中：1探头加持装置、2组元模块、3编码器、10支臂调整旋钮、11滑动支臂、12探头平移调整旋钮、13固定支臂、14定位轴一、15定位销滑道、16定位销、161T型销体、162圆柱型支臂、17弹簧一、18弹簧二、19钢球一、20组元本体、21定位轴二、22定位孔一、23钢球滑道一、24滚轮一、25滚轮轴一、26弹簧三、27钢球二、30编码器本体、31数据线、32定位孔二、33钢球滑道二、34滚轮二、35滚轮轴二、36模数转换器、4相控阵探头、5管道焊接接头。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做具体描述。

如图1、图2、图5、图7、图8所示，本实用新型提供了一种双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其整体为链状结构，包括探头加持装置1、多个组元模块2、编码器3，多个组元模块2组成扫查装置链体；所述探头加持装置1由L型滑动支臂11和L型固定支臂13构成加持装置本体框架，滑动支臂11下部设置支臂调整旋钮10，滑动支臂11和固定支臂13通过支臂调整旋钮10连接；所述固定支臂13一侧设置有圆柱型定位轴一14，所述探头加持装置1通过该定位轴一14组装在扫查装置链体的左侧；所述组元模块2包括Z型组元本体20、圆柱体定位轴二21和滚轮一24，组元本体20局部具有磁性，可以吸附在铁磁性管道表面，多组组元本体20构成扫查装置链体可以形成牢固的吸附力，从而达到固定扫查装置的目的；组元本体20上下各设置一个滚轮一24，滚轮一24通过滚轮轴一25与组元本体20连接，并能自由转动；定位轴二21位于组元本体20一侧，另一侧设置圆柱体定位孔一22，本组元模块2的定位轴二21可插入下一组元模块2的定位孔一22中，两组元模块2通过定位轴二21和定位孔一22装配在一起；所述编码器3包括Z型编码器本体30、滚轮二34、数据线31，编码器本体30上下各设置一个滚轮二34，滚轮二34通过滚轮轴二35与本体连接，并能自由转动。编码器3上部滚轮轴二35一端连接滚轮，另一端与模数转换器36相连，模数转换器36通过记录滚轮轴二35转动的角度换算成编码器3移动的距离，通过数据线31传输给相控阵检测仪，编码器3组装在扫查装置链体右侧。

如图3、图4所示，所述固定支臂13和滑动支臂11上端均设有定位销滑道15，定位销滑道15中设有定位销16，定位销滑道15为T型导轨槽结构，T型销体161尺寸与定位销滑道15尺寸相匹配，T型销体161安装在定位销滑道15中，同时可以实现上下移动；所述圆柱型支臂162尺寸与相控阵探头楔块两侧预置的定位孔尺寸相匹配，探头与加持装置组合时，圆柱体插入探头楔块两侧的定位孔以固定相控阵探头，同时可带动定位销16在定位销滑道15中上下移动；所述定位销16下部连接有弹簧一17，弹簧一17下部与固定支臂13/滑动支臂11连接，为定位销提供拉力。

所述定位轴一14与组元模块2的圆柱型定位孔一22相匹配、并可平滑地插入定位孔一22中，实现探头加持装置1和组元模块2的组配；所述定位轴一14上部设置横向圆柱型空腔，空腔内部横向放置弹簧二18，弹簧二18前端设置钢球一19，为钢球一19提供推力；所述钢球一19局部漏出固定支臂13外壳，探头加持装置1与组元模块2组装后，该漏出部分嵌入到组元模块2的钢球滑道一23内部起到固定作用，使探头加持装置1与组元模块2在检测过程中不会自然脱落、分离；同时，钢球一19可在钢球滑道一23内移动，不会阻碍探头加持装置1与组元模块2之间绕定位轴一14发生转动。

所述滑动支臂11下部横向臂梁为中空结构，该中空结构与固定支臂13下部横梁尺寸相匹配，固定支臂13下部横梁插入滑动支臂11下部横向臂梁中空结构中，使滑动支臂11与固定支臂13安装在一起；通过支臂调整旋钮10的旋进/旋出带动滑动支臂11实现左右移动，从而达到调节探头加持装置宽度的目的，以适用于不同尺寸探头进行相控阵检测；支臂调整旋钮10穿过滑动支臂11外壁，旋入固定支臂13下部横梁，起到固定滑动支臂11的作用。

所述探头加持装置1下部设有探头平移调整旋钮12，探头平移调整旋钮12旋入固定支臂13下部横梁，正向或反向旋转探头平移调整旋钮12可以实现旋钮的旋进或旋出，通过对探头平移调整旋钮12的旋进/旋出可调整其伸出长度，调整探头前后平移距离。

如图6所示，所述组元本体20上部设置横向圆柱型空腔，空腔内部横向放置弹簧三26，弹簧三26前端设置钢球二27，弹簧三26为钢球二27提供推力；组元模块2另一侧设置钢球滑道一23，钢球滑道一23为矩形凹槽，钢球滑道一23沿组元本体的内凹表面加工而成，水平横跨组元本体表面；两组元模块2装配后本组元的钢球裸露部分嵌入到下一组元模块的钢球滑道一23内部起到固定作用，使各组元模块在检测过程中不会自然脱落和分离。

所述编码器本体30一侧设置圆柱型定位孔二32，组元模块2的圆柱型定位轴二21可以插入编码器的定位孔二32中，使组元模块2与编码器3装配在一起；所述编码器本体30一侧内凹表面加工钢球滑道二33，钢球滑道二33为矩形凹槽，编码器3与组元模块2装配后，组元模块2的钢球二27裸露部分嵌入到编码器3钢球滑道二33内部起到固定作用，使组元模块2与编码器3在检测过程中不会自然脱落、分离。

所述编码器3组装在扫查装置链体最右侧，扫查装置链体由多个组元模块2组装而成，位于扫查装置中部。各组元模块2之间、组元模块2与探头加持装置1之间以及组元模块2与编码器3之间均通过定位轴和定位孔进行匹配安装，最终组配构成本实用新型所述的扫查装置。

所述组元模块2的数量根据被检管道直径选择相应数量，被检管道直径越大所选组元模块2的数量越多，被检管道直径越小所选组元模块2的数量越少。

所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置的组装步骤如下：

1)逐一拾取组元模块2，依次将本组元模块2的定位轴二21插入到下一组元模块2的定位孔一22中，当本组元模块2的钢球二27嵌入到下一组元模块2的钢球滑道一23中时，两组元模块组装完成；重复上述步骤，依次将所选取的组元模块2全部组装完成；

2)拾取编码器3，将定位孔二32对准组元模块2的定位轴二21，使定位轴二21插入定位孔二32中，当组元模块2的钢球二27嵌入到编码器3的钢球滑道二33中时，编码器3与组元模块2组装完成；

3)反向旋转探头平移调整旋钮12，将旋钮旋出，使旋钮前端伸出长度达到最小值；

4)反向旋转支臂调整旋钮10，将滑动支臂11拉出，将探头楔块两侧的定位孔对准定位销前端的圆柱体，正向旋转支臂调整旋钮10，将滑动支臂11推进，直到将相控阵探头加紧为止；

5)查看相控阵仪器参数中设定的探头平移距离数值，正向旋转探头平移调整旋钮12将旋钮旋进，在旋钮前端平面的推动下探头向上移动，用直尺量取探头前端到支臂前端的距离，该距离与仪器中设置的探头平移距离相同时停止旋转，探头平移距离调整完成；

6)将探头加持装置1一侧的定位轴一14对准组元模块2的定位孔一22，将定位轴一14插入组元模块2的定位孔一22中，当探头加持装置1的钢球一19嵌入到组元模块2的钢球滑道一23中时，探头加持装置1与组元模块2组装完成。

如图9所示，利用所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置的检测步骤如下：首先，将扫查装置放置在被检管道焊接接头5的一侧母材上，使滑动支臂11和固定支臂13前端与本侧焊缝边缘平齐，缓慢放下扫查装置，在磁力作用下扫查装置与管道紧密贴合；然后，手指按住相控阵探头4，缓慢转动扫查装置，相控阵超声波检测仪同步显示探头信号和探头位移信息，直至工件检测完成；检测完成后将扫查装置取下，重复上述步骤继续检测下一个被检工件。

本实用新型使用一种Z型组元模块，设计圆柱体定位轴与圆柱体定位孔结构，两者配合使用方便现场快速组装和拆卸，在拆装方便同时还可以绕各自定位轴转动，多组组元模块组合可形成顺滑曲面，使扫查装置与被检管道表面达到紧密贴合，仅需加工一种类型的组元模块，通过增加和减少组元数量即可对不同规格管道焊接接头实施相控阵检测，结构紧凑、携带方便，操作简便、高效，降低了制造成本和维护成本；本实用新型利用结构简单的自锁装置，通过弹簧为钢球提供持续的推力，钢球裸露部分与矩形凹槽尺寸相匹配，各组元模块装配完成后，钢球裸露部分嵌入矩形凹槽内部起到固定作用。当拆卸时，在外力作用下钢球回缩脱离矩形凹槽，两组元顺利分离。该自锁装置既可以保证检测过程中各部件之间不发生脱落，也可以在拆卸过程中快速分离，方便现场使用；

本实用新型通过调整旋钮可灵活控制探头加持装置的宽度和探头在加持装置中的平移距离，适用于不同宽度的相控阵探头进行扫查检测，也增加了探头平移距离参数设置的准确性；使用本实用新型的扫查装置只需根据被检管道规格增加或减少组元模块数量即可达到贴合不同曲率管道检测的目的，既可用于小径管也可用于中大径管道相控阵检测，通用性强；本实用新型利用磁性组元模块组合形成的扫查装置链体提供足够磁力，使扫查装置牢固地吸附在被检管道表面，不需要扫查装置链条完全围绕整个管道表面，也不需要使用连接卡扣进行紧固，检测过程中只需绕管道表面转动扫查装置进行检测，不会出现扫查装置脱落问题，节省了扫查装置紧固、拆装时间，大大提高了现场检测效率。

本实用新型上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本实用新型范围内或等同本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包围。

Claims (8)

1.一种双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其特征在于：其整体为链状结构，包括探头加持装置(1)、多个组元模块(2)、编码器(3)，多个组元模块(2)组成扫查装置链体；所述探头加持装置(1)由L型滑动支臂(11)和L型固定支臂(13)构成加持装置本体框架，滑动支臂(11)下部设置支臂调整旋钮(10)，滑动支臂(11)和固定支臂(13)通过支臂调整旋钮(10)连接；所述固定支臂(13)一侧设置有圆柱型定位轴一(14)，所述探头加持装置(1)通过该定位轴一(14)组装在扫查装置链体的左侧；所述组元模块(2)包括Z型组元本体(20)、圆柱体定位轴二(21)和滚轮一(24)，组元本体(20)局部具有磁性，可以吸附在铁磁性管道表面，组元本体(20)上下各设置一个滚轮一(24)，滚轮一(24)通过滚轮轴一(25)与组元本体(20)连接，并能自由转动；定位轴二(21)位于组元本体(20)一侧，另一侧设置圆柱体定位孔一(22)，本组元模块(2)的定位轴二(21)可插入下一组元模块(2)的定位孔一(22)中，两组元模块(2)通过定位轴二(21)和定位孔一(22)装配在一起；所述编码器(3)包括Z型编码器本体(30)、滚轮二(34)、数据线(31)，编码器本体(30)上下各设置一个滚轮二(34)，滚轮二(34)通过滚轮轴二(35)与本体连接，并能自由转动；编码器(3)上部滚轮轴二(35)一端连接滚轮，另一端与模数转换器(36)相连，模数转换器(36)通过记录滚轮轴二(35)转动的角度换算成编码器(3)移动的距离，通过数据线(31)传输给相控阵检测仪，编码器(3)组装在扫查装置链体右侧。

2.根据权利要求1所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其特征在于：所述固定支臂(13)和滑动支臂(11)上端均设有定位销滑道(15)，定位销滑道(15)中设有定位销(16)；所述定位销(16)由T型销体(161)和圆柱型支臂(162)构成，T型销体(161)尺寸与定位销滑道(15)尺寸相匹配，T型销体(161)安装在定位销滑道(15)中，同时可以实现上下移动，圆柱型支臂(162)尺寸与相控阵探头楔块两侧预置的定位孔尺寸相匹配，探头与加持装置组合时，圆柱体插入探头楔块两侧的定位孔以固定相控阵探头，同时可带动定位销(16)在定位销滑道(15)中上下移动；所述定位销(16)下部连接有弹簧一(17)，弹簧一(17)下部与固定支臂(13)/滑动支臂(11)连接。

3.根据权利要求2所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其特征在于：所述定位轴一(14)与组元模块(2)的圆柱型定位孔一(22)相匹配、并可平滑地插入定位孔一(22)中，实现探头加持装置(1)和组元模块(2)的组配；所述定位轴一(14)上部设置横向圆柱型空腔，空腔内部横向放置弹簧二(18)，弹簧二(18)前端设置钢球一(19)，所述钢球一(19)局部漏出固定支臂(13)外壳，探头加持装置(1)与组元模块(2)组装后，该漏出部分嵌入到组元模块(2)的钢球滑道一(23)内部；钢球一(19)可在钢球滑道一(23)内移动。

4.根据权利要求2所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其特征在于：所述滑动支臂(11)下部横向臂梁为中空结构，该中空结构与固定支臂(13)下部横梁尺寸相匹配，固定支臂(13)下部横梁插入滑动支臂(11)下部横向臂梁中空结构中；通过支臂调整旋钮(10)的旋进/旋出带动滑动支臂(11)实现左右移动，适用于不同尺寸探头进行相控阵检测。

5.根据权利要求2所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其特征在于：所述探头加持装置(1)下部设有探头平移调整旋钮(12)，探头平移调整旋钮(12)旋入固定支臂(13)下部横梁，通过对探头平移调整旋钮(12)的旋进/旋出调整其伸出长度，调整探头前后平移距离。

6.根据权利要求1所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其特征在于：所述组元本体(20)上部设置横向圆柱型空腔，空腔内部横向放置弹簧三(26)，弹簧三(26)前端设置钢球二(27)，弹簧三(26)为钢球二(27)提供推力；组元模块(2)另一侧设置钢球滑道一(23)，钢球滑道一(23)为矩形凹槽，钢球滑道一(23)沿组元本体的内凹表面加工而成，水平横跨组元本体表面；两组元模块(2)装配后本组元的钢球裸露部分嵌入到下一组元模块的钢球滑道一(23)内部起到固定作用，使各组元模块在检测过程中不会自然脱落和分离。

7.根据权利要求1所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其特征在于：所述编码器本体(30)一侧设置圆柱型定位孔二(32)，组元模块(2)的圆柱型定位轴二(21)可以插入编码器的定位孔二(32)中，使组元模块(2)与编码器(3)装配在一起；所述编码器本体(30)一侧内凹表面加工钢球滑道二(33)，钢球滑道二(33)为矩形凹槽，编码器(3)与组元模块(2)装配后，组元模块(2)的钢球二(27)裸露部分嵌入到编码器(3)钢球滑道二(33)内部起到固定作用，使组元模块(2)与编码器(3)在检测过程中不会自然脱落、分离。

8.根据权利要求1-7任一项所述的双向调节自吸式相控阵探头扫查装置，其特征在于：所述组元模块(2)的数量根据被检管道直径选择相应数量，被检管道直径越大所选组元模块(2)的数量越多，被检管道直径越小所选组元模块(2)的数量越少。

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