CN216771597U - 一种双轴扫查装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了无损检测技术领域的一种双轴扫查装置，包括扫查轴，扫查轴用于与待检测工件连接固定；第一编码器，第一编码器设置于扫查轴上，并与待检测工件可相对移动；步进轴，步进轴垂直扫查轴设置，并与第一编码器连接；第二编码器，第二编码器可轴向移动的设置于步进轴上；探头架，探头架设置于所述第二编码器上，用于固定超声相控阵探头。本实用新型通过第一编码器的移动带动步进轴在待检测工件上移动，通过第二编码器的移动带动探头架在待检测工件上移动，实现对待检测工件的全面扫查；通过第一编码器和第二编码器对超声相控阵探头的位置进行检测，实现对待检测工件缺陷位置的精确定位。

Description

一种双轴扫查装置

技术领域

本实用新型涉及无损检测技术领域，具体涉及一种双轴扫查装置。

背景技术

随着现代工业的发展，各类管道广泛运用于工业生产当中，尤其是在化工、石化、核电及火电等行业领域中。管道内运输的介质常常具有腐蚀性强、有毒性和高压等特征，其所处工况条件下有氧化物、硫化物及应力等特征，随着设备及管道运行年限的增加，内外壁会出现一定程度的坑孔、冲刷、开裂及腐蚀等缺陷，严重威胁着运行安全及人身安全，因此，腐蚀检测技术的研究显得尤其重要。

传统承压设备和管道腐蚀检测技术主要包括超声波检测技术及电磁超声检测技术，但是这些检测方法检测通常用于腐蚀缺陷的初始筛查，对于一些截面占比较小的缺陷，容易漏检。传统检测手段的检验灵敏度较低、存在较大的盲区，使得其无法对缺陷进行精确定位和定量，且受工件本身结构因素及现场工况条件的影响难以得到理想的检测效果。

公告号为CN210243576U的专利文献公开了一种小径管超声相控阵扫查装置，该装置通过沿待检测小径管周向移动的环形扫查架带动相控阵探头在小径管周壁上移动，实现对待测小径管上焊缝的扫查检测。但是该扫查装置只能对管道上的焊缝进行扫查，扫查范围有限，无法对管道外周壁进行全面扫查。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的旨在提供一种双轴扫查装置，以解决现有相控阵扫查装置扫查范围受限的技术问题。

本实用新型所采用的技术方案为：一种双轴扫查装置，用于引导超声相控阵探头对待检测工件进行腐蚀检测，包括：

扫查轴，所述扫查轴用于与所述待检测工件连接固定；

第一编码器，所述第一编码器设置于所述扫查轴上，并与所述待检测工件可相对移动；

步进轴，所述步进轴垂直于所述扫查轴设置，并与所述第一编码器连接；

第二编码器，所述第二编码器可轴向移动的设置于所述步进轴上；

探头架，所述探头架设置于所述第二编码器上，用于固定所述超声相控阵探头，使所述超声相控阵探头贴合于所述待检测工件的表面上并移动。

优选的，所述扫查轴包括可弯曲的扫查链和设置于所述扫查链两端的链扣，所述链扣用于使所述扫查链呈环形连接于所述待检测工件外圆周面上；所述扫查链具有多个用于使所述扫查链与所述待检测工件相对周向移动的行走轮，所述第一编码器固定设置于所述扫查链上。

优选的，所述扫查链包括多个依次连接的链节，所述行走轮设置于所述链节上。

优选的，所述扫查轴为线性轴，所述线性轴的两端设有用于与所述待检测工件连接的真空吸盘。

优选的，所述第一编码器上设有锁紧机构，所述锁紧机构用于对所述第一编码器在所述扫查轴上的位置进行锁定。

优选的，所述第二编码器上设有一导向杆，所述探头架可升降的设置于所述导向杆上。

优选的，所述探头架包括导向臂、夹持臂和弹簧，所述导向臂的中部与所述导向杆滑动连接，所述导向臂的两端设有固定挡板，两个所述夹持臂可移动的设置于所述导向臂上，所述弹簧套设于所述导向臂上并连接于所述固定挡板和夹持臂之间。

优选的，所述扫查轴的一侧设有用于容纳管线的链管，所述链管的一端与所述第二编码器连接、另一端与固定设置于所述步进轴端部的支撑架连接。

优选的，所述步进轴远离所述扫查轴的一端设有可弹性收缩的支撑腿。

优选的，所述步进轴具有展开状态和收缩状态，所述步进轴的一端与所述第一编码器转动连接，以使所述步进轴在所述展开状态和收缩状态间转换，且所述第一编码器上设有用于将所述步进轴的展开状态进行锁定的锁定杆。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型中的扫查轴可连接固定于待检测工件上，第一编码器设置于扫查轴上并与待检测工件可相对移动，步进轴与扫查轴垂直设置并与第一编码器连接，可通过第一编码器的移动带动步进轴在待检测工件上移动；第二编码器可轴向移动的设置在步进轴上，探头架设置在第二编码器上，可通过第二编码器的移动带动探头架在待检测工件上移动，实现超声相控阵探头在待检测工件上的移动，进而实现对待检测工件的全面扫查；通过第一编码器和第二编码器对超声相控阵探头的位置进行检测，实现对待检测工件缺陷位置的精确定位。

2、本实用新型中的扫查轴为扫查链时，该双轴扫查装置可用于管道的外周壁的全面超声相控阵扫查作业，通过扫查链两端的链扣可将扫查链连接固定于管道外周壁上；同时，扫查链由多个链节依次连接而成，可通过增减链节的数量实现扫查链长度的调节，使得双轴扫查装置可适用于不同径向尺寸的管道的扫查作业。本实用新型中的扫查轴为线性轴时，该双轴扫查装置可用于承压设备的外表面的全面超声相控阵扫查作业，通过线性轴两端的真空吸盘可将线性轴连接固定于承压设备外表面上，通过第二编码器带动探头架上的超声相控阵探头在承压设备外表面上移动，进而实现对承压设备的平面扫查作业。

3、本实用新型的探头架可升降的设置于第二编码器上，使得探头架上超声相控阵探头的高度可调，以适用于不同高度的承压设备的扫查作业。同时该探头架为弹性夹持架，便于超声相控阵探头在探头架上的安装与拆卸。

4、本实用新型在步进轴的一侧设有与第二编码器同步的链管，将与超声相控阵探头和第二编码器连接的管线安装在链管内，可防止管线缠绕第二编码器或超声相控阵探头，以便于第二编码器在步进轴上往复移动。

5、本实用新型中的步进轴的一端与第一编码器转动连接，使得步进轴可转动至与扫查轴平行位置，使双轴扫查装置处于收缩状态，减小了双轴扫查装置的体积，便于双轴扫查装置的存放与转移；同时，第二编码器上设有用于锁定杆，该锁定杆可将步进轴与扫查轴的垂直状态进行锁定，以使双轴扫查装置处于展开状态，便于对待检测工件进行全面扫查作业。

附图说明

图1为本实用新型的双轴扫查装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型的双轴扫查装置的使用状态参考图；

图3为本实用新型的双轴扫查装置的结构示意图之二；

图4为图3的俯视图；

图5为图3的主视图；

图6为扫查轴与第一编码器的连接示意图；

图7为第一编码器与步进轴的连接示意图；

图8为支撑腿的结构示意图；

图9为本实用新型的双轴扫查装置处于收缩状态的结构示意图。

图中附图标记说明：

10、扫查轴；

11、行走轮；

12、链节；

13、链扣；

14、真空吸盘；

20、第一编码器；

21、耳板；

30、步进轴；

31、支撑架；

32、止挡部；

40、第二编码器；

41、导向杆；

50、探头架；

51、导向臂；

52、夹持臂；

53、弹簧；

54、固定挡板；

60、链管；

70、锁紧机构；

80、支撑腿；

81、外套筒；

82、内杆；

83、弹簧；

90、锁定杆；

100、超声相控阵探头；

200、待检测工件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例，如图1-图9所示，一种双轴扫查装置，用于引导超声相控阵探头100对待检测工件200进行腐蚀检测，其中，待检测工件200包括管道和承压设备；该双轴扫查装置包括：

一扫查轴10，该扫查轴10用于与待检测工件200连接固定；

一第一编码器20，该第一编码器20设置于扫查轴10上，并与待检测工件200可相对移动；

一步进轴30，该步进轴30垂直于扫查轴10设置，并与第一编码器20连接；

一第二编码器40，该第二编码器40设置于步进轴30上，并可沿步进轴30轴向移动；

一探头架50，该探头架50设置于第二编码器40上，用于固定超声相控阵探头100，以使超声相控阵探头100贴合于待检测工件200表面上并在待检测工件200表面上移动。

本申请中的扫查轴10可连接固定于待检测工件200上，用于对整个双轴扫查装置进行支撑；第一编码器20设置于扫查轴10上，并与待检测工件200可相对移动，步进轴30与扫查轴10垂直设置并与第一编码器20连接，以通过第一编码器20的移动带动步进轴30在待检测工件200上移动；第二编码器40可轴向移动的设置在步进轴30上，探头架50设置在第二编码器40上，可通过第二编码器40的移动带动探头架50在待检测工件上移动，实现超声相控阵探头100在待检测工件200上的移动，进而实现对待检测工件200的全面扫查；通过第一编码器20和第二编码器40对超声相控阵探头100的位置进行检测，实现对待检测工件200缺陷位置的精确定位。

在一具体实施例中，如图1、图2所示，该双轴扫查装置为管道双轴扫查装置，该管道双轴扫查装置用于对管道的外圆周面进行立体扫查作业；具体的：扫查轴10包括一扫查链，该扫查链可弯曲成环形，且扫查链的两端设有相互配合的链扣13，链扣13用于使扫查链呈环形连接于管道外圆周面上；扫查链具有多个用于使扫查链与待检测工件200相对移动的行走轮11，第一编码器20固定设置于扫查链上。如此设置，当扫查链绕于管道外圆周上后，可通过扫查链两端的链扣13将扫查链扣紧于管道上，便于扫查轴10在管道上的固定和拆卸；同时扫查链上设有多个用于与管道外圆周面抵接的行走轮11，通过行走轮11的转动，使得扫查轴10可沿管道外圆周面周向转动，进而实现扫查轴10上第一编码器20与管道的相对移动。

优选的，如图1所示，扫查链包括多个依次连接的链节12，行走轮11设置于链节12上。如此设置，扫查链由多个链节12依次可拆卸连接而成，可通过链节12的增加或减少，实现扫查链长度的调节，以使扫查轴10可连接固定于不同径向尺寸的管道上，进而扩大管道双轴扫查装置的适用范围。同时，组成扫查链的每个链节上均设有行走轮11，便于扫查轴10沿管道周向移动。

在一具体实施例中，如图1、图2所示，步进轴30远离扫查轴10的一端设有止挡部32，止挡部32用于阻止第二编码器40从步进轴30上移出。如此设置，在步进轴30的端部设有止挡部32，可防止第二编码器40从步进轴30上移出，保证管道腐蚀扫查的正常进行。

优选的，止挡部32为可弹性升降的从动轮，从动轮的顶端与步进轴30的端部固定连接。如此设置，通过从动轮与管道外周面的弹性抵接，实现对步进轴30的支撑。

在一具体实施例中，如3、图4、图5图所示，该双轴扫查装置为平面双轴扫查装置，该平面双轴扫查装置用于对承压设备的表面进行二维扫查作业；具体的：该扫查轴10为一刚性的线性轴，在线性轴的两端设有用于使扫查轴10与承压设备连接固定的真空吸盘14。如此设置，对承压设备进行腐蚀检测时，可通过真空吸盘14将扫查轴10的两端固定连接于承压设备表面上，实现双轴扫查装置在承压设备上的固定。

在一具体实施例中，如图3、图4、图6所示，第一编码器20上设有一锁紧机构70，该锁紧机构70用于对第一编码器20在扫查轴10上的位置进行锁定。如此设置，可通过锁紧机构70使第一编码器20在扫查轴10上的位置进行锁定，以便于第二编码器40在步进轴30上的移动，实现超声相控阵探头100在承压设备上的单一方向的移动。其中，锁紧机构70可为任意一种具有锁定功能的机械结构，下面仅以说明性示例详细介绍一锁紧机构70；具体的：该锁紧机构70为一锁紧螺栓，在扫查轴10上线性分布有多个定位螺纹孔，第一编码器20上设有螺纹通孔，锁紧螺栓螺纹连接于螺纹通孔和定位螺纹孔中；通过锁紧螺栓在定位螺纹孔中的旋入旋出，实现第一编码器20在扫查轴10上的移动和固定。

在一具体实施例中，如图4、图5所示，在第二编码器40上设有一导向杆41，探头架50可升降的设置于导向杆41上，用于调节探头架50与待检测工件200外表面的距离。如此设置，可通过探头架50在导向杆41上的升降，实现探头架50余承压设备外表面或管道外周面的距离的调节，使得本双轴扫查装置可适用于不同规格的超声相控阵探头100。

在一具体实施例中，如图4所示，探头架50包括导向臂51、夹持臂52和弹簧53，导向臂51沿步进轴30的轴向设置，且导向臂51的中部与导向杆41沿竖直方向滑动连接，以使导向臂51可在导向杆41上升降；导向臂51的两端设有固定挡板54，两个夹持臂52的一端套设于导向臂51上，并可沿导向臂51的长度方向往复移动，弹簧53有两个，两个弹簧53一一对应套设于导向臂51上，并固定连接于固定挡板54和夹持臂52之间，以使两个夹持臂52夹持固定超声相控阵探头100。如此设置，通过弹簧53对夹持臂52的弹力作用，可使得超声相控阵探头100紧紧夹持于探头架50上，以便于超声相控阵探头100的安装与拆卸。

在一具体实施例中，如图1、图4所示，在扫查轴10的一侧设有用于容纳管线的链管60，链管60的一端与第二编码器40连接、另一端与固定设置于步进轴30端部的支撑架31连接。如此设置，通过在步进轴30的一侧设有与第二编码器40同步的链管60，将与超声相控阵探头100和第二编码器40连接的管线安装在链管60内，可防止管线缠绕第二编码器40或超声相控阵探头100，以便于第二编码器40在步进轴30上往复移动。

在一具体实施例中，如图5、图8所示，步进轴30远离扫查轴10的一端设有可弹性收缩的支撑腿80。如此设置，通过支撑腿80与承压设备外表面的弹性抵接，实现对步进轴30的支撑，保证双轴扫查装置在承压设备上的稳定。

具体的：支撑腿80包括外套筒81、弹簧83和内杆82，外套筒81的顶端与步进轴30的端部固定连接，内杆82的顶端滑动连接于外套筒81内，弹簧83设置于外套筒81内，弹簧83的顶端与外套筒81固定连接、底端与内杆82固定连接；通过弹簧83的弹性形变，实现支撑腿80的弹性升降。

在一具体实施例中，如图7、图9所示，步进轴30具有展开状态和收缩状态，当步进轴30处于展开状态时，步进轴30与扫查轴10垂直连接；当步进轴30处于收缩状态时，步进轴30与扫查轴10平行设置。第一编码器20上设有一耳板21，步进轴30靠近第一编码器20的一端与通过销轴与耳板21转动连接，以使步进轴30可在展开状态和收缩状态间转换；第一编码器20上设有一可升降的锁定杆90，锁定杆90用于将步进轴30的展开状态进行锁定。如此设置，通过将步进轴30的一端与第一编码器20转动连接，使得步进轴30与扫查轴10可在垂直状态和平行状态之间转换，实现双轴扫查装置体积大小的调节，以便于双轴扫查装置的存放和移动。同时，通过锁定杆90将步进轴30与扫查轴10锁定在展开状态，便于步进轴30跟随第一编码器20待检测工件200上移动。

优选的，锁定杆90为锁定螺杆，该锁定螺杆螺纹连接于耳板21上，且步进轴30上设有与该锁定螺杆相配合的螺纹孔，通过锁定螺杆在步进轴30上的螺纹孔的旋入旋出，实现步进轴30与第一编码器20的固定连接和转动连接。

在一具体实施例中，超声相控阵探头100有两个，第一个是：7.5DL32-REX1-HC线性阵列超声相控阵探头，32×2晶片、晶片大小为32×2mm、频率为7.5MHz超声相控阵纵波探头，主要用于检测内部腐蚀坑等缺陷。第二个是：4DM16×2-A27面阵超声相控阵探头，16×2×2晶片、晶片大小为16×6×2、频率为4MHz的线阵超声相控阵纵波探头，主要用于检测内部裂纹等缺陷。两种超声相控阵探头100都能通过编码器连接超声仪器实现数据存储。

与现有技术相比，本申请至少具有一下优点：

本申请采用超声波相控阵检测技术实现对承压设备及管道腐蚀的检测，尤其是内壁腐蚀区域，并通过编码器和超声相控阵探头100来实现对检测数据的存储，便于离线分析，从而能更有效精确的完成对承压设备及管道的检测，保证承压设备及管道在服役过程中经济安全的运行。

本申请的双轴扫查装置有两种，一种为管道扫查装置，可通过调节链节12的数量实现对不同管径管道的扫查；另一种为平面扫查装置，可通过调节扫查轴10和步进轴30长度实现对设备或板材类工件不同行程的扫查。

本申请的双轴扫查装置可搭配供水系统，通过水管连接超声相控阵探头100的注水孔，实现探头持续有效耦合。

本申请的双轴扫查装置采用两种专用超声相控阵探头100，能实现多种缺陷检测，降低了漏检的风险，且利用了超声相控阵探头100多晶片、电子电路控制晶片发射/接受，通过编码器连接超声仪器存储数据,能一次性高效的完成检测。

本申请的双轴扫查装置具有检测效率高，精准度高，可靠性高的优点，并能广泛应用于承压设备和管道相控阵腐蚀检测。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双轴扫查装置，用于引导超声相控阵探头(100)对待检测工件(200)进行腐蚀检测，其特征在于，包括：

扫查轴(10)，所述扫查轴(10)用于与所述待检测工件(200)连接固定；

第一编码器(20)，所述第一编码器(20)设置于所述扫查轴(10)上，并与所述待检测工件(200)可相对移动；

步进轴(30)，所述步进轴(30)垂直于所述扫查轴(10)设置，并与所述第一编码器(20)连接；

第二编码器(40)，所述第二编码器(40)可轴向移动的设置于所述步进轴(30)上；

探头架(50)，所述探头架(50)设置于所述第二编码器(40)上，用于固定所述超声相控阵探头(100)，使所述超声相控阵探头(100)贴合于所述待检测工件(200)的表面上并移动。

2.根据权利要求1所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述扫查轴(10)包括可弯曲的扫查链和设置于所述扫查链两端的链扣(13)，所述链扣(13)用于使所述扫查链呈环形连接于所述待检测工件(200)外圆周面上；所述扫查链具有多个用于使所述扫查链与所述待检测工件(200)相对周向移动的行走轮(11)，所述第一编码器(20)固定设置于所述扫查链上。

3.根据权利要求2所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述扫查链包括多个依次连接的链节(12)，所述行走轮(11)设置于所述链节(12)上。

4.根据权利要求1所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述扫查轴(10)为线性轴，所述线性轴的两端设有用于与所述待检测工件(200)连接的真空吸盘(14)。

5.根据权利要求4所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述第一编码器(20)上设有锁紧机构(70)，所述锁紧机构(70)用于对所述第一编码器(20)在所述扫查轴(10)上的位置进行锁定。

6.根据权利要求1所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述第二编码器(40)上设有一导向杆(41)，所述探头架(50)可升降的设置于所述导向杆(41)上。

7.根据权利要求6所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述探头架(50)包括导向臂(51)、夹持臂(52)和弹簧(53)，所述导向臂(51)的中部与所述导向杆(41)滑动连接，所述导向臂(51)的两端设有固定挡板(54)，两个所述夹持臂(52)可移动的设置于所述导向臂(51)上，所述弹簧(53)套设于所述导向臂(51)上并连接于所述固定挡板(54)和夹持臂(52)之间。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述扫查轴(10)的一侧设有用于容纳管线的链管(60)，所述链管(60)的一端与所述第二编码器(40)连接、另一端与固定设置于所述步进轴(30)端部的支撑架(31)连接。

9.根据权利要求1所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述步进轴(30)远离所述扫查轴(10)的一端设有可弹性收缩的支撑腿(80)。

10.根据权利要求1所述的一种双轴扫查装置，其特征在于，所述步进轴(30)具有展开状态和收缩状态，所述步进轴(30)的一端与所述第一编码器(20)转动连接，以使所述步进轴(30)在所述展开状态和收缩状态间转换，且所述第一编码器(20)上设有用于将所述步进轴(30)的展开状态进行锁定的锁定杆(90)。

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