CN87102948A - 无损检验装置 - Google Patents

Abstract

本发明是用于对导电材料的工件进行无损检验的装置，该装置包括一个在工件上方可移动的带有极靴的电磁铁系统，极靴上缠绕有励磁线圈，而其另一面用一个软磁回流体彼此连结起来，发射和接收线圈转换器都处在均匀分布的静止磁场中。为了达到连续扫描工件的检验速度，并使超声波转换器便于在工件表面上使用，极靴以变化的极性串联安装，且用一个磁回流体彼此连结起来，转换器线圈或者是装在极靴的下面，或者是装在极靴的空隙内。

Description

本发明涉及一种用于对导电材料工件进行无损检验的装置。

在专业文献中对电动力学超声波转换器的工作原理和结构已作过详细地说明和研究，通常，它由一个发射转换器线圈和一个接收转换器线圈，或一个组合的发射/接收转换器线圈组成，它们都处在面对工件并靠近其表面的静止磁场中。这些转换器线圈通电后，在工件内同时产生超声波脉冲，并把声反射脉冲又转变成电脉冲。在资料中看到的所有这些可对平面形或弯曲形工件进行无损检验的电动式超声波转换器，只是由一个或两个转换器线圈组成，其中的第二个转换器线圈仅作为接收线圈（欧洲专利局EP-PS24707）。只限于使用一个转换器线圈或一对转换器线圈的技术原因是：如果没有专门的装置，则只能在十分有限的范围内才能产生电磁式超声波转换器所需要的高强度的静止磁场。为了提高检验效率，已提议在很窄的范围内的一个均匀静止磁场中并列装设多个超声波转换器，并且借用一个相应的电子设备按照给定的程序图来进行控制。现已公开的一种结构型式是：在一个极靴的磁场中装设一个发射转换器线圈，在该极靴的下面装有多个接收转换器线圈（联邦德国专利局DE-OS2845579）。这种结构型式装置所能达到的检验速度是不够的，因为在一个极靴的均匀磁场的横截面上采用还要多的转换器线圈或转换器线圈对时，检验速度受到电磁铁结构尺寸的限制。

本发明旨在对工件进行连续扫描的速度方面，以及在工件表面上使用方便方面，改善已公开的这些电动力学超声波转换器。

本发明的用于对导电材料工件进行无损检验的装置，包括至少具有三个极靴的，可在工件上方移动的电磁铁系统，这些极靴都绕有励磁线圈，其另一侧则用一个软磁回流体将它们彼此连结起来，发射和接收线圈转换器都处在均匀分布的静止磁场中，其特征是：极靴以交变极性串联安装，且用一个磁回流体将其连结起来，转换器线圈或者是装在极靴的下面，或者是装在极靴间的空隙内。

按照本发明，上述任务的解决途径是：为了获得均匀的静止磁场，装设一个多极电磁铁，该电磁铁呈梳状结构，其极性可以变化，这样就便于在工件上使用。在极靴间的空隙中装设有直流线圈。转换器线圈装在梳状多极电磁铁和工件之间。这些转换器线圈通过电流脉冲时，在转换器线圈作用范围内的工件中就产生超声波。如果在一个转换器线圈的作用范围内工件有缺陷，则反射超声波会在接收转换器线圈中感应一个电压脉冲，并且显示出来。

梳状电动力学超声波转换器可在工件表面上移动，其运动方向大约垂直于安装极靴排列延长线。对于管状工件，如果电动力学超声波转换器沿管轴线方向安装，则当管子作螺旋线运动时可以对管子进行整体检验。这种方式要优于把磁通量分布在一个磁极内的方式。

为了使每个磁极和所有磁极彼此间的磁通量分布均匀适当，介绍了最有利的构成，如转换器线圈的数目与极靴的数目或极靴间的空隙的数目相当（或相同）。

极靴的自由端的截面近似呈正方形，其边长大约与每两个相邻极靴间的空隙同样大。

垂直于极靴排列延长线方向上的极靴的宽度向磁回流体方向逐渐增大，以使距离极靴自由端的所有截面上都不能完全达到磁饱和。

极靴安装在磁回流体内且能相对滑动，在弹簧力的作用下压紧在工件上。特别所提出的措施如在盖帽（40）内装有转换器线圈（18-22），转换器线圈之间都是插座连接（41）。另外还介绍了一些使转换器线圈和极靴与工件距离的合理匹配，以及电动力学超声波转换器总体与非平面形工件相匹配的一些措施。

所提出的以下这些措施是很适用的，如极靴的自由端与工件形状相吻合，并且/或者磁回流体通过极间活节或铰链也可与工件形状相吻合。

为了与工件形状相匹配，极靴的自由端戴有盖帽，盖帽可以扣在极靴上，在其一侧面上戴有防磨保护件。

极靴列的前后各串联一个无转换器线圈的极靴。此外，极靴列中每两个相邻的不同的磁极靴之间有一个通过对流冷却的小室，检验装置由两个极靴列组成，这两排极靴列沿主运动方向彼此紧密安装，二者之间相隔有半个极靴长。所建议的措施则对管子的螺旋形扫描特别有意义，因为采用这样一种专用装置可以在一个行程内进行整体检验，这对提高检验速度特别有利。

下面将应用附图所示的一个实施例对本发明进一步加以说明。

图1是管状工件上方安放的电动力学超声波转换器的纵剖面图;

图2表示在一个行程内可以对管子进行总体检验的两个电动力学超声被转换仪的相互错置的安装图;

图3表示极靴的横剖面图;

图4表示图2所示极靴的横剖面图，但是一个可调节的极靴。

图1中用标号8表示要检验的管子，在该管子上很小的间隔内（图中作了放大）安装一个具有极靴1到7的电动力学超声波转换器，极靴1到7彼此的间隔大约就如图1中所看到极靴厚度那样大。极靴中间区域都填充缠绕极靴1到7的线圈10到16。所有这些线圈都由激磁电流通过且绕成这种形式，即使得向下指向的极靴1到7自由端的极性交替变化。自由端的对面用一个公共磁回流体17把极靴1到7连结起来。极靴2到6的自由端戴有盖帽18到22，在盖帽内嵌入转换器线圈，并有电流脉冲通过，这样在均匀静止磁通量的影响下，在管子8的阴影线区域23到27内就产生超声波。在每个脉冲之后，从管子8内可能的缺陷处就接收到超声波，并再转变成电脉冲。在图上未画出的设备部分中，电脉冲发出缺陷指示、记录并指出缺陷在管子上的部位。出于对称的原因以及为了在所有极靴2到6的下面尽可能产生一个均匀一致的静止磁场，极靴1和极靴7都有一个线圈绕组，但没有转换线圈。

对管子8进行连续检验的主运动方向与图1所示的图纸平面垂直。实际上电动力学转换器是固定装在一个支架上，而管子8靠近转换器以螺旋形绕其纵轴转动，此时管子也可以紧贴着盖帽18到22。整体检验要采用两个这样串联的电动力学转换器28和29，如图2所示，这两个转换器彼此错置有半个极靴长，且沿主运动方向顺次安装。在图2的透视图上主运动方向用标号29来表示。为使串联的电动力学转换器27和28能适应不同直径的管子，它们彼此间用活节29和30连结起来，图2中未画出其电气连结。

图3中采用前面已用过的标号进行标注，此外还用标号30和31来标注了极靴的宽度。由该图可见，为了使穿过间隙中的磁通量比较适度，极靴自由端宽度30应比接在磁回流体17的由标号31表示的那部分宽度要小。另外，围绕极靴2等的线圈11等都包有外罩32到35，在外罩的下面，从转换器线圈18等到插座37至39敷设有导线36。外罩32、33、34、35的前部作成嵌入式盖帽40，在盖帽内安装有转换器线圈18和插座连结41。另外，盖帽40还可以戴有耐磨保护件且与管子弯曲度相适应。

图4为用前面所用标号表示极靴2结构的另一种变形。为了在端面42上与管子弯曲度相适应，可以嵌入的盖帽40作成柱面形。在其后面安装的极靴2沿磁回流体17内的滚针轴承43和44，可在工件上同线圈11和盖帽40一起作短距离地往复移动。这样，在克服了弹簧45和46对工件的部分压力后，该检验仪就被压缩，这样也就能可靠地检验不是太平直的管子。

Claims (11)

1、用于对导电材料工件进行无损检验的装置，包括至少具有三个极靴的、可在工件上方移动的电磁铁系统，这些极靴都绕有励磁线圈，其另一侧则用一个软磁回流体将它们彼此连结起来，发射和接收线圈转换器都处在均匀分布的静止磁场中，其特征为：极靴(1-7)以交变极性串联安装，且用一个磁回流体(17)将其连结起来，转换器线圈(18-22)或者是装在极靴(1-7)的下面，或者是装在极靴间的空隙内。

2、根据权利要求1的装置，其特征为：转换器线圈的数目与极靴的数目或极靴间的空隙的数目相当（或相同）。

3、根据权利要求1或权利要求2的装置，其特征为：极靴（1-7）的自由端的截面近似呈正方形，其边长大约与每两个相邻极靴间的空隙同样大。

4、根据前述权利要求之一的装置，其特征为：垂直于极靴排列延长线方向上的极靴（1-7）的宽度（31）向磁回流体方向逐渐增大，以使距离极靴自由端的所有截面上都不能完全达到磁饱和。

5、根据前述权利要求之一的装置，其特征为：极靴安装在磁回流体内且能相对滑动，在弹簧力（45、46）的作用下压紧在工件（8）上。

6、根据前述权利要求之一的装置，其特征为：极靴（1-7）的自由端（42）与工件形状（8）相吻合，并且/或者磁回流体通过极间活节或铰链也可与工件形状相吻合。

7、根据前述权利要求之一的装置，其特征为：为了与工件形状相匹配，极靴（1-7）的自由端戴有盖帽（40），盖帽可以扣在极靴上，在其一侧面上戴有防磨保护件。

8、根据前述权利要求之一的装置，其特征为：在盖帽（40）内装有转换器线圈（18-22），转换器线圈之间都是插座连接（41）。

9、根据前述权利要求之一的装置，其特征为：极靴列（2-6）的前后各串联一个无转换器线圈的极靴（1、7）。

10、根据前述权利要求之一的装置，其特征为：极靴列中每两个相邻的不同的磁极靴（1-7）之间有一个通过对流冷却的小室。

11、根据前述的1到9的权利要求之一的装置，其特征为：检验装置由两个极靴列（27、28）组成，这两排极靴列沿主运动方向彼此紧密安装，二者之间相隔有半个极靴长。

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