多口徑管道在線實時超聲測厚裝置的製作方法

2023-12-06 11:29:56

專利名稱：多口徑管道在線實時超聲測厚裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種管道在線實時超聲測厚裝置，特別是一種多口徑管道在線實時超聲測厚裝置。
背景技術：
管道在加工成型後，如果管材外徑和壁厚超差不僅會給安裝帶來困難，而且會造成嚴重的材料浪費。壁厚偏心超差將影響管材耐壓強度及使用安全性。所以外徑及壁厚偏心尺寸的在線測量及控制是十分重要的。目前我國管道成型設備由於缺乏精密的測量控制手段和設備，使得生產出的擠出製品尺寸精度低，廢品率高，壁厚均勻性差，從而造成原材料的極大浪費。現行的解決方法之一是採用超聲脈衝-回聲法測量，即利用超聲探頭對管道管壁發出一個超聲脈衝，先後接收由管壁外表面和內表面反射回的脈衝波，這兩個脈衝波之間的間距值就反映了管壁的厚度信息，再經計算則可獲得管壁厚度的實際值。利用該方法研製的超聲測厚裝置，如歐洲專利EP0985905所描述的一種檢測裝置，包括超聲探頭、噴水機構和同軸心的探頭盤，該裝置的不足之處在於探頭和噴水機構位置固定，只能測量固定管徑的管道。

發明內容
本發明的目的是針對已有技術存在的缺陷，提供一種多口徑管道在線實時超聲測厚裝置，實現多口徑管道壁厚和偏心率的實時監測。
為了實現上述目的，本發明的構思是採用超聲脈衝-回聲法檢測探頭與被測管道間水程值和管道壁厚值，將多路水浸聚焦超聲探頭呈放射狀兩兩正對周向均布的安裝在探測倉內，探頭延伸線應保持與被測管道中軸線的相交且垂直，工作狀態下不停的發射超聲波，並將接受回的超聲信號通過信號線輸入超聲信號放大調理電路，並在後續的嵌入式系統中將信號處理為數據以方便顯示和保存。
針對不同的被測管徑，需要調整探頭的位置以保證得到正確的超聲信號，同時應確保多路探頭在正面幾何上形成一個標準圓狀分布且兩兩正對。在採集水程信號與管道壁厚信號以後，因為每對探頭的位置相對於管道中軸線正對等距分布，所以對比一下水程值和壁厚值就可以得出是否偏心。本發明採用一個聯動徑向調位機構，通過外面環形齒輪連接和帶動各內部齒輪和齒條，實現探頭聯動調位的目的超聲測厚儀在工作狀態下容易產生的問題是由於水浸聚焦超聲探頭所發出的超聲信號在空氣中衰減嚴重，所以要求探頭和被測管道之間由介質(水)進行填充，而在實際工作環境中因為密封性等原因很容易產生氣泡，一旦氣泡進入超聲探頭的凹型口將導致超聲信號的丟失，從而影響整個檢測裝置的正常運行。本發明採用的噴水機構包括水泵、引水導管、分路連接噴嘴和水槽，其中噴嘴固定在聯動徑向調位機構上，可隨著探頭位置的移動相應移動，保證噴水系統所衝出的水能正確的作用在探頭凹形口內。
針對不同管徑的被測管道，為了保證整個裝置水介質的密封性，本發明在裝有探頭的檢測倉兩邊各固定有一環形襯套，襯套內圈是可隨管徑大小變化而更換的軟橡膠圈，工作狀態下，密封襯套、軟橡膠圈和被測管外表面形成密封結構，保證各探頭和被測管道之間由水介質填充。同時，為了減少水介質的滲漏，本發明在各進出檢測倉的地方都裝有油毛氈。
根據上述的發明構思，本發明採用下述技術方案一種多口徑管道在線實時超聲測厚裝置，包括沿管道外圍周向均布而呈放射狀成對相向的多路超聲探頭、形成水浸聚焦超聲探頭的噴水機構，其特徵在於所述的超聲探頭和所述的噴水機構的噴嘴與一個聯動徑向調位機構相連接而協同調節徑向位置。
上述的聯動徑向調位機構的結構是所述的超聲探頭和噴嘴固定安裝在齒條的內端上，齒條與帶有滑槽的固定導軌滑動配合而保持超聲探頭軸線與管道軸線相交且相互垂直；有沿管道周向均布且軸線與管道軸線平行的小轉軸，其中部由固定安裝的軸承支承而兩端各固定連接一個小齒輪，其內端小齒輪與所述的齒條嚙合，而外端小齒輪與一個環形內齒輪嚙合，環形內齒輪的外側面上固定連接一個手柄。
上述的噴水機構的結構是在擠出管道的下方設置一個水槽，在水箱內安裝一個水泵，水泵的出水管通過導水軟管連接所述的噴嘴。
上述的水槽內固定安裝兩個支架支承兩個套裝在管道上的密封襯套，密封衫套內孔裝有密封軟橡膠圈與管道外壁構成水密封；兩個密封衫套之間固定連接一個圓環形殼體，形成環形探測倉；所述的固定導軌與圓環形殼體固定連接，所述的齒條、超聲探頭、噴嘴和導水軟管均處於環形探測倉內；所述的小轉軸中部軸承安裝在圓環形殼體的倒壁上，而其外端小齒輪和環形內齒輪處於圓環形殼體側壁外，有一個固定安裝的齒輪蓋，齒輪蓋(上有圓環形手柄滑槽。
本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點本發明將超聲波探頭和噴水的噴嘴與一個聯動徑向調位機構相連接而協同調節其徑向位置，以適應不同口徑管道的測試要求；同時可以調換兩個密封衫套的密封軟橡膠圈與不同口徑管道相配合，從而實現多口徑管道壁厚和偏心率的在線實時監測。本測厚裝置結構簡單，測量範圍廣泛，精確度高，能有效保證生產中管道的精密加工。


圖1是本發明一個實施例的結構示意圖。
圖2是圖1的左視圖。
具體實施例方式
本發明的一個優選實施例是參見圖一和圖2，本多口徑管道在線實時超聲測厚裝置，包括沿管道1外圍周向均布而呈放射狀成對相向的多路超聲探頭2、形成水浸聚焦超聲探頭2的噴水機構，其特徵在於所述的超聲探頭2和所述的噴水機構的噴嘴11與一個聯動徑向調位機構相連接而協同調節徑向位置。上述的聯動徑向調位機構的結構是所述的超聲探頭2和噴嘴11固定安裝在齒條8的內端上，齒條8與帶有滑槽的固定導軌7滑動配合而保持超聲探頭2軸線與管道1軸線相交且相互垂直；有沿管道1周向均布且軸線與管道軸線平行的小轉軸5，其中部由固定安裝的軸承支承而兩端各固定連接一個小齒輪9、3，其內端小齒輪9與所述的齒條8嚙合，而外端小齒輪3與一個環形內齒輪23嚙合，環形內齒輪23的外側面上固定連接一個手柄4。上述的噴水機構的結構是在擠出管道1的下方設置一個水槽18，在水箱18內安裝一個水泵，水泵的出水管通過導水軟管12連接所述的噴嘴11。上述的水槽18內固定安裝兩個支架19支承兩個套裝在管道1上的密封襯套15，密封衫套15內孔裝有密封軟橡膠圈13與管道1外壁構成水密封；兩個密封衫套15之間固定連接一個圓環形殼體21，形成環形探測倉16；所述的固定導軌7與圓環形殼體21固定連接，所述的齒條8、超聲探頭2、噴嘴11和導水軟管12均處於環形探測倉16內；所述的小轉軸5中部軸承安裝在圓環形殼體21的倒壁上，而其外端小齒輪3和環形內齒輪23處於圓環形殼體21側壁外，有一個固定安裝的齒輪蓋22，齒輪蓋22上有圓環形手柄滑槽24。水泵出水管進入探測倉時穿越圓環形殼體21處有油毛氈17進行密封，圓環形殼體21上部側壁上有出水口10。
本發明的工作原理檢測倉16為環狀結構，內部有多路水浸聚焦超聲探頭2，當被測管道1自檢測倉16內圈通過時，超聲探頭2發射和接收超聲波，實現超聲信號的採集；由超聲波信號線6連接至超聲信號處理系統，該系統包括超聲放大調理電路和嵌入式數據處理系統，實現超聲信號的處理及顯示存儲，並通過網口與上位微機進行數據交換；噴水機構的噴嘴11被安裝在聯動徑向調位機構上，與探頭的位置保持相對固定，導水軟管12可以隨著噴嘴11的移動而移動，水介質通過導水軟管12後從八個噴嘴11出來對相應的超聲探頭2進行衝洗，並完成對檢測倉16的注水，位於探測倉16上部的出水口10和水槽18實現水介質的循環。
本裝置在使用時，首先被測管道1在擠出機械的外力作用下自檢測倉16的中空圓中通過，由前後兩條密封軟橡膠圈13與管道1外壁形成密封結構，開啟水泵，噴水機構開始往檢測倉16內注水，實現水介質的填充。水介質填充完成之後，超聲探頭2對管壁發出一個超聲脈衝，超聲探頭2首先接收到由管壁的外表面反射回的脈衝波，然後又會接收到由管壁的內表面反射回的脈衝波，這兩個脈衝之間的間距值即反映了管壁厚度的超聲信號，該信號經放大整形，輸入超聲信號處理系統實時顯示與存儲。通過設定超聲發射頻率，可實時檢測管道的壁厚值。
權利要求
1.一種多口徑管道在線實時超聲測厚裝置，包括沿管道(1)外圍周向均布而呈放射狀成對相向的多路超聲探頭(2)、形成水浸聚焦超聲探頭(2)的噴水機構，其特徵在於所述的超聲探頭(2)和所述的噴水機構的噴嘴(11)與一個聯動徑向調位機構相連接而協同調節徑向位置。
2.根據權利要求1所述的多口徑管道在線實時超聲測厚裝置，其特徵在於所述的聯動徑向調位機構的結構是所述的超聲探頭(2)和噴嘴(11)固定安裝在齒條(8)的內端上，齒條(8)與帶有滑槽的固定導軌(7)滑動配合而保持超聲探頭(2)軸線與管道(1)軸線相交且相互垂直；有沿管道(1)周向均布且軸線與管道軸線平行的小轉軸(5)，其中部由固定安裝的軸承支承而兩端各固定連接一個小齒輪(9、3)，其內端小齒輪(9)與所述的齒條(8)嚙合，而外端小齒輪(3)與一個環形內齒輪(23)嚙合，環形內齒輪(23)的外側面上固定連接一個手柄(4)。
3.根據權利要求1或2所述的多口徑管道在線實時超聲測厚裝置，其特徵在於所述的噴水機構的結構是在擠出管道(1)的下方設置一個水槽(18)，在水箱(18)內安裝一個水泵，水泵的出水管通過導水軟管(12)連接所述的噴嘴(11)。
4.根據權利要求3所述的多口徑管道在線實時超聲測厚裝置，其特徵在於所述的水槽(18)內固定安裝兩個支架(19)支承兩個套裝在管道(1)上的密封襯套(15)，密封衫套(15)內孔裝有密封軟橡膠圈(13)與管道(1)外壁構成水密封；兩個密封衫套(15)之間固定連接一個圓環形殼體(21)，形成環形探測倉(16)；所述的固定導軌(7)與圓環形殼體(21)固定連接，所述的齒條(8)、超聲探頭(2)、噴嘴(11)和導水軟管(12)均處於環形探測倉(16)內；所述的小轉軸(5)中部軸承安裝在圓環形殼體(21)的倒壁上，而其外端小齒輪(3)和環形內齒輪(23)處於圓環形殼體(21)側壁外，有一個固定安裝的齒輪蓋(22)，齒輪蓋(22)上有圓環形手柄滑槽(24)。
全文摘要
本發明涉及一種多口徑管道在線實時超聲測厚裝置。它包括沿管道外圍周向均而呈放射狀成對相向的超聲探頭、形成水浸聚焦超聲探頭的噴水機構，所述的超聲探頭和噴水機構的噴嘴與一個聯動徑向調位機構相連接而協同調節徑向位置，從而可實現多種管道口徑的檢測。本測厚裝置結構簡單，測量範圍廣泛，精確度高，能有效保證生產過程中管道的精密加工。
文檔編號G01B17/02GK1924518SQ200610116388
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月21日 優先權日2006年9月21日
發明者周明, 孫延明, 毛文權, 曾俊冬, 孫忠華, 趙恆凱 申請人:上海大學, 華南理工大學