專利名稱:無損檢驗裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于對導(dǎo)電材料工件進行無損檢驗的裝置。
在專業(yè)文獻中對電動力學(xué)超聲波轉(zhuǎn)換器的工作原理和結(jié)構(gòu)已作過詳細地說明和研究，通常，它由一個發(fā)射轉(zhuǎn)換器線圈和一個接收轉(zhuǎn)換器線圈，或一個組合的發(fā)射/接收轉(zhuǎn)換器線圈組成，它們都處在面對工件并靠近其表面的靜止磁場中。這些轉(zhuǎn)換器線圈通電后，在工件內(nèi)同時產(chǎn)生超聲波脈沖，并把聲反射脈沖又轉(zhuǎn)變成電脈沖。在資料中看到的所有這些可對平面形或彎曲形工件進行無損檢驗的電動式超聲波轉(zhuǎn)換器，只是由一個或兩個轉(zhuǎn)換器線圈組成，其中的第二個轉(zhuǎn)換器線圈僅作為接收線圈(歐洲專利局EP-PS24707)。只限于使用一個轉(zhuǎn)換器線圈或一對轉(zhuǎn)換器線圈的技術(shù)原因是如果沒有專門的裝置，則只能在十分有限的范圍內(nèi)才能產(chǎn)生電磁式超聲波轉(zhuǎn)換器所需要的高強度的靜止磁場。為了提高檢驗效率，已提議在很窄的范圍內(nèi)的一個均勻靜止磁場中并列裝設(shè)多個超聲波轉(zhuǎn)換器，并且借用一個相應(yīng)的電子設(shè)備按照給定的程序圖來進行控制。現(xiàn)已公開的一種結(jié)構(gòu)型式是在一個極靴的磁場中裝設(shè)一個發(fā)射轉(zhuǎn)換器線圈，在該極靴的下面裝有多個接收轉(zhuǎn)換器線圈(聯(lián)邦德國專利局DE-OS2845579)。這種結(jié)構(gòu)型式裝置所能達到的檢驗速度是不夠的，因為在一個極靴的均勻磁場的橫截面上采用還要多的轉(zhuǎn)換器線圈或轉(zhuǎn)換器線圈對時，檢驗速度受到電磁鐵結(jié)構(gòu)尺寸的限制。
本發(fā)明旨在對工件進行連續(xù)掃描的速度方面，以及在工件表面上使用方便方面，改善已公開的這些電動力學(xué)超聲波轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的用于對導(dǎo)電材料工件進行無損檢驗的裝置，包括至少具有三個極靴的，可在工件上方移動的電磁鐵系統(tǒng)，這些極靴都繞有勵磁線圈，其另一側(cè)則用一個軟磁回流體將它們彼此連結(jié)起來，發(fā)射和接收線圈轉(zhuǎn)換器都處在均勻分布的靜止磁場中，其特征是極靴以交變極性串聯(lián)安裝，且用一個磁回流體將其連結(jié)起來，轉(zhuǎn)換器線圈或者是裝在極靴的下面，或者是裝在極靴間的空隙內(nèi)。
按照本發(fā)明，上述任務(wù)的解決途徑是為了獲得均勻的靜止磁場，裝設(shè)一個多極電磁鐵，該電磁鐵呈梳狀結(jié)構(gòu)，其極性可以變化，這樣就便于在工件上使用。在極靴間的空隙中裝設(shè)有直流線圈。轉(zhuǎn)換器線圈裝在梳狀多極電磁鐵和工件之間。這些轉(zhuǎn)換器線圈通過電流脈沖時，在轉(zhuǎn)換器線圈作用范圍內(nèi)的工件中就產(chǎn)生超聲波。如果在一個轉(zhuǎn)換器線圈的作用范圍內(nèi)工件有缺陷，則反射超聲波會在接收轉(zhuǎn)換器線圈中感應(yīng)一個電壓脈沖，并且顯示出來。
梳狀電動力學(xué)超聲波轉(zhuǎn)換器可在工件表面上移動，其運動方向大約垂直于安裝極靴排列延長線。對于管狀工件，如果電動力學(xué)超聲波轉(zhuǎn)換器沿管軸線方向安裝，則當(dāng)管子作螺旋線運動時可以對管子進行整體檢驗。這種方式要優(yōu)于把磁通量分布在一個磁極內(nèi)的方式。
為了使每個磁極和所有磁極彼此間的磁通量分布均勻適當(dāng)，介紹了最有利的構(gòu)成，如轉(zhuǎn)換器線圈的數(shù)目與極靴的數(shù)目或極靴間的空隙的數(shù)目相當(dāng)(或相同)。
極靴的自由端的截面近似呈正方形，其邊長大約與每兩個相鄰極靴間的空隙同樣大。
垂直于極靴排列延長線方向上的極靴的寬度向磁回流體方向逐漸增大，以使距離極靴自由端的所有截面上都不能完全達到磁飽和。
極靴安裝在磁回流體內(nèi)且能相對滑動，在彈簧力的作用下壓緊在工件上。特別所提出的措施如在蓋帽(40)內(nèi)裝有轉(zhuǎn)換器線圈(18-22)，轉(zhuǎn)換器線圈之間都是插座連接(41)。另外還介紹了一些使轉(zhuǎn)換器線圈和極靴與工件距離的合理匹配，以及電動力學(xué)超聲波轉(zhuǎn)換器總體與非平面形工件相匹配的一些措施。
所提出的以下這些措施是很適用的，如極靴的自由端與工件形狀相吻合，并且/或者磁回流體通過極間活節(jié)或鉸鏈也可與工件形狀相吻合。
為了與工件形狀相匹配，極靴的自由端戴有蓋帽，蓋帽可以扣在極靴上，在其一側(cè)面上戴有防磨保護件。
極靴列的前后各串聯(lián)一個無轉(zhuǎn)換器線圈的極靴。此外，極靴列中每兩個相鄰的不同的磁極靴之間有一個通過對流冷卻的小室，檢驗裝置由兩個極靴列組成，這兩排極靴列沿主運動方向彼此緊密安裝，二者之間相隔有半個極靴長。所建議的措施則對管子的螺旋形掃描特別有意義，因為采用這樣一種專用裝置可以在一個行程內(nèi)進行整體檢驗，這對提高檢驗速度特別有利。
下面將應(yīng)用附圖所示的一個實施例對本發(fā)明進一步加以說明。
圖1是管狀工件上方安放的電動力學(xué)超聲波轉(zhuǎn)換器的縱剖面圖;
圖2表示在一個行程內(nèi)可以對管子進行總體檢驗的兩個電動力學(xué)超聲被轉(zhuǎn)換儀的相互錯置的安裝圖;
圖3表示極靴的橫剖面圖;
圖4表示圖2所示極靴的橫剖面圖，但是一個可調(diào)節(jié)的極靴。
圖1中用標(biāo)號8表示要檢驗的管子，在該管子上很小的間隔內(nèi)(圖中作了放大)安裝一個具有極靴1到7的電動力學(xué)超聲波轉(zhuǎn)換器，極靴1到7彼此的間隔大約就如圖1中所看到極靴厚度那樣大。極靴中間區(qū)域都填充纏繞極靴1到7的線圈10到16。所有這些線圈都由激磁電流通過且繞成這種形式，即使得向下指向的極靴1到7自由端的極性交替變化。自由端的對面用一個公共磁回流體17把極靴1到7連結(jié)起來。極靴2到6的自由端戴有蓋帽18到22，在蓋帽內(nèi)嵌入轉(zhuǎn)換器線圈，并有電流脈沖通過，這樣在均勻靜止磁通量的影響下，在管子8的陰影線區(qū)域23到27內(nèi)就產(chǎn)生超聲波。在每個脈沖之后，從管子8內(nèi)可能的缺陷處就接收到超聲波，并再轉(zhuǎn)變成電脈沖。在圖上未畫出的設(shè)備部分中，電脈沖發(fā)出缺陷指示、記錄并指出缺陷在管子上的部位。出于對稱的原因以及為了在所有極靴2到6的下面盡可能產(chǎn)生一個均勻一致的靜止磁場，極靴1和極靴7都有一個線圈繞組，但沒有轉(zhuǎn)換線圈。
對管子8進行連續(xù)檢驗的主運動方向與圖1所示的圖紙平面垂直。實際上電動力學(xué)轉(zhuǎn)換器是固定裝在一個支架上，而管子8靠近轉(zhuǎn)換器以螺旋形繞其縱軸轉(zhuǎn)動，此時管子也可以緊貼著蓋帽18到22。整體檢驗要采用兩個這樣串聯(lián)的電動力學(xué)轉(zhuǎn)換器28和29，如圖2所示，這兩個轉(zhuǎn)換器彼此錯置有半個極靴長，且沿主運動方向順次安裝。在圖2的透視圖上主運動方向用標(biāo)號29來表示。為使串聯(lián)的電動力學(xué)轉(zhuǎn)換器27和28能適應(yīng)不同直徑的管子，它們彼此間用活節(jié)29和30連結(jié)起來，圖2中未畫出其電氣連結(jié)。
圖3中采用前面已用過的標(biāo)號進行標(biāo)注，此外還用標(biāo)號30和31來標(biāo)注了極靴的寬度。由該圖可見，為了使穿過間隙中的磁通量比較適度，極靴自由端寬度30應(yīng)比接在磁回流體17的由標(biāo)號31表示的那部分寬度要小。另外，圍繞極靴2等的線圈11等都包有外罩32到35，在外罩的下面，從轉(zhuǎn)換器線圈18等到插座37至39敷設(shè)有導(dǎo)線36。外罩32、33、34、35的前部作成嵌入式蓋帽40，在蓋帽內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)換器線圈18和插座連結(jié)41。另外，蓋帽40還可以戴有耐磨保護件且與管子彎曲度相適應(yīng)。
圖4為用前面所用標(biāo)號表示極靴2結(jié)構(gòu)的另一種變形。為了在端面42上與管子彎曲度相適應(yīng)，可以嵌入的蓋帽40作成柱面形。在其后面安裝的極靴2沿磁回流體17內(nèi)的滾針軸承43和44，可在工件上同線圈11和蓋帽40一起作短距離地往復(fù)移動。這樣，在克服了彈簧45和46對工件的部分壓力后，該檢驗儀就被壓縮，這樣也就能可靠地檢驗不是太平直的管子。
權(quán)利要求
1.用于對導(dǎo)電材料工件進行無損檢驗的裝置，包括至少具有三個極靴的、可在工件上方移動的電磁鐵系統(tǒng)，這些極靴都繞有勵磁線圈，其另一側(cè)則用一個軟磁回流體將它們彼此連結(jié)起來，發(fā)射和接收線圈轉(zhuǎn)換器都處在均勻分布的靜止磁場中，其特征為極靴(1-7)以交變極性串聯(lián)安裝，且用一個磁回流體(17)將其連結(jié)起來，轉(zhuǎn)換器線圈(18-22)或者是裝在極靴(1-7)的下面，或者是裝在極靴間的空隙內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的裝置，其特征為轉(zhuǎn)換器線圈的數(shù)目與極靴的數(shù)目或極靴間的空隙的數(shù)目相當(dāng)(或相同)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
2的裝置，其特征為極靴(1-7)的自由端的截面近似呈正方形，其邊長大約與每兩個相鄰極靴間的空隙同樣大。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一的裝置，其特征為垂直于極靴排列延長線方向上的極靴(1-7)的寬度(31)向磁回流體方向逐漸增大，以使距離極靴自由端的所有截面上都不能完全達到磁飽和。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一的裝置，其特征為極靴安裝在磁回流體內(nèi)且能相對滑動，在彈簧力(45、46)的作用下壓緊在工件(8)上。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一的裝置，其特征為極靴(1-7)的自由端(42)與工件形狀(8)相吻合，并且/或者磁回流體通過極間活節(jié)或鉸鏈也可與工件形狀相吻合。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一的裝置，其特征為為了與工件形狀相匹配，極靴(1-7)的自由端戴有蓋帽(40)，蓋帽可以扣在極靴上，在其一側(cè)面上戴有防磨保護件。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一的裝置，其特征為在蓋帽(40)內(nèi)裝有轉(zhuǎn)換器線圈(18-22)，轉(zhuǎn)換器線圈之間都是插座連接(41)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一的裝置，其特征為極靴列(2-6)的前后各串聯(lián)一個無轉(zhuǎn)換器線圈的極靴(1、7)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一的裝置，其特征為極靴列中每兩個相鄰的不同的磁極靴(1-7)之間有一個通過對流冷卻的小室。
11.根據(jù)前述的1到9的權(quán)利要求
之一的裝置，其特征為檢驗裝置由兩個極靴列(27、28)組成，這兩排極靴列沿主運動方向彼此緊密安裝，二者之間相隔有半個極靴長。
專利摘要
本發(fā)明是用于對導(dǎo)電材料的工件進行無損檢驗的裝置，該裝置包括一個在工件上方可移動的帶有極靴的電磁鐵系統(tǒng)，極靴上纏繞有勵磁線圈，而其另一面用一個軟磁回流體彼此連結(jié)起來，發(fā)射和接收線圈轉(zhuǎn)換器都處在均勻分布的靜止磁場中。為了達到連續(xù)掃描工件的檢驗速度，并使超聲波轉(zhuǎn)換器便于在工件表面上使用，極靴以變化的極性串聯(lián)安裝，且用一個磁回流體彼此連結(jié)起來，轉(zhuǎn)換器線圈或者是裝在極靴的下面，或者是裝在極靴的空隙內(nèi)。
文檔編號G01N29/24GK87102948SQ87102948
公開日1988年11月2日 申請日期1987年4月23日
發(fā)明者沃爾夫?qū)げ馗駹? 維利·魏因加特恩, 海因茨·施奈德 申請人:曼內(nèi)斯曼股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan