专利名称:从注液腔对大直径轴进行超声探伤的设备的制作方法
本发明涉及对钢轴的超声探伤，具体地说，涉及的是注液腔对大直径轴进行的超声探伤。
当用超声波对大质量的金属进行探伤时，用液膜当作让超声源从传感器传输至金属中去的媒介，但当仅有薄膜来把传感器或声透镜与金属隔离时，靠近表面的裂缝常常就不能辨别出来。使传感器离表面一段较大的距离，靠近表面声反射的指示就会变得更不能辨别。因为处在高速旋转的轴中邻近腔的区域受到高压力，而在该区域的弊病会影响轴的寿命，所以一个探伤系统在靠近腔处应具有良好的分辨能力。这可以依靠使传感器远离腔表面因而提高了腔附近声反射部分的分辨能力。
诸如在汽轮机和发电机转子中可找到的一类大轴，其生产费用高，而且由于其费用高，通常没有备用轴。对这种转子进行探伤需要很长的停机时间。如果转子须运送到专门的探伤地点，停机时间甚至更长。由西南研究院(Southwest Research Institute)和电力研究院(Electric Power Research Institute)联合开发研制的一种系统〔称为汽轮机转子试验测定系统(Turbine Rotor Examination Evaluation System，TREES)〕使用了12焦点探测传感器来测定裂缝尺寸。这些传感器用于注液腔中。尽管装置封闭在一个可携式容器中以易于运往现场，但该容器在探伤现场不能延展开以提供成一种封闭的工作站。
本发明的主要目的是提供一种对大内腔转轴进行超声探伤的改进设备。
鉴于此目的，本发明属于从注液腔进行超声探伤的设备，该设备包括有探头装置，它具有安置在其上的至少一个传感器，用以指示轴中的声反射部分还具有将所述探头同轴地支撑在所述的腔中的装置;多个根相互串连且与所述探头装置相联系的管状延伸部分;与所述传感器和所述探头装置电连接且穿过所述管状延伸部分的一根电缆;在超声探伤过程中部分地注有液体的一个槽。和为此而一直安装在其每端上使槽升降的各种装置，槽的特征在于一根圆管，其直径大致与装在所述槽中的所述腔相同，且在超声探伤中与所述腔轴向对中;使所述管状延伸部分和探头装置作轴向运动和旋转运动的驱动装置;根据所述探头装置和传感器的轴向和旋转位置能产生指示信号的装置;用于提供、接收和处理超声信号和位置信号来操作设备及产生有关所述轴内声反射部分位置和尺寸的可理解信息的装置;以及一个箱体，该箱体和底、壁和顶，它用于可供存放、运送和操作这里所述超声探伤设备的所述部件，还用于控制所述箱体中的工作环境以使该工作环境与所述设备及操作该设备人员相适应。
参考附图，以举例的方式说明本发明的最佳实施例。其中图1是一种可供输运，可存放各种装置，还可在其内操作的箱体截面图。该箱体是作为一种超声探伤设备，可对放入注液腔内的大直径轴进行超声探伤操作。
图2是可延伸式操作箱体的俯视图，它由可存放和输运式箱体延伸而得。
图3是可延伸操作区的详细截面图。
图4为与筒相连的液体槽的正视图;
图5为用于使超声头在注有液体的腔体筒中定位的设备的截面图;
图6是沿图5Ⅵ-Ⅵ线截取的截面图;
图7为布置在一根透明管中的超声头的正视图，所述透明管与槽相配。
现在详细参考附图，图中示出了对放于注液腔5中的大轴3进行超声探伤的设备1。
如图1中所示的设备包括一个可延伸的能运送及储物的箱体6，当延伸时箱体6便提供出一个适用于操作超声探伤设备的封闭的可控工作环境。如图7所示，超声探伤设备包括有超声头7，超声头7具有至少一个置于其上的动力学上聚焦的超声传感器8，还具有许多滚轮脚9，滚轮脚9由电动机或其它装置(未示出)在外部驱动以嵌紧腔体表面且大致支撑住超声头7，这样，超声头7便安置在腔5的中心。许多根正方形管式棒11连在一起使超声头7在腔5内运动，棒11的一侧上安装有使超声头7进退的齿条13。正方形棒还适合使超声头7在腔5中旋转。管式棒11中的孔装有一根电缆15並为电缆提供管路，管路分别使超声头7与计算机17连接及使空气从腔内排出。
除了用于探测轴中声反射部分用的动力聚焦超声传感器8之外，另一传感器19反映来自斜面21的信号，以确定超声头7相对于腔5轴的位置。
为了操作超声系统1，计算机17或其它设备产生传感器8和19的输入信号，并且处理由传感器8和19接收到的反射信号。计算机17还产生腔5中超声头7的定位信号，并且在传感器8和超声头7通过筒5行进时对显示超声头7和传感器8位置的信号进行处理。
因为在探伤过程中腔5注满了液体，长槽23(如图2、4和6所示)被局部注有液体，而且通过一段透明短管件25与轴3的一端相连，所述短管件25均有在其各端上的O形环密封垫圈27或其它密封装置。使轴3、筒5和槽23倾斜，这样在筒5中形成的气泡便可到达槽23中液体的表面。
在超声头7和传感器8和9浸置于腔5外时，槽23还对超声头7和传感器8及9提供了通入的路径。校准块支架29安置于与轴3相连的槽23的一端以托住半圆形校准块31。一对轨条33布置在槽23内，以支撑与轴3的腔轴向对中的透明管35。对汽轮机和发电机转子轴进行探伤时，所遇到的最大腔直径约为17.8厘米至19.0厘米，因此让轨条配置在同外径20.3厘米的透明管相当的位置，以与腔5轴向对中。如果腔5的直径较小，则采用内径大致与腔5直径相同的透明管35，而且透明管35还套有外径8吋且间隔放置的许多套圈37，以使较小直径的透明管35的轴与腔5的轴对中。
在槽23一端与轴5相对着装的是驱动装置39，它与管式棒11配合，使超声头7随来自计算机17的信号，作轴向及旋转运动。超声头7再产生代表其轴向位置及旋转位置的信号返回计算机17。
驱动装置39包括轴向驱动並发信号的部分41及旋转驱动並发信号的部分43。管式棒11穿过驱动装置39，利用靠槽23放置的液体密封装置45使驱动装置39与槽中的液体隔绝。在驱动装置39的另一端上装有可更换的支撑装置46。
为管式棒11用的槽23和驱动装置39安装在工字梁47上，一旦导轨33、驱动装置39和校准块架29适当调准好后，工字梁就可作为维持这种调准状态的固定机座。工字梁47安装在可调腿49上，可调腿49可使槽倾斜，使该槽与有倾斜的轴3对准。除了可垂直移动外，腿49还能斜向移动以使槽与轴对准。当槽23的倾斜度改变符合了对准轴时，一组腿49还可前后滑动。对准范围应在±0.25厘米内，而且可利用建筑者用水准仪紧拉线法或激光对准系统来进行。
导轨51从轴3对面的工字梁47那头延伸出去且有一个小车53在其上滚动。支架55装在小车53的一端，它有一个供管式棒11穿过的孔口，小车53的另一端上装有细长支承装置57，装置57用于托住管式棒11或电缆15，以支承延伸出的驱动装置39的那部分管式棒11和电缆15。计算机17、槽23、超声头7和所有与操作相关的设备在箱体6中安装、装配、储存、搬运及操作，箱体6可由具备保护精密设备的适当装置的卡车、飞机或海上船来运输。
箱体6的外部体积约为2.4米×2.6米×6.1米，而且做得象一辆没有轮子的封闭卡车外体，只是箱体内八个角均有与加强框结构相联的标准起重钩耳(或栓扎钩耳)63。
箱体6具有底板65、侧壁67和顶板69。还有两个门，一个是进口门71和一对能打开箱体6一头的双门73。两台空调装置75安装在顶板69上且可穿入顶板69，空调装置可为设备的有效操作及其工作人员操纵设备，控制好箱体6的温度。箱体6还装有一个可变抽头变压器，这样，一根简单高压线便可钩接于与该变压器上並使电压降低至不同电平以给空调装置75、计算机17、电动机、照明装置和其它电气设备供给适当的功率。
位于箱体6一头的双门73后面是一个可延伸部分，它包括一个底板部分77，它可折起来贴在箱体6的这头，且铰接在底板65上;可延伸部分具有安装在其中部的一个铰链79，铰链79大致可转动180°，因此底板部分77本身还可以折叠，便可成为一种延伸底板，其长度一般是侧壁67高度的两倍。一对缆索81连接在侧壁67上部及框架座83外部间，这有助于支承住延伸的底板部分77。框架座83安装在延伸底板部分77的下面并且附着在箱体6上，以为延伸的底板部分77提供进一步的支承。框架座83由铝槽作成，并且在准备储入和运送设备时可以折卸下来並存放在封闭装置6内。
似纤维编织帐篷部分85从顶部69、侧壁67的连于底板延伸部分的细管架87上铺开来并连起来，以构成一个使似纤维编织帐篷部分85在其上铺开的支架。这实质上增大了封闭区域，并在操作设备的可控工作环境内提供了附加的工作区。
计算机17带有减震架89，安装在箱体6中，以在存放运送过程中得到保护。
电缆15是很长的，它将超声头7及传感器8和19连接至计算机17，电缆15连续地穿过管式棒11。在设备的储存或运送中，有电缆15从其中拉出来的管式棒11存放在架91中。如图5和图6所示，架91包括若干金属板支架93，金属板支架93是搁放一条或多条管式棒11的装置，并且可移动地固定于可滑动基座部分94上，基座94使管式棒11存放在槽23上面的箱体6中，并且在超声设备工作过程中可滑出而进入可延伸箱体中。
带有置于其上的管形棒11和电缆15和板架93从架91中移出。然后，支架93便钩在托架上，托架在作为类似帐篷结构85的细管架87上，由此在管形棒11一根接一根地与超声头7相附前的定位方便得多。
操作计算机17的工作台95与槽23相对地安装在箱体6中。工字梁97枢轴式地安装在箱体6的角上，与装有校准块架29的槽23的头部相邻。台车99在工字梁97上滚动，台车99有一个连着的吊起装置101来从槽23装进和移去校准块31。校准块31存放在矮棕皮轮车103上，在储存和运送时校准块31固定在矮棕皮轮车103上。矮橡皮轮车103有一些使它们固定于底板69上的螺栓或其它装置，这样，在储存和运送过程中矮棕皮轮车103就不会移动。然而，在设备工作时，即便校准块重达几百磅，矮橡皮轮车103仍可使校准块容易进入。
在箱体中还有水处理系统105，该系统对用于注入轴和槽的水或其它液体进行过滤和排除空气。
权利要求
1.从注液腔中对大直径轴进行超声探伤的设备，包括一个探头装置，它具有至少一个置于其上的指示轴内声反射部分的传感器和将上述探头同轴地支承在上述筒中的装置；若干相互串连且与上述探头装置相连系的管状延伸部分；一根电连接至上述传感器和上述探头装置，以及穿过上述管状延伸部分的电缆；一个槽，它在超声探伤中局部注有液体，并且具有安装在其各端上用于使槽升降的装置，所述槽的特征在于一根圆管，其直径大致与上述腔相同，安装在上述槽中且在超声探伤中与上述腔轴向对中；驱动装置，用于使上述管状延伸部分和探头装置作轴向和旋转运动；产生显示上述探头装置和传感器的轴向及旋转位置信号的装置；提供、接收及处理超声信号和位置信号，以操作设备及产生有关上述轴中声反射部分的位置和尺寸的可理解信息的装置；和一个箱体，该箱体有底板、侧壁和顶，它具备用于储存、运送和操作这里所述设备的部件及用于控制上述箱体内的工作环境，从而使工作环境适合于上述设备及其操作者。
2.如权利要求
1所述设备，其特征还在于箱体具有一个可以延伸，以使封闭工作区域增大，而且为了储存和运送可以放回到原来箱体中的端壁部分。
3.如权利要求
2所述设备，其特征还在于箱体的可延伸端包括有一个底板部分，该部分可以折起来贴在用于运送和储存的箱体的一端。
4.如权利要求
3所述设备，其特征还在于可延伸底板部分在中间铰接，由此使延伸的底板区长达大致为箱体侧壁部分高度的二倍。
5.如权利要求
3所述设备，其特征在于中间铰链仅旋转180°。
6.如权利要求
5所述设备，其特征还在于一对缆索连接至箱体侧壁的上部和延伸式底板部分的外部。
7.如权利要求
3所述设备，其特征还在于纤维部件连接着箱体顶部和侧壁以及与延伸底板相连的支架铺开，纤维部件铺盖过细支管架以形成延伸工作区的顶部和其侧壁。
8.如权利要求
1所述设备，其特征还在于很长的电缆。
9.如权利要求
1所述设备，其特征还在于在操作过程中槽和轴倾斜，以促使空气泡从腔中的液体中排去。
10.如权利要求
1所述设备，其特征还在于槽具有把一块校准块安放在槽一端的装置。
11.如权利要求
10所述设备，其特征还在于校准块具有一个直径大致与腔相同且置于槽中的圆柱部分。
12.如权利要求
10所述设备，其特征还在于靠近箱体一端，其中置有校准块的槽的端部还具有与其联系的密封装置，该密封装置用于将轴的内腔连接于槽，并形成其间的对液体密封。
13.如权利要求
12所述的设备，其特征还在于靠近槽另一端放置的一个支撑装置用于在管状延伸部分进入槽和腔之前支承管状延伸部分。
14.如权利要求
8所述的设备，其特征还在于存放穿有电缆的上述管状延伸部分的装置。其存放方式是使上述延伸部分可容易地串联连接以使探头装置更深地延伸进腔内。
15.如权利要求
10所述的设备，其特征还在于从槽装入或移去校准块的装置以及存放校准块的装置。
16.如权利要求
15所述的设备，其特征还在于装入、移去及存放校准块的装置包括连到箱体的一根梁、在所述梁上运行的台车、与上述台车相连用于装入和移去校准块的吊起装置、以及在存放和运送过程中其上可放置校准块的矮橡皮轮车。
17.如权利要求
1所述设备，其特征还在于产生、接收及处理上述信号的装置与震动装置一起安装在箱体内，这样，设备在储存或运送中就不会损坏。
18.如权利要求
1所述设备，其特征还在于用透明材料制成圆管，这样，在槽中可观察到探头装置。
19.如权利要求
12所述的设备，其特征还在于密封装置包括有一个在其第二端均有垫圈短管件。
20.如权利要求
19所述的设备，其特征还在于至少短管件的中部由透明材料制成。
专利摘要
一种用作超声探伤系统的可供输运、可存放各种装置的箱体，可用于从注水腔对汽轮机和发动机的转轴进行探伤。箱体可以延伸出去以形成一个操作式箱体，在箱体内工作环境可以作多种改变，为设备的有效工作及超声传感头与转轴内腔对中提供条件。
文档编号G01N29/04GK87102276SQ87102276
公开日1987年12月9日 申请日期1987年3月25日
发明者赫伯特·埃德伍德·菲利, 劳伦斯·达莱尔·诺丁汉 申请人:西屋电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan