[发明专利]能自动消除气泡的超声波内部旋转检测探头

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测和无损检查装置(NDT/NDI)，并且更特别地涉及能自动消除探头传感器前方的气泡的超声波内部旋转检测探头组件。

背景技术

内部旋转检测系统(称为IRIS)超声波探头被用以从管的内部检测管。它们通过在沿着管的轴线方向拉探头时进行螺旋扫描而绕周向测量管壁的厚度和可能的缺陷。IRIS探头通常包括下面的四个部分：a)缆线，其为超声波测量信号和加压水流提供共轴缆线；b)对中装置，其是在待测试的管内对中探头组件且被机械地弹簧加载的装置；c)透平装置(turbine)，其使用水流/水压推进45°旋转镜，所述镜在管内壁被检测时将超声波信号偏转到管壁；d)被称为“浸没聚焦(immersion focalized)”转换器的超声波转换器，所述转换器在其发射区的前方的小距离处聚焦超声波束。被测试的管必须充满水以使超声波信号行进到管壁并返回。

现今，美国专利4,008,603和4,212,207中公开的IRIS超声波探头常用于检测比如热交换器管道(tubing)等运行中的管。因为该装置采用的超声波不能行进通过气体，所以这些IRIS探头对于气泡表现出显著的敏感性。目前设计的问题在于气泡通常被捕捉于超声波转换器的前方，造成不可避免的信号损失。消除这些气泡通常要求操作人员晃动探头直到获寻回信号，这不仅需要操作人员花费时间，而且要求操作人员具有识别气泡的存在的经验。由于该问题经常妨碍检测精度和效率，造成了系统的显著的停工时间。

为了更具体地说明该问题，参考示出了传统IRIS探头的现有设计的图3。IRIS探头的当前设计采用了称为“透平装置”的组件，因为它使用加压的水来推进安装于转子P6的反射镜P10。所有组件被保持在透平装置壳体P22中。水流被从透平装置的后方推动、被压入以形成绕超声波转换器P18的薄层、然后由定子P16上的成角度的槽偏转。水流最后被压入“圆周喷射孔”P12并且离开镜孔P8。

如从图3中能够看到的，由于水在绕定子P16的外周层中流动，在转换器超声波耦接面P20的紧前方不存在显著的水流。当在转换器超声波耦接面P20中出现小的气泡时，不管该气泡是来自水源或者是通过镜孔P8压入的，这些气泡趋于被捕捉在转换器超声波耦接面P20的前方，这减少或者显著地阻碍超声波。

发明内容

这里公开的发明解决了与NDT/NDI装置中使用的内部旋转检测系统(IRIS)超声波探头、转换器和传感器相关的问题，其中，现有的IRIS探头存在前述的由于被捕捉于转换器的前方的气泡而导致的不精确、信号损失和不期望的操作停机时间等缺点。

注意，这里使用的术语“探头”、“转换器”和“传感器”可以互换使用。

因此，本公开的总的目的是提供能够自动消除不期望的气泡以实现较高的检测精度和效率的内部旋转检测系统(IRIS)超声波探头。

增大水流以实现等效的水压是所期望的条件，因为这样有助于进一步消除气泡并且有助于进一步在IRIS的镜孔区域局部地充满测试中的管。

本公开的另一个目的是提供IRIS探头的改进设计，以实现比传统IRIS透平装置设计小的水流阻力，因此显著地增大了实现等效水压用的水流。这反过来进一步减轻了整个探头和测试区域中的气泡问题。

本公开的另一个目的是以有助于更好地充满被测试的管、特别是在IRIS的镜孔区域更好地充满被测试的管的方式改进IRIS探头的设计。

另外能够理解，本申请公开的探头提供了如下优点：更好地去除转换器前方和整个探头系统中的气泡，改进了水流以使其阻力低。

另外能够理解，本申请公开的方法和探头提供了如下优点：更高的检测精度、更高的操作效率、更小的总操作成本和更长的使用寿命。

另外，本领域技术人员能够明白，可以在制造成本和操作成本不会有任何显著的增加的情况下采用本申请公开的新设计。

附图说明

图1A是能自动消除气泡的IRIS探头的优选实施方式的分解图。

图1B是能自动消除气泡的IRIS探头的优选实施方式的另一个分解图，其从不同于图1A的视角示出所有部件。

图2A是根据本发明的优选实施方式的剖视图，其示出了新的组件设计如何引导水流从超声波转换器的前方冲走气泡。

图2B是能自动消除气泡的超声波探头透平装置的优选实施方式的另一个剖视图，用以示出转子叶片内的水流。

图3是典型的现有技术的IRIS探头透平装置的剖视图，其具有气泡存留问题。

具体实施方式

本发明的优选实施方式提出了能自动消除气泡的变型后的IRIS探头透平装置。