阅读说明：本技术 一种超声检测gis绝缘件内部缺陷的探头耦合装置 (Probe coupling device for ultrasonically detecting internal defects of GIS insulating part ) 是由 郝艳捧 郑尧 何伟明 田方园 邹舟诣奥 阳林 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超声检测GIS绝缘子内部缺陷的探头耦合装置,是由上端盖、底面以及四个侧面组成的空心长方体。上端盖设有探头预留口、探头固定装置和耦合剂注入口；探头预留口为圆形口,位于上端盖的中心位置；探头固定装置包括支架、薄壁卡箍和旋转轴；支架包括基座和基座环,基座环位于基座上方；薄壁卡箍为伸缩可调节组件；旋转轴为两段等长的不锈钢细圆棒,两段细圆棒一端均与薄壁卡箍焊接连接,另一端均放入基座环中进行固定；耦合剂注入口为圆形口；四个侧面分别为前侧面、后侧面、左侧面以及右侧面四个侧面；前侧面刻有垂直刻度尺和转角显示盘。本发明能够方便、高效、低成本地对不同曲率的GIS绝缘件进行超声检测。(The invention discloses a probe coupling device for ultrasonically detecting internal defects of a GIS insulator, which is a hollow cuboid consisting of an upper end cover, a bottom surface and four side surfaces. The upper end cover is provided with a probe reserved opening, a probe fixing device and a coupling agent injection opening; the probe reserved opening is a circular opening and is positioned in the center of the upper end cover; the probe fixing device comprises a bracket, a thin-wall clamp and a rotating shaft; the bracket comprises a base and a base ring, and the base ring is positioned above the base; the thin-wall hoop is a telescopic adjustable component; the rotating shaft is provided with two sections of stainless steel thin round bars with equal length, one end of each of the two sections of thin round bars is welded with the thin-wall clamp, and the other end of each of the two sections of thin round bars is placed in the base ring for fixing; the couplant injection port is a circular port; the four side surfaces are respectively a front side surface, a rear side surface, a left side surface and a right side surface; the front side surface is carved with a vertical graduated scale and a corner display disc. The invention can conveniently and efficiently carry out ultrasonic detection on the GIS insulators with different curvatures at low cost.)

一种超声检测GIS绝缘件内部缺陷的探头耦合装置

技术领域

本发明涉及输变电绝缘设备领域，尤其涉及一种超声检测GIS绝缘件内部缺陷的探头耦合装置。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)在输变电系统中应用越来越广泛，GIS绝缘件(包括盆式绝缘子、支柱绝缘子和绝缘轴等)是GIS中的主要绝缘设备，由环氧树脂、固化剂(一般是酸酐类)和填料(氧化铝粉)混合放到带金属嵌件的模具中高温固化而成，如果固化过程质量控制不好，绝缘件的环氧材料与铝合金交内部会出现脱壳、夹层、结合不紧密等缺陷，在实际应用过程中这些内部缺陷会使绝缘件内部电场分布不均匀，导致绝缘件局部放电、绝缘件异常发热等现象，加速绝缘件老化，使绝缘件性能下降，直接威胁GIS的正常运行。因此，及早确认GIS绝缘件是否存在内部缺陷，对保障电力系统安全运行具有重要意义。

超声检测技术凭借其低成本、方便携带、可靠性高和无损检测等优点，在GIS绝缘件内部缺陷检测领域应用越来越受到关注。超声检测不同曲率的GIS绝缘件，如检测不同电压等级的绝缘件或同一绝缘件的不同部位时，传统做法是依据绝缘件表面曲率来选择不同尺寸的超声探头或者超声锲块，这种方法会使检测成本增高、检测效率变低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声检测GIS绝缘子内部缺陷的探头耦合装置。本发明的装置底面为高弹性、超薄度的乳胶膜，可以与不同曲率的被测绝缘件无缝隙接触，保证超声波稳定高效地传输。同时还可以根据检测状态实时旋转探头入射角度和调节探头入射距离，方便、高效、低成本地对不同曲率的GIS绝缘件进行超声检测。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

一种超声检测GIS绝缘子内部缺陷的探头耦合装置，是由上端盖、底面以及四个侧面组成的空心长方体。

所述上端盖为不锈钢板，设有探头预留口、探头固定装置和耦合剂注入口；

探头预留口为圆形口，位于上端盖的中心位置，可用于探头的***；

探头固定装置包括支架、薄壁卡箍和旋转轴；支架包括基座和基座环，基座环位于基座上方，用于固定和支撑旋转轴；薄壁卡箍为伸缩可调节组件，用于固定探头，可调节的最大直径为30mm；旋转轴为两段等长的不锈钢细圆棒，两段细圆棒一端均与薄壁卡箍焊接连接，另一端均放入基座环中进行固定，实现旋转轴带动薄壁卡箍内的探头进行旋转，旋转最大角度为45°；

耦合剂注入口为圆形口，用于向探头耦合装置内部注入耦合剂(耦合剂通常为水、变压器油、甘油或机油等液体)，超声检测完成后，通过耦合剂注入口倒出耦合剂；

所述四个侧面分别为前侧面、后侧面、左侧面以及右侧面；前侧面为透明有机玻璃，前侧面刻有垂直刻度尺和转角显示盘，垂直刻度尺用于观察记录耦合剂的液位和探头在耦合剂中的位置；转角显示盘用于观察记录探头位置及探头旋转角度。

左侧面、右侧面及后侧面均为不锈钢板，底面为乳胶膜；

前侧面、后侧面、左侧面以及右侧面的下端均设有凹槽，用于固定底面乳胶膜。

底面为乳胶膜，乳胶膜质地均匀透明，可以根据自身的弹性形变与不同曲率被测绝缘件无缝接触，保证超声波稳定高效地传输。

优选地，上端盖长为50mm、宽为40mm、厚度为2mm。

优选地，探头预留口直径为25mm。

优选地，耦合剂注入口直径为2mm。

优选地，前侧面厚度为2mm、宽为50mm、高为40mm；后侧面厚度为2mm、宽为50mm、高为40mm；左侧面厚度为2mm、宽为40mm、高为40mm；右侧面厚度为2mm、宽为40mm、高为40mm；底面厚度为0.02mm。

优选地，垂直刻度尺刻度范围为0-40mm，最小步长为1mm；转角显示盘刻度范围为0-50°，最小步长为1°。

优选地，所述凹槽宽为2mm、深为1mm，凹槽与底面相距3mm。

本发明相较于现有技术，具有以下的有益效果：

本发明把超声探头通过探头固定装置安放在上端盖的探头预留口里，探头伸入深度、旋转角度可以按照检测需求调节；通过耦合剂注入口注入所需求的液体耦合剂，液位可通过前侧面上的垂直刻度尺实时观测；将装置底面放在被测绝缘件上，可以与不同曲率的被测绝缘件无缝隙接触，保证超声波稳定高效地传输。本发明能够方便、高效、低成本地对不同曲率的GIS绝缘件进行超声检测。

附图说明

图1为本实施例中一种超声检测GIS绝缘件内部缺陷的探头耦合装置侧视图；

图2为本实施例中一种超声检测GIS绝缘件内部缺陷的探头耦合装置正视图；

图3为本实施例中一种超声检测GIS绝缘件内部缺陷的探头耦合装置俯视图；

图4为本实施例中一种超声检测GIS绝缘件内部缺陷的探头耦合装置上端盖示意图；其中，(a)为探头耦合装置的上端盖示意图；(b)为探头固定装置示意图；(c)为探头固定装置的薄壁卡箍和旋转轴示意图；(d)为探头固定装置的支架示意图；

图5为本实施例中一种超声检测GIS绝缘件内部缺陷的探头耦合装置的四个侧面示意图；其中，(a)为前侧面示意图；(b)为后侧面示意图；(c)为左侧面示意图；(d)为右侧面示意图；

图6为本实施例中探头耦合装置应用于超声检测小曲率绝缘件内部缺陷示意图；其中，(a)为探头垂直近距离检测示意图；(b)探头垂直远距离检测示意图；(c)为探头旋转一定角度检测示意图；

图7为本实施例中探头耦合装置应用于超声检测大曲率绝缘件内部缺陷示意图；

图8为本实施例中探头耦合装置应用于超声检测平板状绝缘件内部缺陷示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

在本实施例中，如图1、图2和图3所示为装置的三视图，探头耦合装置由上端盖1、前侧面2、后侧面3、左侧面4、右侧面5和底面6组成的空心长方体；探头耦合装置内部装有耦合剂7，探头耦合装置与探头8配合使用对GIS绝缘件内部缺陷进行检测。

如图4所示为上端盖示意图，上端盖为厚2mm、长50mm和宽40mm的不锈钢板，设有探头预留口11、探头固定装置12和耦合剂注入口13；

所述探头预留口11位于上端盖的中心位置，是直径为25mm的圆形口，可***直径不大于25mm的圆柱形探头或最大几何尺寸不超过25mm的其他类型探头；

所述探头固定装置12包括支架121、薄壁卡箍122和旋转轴123，支架包括基座1211和基座环1212，基座环位于基座上方，用于固定和支撑旋转轴；薄壁卡箍为伸缩可调节组件，用来固定探头，可调节的最大直径为30mm，即可固定直径不大于30mm的圆柱形探头或最大几何尺寸不超过30mm的其他类型探头；旋转轴为两段等长的不锈钢细圆棒，两段细圆棒的一端均与薄壁卡箍焊接连接，另一端均放入基座环中进行固定，实现旋转轴带动薄壁卡箍内的探头旋转，旋转最大角度为45°；

探头固定装置用于固定选用的探头，实现探头可伸缩、可旋转调节，从而方便超声检测。

所述耦合剂注入口13为直径为2mm的圆形口，用于向探头耦合装置内部注入耦合剂，待超声检测完成，亦通过此口倒出耦合剂。

如图5所示为探头耦合装置四个侧面的示意图，所述四个侧面分别为前侧面、后侧面、左侧面以及右侧面；前侧面为厚2mm、宽50mm和高40mm的透明有机玻璃；前侧面上刻有垂直刻度尺21和转角显示盘22，垂直刻度尺的刻度范围为0-40mm，最小步长为1mm，用于观察记录耦合剂的液位和探头在耦合剂中的位置；转角显示盘的刻度范围为0-50°，最小步长为1°，用于实时观察记录探头位置及探头旋转角度；

前侧面下端有一宽2mm和深1mm的凹槽23，凹槽距离底面3mm，目的是为了有效固定底面乳胶膜；

左侧面、右侧面及后侧面均为不锈钢板；其中左侧面钢板厚2mm、宽40mm和高40mm；右侧面钢板厚2mm、宽40mm和高40mm；后侧面钢板厚2mm、宽50mm和高40mm；

前侧面、后侧面、左侧面以及右侧面的下端均设有凹槽23，用于固定底面乳胶膜；所述凹槽宽为2mm、深为1mm，凹槽与底面相距3mm。

底面6为高弹性、超薄度的乳胶膜，乳胶膜质地均匀、透明，乳胶膜的厚度为0.02mm，可以依据自身的弹性型变与不同曲率被测绝缘件无缝隙接触，保证超声波稳定高效地传输。

工程上，GIS不同绝缘件的表面曲率或同一绝缘件不同部位的表面曲率均不同，本实施例针对常见的三种曲率的绝缘件进行分析：

图6为本实施例中探头耦合装置应用于超声检测小曲率绝缘件内部缺陷示意图，探头与探头耦合装置配合使用对小曲率绝缘件9的内部缺陷91进行检测，小曲率绝缘件特点是尺寸较大、表面曲率较小，大部分GIS绝缘件均属于小曲率绝缘件；探头耦合装置的底面由于其自身材料特性与小曲率绝缘件无缝隙接触，保证探头发出的超声波稳定高效地进入绝缘件；探头***探头耦合装置的内部，耦合液完全浸没探头，探头***深度与探头旋转角度依据实际检测需求调节；

图6(a)为探头垂直近距离检测示意图，探头与耦合剂液面垂直，且探头与底面距离较近；图6(b)探头垂直远距离检测示意图，探头与耦合剂液面垂直，且探头与底面距离较远，该距离依据实际检测需求调节；图6(c)为探头旋转一定角度检测示意图，探头与耦合剂液面倾斜一定角度，该角度依据实际检测需求调节。

图7为本实施例中探头耦合装置应用于超声检测大曲率绝缘件内部缺陷示意图，大曲率绝缘件10的特点是尺寸较小、表面曲率较大，如GIS隔离开关绝缘拉杆等，所述探头耦合装置底面能够与大曲率绝缘件检测部位无缝隙接触，达到检测大曲率绝缘件内部缺陷101的目的。

图8为本实施例中探头耦合装置应用于超声检测平板状绝缘件内部缺陷示意图；平板状绝缘件11特点是表面平整、曲率为零，实际工程中符合该特点的绝缘件较少；所述探头耦合装置亦适用于对平板状绝缘件内部缺陷111进行超声检测。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。