式可以把轮轴 固定在支撑架上，稳定可靠。
[0019] 作为一种优选方式：透声液为水和乙二醇的防冻剂的混合物。轮胎由具有弹性的 材料如聚氨酯制成，内腔充满压力为15-10psi的透声液，透声液中超声波损失很少，能够 看作是超声波发射或者接收器件和轮胎之间唯一的传送介质 作为一种优选方式：轮胎的外径大于等于20cm，轮胎胎面宽度大于等于8cm，在轮胎工 作受挤压状态时，超声波发射或者接收器件距离轮胎内胎面小于等于5cm。轮胎被向上正压 在橡胶输送机输送带的下表面，在胶带的静摩擦驱动下，轮胎在轮轴上自由转动，在正压力 的作用下，轮胎的顶端外围面与输送带下表面形成滚动接触区，以保证超声波发射或者接 收器件和输送带之间的超声波传播。
[0020] 作为一种优选方式：超声波发射或者接收器件所发射或者接收的超声波方向与轮 轴的夹角为A +0° ~ A +;，A为超声波从透声液倾斜入射到轮胎外膜纵波全反射的临 界角。
[0021] 超声横波的产生，多用波型转换的方法，根据超声波原理，当纵波从第一介质（透 声液）倾斜入射到第二介质（轮胎），使纵波全反射时，可产生横波。使纵波全反射，只产生 横波的条件为： €15:?，《:S ，式中：α为倾斜入射角为纵波全反射的临界角，Cu-第 一介质的纵波速度，Clj2-第二介质的纵波速度。α夹角应稍大于超声波从透声液倾斜入射 到轮胎外膜纵波全反射的临界角Os，优选A +0° ~ % +3°时传送效果最佳。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明超声波传感器安装到输送带下的示意图； 图2是图1中剖面线2-2处剖面示意图； 图3是图2中剖面线3-3处所见的轮式超声波传感器内部结构剖面图示意图。
【具体实施方式】
[0023] 如图2和图3所示，支撑架16有两个分叉支腿17、18, 一根带圆台(轮轴中部为圆 台）轮轴19被挡圈23、24可调松紧地固定在支腿上，以便能把轮组件安装在支撑架16上， 轮轴19被紧固在分叉支腿17、18上后，就被锁死在支撑架上而不能转动。超声波轮组件包 括两个轮辋25、27,其内嵌轴承28、29,以便轮辋25、27在轮轴19上自由地转动，轮胎30被 压盘31、32通过沉头螺钉33紧固安装在轮辋25、27上让其实现转动，超声波器件(超声波 发射或者接收换能器)26安装在圆台34的孔内，轮轴19两端中空，其中一端与圆台上安装 超声波发射或者接收器件的孔相通，此孔用于引出超声波发射或者接收器件的数据线，另 一端与轮胎内腔相通，此孔用于把透声液35灌入轮胎30内腔。
[0024] 轮胎30由具有弹性的材料如聚氨酯制成，内腔充满压力为15-lOpsi的透声液35， 轮辋25、27上的轴向密封件36、37套在轮轴19上，防止透声液35从轴承间隙渗漏，透声液 35优选为水和乙二醇的防冻剂的混合物。
[0025] 超声波在轮胎内腔通过透声液35传播，轮胎30的外径不少于20cm，轮胎胎面宽 度不小于8cm，在轮胎工作受挤压状态时，超声波器件26距离轮胎内胎面径向距离不多余 5cm〇
[0026] 轮胎30被向上正压在橡胶输送机承载带11的下表面，在胶带的静摩擦驱动下，带 有轮辋25、27的轮胎30在轮轴19上自由转动，在正压力的作用下，轮胎30的顶端外围面 与承载带11下表面形成滚动接触区，以保证超声波换能器26和承载带11之间的超声波传 播。
[0027] 超声波换能器26向上发射超声波15,穿过透声液35和轮胎30,以横波形式进入 橡胶输送带11，然后在输送带11上下表面多次发射向前传播，超声波换能器26安装孔轴 线与轮轴19的α夹角应稍大于超声波从透声液倾斜入射到轮胎外膜纵波全反射的临界角 优选A +0° -O1 +3°时传送效果最佳。
[0028] 如图1所示，1、2、3和4是轮式超声波发射传感器，Γ、2'、3'和4'是轮式超声波 接收传感器。1和1'、2和2'、3和3'、4和4'，两个构成一组，共四组。每个传感器轮面向 上正压在承载带下表面，在输送带驱动下转动，每个轮轴严格垂直于输送带运行方向，同组 中的发射传感器和接收传感器的轮轴线位于同一输送带横断面上。
[0029] 在不偏离本发明原理的情况下，本发明的一些实现细节有很多不同的替代。例如， 轮组件能与不同频率的发射、接收换能器组合使用。换能器的安装不局限于圆台形式。只 要超声波能够在轮胎和透声液之间传播，轮胎的制作材料可选择聚氨酯、硅橡胶以外的弹 性材料。
【主权项】
1. 一种轮式超声波传感器，其特征在于：包括支撑架、轮轴、超声波发射或者接收器 件、轮胎，轮轴安装在支撑架上，轮轴中部有圆台，轮轴中部圆台的顶端设安装孔，其内装有 超声波发射或者接收器件，轮轴两端中空，其中一端与圆台顶端安装孔相通，另一端与轮胎 内腔相通，两个轮辋轴心内嵌轴承和轴向密封件，并套装在轮轴两端，轮胎两侧分别被压盘 通过沉头螺钉紧固安装在轮辋上，轮胎内腔中空，内充满压力为15-10p Si的透声液，在工 作状态下，轮胎向上正压在输送带的下表面，轮胎在输送带静摩擦力作用下绕轮轴转动，超 声波发射或者接收器件始终位于轮轴线正上方。
2. 根据权利要求1所述的一种轮式超声波传感器，其特征在于：支撑架有两个分叉支 腿，每个分叉支腿上部末端有一个圆孔，轮轴中部有圆台，轮轴两端通过圆孔固定安装在两 个分叉支腿上。
3. 根据权利要求1所述的一种轮式超声波传感器，其特征在于：透声液为水和乙二醇 的防冻剂的混合物。
4. 根据权利要求1所述的一种轮式超声波传感器，其特征在于：轮胎的外径大于等于 20cm，轮胎胎面宽度大于等于8cm，在轮胎处于工作受挤压状态时，超声波发射或者接收器 件与轮胎内胎面的径向距离小于等于5cm。
5. 根据权利要求1所述的一种轮式超声波传感器，其特征在于：超声波发射或者接收 器件所发射或者接收的超声波方向与轮轴的夹角为A +0° +3° ,O1为超声波从透声 液倾斜入射到轮胎外膜纵波全反射的临界角。
【专利摘要】本发明涉及超声波无损探伤范畴，具体是用于现场探测橡胶输送带划痕和撕裂的一种轮式超声波传感器。包括支撑架、轮轴、超声波发射或者接收器件、轮胎，轮轴安装在支撑架上，轮轴中部有圆台，轮轴中部圆台的顶端设安装孔，其内装有超声波发射或者接收器件，轮轴两端中空，其中一端与圆台顶端安装孔相通，另一端与轮胎内腔相通。两个轮辋轴心内嵌轴承和轴向密封件，并套装在轮轴两端，轮胎两侧分别被压盘通过沉头螺钉紧固安装在轮辋上。轮胎内腔中空，内充满压力为15-10psi的透声液。在工作状态下，轮胎向上正压在输送带的下表面，轮胎在输送带静摩擦力作用下绕轮轴转动，超声波发射或者接收器件始终位于轮轴线正上方。
【IPC分类】B65G43-02
【公开号】CN104760814
【申请号】CN201510049042
【发明人】樊星, 李庆赟, 杨艳霞, 霍立志
【申请人】苏州凯驰机电科技有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月30日