超声检测用防空化射流喷嘴

文档序号:35421158发布日期:2023-09-13 07:42阅读:64来源:国知局

本发明涉及喷水耦合式超声无损检测,尤其是一种超声检测用防空化射流喷嘴。


背景技术:

1、超声检测是常见的复合材料构件无损检测方法,能够检测出构件内部的多种缺陷,在工程制造和研发中得到了广泛的应用。常见的相控阵超声耦合方式主要有水浸式、空耦和喷水式,不同的耦合方式对不同类型构件的无损检测适用性并不相同。由于喷水耦合不需要长时间在水中浸泡,信号衰减也相对较小,成为了大型复合材料构件超声无损检测最为适宜的耦合方式。

2、喷水耦合式超声检测技术虽在近些年来发展迅速,但在其应用上还存在着一定的缺点。特别在对复合材料等进行超声检测时,声耦稳定性相对较差,因此需研究并提升喷水耦合相控阵超声检测系统的声耦合稳定性。超声检测的声耦合稳定性与耦合水柱的状态直接相关。在喷水耦合式相控阵超声检测中,探头需要在耦合喷嘴内部进行安装,其探头的存在会对喷嘴内部水的流动产生影响,耦合水很难在探头信号发射面进行聚集,从而在探头表面形成气泡,产生空化现象,对超声信号的传递产生影响。因此需要喷水耦合的应用需求对耦合喷嘴进行结构设计,减少空化现象的产生,提高耦合水柱的质量,进而提高超声检测的声耦稳定性。

3、喷嘴耦合式相控阵超声检测中最适合传递超声信号的水柱状态为稳定无气泡,此状态的水柱能减少超声信号的干扰因素,为信号传递提供良好的通道。在超声检测的喷水耦合中产生气泡的主要原因是空化现象,可对探头卡具进行设计使耦合水更易向中心聚集,对喷头的结构进行设计在探头前方设置耦合水的阻挡结构,使耦合水更易流经探头前方,减少空化现象的出现。喷嘴射流的稳定性与喷头过渡段的结构有关,可对喷头过渡段的结构进行设计使耦合水能够在过渡段处得到有效的整流。

4、现有的技术中,相控阵超声耦合喷嘴的设计通常很少考虑到探头前方空化现象的产生,导致探头前方产生气泡影响超声信号的传递,同时在其他方向也很少有减少此类空化现象的设计。


技术实现思路

1、本申请针对上述现有生产技术的缺点,提供了一种结构合理的超声检测用防空化射流喷嘴,在已知采用喷水耦合,内置相控阵超声探头的检测方案下,能够减少射流空化现象的产生,并且对耦合水的流动具有一定的整定作用,满足超声检测的需求。

2、本发明所采用的技术方案如下:

3、超声检测用防空化射流喷嘴,包括喷嘴进水管,所述喷嘴进水管两端分别为进水口和第一充水室,喷嘴进水管共设有三条均布焊接于底座上;所述底座通过螺纹连接喷头,底座内部设有超声探头卡具;所述喷头内设有防空化挡流板,防空化挡流板能够对喷嘴内水的流动产生影响,促使水流在超声探头前方聚集,减少因喷嘴内部存在相控阵超声探头影响耦合水的流动而在探头产生前方产生的空化现象;所述喷头的过渡段为两段式设计,使耦合水在流经过渡段后得到有效的整流。

4、进一步的,且喷嘴进水管均与底座成四十五度角连接,喷嘴进水管与底座的连接口为侧切,开口较大,耦合水更易均布布满于第一冲水室且沿着喷嘴出口方向流动。

5、进一步的,超声探头卡具可对相控阵超声探头进行卡紧安装,超声探头卡具外部形状为收缩流线型,有助于进入喷嘴内部的耦合水沿此流线向探头前方聚集。

6、进一步的,防空化挡流板和喷嘴过渡段为一体化设计,且喷嘴过渡段与防空化挡流板的内环部分相连接,使耦合水在经过防空化挡流板的扰流后,能尽快得到整流,以降低耦合水紊流对超声信号传递的影响。

7、进一步的,为了使耦合水更好的在超声探头前方汇聚,优选的超声探头信号发射面与防空化挡流板的轴向距离为3-5mm,此时耦合水能够较好的改变流向汇聚于超声探头前方。

8、进一步的,防空化挡流板的内径要大于超声信号发射的范围,且不宜过大,以防难以对水的流动产生影响。

9、进一步的,喷头的过渡段为采用道格拉斯-普克算法对维多辛斯基曲线进行近似得出的二段式折线作为引导线,进行引导放样所设计的,便于加工且能有较好的整流效果。

10、本发明的有益效果如下:

11、本发明的底座侧面设有三个均布进水口与安装管呈四十五度斜角连接,均布的多个进水口有助于耦合水在喷嘴内的平均分布,四十五度角的斜切口,安装管斜装,增大进水面积,根据水的流速流向,有助于耦合水在喷嘴内部的分散,且又不至于占用太多底座空间;底座内部的探头安装槽,能对探头进行固定,且安装槽外部形状为收缩流线型,有助于进入喷嘴内部的耦合水沿此流线向探头前方聚集;本发明的喷头部分设有防空化挡流结构,防空化挡流结构能够对喷嘴内水的流动产生影响,促使耦合水在超声探头前方聚集,减少因喷嘴内部存在相控阵超声探头影响水的流动而在探头产生前方产生的空化现象;喷头的过渡段为二段式锥形组成,相较曲线引导设计的喷嘴,加工更为简单,且耦合水在流经过渡段后也能够得到有效的整流。



技术特征:

1.一种超声检测用防空化射流喷嘴,包括喷嘴进水管(1),所述喷嘴进水管(1)两端分别为进水口(10)和第一充水室(11),其特征在于:喷嘴进水管(1)共设有三条均布焊接于底座(2)上,且喷嘴进水管(1)均与底座(2)成45度角连接,喷嘴进水管(1)与底座(2)的连接口为侧切,开口较大,水流流动方向较好,耦合水更易均布布满于第一冲水室(12)且沿着喷嘴出口方向流动。

2.如权利要求1所述的一种超声检测用防空化射流喷嘴,其特征在于:喷嘴底部设有固定槽口(6),可以用于耦合喷嘴与机械臂连接,出线口(7)为一切削槽口,便于超声探头(5)的线路与外部设备相连接,便于超声探头(5)的移动检测。

3.如权利要求1所述的一种超声检测用防空化射流喷嘴,其特征在于:喷嘴内设超声探头卡具(8),超声探头卡具(8)可以对超声探头(5)进行固定,且卡具外部为曲线流线型,可以让第一充水室11内的耦合水更好的沿卡具外部流动,在超声探头(5)的前方进行汇聚。

4.如权利要求1所述的一种超声检测用防空化射流喷嘴,其特征在于:喷嘴内设有防空化挡流板(3),耦合水从第一冲水室(11)流出时,经过防空化挡流(3)的扰流,耦合水流向超声探头(5)的前方,防止由于超声探头(5)及超声探头卡具(8)对耦合水的影响而造成探头前方耦合水不能很好的汇聚而产生气泡的现象。

5.如权利要求4所述的一种超声检测用防空化射流喷嘴,其特征在于:为了使耦合水更好的在超声探头前方汇聚,优选的超声探头(5)信号发射面与防空化挡流板(3)的轴向距离为3-5mm,此时耦合水能够较好的改变流向汇聚于超声探头前方。

6.如权利要求4所述的一种超声检测用防空化射流喷嘴,其特征在于:超声探头(5)信号发射是有一定角度的,为了保证信号的传递,防空化挡流板(3)的内径要大于信号发射的范围。

7.如权利要求4所述的一种超声检测用防空化射流喷嘴,其特征在于:防空化挡流板(3)和喷嘴过渡段(4)为一体化设计,且喷嘴过渡段(4)与防空化挡流板(3)的内环部分相连接,使耦合水在经过防空化挡流板(3)的扰流后,能尽快得到整流,以降低耦合水紊流对超声信号传递的影响。

8.如权利要求1所述的一种超声检测用防空化射流喷嘴,其特征在于:喷头的喷嘴过渡段(4)为采用道格拉斯-普克算法对维多辛斯基曲线进行近似得出的二段式折线作为引导线,进行引导放样所设计的,为两段锥形连接结构,在便于加工的同时能对耦合水进行良好的整流,使水的流动变得相对稳定。


技术总结
本发明涉及超声无损检测技术领域,尤其是一种超声检测用防空化射流喷嘴。包括喷嘴进水管,所述喷嘴进水管两端分别为进水口和第一充水室,喷嘴进水管共设有三条均布于底座上,且喷嘴进水管均与底座成四十五度角连接;所述底座通过螺纹连接喷头,底座内部设有外部形状为收缩流线型的超声探头卡具;所述喷头内设有防空化挡流板,防空化挡流板能够对喷嘴内水的流动产生影响,促使耦合水在超声探头前方聚集,减少因喷嘴内部存在相控阵超声探头影响水的流动而在探头产生前方产生的空化现象;所述喷头的过渡段为两段式设计,使耦合水在流经过渡段后能够得到有效的整流。本设计有助于耦合水在超声探头前方聚集,降低由于空化气泡的出现对超声信号传递的影响。

技术研发人员:班伟,刘璐璐,郭猛,田裕容,郑克诚,姚灏
受保护的技术使用者:宁夏大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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