[發(fā)明專利]一種基于噴水式超聲檢測手段的噴頭夾具

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• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112881531A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋國榮;賈利;呂炎;肖婷;王慧園;趙巖
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué);國標（北京）檢驗認證有限公司
• 主分類號: G01N29/28
• 分類號: G01N29/28;G01N29/22;G01N29/26
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種基于噴水式超聲檢測手段的噴頭夾具，定位法蘭盤通過定位孔用以連接超聲檢測機械臂末端手腕，控制噴頭整體攜帶超聲探頭跟隨機械臂運動掃查；法蘭盤和頂絲的配合，用以超聲探頭的夾緊，保證其聲束方向平行于水柱方向；下端設(shè)置導(dǎo)流口，判斷存儲倉內(nèi)部水流是否滿倉，避免倉中存在空氣對聲束造成干擾。存儲倉為整個噴頭夾具的核心部件，用來引入水流及噴出耦合水柱。存儲倉側(cè)面注水口與水管連接，將水流引入存儲倉；存儲倉內(nèi)嵌隔水板控制其內(nèi)部水流方向，并對水流起到緩沖作用，避免水中產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生，保證平穩(wěn)水柱從倉底噴出，提供超聲檢測噴水式水耦合條件，以保證整個倉體處于密封狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于噴水式超聲檢測手段的水柱噴頭夾具，主要用于大型工件超聲檢測系統(tǒng)的水耦合，屬于結(jié)構(gòu)材料檢測無損技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

大型高端裝備如航天航空、海洋工程等裝備中最常見的承載結(jié)構(gòu)，在長期服役過程中受沖擊載荷和自身缺陷影響常常會產(chǎn)生微小裂紋，裂紋會隨著時間的發(fā)展逐漸延伸，最終會引起設(shè)備失效，造成巨大損失，細小裂紋的檢測在高端設(shè)備領(lǐng)域顯得尤為重要。盡可能地早些發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)備中裂紋缺陷，并對其進行修復(fù)，將會避免很多重大事故的發(fā)生。在大型結(jié)構(gòu)材料健康檢測中，如何盡早發(fā)現(xiàn)微小裂縫一直是極其重要的問題，通過水耦合系統(tǒng)為超聲無損檢測手段提供傳播介質(zhì)，可實現(xiàn)裝備結(jié)構(gòu)中的裂縫缺陷無損檢測。

傳統(tǒng)的超聲檢測技術(shù)大多采取水浸式超聲檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)配備水箱用以放置被檢測工件，將整個工件淹沒在水中，使得超聲探頭在水下對其進行檢測，可保證超聲聲波信號的穩(wěn)定激勵與接收。但水浸式超聲檢測系統(tǒng)面臨被檢測對象多是較小類結(jié)構(gòu)部件，對于大型被檢件必須配置足夠大的水箱，其成本高、操作繁瑣，且大型工件的搬運過程存在較高危險性，很難滿足人們的要求。因此，尋求一種成本低、操作簡單且安全系數(shù)高的超聲檢測水耦合系統(tǒng)，具有重大理論意義和工程實用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于噴水式超聲檢測手段的噴頭夾具，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單、操作安全系數(shù)高等優(yōu)點，完全可以滿足實驗分析和工程應(yīng)用的需要。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于噴水式超聲檢測手段的噴頭夾具，該噴頭主要由定位法蘭盤1、存儲倉2和隔水板3組成，本發(fā)明包含了如下部件：法蘭定位孔4、倉體定位孔5、探頭孔6、導(dǎo)流口7、頂絲8、注水口9、橡膠墊片10、底倉11、底蓋12。

噴頭夾具設(shè)計整體裝配示意圖如圖1所示，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

定位法蘭盤1上配有8個法蘭定位孔4，主要用于連接超聲檢測機械臂末端手腕與實驗所用KUKA KR10-1420機械臂末端手腕定位孔一致，控制噴頭整體攜帶超聲探頭跟隨機械臂運動掃查；探頭裝夾在探頭孔6，且通過頂絲8進行進一步夾緊，防止探頭裝夾不牢固以致脫落；定位法蘭盤下端配有導(dǎo)流口7，可外接水管用以判斷存儲倉2內(nèi)部水流是否滿倉，避免倉中存在空氣對超聲聲束造成干擾；3個倉體定位孔5用以與存儲倉2定位裝配連接。探頭孔6向倉內(nèi)延伸2mm并對外徑進行倒模，可進一步緩沖水壓，避免倉內(nèi)水花的產(chǎn)生，并保證整個倉體水密性。存儲倉2為整個噴頭的核心構(gòu)件，設(shè)置在定位法蘭盤1底部，其側(cè)面配有注水口9，用于連接外部水管，在水泵的壓力下對倉體內(nèi)部進行注水；上端帶有導(dǎo)流口與定位法蘭盤1下端導(dǎo)流口7同心接觸連接，配合檢驗倉體水流情況。隔水板3嵌在存儲倉2內(nèi)部，用以控制倉體內(nèi)水流方向，且對水流進行緩沖，避免水中產(chǎn)生氣泡進而對超聲信號造成干擾。

定位法蘭盤1與機械臂末端手腕通過標準M5螺栓進行螺紋配合連接；

定位法蘭盤1與存儲倉2通過標準M3螺栓進行螺紋配合連接；

定位法蘭盤1與頂絲8通過標準M3長螺栓進行螺紋配合夾緊；

超聲探頭與探頭孔6通過頂絲8進行夾緊連接；

隔水板3與底倉11通過內(nèi)外螺紋配合連接；