[發(fā)明專利]超聲C掃用噴水耦合層流發(fā)生噴嘴

有效

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• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113340999B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 班偉;郭猛;劉璐璐;袁豪揚;陳嘉琪
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏大學(xué)
• 主分類號: G01N29/28
• 分類號: G01N29/28;G01N29/04
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 孫力堅

本發(fā)明涉及超聲無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種超聲C掃用噴水耦合層流發(fā)生噴嘴。其包括噴頭，所述噴頭內(nèi)設(shè)置層流發(fā)生組件，所述層流發(fā)生組件能夠?qū)⑼ㄟ^的水流變成層流狀態(tài)，所述中間管一端將層流發(fā)生組件壓緊在噴頭內(nèi)，中間管內(nèi)設(shè)置穩(wěn)流器，所述穩(wěn)流器能夠?qū)⑺饔赏牧髯優(yōu)橄鄬ζ骄彿€(wěn)定的流動，后蓋將穩(wěn)流器壓緊在中間管內(nèi)；所述后蓋上設(shè)置多個前后貫通的進(jìn)水口，噴頭出水端中心位置設(shè)置出水口，進(jìn)水口和出水口朝向為同一方向。本發(fā)明的進(jìn)水口和出水口朝向為同一方向，進(jìn)水口和出水口同向設(shè)置能夠減少擾流現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而保證噴頭噴出水柱的穩(wěn)定，使得水柱處于層流狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種超聲C掃用噴水耦合層流發(fā)生噴嘴。

背景技術(shù)

超聲C掃是常見的復(fù)雜構(gòu)件無損檢測方法，而噴水耦合又是最常用的超聲無損檢測的耦合方式，適用于大型復(fù)雜構(gòu)件的無損檢測，能夠檢測出大型復(fù)雜構(gòu)件的多種缺陷。超聲檢測需要采用噴水耦合或水浸耦合等耦合方式，使用水或油等耦合液，在探頭和被測工件間傳遞聲波。為提高超聲C掃檢測的精度，早期就對超聲C掃的耦合方式和耦合液的選擇做過研究，由于大型復(fù)雜構(gòu)件不適用于水浸耦合的方式，且還存在部分小型構(gòu)件不適合長時間在水中浸泡，所以現(xiàn)在超聲檢測常使用噴水耦合的方式，由于噴水耦合的實用性，噴水耦合式超聲C掃檢測技術(shù)近年來發(fā)展迅速，許多中國企業(yè)和外國企業(yè)已經(jīng)開始采用大型噴水超聲C掃描技術(shù)對大型復(fù)合材料構(gòu)件進(jìn)行檢測。

目前，噴水耦合還存在著一定的缺點，超聲無損檢測對信號傳遞的要求較高，復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件的超聲檢測由于信號衰減較大，常常影響到檢測效果，特別與水浸超聲檢測技術(shù)相比，噴水耦合超聲的聲耦合穩(wěn)定性不高，因此，研究并提升噴水耦合超聲檢測的聲耦合穩(wěn)定性是這一應(yīng)用的關(guān)鍵。噴水式超聲的聲耦合穩(wěn)定性與耦合水柱“質(zhì)量直接相關(guān)，所選的耦合液，耦合液的流動狀態(tài)，所產(chǎn)生的氣泡、流速等因素都影響水柱質(zhì)量。這些因素都與噴水系統(tǒng)的設(shè)計相關(guān)。因此需要根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使噴出的水流穩(wěn)定無氣泡，進(jìn)而減少超聲C掃信號的衰減。

超聲C掃噴水耦合最適合傳遞超聲信號的水柱狀態(tài)為層流，當(dāng)處于層流狀態(tài)時水柱的形狀和完整性較好，且層流狀態(tài)的水柱噴射到工件表面所造成的濺射也比較少，此時超聲信號的聲場比較穩(wěn)定，超聲波傳遞狀態(tài)較好。水柱的噴射距離受重力和空氣阻力的影響，噴嘴與工件相距過遠(yuǎn)，會存在向下的偏差和向四周的發(fā)散，而噴嘴與工件相距過近又易產(chǎn)生濺射，所以噴嘴與工件間的距離應(yīng)保持合適的距離。而為了保證檢測的信號，就必須使水柱在噴射距離內(nèi)保持層流狀態(tài)。根據(jù)雷諾數(shù)的方程可知，液體的層流狀態(tài)與液體的流速、密度、粘度及管道特征長度都有關(guān)系，在耦合液確定的情況下，液體的流速及管道的特征長度影響較大，為了減少濺射又考慮到水柱受重力會有向下的偏差，在超聲C掃的噴水耦合中，水的流速不宜過高也不宜過低。這時就只能考慮管徑的問題來使噴射水柱處于層流狀態(tài)，管徑越小越容易產(chǎn)生層流，由于流量和出口口徑的要求，可以采用多個毛細(xì)管并聯(lián)的方式來使噴出的水流處于層流狀態(tài)。

現(xiàn)有技術(shù)中，超聲無損檢測噴嘴的進(jìn)出水口一般設(shè)置的方向不同，導(dǎo)致水在流動過程中產(chǎn)生紊流和氣泡，影響層流狀態(tài)的產(chǎn)生。同時，層流發(fā)生部分利用率低，層流發(fā)生結(jié)構(gòu)不能夠保證水流的層流狀態(tài)穩(wěn)定的產(chǎn)生，影響到超聲C掃無損檢測的結(jié)果準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本申請針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)合理的超聲C掃用噴水耦合層流發(fā)生噴嘴，在規(guī)定流速下和檢測要求距離內(nèi)，能夠噴出處于層流狀態(tài)的水柱，并且避免水柱內(nèi)產(chǎn)生氣泡，滿足超聲C掃無損檢測的需要。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

超聲C掃用噴水耦合層流發(fā)生噴嘴，包括噴頭，所述噴頭兩端分別為進(jìn)水端和出水端，噴頭的進(jìn)水端通過螺紋連接中間管一端，所述中間管另一端通過螺紋連接后蓋；所述噴頭內(nèi)設(shè)置層流發(fā)生組件，所述層流發(fā)生組件能夠?qū)⑼ㄟ^的水流變成層流狀態(tài)，所述中間管一端將層流發(fā)生組件壓緊在噴頭內(nèi)，中間管內(nèi)設(shè)置穩(wěn)流器，所述穩(wěn)流器能夠?qū)⑺饔赏牧髯優(yōu)橄鄬ζ骄彿€(wěn)定的流動，后蓋將穩(wěn)流器壓緊在中間管內(nèi)；所述后蓋上設(shè)置多個前后貫通的進(jìn)水口，噴頭出水端中心位置設(shè)置出水口，進(jìn)水口和出水口朝向為同一方向。