CN104181236A - 一种水下高压超声探头 - Google Patents

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朱汉俊
刘鹏
沈鸿飞
郭振祥
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BOILER AND PRESSURE VESSEL INSPECTION AND NINGXIA HUI AUTONOMOUS REGION
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Abstract

本发明公开了一种水下高压超声探头，包括探头壳体，探头壳体前部内置有探头晶片，探头晶片的后部与探头壳体之间的空间填充有阻尼块，其中：探头晶片的前部贴合配设有隔压延时块，隔压延时块为耐压件；隔压延时块中部内切形成有密封卡肩，密封卡肩将隔压延时块分为靠近探头晶片一侧的结合部和远离探头晶片一侧的延展部，探头壳体的前端抵压于密封卡肩上使结合部伸入探头壳体中，结合部与探头壳体通过密封件密封配合，延展部通过外界水压将密封卡肩推挤向探头壳体端部实现密封卡肩与探头壳体的自密封。本发明具有能有效克服工作高水压环境的影响，在高水压下进行超声检测、结构合理、使用方便的优点。

Description

一种水下高压超声探头
技术领域
本发明涉及超声检测的技术领域，尤其涉及高水压环境的超声检测装置，具体的说，是一种水下高压超声探头。
背景技术
无损超声检测技术现广泛应用于对各种金属材料和部分非金属材料的检测，相比于传统的X射线检测法，其最大的优点在于对检测环境无污染，对检测人员安全，检测的分辨率高，检测快捷等。
超声检测的基本原理是，将探头产生的高频机械振动波耦合到被检测工件内部，通过接收和分析其反射回波，来确定工件内部缺陷的位置和大小，“耦合”的方法通常有：直接耦合(油或其他液体)，水浸耦合等。
水浸耦合由于成本低廉，且波型成分简单，已广泛应用于各种超声检测系统，
通常水浸耦合方式，只需要探头和工件入射波部位浸入水中，就能进行有效超声检测，特殊情况下，尤其是对在役设备的检测，探头和工件需在高水压环境下进行检测，如对水下设备的检测，CNG地下储气井的检测等。
工作高水压环境，探头须承受巨大的各向水压强，并须保证超声特性基本不变，一般的探头无法实现，高水压环境下，壳体会被压裂或晶片开裂或晶片受压后灵敏度大幅度下降无法使用等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种能有效克服工作高水压环境的影响，在高水压下进行超声检测、结构合理、使用方便的一种水下高压超声探头。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种水下高压超声探头，包括探头壳体，探头壳体前部内置有探头晶片，探头晶片的后部与探头壳体之间的空间填充有阻尼块,其中：探头晶片的前部贴合配设有隔压延时块，隔压延时块为耐压件；隔压延时块中部内切形成有密封卡肩，密封卡肩将隔压延时块分为靠近探头晶片一侧的结合部和远离探头晶片一侧的延展部，探头壳体的前端抵压于密封卡肩上使结合部伸入探头壳体中，结合部与探头壳体通过密封件密封配合，延展部通过外界水压将密封卡肩推挤向探头壳体端部实现密封卡肩与探头壳体的自密封，隔压延时块与探头壳体的密封配合使探头晶片与外界压力隔绝。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
实施例中，探头壳体后部通过耐压水密线与外界连接。
实施例中，阻尼块与探头壳体后部之间填充有胶层，胶层包裹伸入探头壳体中的耐压水密线并密封探头壳体与耐压水密线的连接处。
实施例中，结合部与探头壳体之间的密封件为密封胶。
实施例中，探头壳体为金属抗压壳体。
实施例中，隔压延时块为声透材料制作。
实施例中，隔压延时块为有机玻璃。
实施例中，胶层的胶质为环氧AB胶。
实施例中，密封胶为环氧AB胶。
与现有技术相比，本发明的关键在于，高水压环境下，在探头晶片周围维持常压环境。以保证探头特性不发生变化。本发明采用前后两端进行隔压密封，采用抗压的金属作为探头壳体，有效地阻止了水中的高压导入探头内部，使探头晶片周围环境保持常压。
隔压延时块是本发明的关键设计，其材料为有机玻璃，其耐压特性，有效防止高压水通过探头正面进入探头，隔压延时块设计有密封卡肩，使得其与探头壳体在水压下进一步向结合线内部相互紧固从而加强了该部位的密封耐压效果。
耐压水密线阻止探头背面的高压水进入探头壳体内部，在耐压水密线与探头壳体密封处再设置一种专用胶进行密封，其密封材料为环氧AB胶，其耐压足以抵御水中的高压，耐压水密线的采用，有效防止高压水通过导线进入探头壳体。
一般的超声探头在探头晶片前方也会设置一保护层，但是相比于本发明的延时块设计，保护层只能应对较小的压力，高压下保护层会碎裂或漏水，导致或晶片开裂或晶片受压后灵敏度大幅度下降无法使用。本发明延时块采用耐压材料制作，具体的说是有机玻璃，本发明整体的耐压能力>3.5MPa。采用有机玻璃作为隔压延时块对超声波附加损耗较小，如其厚度合适，附加的延时反射波就不会对正常的超声信号造成干扰。
本发明具有能有效克服工作高水压环境的影响，在高水压下进行超声检测、结构合理、使用方便的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中的A部结构放大图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图2所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：探头壳体1、探头晶片2、阻尼块3、隔压延时块4、密封卡肩41、结合部4a、延展部4b、耐压水密线5、胶层6、密封胶7。
如图1至图2所示，本发明的一种水下高压超声探头，包括探头壳体1，探头壳体1前部内置有探头晶片2，探头晶片2的后部与探头壳体1之间的空间填充有阻尼块3,其中：探头晶片2的前部贴合配设有隔压延时块4，隔压延时块4为耐压件；隔压延时块4中部内切形成有密封卡肩41，密封卡肩41将隔压延时块4分为靠近探头晶片2一侧的结合部4a和远离探头晶片2一侧的延展部4b，探头壳体1的前端抵压于密封卡肩41上使结合部4a伸入探头壳体1中，结合部4a与探头壳体1通过密封件密封配合，延展部4b通过外界水压将密封卡肩41推挤向探头壳体1端部实现密封卡肩41与探头壳体1的自密封，隔压延时块4与探头壳体1的密封配合使探头晶片2与外界压力隔绝。
实施例中，探头壳体1后部通过耐压水密线5与外界连接。
实施例中，阻尼块3与探头壳体1后部之间填充有胶层6，胶层6包裹伸入探头壳体1中的耐压水密线5并密封探头壳体1与耐压水密线5的连接处。
实施例中，结合部4a与探头壳体1之间的密封件为密封胶7。
实施例中，探头壳体1为金属抗压壳体。
实施例中，隔压延时块4为声透材料制作。
实施例中，隔压延时块4为有机玻璃。
实施例中，胶层6的胶质为环氧AB胶。
实施例中，密封胶7为环氧AB胶。
本发明的隔压延时块4材料为有机玻璃，具有很好的耐压特性，有效防止高压水通过探头正面进入探头，隔压延时块4设计有密封卡肩41，使得其与探头壳体1在水压下进一步向结合线内部相互紧固从而加强了该部位的密封耐压效果。
耐压水密线5阻止探头背面的高压水进入探头壳体1内部，在耐压水密线5与探头壳体1密封处再设置一种专用胶进行密封，其密封材料为环氧AB胶，其耐压足以抵御水中的高压，耐压水密线5的采用，有效防止高压水通过导线进入探头壳体1。
探头壳体1采用具有较好抗压能力的金属材料制备，例如铝、镁、钛合金等。
本发明延时块采用耐压材料制作，具体的说是有机玻璃，采用有机玻璃作为隔压延时块4对超声波附加损耗较小，如其厚度合适，附加的延时反射波就不会对正常的超声信号造成干扰。
通过抗压壳体、前部抗压设置、后部抗压设置共同组成了本发明的水下高压超声探头，本发明已成功应用于多套CNG地下储气井超声检测系统，经过试验和实际使用，在300米水下检测环境(>3.5MPa水压)，探头特性无任何变化。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下高压超声探头，包括探头壳体(1)，所述的探头壳体(1)前部内置有探头晶片(2)，所述的探头晶片(2)的后部与探头壳体(1)之间的空间填充有阻尼块(3),其特征是：所述的探头晶片(2)的前部贴合配设有隔压延时块(4)，所述的隔压延时块(4)为耐压件；所述的隔压延时块(4)中部内切形成有密封卡肩(41)，所述的密封卡肩(41)将隔压延时块(4)分为靠近探头晶片(2)一侧的结合部(4a)和远离探头晶片(2)一侧的延展部(4b)，所述的探头壳体(1)的前端抵压于密封卡肩(41)上使结合部(4a)伸入探头壳体(1)中，所述的结合部(4a)与探头壳体(1)通过密封件密封配合，所述的延展部(4b)通过外界水压将密封卡肩(41)推挤向探头壳体(1)端部实现密封卡肩(41)与探头壳体(1)的自密封，所述的隔压延时块(4)与探头壳体(1)的密封配合使探头晶片(2)与外界压力隔绝。
2.根据权利要求1所述的一种水下高压超声探头，其特征是：所述的探头壳体(1)后部通过耐压水密线(5)与外界连接。
3.根据权利要求2所述的一种水下高压超声探头，其特征是：所述的阻尼块(3)与探头壳体(1)后部之间填充有胶层(6)，所述的胶层(6)包裹伸入探头壳体(1)中的耐压水密线(5)并密封探头壳体(1)与耐压水密线(5)的连接处。
4.根据权利要求3所述的一种水下高压超声探头，其特征是：所述的结合部(4a)与探头壳体(1)之间的密封件为密封胶(7)。
5.根据权利要求4所述的一种水下高压超声探头，其特征是：所述的探头壳体(1)为金属抗压壳体。
6.根据权利要求5所述的一种水下高压超声探头，其特征是：所述的隔压延时块(4)为声透材料制作。
7.根据权利要求6所述的一种水下高压超声探头，其特征是：所述的隔压延时块(4)为有机玻璃。
8.根据权利要求6所述的一种水下高压超声探头，其特征是：所述的胶层(6)的胶质为环氧AB胶。
9.根据权利要求6所述的一种水下高压超声探头，其特征是：所述的密封胶(7)为环氧AB胶。
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