CN110514746A - 一种旋转水浸超声波换能器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转水浸超声波换能器，其包括中空的芯轴、安装于芯轴外壁上的探头、套设于芯轴上的正极滑环和负极滑环、设于正极滑环和负极滑环之间用于将两者绝缘的芯套、轴承、套设于滑套组合轴承外侧的外壳、从外壳的外侧穿至外壳的内侧且分别于正极滑环和负极滑环导通连接的刷丝线缆，轴承的内圈与芯轴固定连接，滑套组合卡紧于两端的两个内圈之间并随内圈同步转动，轴承的外圈与外壳的相固定连接。高频水浸点聚焦换能器为窄脉冲宽频带换能器，通过与换能器组件装配在一起，可以进行高速旋转检测。检测时，将被检管材穿入芯轴，换能器焦点位于管壁，通过刷丝线缆与滑环接触保证换能器在高速旋转时电信号激励及接收稳定。

Description

一种旋转水浸超声波换能器
技术领域
本发明属于核电检测设备领域，特别涉及一种旋转水浸超声波换能器。
背景技术
压水堆核电站反应堆控制棒组件（Rod Cluster Control Assembly，以下简称RCCA）长期处在高温、高放射性、往复机械运动的特殊工况下，金属材料热老化现象、与导向板的接触磨损工况下，可能会导致服役一定时间出现肿胀、磨损、裂纹等缺陷。定期对RCCA进行超声检测，对存在的缺陷进行定性和定量的评估，并通过与历史检查数据比对，评测出现肿胀、磨损和裂纹的速度和趋势，确定能否继续服役，确保核电站的安全经济运行,保障核安全。
常规水浸超声检测换能器普遍采用换能器固定在检测装置上，采用脉冲反射法对管材进行超声检测。由于RCCA组件为棒束组合，单根管棒无法旋转，因此只能采用探头旋转方式进行管棒检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现探头旋转方式进行管棒检测的旋转水浸超声波换能器。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种旋转水浸超声波换能器，其包括中空的芯轴、安装于所述芯轴外壁上的探头、套设于所述芯轴上的正极滑环和负极滑环、设于所述正极滑环和所述负极滑环之间用于将两者绝缘的芯套，所述芯套套设于所述芯轴上，所述芯套、所述正极滑环和负极滑环形成滑套组合，所述换能器还包括设于所述滑套组合两端的轴承、套设于所述滑套组合所述轴承外侧的外壳、从外壳的外侧穿至外壳的内侧且分别于所述正极滑环和负极滑环导通连接的刷丝线缆，所述轴承的内圈与所述芯轴固定连接，所述滑套组合卡紧于两端的两个所述内圈之间并随内圈同步转动，所述轴承的外圈与所述外壳的相固定连接。
优化的，所述滑套组合两端分别设有用于调节所述内圈与所述滑套组合压紧力的调节环，所述调节环均套设于所述芯轴上。
优化的，所述外壳包括壳本体以及压板、所述壳本体主体呈圆筒状其侧壁具有平整的凸块，所述凸块上开设有贯通壳本体内外侧的第一通孔，所述压板盖设于所述第一通孔的上方且位于所述壳本体的外侧，所述压板上设有供所述刷丝线缆通过的多个第二通孔。
进一步的，所述换能器还包括盖设于所述压板上方的端盖，所述端盖上开设有与所述第一通孔相对应的第三通孔。
进一步的，所述第三通孔开设于所述端盖的上下端面上，所述端盖的侧面开设有供所述刷丝线缆伸出的第四通孔。
优化的，所述芯轴的侧壁上设有探头安装座，所述探头安装座上开设有安装槽，所述安装槽内的芯轴的侧壁上开设有连通所述芯轴内部与所述安装槽的连接孔。
优化的，所述探头的晶片采用锆钛酸铅压电晶片，其前端浇注环氧树脂透镜，其后端采用高阻尼背衬块与压电晶片粘接，实现脉冲宽度1.5周期，频带宽度＞90%。
优化的，所述刷丝线缆与滑套接触的端部分为两组刷头，每组刷头具有正刷丝线头和负刷丝线头，正刷丝线头和负刷丝线头分别与正极滑环和负极滑环导通。
本发明的有益效果在于：高频水浸点聚焦换能器为窄脉冲宽频带换能器，通过与换能器组件装配在一起，可以进行高速旋转检测。检测时，将被检管材穿入芯轴，换能器焦点位于管壁，通过刷丝线缆与滑环接触保证换能器在高速旋转时电信号激励及接收稳定。
附图说明
附图1为本发明的立体图（探头未显示）；
附图2为本发明去掉芯轴和外壳时的立体图；
附图3为本发明外壳的立体图；
附图4为探头的结构简图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
如图1所示，旋转水浸超声波换能器包括中空的芯轴1、安装于所述芯轴1外壁上的探头0、套设于芯轴1上的正极滑环81和负极滑环82、设于正极滑环81和负极滑环82之间用于将两者绝缘的芯套7，芯套7套设于芯轴1上，芯套7、正极滑环81和负极滑环82形成滑套组合83，换能器还包括设于滑套组合83两端的轴承5、套设于滑套组合83轴承5外侧的外壳4、从外壳4的外侧穿至外壳4的内侧且分别于正极滑环81和负极滑环82导通连接的刷丝线缆3、分别设于滑套组合83两端且用于调节内圈51与滑套组合83压紧力的调节环6。
如图2所示，刷丝线缆3与滑套接触的端部分为两组刷头，每组刷头具有正刷丝线头31和负刷丝线头32，正刷丝线头31和负刷丝线头32分别与正极滑环81和负极滑环82导通。
轴承5的内圈51与芯轴1固定连接，滑套组合83卡紧于两端的两个调节环6之间，调节环6以及滑套组合83整体卡紧于两个内圈51之间并随内圈51同步转动，轴承5的外圈52与外壳4的相固定连接，调节环6均套设于芯轴1上。
如图3所示，外壳4包括壳本体41以及压板42、壳本体41主体呈圆筒状其侧壁具有平整的凸块43，凸块43上开设有贯通壳本体41内外侧的第一通孔44，压板42盖设于第一通孔44的上方且位于壳本体41的外侧，压板42上设有供刷丝线缆3通过的多个第二通孔45。换能器还包括盖设于压板42上方的端盖2，端盖2上开设有与第一通孔44相对应的第三通孔21。第三通孔21开设于端盖2的上下端面上，端盖2的侧面开设有供刷丝线缆3伸出的第四通孔22。
芯轴1的侧壁上设有探头安装座9，探头安装座9上开设有安装槽91，安装槽91内的芯轴1的侧壁上开设有连通芯轴1内部与安装槽的连接孔92。安装槽91呈圆柱状，其直径大于连接孔的直径，因此连接孔92和安装槽91之间形成台阶，探头0的后端01担设于台阶上，前端02穿过连接孔92与待检管材接触，探头安装座9的侧壁上还开设有走线槽93和锁定孔94，如图4所示，探头0后端通过锁定孔94内的螺栓固定在安装槽91内，探头0的晶片采用锆钛酸铅压电晶片，其前端浇注环氧树脂透镜，其后端采用高阻尼背衬块与压电晶片粘接，实现脉冲宽度1.5周期，频带宽度＞90%。
工作原理：内圈、调节环、正极滑环、芯套、负极滑环、调节环、内圈形成一个整体固定套设在固定安装有换能器的芯轴上并随芯轴在待检管材上转动，外圈与壳体相对待测管材固定不动，通过刷丝线缆与滑环接触保证换能器在高速旋转时电信号激励及接收稳定。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种旋转水浸超声波换能器，其特征在于：其包括中空的芯轴、安装于所述芯轴外壁上的探头、套设于所述芯轴上的正极滑环和负极滑环、设于所述正极滑环和所述负极滑环之间用于将两者绝缘的芯套，所述芯套套设于所述芯轴上，所述芯套、所述正极滑环和负极滑环形成滑套组合，所述换能器还包括设于所述滑套组合两端的轴承、套设于所述滑套组合所述轴承外侧的外壳、从外壳的外侧穿至外壳的内侧且分别于所述正极滑环和负极滑环导通连接的刷丝线缆，所述轴承的内圈与所述芯轴固定连接，所述滑套组合卡紧于两端的两个所述内圈之间并随内圈同步转动，所述轴承的外圈与所述外壳的相固定连接。
2.根据权利要求1所述的旋转水浸超声波换能器，其特征在于：所述滑套组合两端分别设有用于调节所述内圈与所述滑套组合压紧力的调节环，所述调节环均套设于所述芯轴上。
3.根据权利要求1所述的旋转水浸超声波换能器，其特征在于：所述外壳包括壳本体以及压板、所述壳本体主体呈圆筒状其侧壁具有平整的凸块，所述凸块上开设有贯通壳本体内外侧的第一通孔，所述压板盖设于所述第一通孔的上方且位于所述壳本体的外侧，所述压板上设有供所述刷丝线缆通过的多个第二通孔。
4.根据权利要求3所述的旋转水浸超声波换能器，其特征在于：所述换能器还包括盖设于所述压板上方的端盖，所述端盖上开设有与所述第一通孔相对应的第三通孔。
5.根据权利要求3所述的旋转水浸超声波换能器，其特征在于：所述第三通孔开设于所述端盖的上下端面上，所述端盖的侧面开设有供所述刷丝线缆伸出的第四通孔。
6.根据权利要求1所述的旋转水浸超声波换能器，其特征在于：所述芯轴的侧壁上设有探头安装座，所述探头安装座上开设有安装槽，所述安装槽内的芯轴的侧壁上开设有连通所述芯轴内部与所述安装槽的连接孔。
7.根据权利要求1所述的旋转水浸超声波换能器，其特征在于：所述探头的晶片采用锆钛酸铅压电晶片，其前端浇注环氧树脂透镜、晶片后端采用高阻尼背衬块与压电晶片粘接，实现脉冲宽度1.5周期，频带宽度＞90%。
8.根据权利要求1所述的旋转水浸超声波换能器，其特征在于：所述刷丝线缆与滑套接触的端部分为两组刷头，每组刷头具有正刷丝线头和负刷丝线头，正刷丝线头和负刷丝线头分别与正极滑环和负极滑环导通。
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