一種滅弧噴口專用超聲波檢測設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種滅弧噴口專用超聲波檢測設備。該滅弧噴口專用超聲波檢測設備,包括檢測探頭,還包括用于接觸設置于檢測探頭與滅弧噴口之間的作為耦合介質使用的橡膠塊。在對滅弧噴口進行測試時,不存在液體耦合介質滲入滅弧噴口內部而影響滅弧噴口電氣特性和液體耦合介質難以清洗的問題,而且橡膠的聲阻抗相比空氣的聲阻抗與滅弧噴口的聲阻抗更接近,測試的靈敏度高。
【專利說明】
一種滅弧噴口專用超聲波檢測設備
技術領域
[0001 ]本實用新型屬于滅弧噴口檢測技術領域,具體涉及一種滅弧噴口專用超聲波檢測 設備。
【背景技術】
[0002] 滅弧噴口是斷路器的滅弧裝置中控制電弧、創(chuàng)造高速氣吹條件的核心部件。滅弧 噴口應該具有優(yōu)良的電氣性能、機械性能和化學穩(wěn)定性,還應該具有優(yōu)良的耐電弧燒蝕性 能。在滅弧噴口的制作過程中,滅弧噴口會存在氣孔和微裂紋等缺陷,這些缺陷的存在會對 噴口的機械性能和電氣性能產生嚴重的影響。因此,對滅弧噴口的氣孔和微裂紋等缺陷的 檢測非常重要。
[0003] 超聲波檢測技術是一種無損檢測技術,超聲波檢測技術具有應用范圍廣、檢測靈 敏度高、對人體無害等優(yōu)點。超聲波對待測工件進行檢測原理為:待測工件內部存在缺陷 時,缺陷的存在造成待測工件的材料不連續(xù)性,待測工件存在缺陷處的聲阻抗與待測工件 的其他處的聲阻抗不相同,超聲波在兩種聲阻抗不同的介質界面發(fā)生反射,因此當超聲波 傳播到待測工件的缺陷處時超聲波就發(fā)生了反射,反射波的波形反映了缺陷的大小和位置 等信息。超聲波檢測能夠同時檢測出試樣表面和內部的缺陷。超聲波檢測技術在控制產品 的質量,改進生產過程,保證零部件及產品的可靠性和提高勞動生產率中起著關鍵的作用, 超聲波檢測技術是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的重要應用技術之一。
[0004] 采用超聲波對待測工件進行檢測的設備稱為超聲波檢測設備,超聲波檢測設備包 括檢測探頭,通常需要采用耦合介質來排除檢測探頭與待測工件內部的空氣以使超聲波能 進入到待測工件內部。目前,對滅弧噴口進行超聲波檢測時通常采用液體耦合介質(如水、 甘油和機油等液體)和空氣耦合介質。在對滅弧噴口試樣超聲波檢測時,若采用液體耦合介 質,液體耦合介質會滲透到滅弧噴口試樣內部,對滅弧噴口的電氣性能產生不利影響,另外 對滅弧噴口表面殘留液體耦合介質的清洗也會浪費大量的人工和時間。若采用空氣作為耦 合介質,空氣與滅弧噴口試樣的聲阻抗差別較大導致大部分聲能在空氣和噴口表面被反 射,進入滅弧噴口內部的聲能較少,因而空氣耦合介質檢測要求被檢測試樣的厚度較小,檢 測靈敏度較低。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種滅弧噴口專用超聲波檢測設備以解決采用液體 耦合介質會影響滅弧噴口的電氣特性且不易清洗和采用空氣耦合介質會造成靈敏度低的 技術問題。
[0006] 本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備的技術方案:一種滅弧噴口專用超聲 波檢測設備,包括檢測探頭,其特征在于:還包括用于接觸設置于檢測探頭與滅弧噴口之間 的作為耦合介質使用的橡膠塊。
[0007] 橡膠塊為硅橡膠或氯丁橡膠。
[0008] 滅弧噴口專用超聲波檢測設備還包括安裝支架,橡膠塊和檢測探頭均安裝于安裝 支架上。
[0009] 滅弧噴口專用超聲波檢測設備還包括彈簧,彈簧和檢測探頭導向設于安裝支架 內,彈簧頂裝于安裝支架與檢測探頭之間以將檢測探頭壓緊在橡膠塊上。
[0010] 安裝支架上設有下端開口的長度沿上下方向延伸的安裝孔,檢測探頭設于安裝孔 內,彈簧設于安裝孔的底壁和檢測探頭之間,橡膠塊設于安裝孔的開口端。
[0011] 安裝支架包括分體設置的通過螺紋連接相固定的上蓋和底座,安裝孔包括設于上 蓋上的上安裝孔部分和設于底座上的下安裝孔部分,安裝孔的開口端位于下安裝孔部分 上,安裝孔的底壁位于上安裝孔部分上,彈簧設于上蓋上,橡膠塊和檢測探頭均設于底座 上,彈簧固定于安裝孔的底壁上,橡膠塊固定于安裝孔的開口端,檢測探頭設于下安裝孔部 分內。
[0012] 檢測探頭上設有信號線,安裝支架上設有用于信號線穿出的穿孔。
[0013] 本實用新型的有益之處:滅弧噴口專用超聲波檢測設備包括接觸設置于檢測探頭 與滅弧噴口之間的作為耦合介質使用的橡膠塊。在對滅弧噴口進行測試時,不存在液體耦 合介質滲入滅弧噴口內部而影響滅弧噴口電氣特性和液體耦合介質難以清洗的問題,而且 橡膠的聲阻抗相比空氣的聲阻抗與滅弧噴口的聲阻抗更接近,測試的靈敏度高。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備的實施例的結構示意圖;
[0015] 圖2為超聲波垂直入射到介質分界面處的透射和反射的示意圖;
[0016] 圖3為對滅弧噴口進行檢測時超聲波垂直入射到橡膠塊、滅弧噴口和空氣等三層 介質分界面處的透射和反射;
[0017] 圖4為分別采用本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備和采用液體耦合介質 對滅弧噴口進行檢測的檢測結果的對比;
[0018] 圖5為滅弧噴口的結構示意圖。
[0019] 圖中:1、上蓋;2、彈簧;3、底座;4、檢測探頭;5、橡膠塊;6、墊圈;7、緊固螺釘;8、信 號線;9、安裝孔;11、上安裝孔部分;12、下安裝孔部分;13、穿孔。
【具體實施方式】
[0020] 本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備的實施例的結構如圖1所示。滅弧噴 口專用超聲波檢測設備包括檢測探頭4,還包括用于接觸設置于檢測探頭4與滅弧噴口之間 的作為耦合介質使用的橡膠塊5,橡膠塊5為硅橡膠。滅弧噴口專用超聲波檢測設備還包括 安裝支架,安裝支架設有下端開口的長度沿上下方向延伸的安裝孔9,檢測探頭4導向設于 安裝孔9內,安裝孔9內導向設有彈簧2,彈簧2設于安裝孔9的底壁和檢測探頭4之間,橡膠塊 5設于安裝孔9的開口端,彈簧2頂裝于安裝支架與檢測探頭4之間以將檢測探頭4壓緊在橡 膠塊5上。安裝支架包括分體設置的通過螺紋連接相固定的上蓋1和底座3,安裝孔9包括設 于上蓋1上的上安裝孔部分11和設于底座3上的下安裝孔部分12,安裝孔9的開口端位于下 安裝孔部分12上,安裝孔9的底壁位于上安裝孔部分11上,彈簧2通過焊接固定于安裝孔9的 底壁上,橡膠塊5通過緊固螺釘7固定于底座3上,檢測探頭設于下安裝孔部分12內。緊固螺 釘7與橡膠塊5之間設有墊圈6。檢測探頭4上設有信號線8,安裝支架上設有用于信號線8穿 出的穿孔13。
[0021] 在滅弧噴口專用超聲波檢測設備的組裝過程中,首先通過緊固螺釘7將墊圈6和橡 膠塊5連接到底座3上,然后,由上至下將檢測探頭4裝入下安裝孔部分12內,將信號線8擰到 檢測探頭4上,實現(xiàn)信號線8與檢測探頭4的電氣連接。彈簧2與上蓋1之間是通過焊接實現(xiàn)連 接的,上蓋1上設有內螺紋,底座3上設有外螺紋,最后通過螺紋連接將上蓋1擰到底座3上。 通過彈簧2實現(xiàn)了檢測探頭4與橡膠塊5之間的緊密連接,橡膠塊5的下表面向下凸出,而且 在彈簧2的作用下,橡膠塊5的向下凸出的下表面呈弧面以便于在檢測時與滅弧噴口的檢測 區(qū)域接觸以進行檢測。
[0022] 超聲波垂直入射到介質分界面處的透射和反射的示意圖如圖2所示。當超聲波垂 直入射到介質1和介質2的介質分界面時,聲壓反射率和聲壓透射率分別表示為:可以分別 表示為:
[0023]
[0024]
[0025] 其中ZjPZ2分別是介質1和介質2的聲阻抗,它等于材料密度和聲速的乘積。采用超 聲波對滅弧噴口進行檢測時耦合介質為介質1,滅弧噴口為介質2,需要超聲波透入到滅弧 噴口內部的能力盡量大,反射回的能量盡可能小,也就是需要r值盡可能小,t值盡可能大。 根據(jù)公式(1)和公式(2)可知,當Ζι和Z2相等時,:r等于零,t等于1,此時聲能能夠全部透射進 入待檢測的工件,也就是在對滅弧噴口進行檢測時耦合介質與滅弧噴口的聲阻抗越接近越 好。
[0026]在本實用新型中,待檢測的工件為滅弧噴口,滅弧噴口的成分為摻有三氧化二鋁 的聚四氟乙烯,滅弧噴口的密度為2.17 X 103kg/m3,聲速為1520 X 103m/s,聲阻抗為3.3 X 106kg/(m2s)。硅橡膠的密度為1.5 X 103kg/m3,聲速為2100 X 103m/s,聲阻抗為3.15 X 106kg/ (m2s)。空氣的密度為 1.21 X 103kg/m3,聲速為0.33 X 103m/s,聲阻抗為0.4 X 106kg/(m2s)。圖 3對滅弧噴口進行檢測時超聲波垂直入射到橡膠塊、滅弧噴口和空氣等三層介質分界面處 的透射和反射。根據(jù)公式(1)和公式(2),超聲波傳播到橡膠塊和滅弧噴口界面時的聲壓反 射率ri = 0.02,聲壓透射率ti = l .02。當聲波傳播到滅弧噴口和空氣形成的界面時,聲壓反 射率r2 = -〇. 78,聲壓透射率t2 = 0.22,約有1/5的聲壓信號透射到空氣中損失掉。當聲波反 射信號再次傳播到橡膠塊和滅弧噴口界面時,聲壓反射率r3 = -0.02,聲壓透射率t3 = 0.98。 考慮到往返透射和反射的情況,總的反射信號系數(shù)為ritiXKXtsi-OjS,負號表示反射 信號和始發(fā)信號的相位相反。由上述計算結果可知,采用硅橡膠制作的橡膠塊作為耦合介 質時,總的反射信號幅度還是很高的,能夠滿足檢測要求。
[0027]圖4為分別采用本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備和采用液體耦合介質 對滅弧噴口進行檢測的檢測結果的對比。由圖4可知應用本實用新型中滅弧噴口專用超聲 波檢測設備得到的反射波信號幅度比應用液體耦合介質時稍低,反射波信號幅度的峰值大 約降低0.15V。檢測結果表明本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備能滿足滅弧噴口 的檢測需要。
[0028] 圖5為滅弧噴口的結構示意圖,在對滅弧噴口進行檢測時,在圖5中所示的檢測區(qū) 域選擇多個檢測位置,在進行超聲波檢測時,橡膠塊作為耦合介質來對滅弧噴口進行超聲 波探測,檢測塊5的向下凸出的部下表面與檢測位置接觸以對滅弧噴口進行檢測。
[0029] 本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢查設備的其他實施例中,橡膠塊也可為平板 式結構,橡膠塊的下表面是在彈簧的壓緊作用下向下凸出以與滅弧噴口的檢測位置接觸而 進行超聲波檢測。
[0030] 本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備的其他實施例中,橡膠塊也可由氯丁 橡膠制成,或除了硅橡膠和氯丁橡膠之外的其他與滅弧噴口聲阻抗相近的橡膠制成。
[0031] 本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備的其他實施例中,彈簧也可通過粘結 方式固定于安裝孔的底壁上。
[0032] 本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備的其他實施例中,彈簧也可與安裝孔 的底壁之間不固定。
[0033] 本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備的其他實施例中,安裝支架為一體式 結構,安裝支架上設有下端開口的長度沿上下方向延伸的安裝孔,橡膠塊設于安裝孔的開 口端。
[0034] 本實用新型中滅弧噴口專用超聲波檢測設備的其他實施例中,橡膠塊的聲阻抗與 滅弧噴口的聲阻抗的差值的絕對值小于〇. 85 X 106kg/(m2s)。
【主權項】
1. 一種滅弧噴口專用超聲波檢測設備,包括檢測探頭,其特征在于:還包括用于接觸設 置于檢測探頭與滅弧噴口之間的作為耦合介質使用的橡膠塊。2. 根據(jù)權利要求1所述的滅弧噴口專用超聲波檢測設備,其特征在于:橡膠塊為硅橡膠 或氯丁橡膠。3. 根據(jù)權利要求1所述的滅弧噴口專用超聲波檢測設備,其特征在于:滅弧噴口專用超 聲波檢測設備還包括安裝支架,橡膠塊和檢測探頭均安裝于安裝支架上。4. 根據(jù)權利要求3所述的滅弧噴口專用超聲波檢測設備,其特征在于:滅弧噴口專用超 聲波檢測設備還包括彈簧,彈簧和檢測探頭導向設于安裝支架內,彈簧頂裝于安裝支架與 檢測探頭之間以將檢測探頭壓緊在橡膠塊上。5. 根據(jù)權利要求4所述的滅弧噴口專用超聲波檢測設備,其特征在于:安裝支架上設有 下端開口的長度沿上下方向延伸的安裝孔,檢測探頭設于安裝孔內,彈簧設于安裝孔的底 壁和檢測探頭之間,橡膠塊設于安裝孔的開口端。6. 根據(jù)權利要求5所述的滅弧噴口專用超聲波檢測設備,其特征在于:安裝支架包括分 體設置的通過螺紋連接相固定的上蓋和底座,安裝孔包括設于上蓋上的上安裝孔部分和設 于底座上的下安裝孔部分,安裝孔的開口端位于下安裝孔部分上,安裝孔的底壁位于上安 裝孔部分上,彈簧設于上蓋上,橡膠塊和檢測探頭均設于底座上,彈簧固定于安裝孔的底壁 上,橡膠塊固定于安裝孔的開口端,檢測探頭設于下安裝孔部分內。7. 根據(jù)權利要求3所述的滅弧噴口專用超聲波檢測設備,其特征在于:檢測探頭上設有 信號線,安裝支架上設有用于信號線穿出的穿孔。
【文檔編號】G01N29/04GK205607933SQ201620201923
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】李繼承, 田 浩, 袁端鵬, 林生軍, 侯亞峰, 張翀, 邢照亮
【申請人】平高集團有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院