一种自旋转式涡流检测探头
阅读说明：本技术 一种自旋转式涡流检测探头 (Self-rotating eddy current detection probe ) 是由 肖镇官 崔洪岩 张伟 陈胜宇 冯俊 袁骊 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自旋转式涡流检测探头,包括探头接头、延长电缆组件、滑环保护壳、信号传输滑环、探头骨架和检测线圈,所述的探头接头通过延长电缆组件与滑环保护壳连接,滑环保护壳内套装有信号传输滑环,信号传输滑环与设置在滑环保护壳外的探头骨架连接,探头骨架上设置有检测线圈。本发明的有益效果在于：本发明的线圈骨架外部整体结构采用仿形设计,线圈部分采用椭圆形设计,保证探头在螺旋扁管内的通过性；本发明采用信号传输滑环设计,避免电缆缠绕,实现涡流信号平稳传输；本发明不需借助外力作用,涡流探头就能在螺旋扁管内旋转运动,实现对螺旋扁管的涡流信号采集。(The invention discloses a self-rotating eddy current detection probe, which comprises a probe joint, an extension cable assembly, a slip ring protective shell, a signal transmission slip ring, a probe framework and a detection coil, wherein the probe joint is connected with the slip ring protective shell through the extension cable assembly, the signal transmission slip ring is sleeved in the slip ring protective shell and is connected with the probe framework arranged outside the slip ring protective shell, and the detection coil is arranged on the probe framework. The invention has the beneficial effects that: the external integral structure of the coil framework adopts a profiling design, and the coil part adopts an oval design, so that the trafficability of the probe in the spiral flat tube is ensured; the invention adopts the signal transmission slip ring design, avoids the cable winding and realizes the stable transmission of eddy current signals; the vortex probe can rotate in the spiral flat tube without the action of external force, so that the vortex signal acquisition of the spiral flat tube is realized.)
技术领域
本发明属于检测用探头，具体涉及一种自旋转式涡流检测探头。
背景技术
螺旋扁管又称麻花管，其独特结构设计，使壳程流体速度和方向周期性发现变化，壳程和管程内流体同时处于螺旋运动状态，促湍流程度增强。螺旋扁管换热器比普通换热器的传热效率要高40％，而压力降几乎相等。自1984年以来，全世界制造和销售了几千台螺旋扁管热交换器，主要用于气气，液液，液气换热过程，遍及化学、石油、食品、造纸、电力、冶金、矿业和城区供暖等多个行业。
螺旋扁管通过由“压偏”和“扭曲”两个制造过程成形，管子换热段的任一截面均为椭圆，当组装成换热器时可以是混合管束，也可以是纯螺旋扁管束。正是这种螺旋扁平式的结构设计，对于此类螺旋扁管的检测手段受限，且检测灵敏度不高。目前国内外主要通过氦检漏的方法实施螺旋扁管的无损检测，但氦检漏方法只能发现穿孔类缺陷，无法提前预判螺旋扁管质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自旋转式涡流检测探头，它不需要外力作用就能带动前端椭圆形线圈在螺旋扁管内进行螺旋式扫查，从而完成螺旋扁管的涡流检测。
本发明的技术方案如下：一种自旋转式涡流检测探头，包括探头接头、延长电缆组件、滑环保护壳、信号传输滑环、探头骨架和检测线圈，所述的探头接头通过延长电缆组件与滑环保护壳连接，滑环保护壳内套装有信号传输滑环，信号传输滑环与设置在滑环保护壳外的探头骨架连接，探头骨架上设置有检测线圈。
所述的探头接头采用焊接的形式与延长电缆组件相连。
所述的延长电缆组件外部采用塑料套管保护，涡流信号传输电缆和防拉脱钢丝绳从塑料套管内部穿过，延长电缆组件外部的塑料套管与滑环保护壳采用灌胶的形式连接。
所述的信号传输滑环置于滑环保护壳内部，滑环保护壳为不锈钢材料。
所述的信号传输滑环包括外滑环、信号输入接触环、内滑环、信号接收弹簧片，内滑环的轴向方向间隔一定距离分布一个信号输入接触环，共有4个输入接触环，信号输入接触环镶嵌在内滑环里，外滑环的轴向方向间隔一定距离分布一个信号接收弹簧片，共有4个输入接触环，信号接收弹簧片一侧镶嵌在外滑环里，另一侧与信号输入接触环搭接，每个信号接收弹簧片搭接一个信号输入接触环。
所述的延长电缆组件内部的涡流信号传输电缆与信号传输滑环的信号接收弹簧片相连，将延长电缆组件内部的防拉脱钢丝绳焊接在滑环保护壳上。
所述的探头骨一端为锥形体，探头骨架选用尼龙材料制成，其外形与螺旋扁管内部结构相似。
所述的探头骨架内留有一个孔，用于引出检测线圈的四根线，并分别与左侧内滑环的四个信号输入接触环相连。
所述的探头骨架的前端留两个椭圆形槽。
所述的检测线圈由一个激励绕组和一个接收绕组组成，分别位于探头骨架前端的两个椭圆形槽内。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的线圈骨架外部整体结构采用仿形设计，线圈部分采用椭圆形设计，保证探头在螺旋扁管内的通过性；
(2)本发明采用信号传输滑环设计，避免电缆缠绕，实现涡流信号平稳传输；
(3)本发明不需借助外力作用，涡流探头就能在螺旋扁管内旋转运动，实现对螺旋扁管的涡流信号采集。
附图说明
图1为本发明所提供的一种自旋转式涡流检测探头示意图；
图2为本发明所提供的一种自旋转式涡流检测探头信号传输滑环轴向剖视图；
图3为本发明所提供的一种自旋转式涡流检测探头信号传输滑环周向方向剖面图；
图4为本发明所提供的一种自旋转式涡流检测探头信号传输滑环检测工作图。
图中，1探头接头，2延长电缆组件，3滑环保护壳，4信号传输滑环，5探头骨架，6检测线圈，41外滑环，42信号输入接触环，43内滑环，44信号接收弹簧片，7螺旋扁管，8检测探头。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发的目的是针对螺旋扁管涡流检测，提供一种专用的自旋转式涡流检测探头，该探头属于内穿过式涡流探头，可从螺旋扁管内部实施涡流检测。
如图1所示，一种自旋转式涡流检测探头包括探头接头1、延长电缆组件2、滑环保护壳3、信号传输滑环4、探头骨架5、检测线圈6六个部分。
其中，探头接头1通过延长电缆组件2与滑环保护壳3连接，滑环保护壳3为筒状中空结构，其内套装有信号传输滑环4，信号传输滑环4与设置在滑环保护壳3外的探头骨架5连接，探头骨架5上设置有检测线圈6。
探头接头1可根据使用涡流检测仪的面板匹配合适型号的接头，采用焊接的形式与延长电缆组件2相连，延长电缆组件2外部采用塑料套管保护，涡流信号传输电缆和防拉脱钢丝绳从塑料套管内部穿过。延长电缆组件2外部的塑料套管与右侧的滑环保护壳3采用灌胶的形式连接，延长电缆组件2内部的涡流信号传输电缆与信号传输滑环4的信号接收弹簧片44相连，将延长电缆组件2内部的防拉脱钢丝绳焊接在滑环保护壳3左侧，确保当信号传输滑环4和探头骨架5在意外断裂时也能收回螺旋扁管外。
信号传输滑环4置于滑环保护壳3内部，滑环保护壳3通常使用不锈钢材料加工而成。滑环保护壳3从螺旋扁管内部通过时，能够有效保护信号传输滑环4不受损坏，另外还起到防水和屏蔽干扰信号的作用。滑环保护壳3的外径应小于螺旋扁管椭圆截面的短轴长度，以保证其在螺旋扁管内顺利通过。信号传输滑环4的内滑环43通过刚性结构连接左侧的探头骨架5。
信号传输滑环4是本发明核心的部件之一，信号传输滑环4包括外滑环41、信号输入接触环42、内滑环43、信号接收弹簧片44。内滑环43的轴向方向间隔一定距离分布一个信号输入接触环42，共有4个输入接触环42，信号输入接触环42镶嵌在内滑环43里，呈周向360°分布。外滑环41的轴向方向间隔一定距离分布一个信号接收弹簧片44，共有4个输入接触环42，信号接收弹簧片44一侧镶嵌在外滑环41里，另一侧与信号输入接触环42搭接，每个信号接收弹簧片44搭接一个信号输入接触环42。当探头骨架5带动内滑环43旋转时，由于信号接收弹簧片44和信号输入接触环42始终保持接触状态，从而实现涡流信号传输。
探头骨架5左侧与内滑环43相连，探头骨架5右端采用锥形体设计，探头骨架5选用尼龙材料制成，其外形应与螺旋扁管内部结构保持一致。探头骨架5内留有一个孔，用于引出检测线圈6的四根线，并分别与左侧内滑环43的四个信号输入接触环42相连。为了保证足够的检测灵敏度，其填充系数宜大于等于80％，即(检测线圈6的外径/螺旋扁管内径)2≥80％。探头骨架5的前端留两个椭圆形槽，椭圆形槽的宽、深、间距均为1.5mm，选取合适尺寸的漆包线绕制成检测线圈6。检测线圈6由一个激励绕组和一个接收绕组组成，分别位于探头骨架5前端的两个椭圆形槽内。
本发明的使用过程如下：
自旋转式涡流检测探头检测工作状态如下图4所示，当自旋转式涡流检测探头8在螺旋扁管内前进或后退时，由于前端的涡流检测探头的外形与螺旋扁管7内部结构类似，前端涡流检测探头部分会在螺旋扁管7内旋转，旋转时会带动传输滑环5的内滑环43一起转动，而此时内滑环43信号的输入接触环42和外滑环41的信号接收弹簧片44始终保持接触状态，能够将涡流信号平稳传输出去，实现自旋转式涡流检测探头8对螺旋扁管7的涡流检测。
自旋转式涡流检测探头检测工作原理：当检测线圈6的激励绕组通电后，会在螺旋扁管7中感应出涡流，检测线圈6中的接收绕组将受到通电激励绕组的作用，接收绕组中的感应电流以及螺旋扁管7中各点涡流又将形成自己的磁场，反过来又会对激励绕组产生电磁感应作用，而激励绕组中电流的变化又会影响螺旋扁管7中涡流的变化，以及接收绕组中电流的变化，如此下去达到一个稳定状态，若螺旋扁管7中出现缺陷时，原来的稳定状态将受到破坏，这就可以从接收绕组的输出信号中获取到缺陷的信息。
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