一种电涡流探头及其制造方法
阅读说明：本技术 一种电涡流探头及其制造方法 (Electric eddy current probe and manufacturing method thereof ) 是由 徐健 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：一种电涡流探头及其制造方法,包括电缆和外套件,电缆的端部分别设置有第一铜环、第二铜环和第三铜环；铜环外表面包覆有封装壳体,封装壳体表面分别开设有第一过线槽和第二过线槽,封装壳体端部设置有线圈安装座,线圈安装座外表面固定绕接有线圈,封装壳体外表面设置有限位凸起,限位凸起与线圈安装座之间套接有螺纹套,螺纹套外表面通过螺纹连接有不锈钢壳体,不锈钢壳体外表面与外壳体的内腔相连接。本发明克服了现有技术的不足,以第一铜环和第二铜环为媒介,以保证铜环与电缆内导体芯线和内层屏蔽层可靠连接,通过钢环边沿与不锈钢壳体前段无螺纹处进行圆周激光焊接为一整体结构,从而让保证了涡流传感器长时间工作稳定性、可靠性、安全性。(An eddy current probe and a manufacturing method thereof comprise a cable and an outer sleeve piece, wherein the end part of the cable is respectively provided with a first copper ring, a second copper ring and a third copper ring; the outer surface of the copper ring is coated with a packaging shell, the surface of the packaging shell is respectively provided with a first wire passing groove and a second wire passing groove, the end part of the packaging shell is provided with a coil mounting seat, the outer surface of the coil mounting seat is fixedly wound with a coil, the outer surface of the packaging shell is provided with a limiting bulge, a threaded sleeve is sleeved between the limiting bulge and the coil mounting seat, the outer surface of the threaded sleeve is connected with a stainless steel shell through threads, and the outer surface of the stainless steel shell is connected with an inner cavity of the outer shell. The invention overcomes the defects of the prior art, the first copper ring and the second copper ring are used as media to ensure that the copper rings are reliably connected with the conductor core wire and the inner shielding layer of the cable, and the edge of the steel ring and the front section of the stainless steel shell are welded into an integral structure by circumferential laser, so that the long-time working stability, reliability and safety of the eddy current sensor are ensured.)
技术领域
本发明涉及涡流探头技术领域，具体涉及一种电涡流探头及其制造方法。
背景技术
25mm直径的电涡流探头最典型的应用是在大型汽轮机上，用于监测汽轮机启动加热或停止运行冷却时以及负荷发生变化时汽缸和转子都会产生热膨胀或冷却收缩。由于转子受热面积比汽缸大，且转子的质量比对应的汽缸小，蒸汽对转子表面的放热系数较大，因此，在相同条件下，转子的温度变化比汽缸快，转子与汽缸之间存在膨胀差，而差值是转子相对于汽缸而言，通常将25mm直径规格的电涡流传感器探头用牢固的支架固定在汽缸内侧，探头非接触监测转子盘产生的位移变化。
目前传统的电涡流探头制造通常是将定型后的线圈与普通塑胶骨架体用胶水粘接在一起，再将线圈线头固定在电缆上，装配间隙较大，尺寸精度不高。在一定物理冲击，并且长时间在100℃以上的工作温度环境及振动环境中使用时会导致线圈易发生移位、松动，造成探头工作不稳定、不可靠。并且探头线圈引线两端与同轴电缆线的内导体和内屏蔽层连接采用锡丝焊接而成，这种探头线圈连接方法制成的产品，长时间在较高温度环境中使用时，锡焊接点处易发生氧化而脱焊，造成探头损坏。并且线圈与线圈支撑骨架装入保护罩内后，保护罩内壁与线圈及线圈支撑骨架外边沿之间仅有0.15～0.2mm的间隙，能渗入的环氧胶很少，长时间工作在较高温度及振动环境中时，保护罩四周内壁会与薄薄粘合的环氧胶分离开，导致线圈发生移位、松动。并且由于不锈钢壳体内壁及前端、与线圈粘合的线圈支撑骨架之间无任何锁紧连接结构，仅通过环氧胶将它们填充固定，产品长时间工作在较高温度、油污及振动的环境中时，不锈钢壳体内壁会会与环氧胶分离开，导致探头头部体发生移位、松动，造成探头工作不稳定、不可靠。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电涡流探头及其制造方法，克服了现有技术的不足，设计合理，以第一铜环和第二铜环为媒介，使电缆内导体芯线和内层屏蔽层能够与铜环的大面积接触，以保证铜环与电缆内导体芯线和内层屏蔽层能够可靠连接，通过钢环边沿与不锈钢壳体前段无螺纹处进行圆周激光焊接为一整体结构，从而让保证了涡流传感器长时间工作稳定性、可靠性、安全性。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种电涡流探头，包括电缆和外套件，所述电缆的端部分别设置有第一铜环、第二铜环和第三铜环，所述第一铜环、第二铜环和第三铜环分别固定连接在电缆的内导体芯线外表面、内层屏蔽层外表面和外层屏蔽层外表面；所述第一铜环、第二铜环和第三铜环外表面包覆有封装壳体，所述封装壳体表面分别开设有第一过线槽和第二过线槽，所述第一过线槽和第二过线槽分别与第一铜环外表面和第二铜环外表面相对应，所述封装壳体的端部设置有线圈安装座，所述线圈安装座外表面固定绕接有线圈，所述线圈的两端引线分别穿过第一过线槽和第二过线槽与第一铜环和第二铜环相连接；
所述封装壳体外表面设置有限位凸起，所述所述限位凸起与线圈安装座之间固定套接有螺纹套，所述所述第一过线槽和第二过线槽均位于螺纹套内部，所述螺纹套外表面通过螺纹连接有不锈钢壳体的内螺纹相连接，所述不锈钢壳体外表面通过外螺纹与外壳体的内腔相连接；
所述外套件套接在线圈安装座外表面，所述外套件的端部通过钢环与外壳体固定连接。
优选地，所述螺纹套采用高温全密封注塑工艺包覆在封装壳体外表面。
优选地，所述螺纹套的外螺纹设置为10°的锥度结构，所述不锈钢壳体的内部螺纹设置为10°的锥度内螺纹，所述不锈钢壳体的内螺纹与螺纹套的外螺纹相配合锁紧固定。
优选地，所述不锈钢壳体外表面开设有环形凹槽，所述环形凹槽内部设置有两个互成180度的圆孔，所述圆孔内安装有锁紧钉，所述锁紧钉穿过圆孔与螺纹套相锁紧。
优选地，所述线圈安装座上开设有两个过线孔，所述线圈的两端引线分别穿过两个过线孔后通过第一过线槽和第二过线槽与第一铜环和第二铜环相连接。
优选地，所述外套件的内腔侧表面开设有定位凹槽，所述外套件通过定位凹槽与线圈安装座相连接。
优选地，所述钢环外表面分别开设有两组环形槽，所述外套件内侧表面和外壳体端部内表面均设置有环形连接凸起，所述环形连接凸起分别通过激光焊接在两组环形槽内。
优选地，所述不锈钢壳体外表面开设有密封槽，所述密封槽内固定安装有密封圈，所述不锈钢壳体通过密封圈与外套件内表面密封接触。
本发明还公开了一种电涡流探头的制造方法，包括以下步骤：
步骤S1：按要求调试好线圈的内圈孔直径、外圈直径、线圈匝数、线圈厚度、直流电阻、电感、损耗、品质因数；
步骤S2：将第一铜环、第二铜环和第三铜环分别压接在电缆的内导体芯线外表面、内层屏蔽层外表面和外层屏蔽层外表面；
步骤S3：再将步骤S2中准备好的带有铜环的电缆线和聚苯硫醚颗粒材料放入定制的塑胶模具中，使聚苯硫醚颗粒材料注塑成封装壳体和线圈安装座一体式结构，使封装壳体包覆在电缆外表面；
步骤S4：将步骤S1调试好的线圈放置于步骤S3注塑形成的线圈安装座平面上，并将线圈引线的两端通过封装壳体表面注塑形成的第一过线槽和第二过线槽与第一铜环和第二铜环点焊连接好；
步骤S5：将步骤S4形成的部件一起再放入螺纹套的注塑模具中，使注塑形成的螺纹套紧密包覆在封装壳体外表面；
步骤S6：将步骤S5形成的部件和钢环一起放入外套件的模具中进行注塑，形成外套件结构，并使外套件与钢环的一端注塑为一体结构；
步骤S7：将螺纹套的外螺纹部位旋进不锈钢壳体的内螺纹中进行灵敏度调整，通过专用静态位移标定仪进行测试旋入的深度，直到传感器输出灵敏度达到设计的0.787V/mm为止；
步骤S8：灵敏度调整好后，即螺纹套旋入不锈钢壳体的内螺纹的位置确定后，将钢环的外圈与外壳体的重合接触处沿圆周进行激光无缝精密焊接为整体结构。
本发明提供了一种电涡流探头及其制造方法。具备以下有益效果：通过将第一铜环、第二铜环和第三铜环分别固定连接在电缆的内导体芯线外表面、内层屏蔽层外表面和外层屏蔽层外表面；以第一铜环和第二铜环为媒介，使电缆内导体芯线和内层屏蔽层能够与铜环的大面积接触，并在铜环外表面包覆封装壳体，以保证铜环与电缆内导体芯线和内层屏蔽层能够可靠连接，从而也能够保证连接处在高温环境下不容易氧化脱落，进而能够有效保证可靠连接传输信号。通过将不锈钢壳体的内螺纹与螺纹套的外螺纹设置为进行锥度密封连接，而不是自由状态的光滑连接，从而能够防止油污从尾部渗入，同时也能够进一步保证探头线圈的固定不移位、不松动、不受氧化，能有效保证探头长时间工作的稳定性与可靠性。并将钢环边沿与不锈钢壳体前段无螺纹处进行圆周激光焊接为一整体结构，从而让保证了涡流传感器长时间工作稳定性、可靠性、安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1 本发明的结构示意图；
图2 本发明中电缆与第一铜环、第二铜环和第三铜环连接的结构示意图；
图3 本发明中封装壳体和线圈安装座的安装结构示意图；
图4 本发明中螺纹套的安装结构示意图；
图5 本发明中不锈钢壳体的剖面结构示意图；
图6 本发明中钢环的剖面结构示意图；
图7 本发明中外壳体的安装结构示意图；
图中标号说明：
1、电缆；2、第一铜环；3、第二铜环；4、第三铜环；5、封装壳体；6、第一过线槽；7、第二过线槽；8、线圈安装座；9、线圈；10、外套件；11、限位凸起；12、螺纹套；13、不锈钢壳体；14、外壳体；15、钢环；16、环形凹槽；18、环形槽；19、密封槽；20、密封圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一，如图1-7所示，本发明公开了一种电涡流探头，包括电缆1和外套件10，电缆1的端部分别设置有第一铜环2、第二铜环3和第三铜环4，第一铜环2、第二铜环3和第三铜环4分别固定连接在电缆1的内导体芯线外表面、内层屏蔽层外表面和外层屏蔽层外表面；第一铜环2、第二铜环3和第三铜环4外表面包覆有封装壳体5，封装壳体5表面分别开设有第一过线槽6和第二过线槽7，第一过线槽6和第二过线槽7分别与第一铜环2外表面和第二铜环3外表面相对应，封装壳体5的端部设置有线圈安装座8，线圈安装座8外表面固定绕接有线圈9，线圈9的两端引线分别穿过第一过线槽6和第二过线槽7与第一铜环2和第二铜环3相连接；在本实施例中，线圈安装座8上开设有两个过线孔，线圈9的两端引线分别穿过两个过线孔后通过第一过线槽6和第二过线槽7与第一铜环2和第二铜环3相连接。
封装壳体5外表面设置有限位凸起11，限位凸起11与线圈安装座8之间固定套接有螺纹套12，第一过线槽6和第二过线槽7均位于螺纹套12内部，螺纹套12外表面通过螺纹连接有不锈钢壳体13的内螺纹相连接，不锈钢壳体13外表面通过外螺纹与外壳体14的内腔相连接；
外套件10的内腔侧表面开设有定位凹槽，外套件10通过定位凹槽与线圈安装座8相连接；外套件10的端部通过钢环15与外壳体14固定连接。
工作原理：
本发明通过将第一铜环2、第二铜环3和第三铜环4分别固定连接在电缆1的内导体芯线外表面、内层屏蔽层外表面和外层屏蔽层外表面；以第一铜环2和第二铜环3为媒介，使电缆1内导体芯线和内层屏蔽层能够与铜环的大面积接触，并在铜环外表面包覆封装壳体5，以保证铜环与电缆内导体芯线和内层屏蔽层能够可靠连接，从而也能够保证连接处在高温环境下不容易氧化脱落，进而能够有效保证可靠连接传输信号，再将线圈9引线两端分别采用激光点焊在第一铜环2和第二铜环3上，并在铜环外表面包覆螺纹套12进行固定定位，在本实施例中，螺纹套12采用高温全密封注塑工艺包覆在封装壳体5外表面；从而进一步保证线圈引线两端与同轴电缆线可靠连接。继而有效保证传统电涡流传感探头电涡流传感器探头工作的稳定性、可靠性、安全性能；也大大减小了传感器探头的温漂性能；由于是全密封无氧化成型，探头使用寿命能从传统生产工艺的三年提高到10年以上。
实施例二，作为实施例一的进一步改进，螺纹套12的外螺纹设置为10°的锥度结构，不锈钢壳体13的内部螺纹设置为10°的锥度内螺纹，不锈钢壳体13的内螺纹与螺纹套12的外螺纹相配合锁紧固定。通过将不锈钢壳体13的内螺纹与螺纹套12的外螺纹设置为进行锥度密封连接，而不是自由状态的光滑连接，从而能够防止油污从尾部渗入，同时也能够进一步保证探头线圈的固定不移位、不松动、不受氧化，能有效保证探头长时间工作的稳定性与可靠性。
实施例三，作为实施例二的进一步改进，不锈钢壳体13外表面开设有环形凹槽16，环形凹槽16内部设置有两个互成180度的圆孔，圆孔内安装有锁紧钉，锁紧钉穿过圆孔与螺纹套12相锁紧。通过锁紧钉使不锈钢壳体13与螺纹套12进一步紧密锁紧连接成一体。
实施例四，作为实施例二的进一步改进，钢环15外表面分别开设有两组环形槽18，外套件10内侧表面和外壳体14端部内表面均设置有环形连接凸起，环形连接凸起分别通过激光焊接在两组环形槽18内。通过环形槽18以增加钢环15与外套件10和外壳体14的接触面积，从而进一步保证外套件10和外壳体14之间连接的稳定性。
实施例五，作为实施例二的进一步改进，不锈钢壳体13外表面开设有密封槽19，密封槽19内固定安装有密封圈20，不锈钢壳体13通过密封圈20与外套件10内表面密封接触。通过密封圈20以保证外套件10内部的密封效果。
本发明还公开了一种电涡流探头的制造方法，包括以下步骤：
步骤S1：按要求调试好线圈9的内圈孔直径、外圈直径、线圈匝数、线圈厚度、直流电阻、电感、损耗、品质因数；
步骤S2：将第一铜环2、第二铜环3和第三铜环4分别压接在电缆1的内导体芯线外表面、内层屏蔽层外表面和外层屏蔽层外表面；
步骤S3：再将步骤S2中准备好的带有铜环的电缆线和聚苯硫醚颗粒材料放入定制的塑胶模具中，使聚苯硫醚颗粒材料注塑成封装壳体5和线圈安装座8一体式结构，使封装壳体5包覆在电缆1外表面；从而能实现探头线圈固定定位不发生移动、松动，且能保证信号传输的稳定性、可靠性；
步骤S4：将步骤S1调试好的线圈9放置于步骤S3注塑形成的线圈安装座8平面上，并将线圈9引线的两端通过封装壳体5表面注塑形成的第一过线槽6和第二过线槽7与第一铜环2和第二铜环3点焊连接好；
步骤S5：将步骤S4形成的部件一起再放入螺纹套12的注塑模具中，使注塑形成的螺纹套12紧密包覆在封装壳体5外表面；确保了线圈核心结构块与电缆结构体能够紧密牢固地固定在一起，通过注塑，聚苯硫醚材料也将3个铜环与电缆可靠的固定在一起。并在注塑结构体上形成了的螺纹结构，用于后面与不锈钢壳体内部螺纹连接时进行灵敏度的精密调节；
步骤S6：将步骤S5形成的部件和钢环15一起放入外套件10的模具中进行注塑，形成外套件10结构，并使外套件10与钢环15的一端注塑为一体结构；便于与探头不锈钢壳体的连接；
步骤S7：将螺纹套12的外螺纹部位旋进不锈钢壳体13的内螺纹中进行灵敏度调整，通过专用静态位移标定仪进行测试旋入的深度，直到传感器输出灵敏度达到设计的0.787V/mm为止；
步骤S8：灵敏度调整好后，即螺纹套12旋入不锈钢壳体13的内螺纹的位置确定后，将钢环15的外圈与外壳体14的重合接触处沿圆周进行激光无缝精密焊接为整体结构。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。