DE1648449A1

DE1648449A1 - Elektroinduktive Pruefeinrichtung

Info

Publication number: DE1648449A1
Application number: DE19671648449
Authority: DE
Inventors: Arnelo Anders Ingvar
Original assignee: ESSEM METOTEST AB
Current assignee: ESSEM METOTEST AB
Priority date: 1966-02-14
Filing date: 1967-02-04
Publication date: 1971-06-24
Also published as: GB1146771A; US3518533A; NL6701191A; CH464566A; AT283013B; NO125115B

Description

fet ro indu it L ve Prüf e in rieht ung

Die Erfindung betrifft eine elektroindukbive Prüfeinrichtung 'j~jüT Bestimmung der Eigenschaften eines Körpers aus bestimmtem zu unfce; rauchendem Ma te rial, ΐ','ο handelt sich dabei um eine eie-tb ro induktive Prüf- oder Abtasteinrichtung für Wirbelatrome , die in einem Mate rialKörper während einer Relativbewegung zwischen dem Material und der Prüfeinrichtung axial zum Induktionaspulensyjteiu induziert werden.

hJ ist bereits bekannt, bei du ^r> zerstörungsfreien V/erkstoff- nvuWiri"· AO^ni-innta "ülöictroinduktive" Prüfverfahren anzuwenden, hui ".'«lohen da.-j zu uu te rauchende P;'; ι te rial stück durch eine Spule

eert 'lird, '"ölehu an eine ''Yechaelstromquel.le angeist. Von der .ipula wird dabei, ein elektromagnetisches ^t, 7/obüi, 'iiaan uiti Kraftlinien des Feldes den Prilf-

Untr yen (Μ 7 r_t 1 _Mr,. 2 _Nr. I Sate 3 doe Xndarutigsaos. ν. 4.3J

109826/01S3 BAO anm_NAL

1648U9

körper schneiden, Wirbelströme in dem Prüfkörper auftreten, welche auf die Spule einwirken, so daß sich deren elektrische Merkmale als Funktion der Wirbelströme in dem Prüfkörper ver-' ändern,.wobei sich diese Wirbelströme ihrerseits in Abhängigkeit von sich ändernden Eigenschaften des Prüfkörpers verändern. Durch Messen der elektrischen Merkmale bzw. Kennzeichen der Spule ist es möglich, sich Gewißheit über die Eigenschaften des Prüfkörpers zu verschaffen. Da die Veränderungen der elektrischen Merkmale bzw. Kennzeichen der Spule sehr klein sind, mu(3 die Spule in einer Brücken- oder Kompensationsschaltung beliebiger Art liegen, und die von der Brückenschaltung erhaltene unausgeglichene Spannung mu.'3 stark verstärkt werden, um diese Veränderungen anzuzeigen. Derartige Brückenschaltungen sind bekannt und bilden nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung, so daf3 sie demzufolge auch nicht weiter ins Detail gehend beschrieben werden. Eine geeignete Brückenschaltung ist beispielsweise im schwedischen Patent Nr. 179 und auf den Seiten 91 und 93 des Buches "Progress in Nondestructive Testing" von E.G. Stanford & J.H. Fearon, Band 1, Heywood & Company Limited, London, 195Ö, beschrieben. Die elektromagnetische Werkstoffprüfung ist in dem iapitel "Elektromagnitic methods of testing metals" auf den Seiten 59 - 109 des gleichen Buches noch ausführlicher behandelt.

Die bekannten Brückenschaltungen weisen einen oder in den meisten Fällen zwei Zeige auf, welche eine Spule der obenerwähnten Art enthalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung aollen jedoch vorzugsweise mehr als zwei Zweige mit einer derartigen Spule versehen sein, da es auf diese Weise möglich ist, das Spulensyatem dem Prüfkörper anzupassen.

Die örT'ö-ie der WirbeletrÖme werden durch zahlreiche verschiedene Faktoren beeinflußt, beispielsweise durch die Kopplung zwischen Spule und Prüfkörper, die von dem Abstand der Spulenwicklung von dem Prüfkörper abhängt. Andere Faktoren sind die Form des Prüfkörpers, seine Leitfähigkeit und seine magnetischen :■<.. urunschaften. Beim Untersuchen eines Werkstoffes auf Fehler mit Hilfe des elektroinduktiven Verfahren ist es daher besonders

109826/0 153 BAD ORIGINAL

_ ¹J _

wichtig, die Einwirkungen aller Paktoren zu eliminieren, die nicht mit den Materialfehlern zusammenhängen. Zu diesem Zweck ist es u.a. notwendig, die Kopplungsfaktoren dem betreffenden Prüfkörper anzupassen, d.h. die Dimensionen der Spule sind an die Dimensionen des Prüfkörpers anzupassen."Dies bedeutet, daß man bei Anwendung der bekannten Technik gezwungen ist, zum Prüfen von Körpern unterschiedlicher Abmessungen Spulen unterschiedlicher Größe zu verwenden. Wenn beispielsweise Stangenmaterial mit unterschiedlichem Querschnitt und unterschiedlichen Abmessungen geprüft werden soll, muß eine große Anzahl verschiedenartiger Spulen zum Einsatz kommen. Hierin liegt ein wirtschaftlicher und auch ein anwendungstechnischer Nachteil, der sich ausschalten ließe, wenn man ein und dieselbe Prüfeinrichtung zum Untersuchen von Prüfkörpern mit unterschiedlichen Dimensionen bzw. Abmessungen verwenden könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Prüfeinrichtung zu schaffen, wobei es weiterhin auch darum geht, bestimmte Arten länger dauernder bzw. größerer Fehler anzuzeigen, welche bisher nicht mit den bekannten elektroinduktiven Prüfeinrichtungen festgestellt und angezeigt werden konnten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße elektroinduktive Prüfeinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Induktionsspulensystem enthält, das eine Relativbewegung zwischen dem Prüfkörper und dem Spulensystem in einer Richtung axial zu dem System zuläßt, wodurch sich die elektrischen Kennzeichen der Spulen in dem System mit den Eigenschaften des Prüfkörpers verändern, äaü zur Feststellung dieser Eigenschaft des Prüfkörpers die Veränderungen der elektrischen Kennzeichen meßbar sind, und daß das Induktionsspulensystem mindestens zwei Spulen umfaßt, die in der axialen Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei eine oder mehrere der Spulen in ihren Betriebsstellungen relativ um individuelle, nicht zusammenfallende Achsen zentriert sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentan-SBrüchen.

109826/01

1648U9

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsformen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer elektroinduktiven Prüfeinrichtung gemäß einer Ausführungsfora: der Erfindung mit Verateileinrichtungen für die Induktionsspulen,

Fig. 2: ein Schaltbild für eine Schaltung, in die die Prüfeinrichtung von Fig. 1 eingeschaltet ist,

Fig. 3 und Fig. 4: eine zweite Ausführungafonn der Erfindung, bei der zwischen der Prüfeinrichtung und dem Prüfkörper eine Relativbewegung durchführbar ist, wobei weiterhin zusätzliche Ausführungsbeispiele zur Anordnung von Spulen dargestellt sind, welche den Prüfkörper umgeben,

Fig. 5: im Inneren eines rohrförmigen Prüfkörpers angeordnete Spulen,

Fig. 6 und Fig. 10: verschiedene Formen von Prüfkörpern mit diesen angepai3ten Prüf spulen und

Fig. 11 und Fig. 12: Ausführungsbeispiele, bei denen die Ebenen der Spulen nicht im rechten Kinkel zur axialen Durchlaufrichtung des Prüfkörpers liegen.

Gemä'S Fig. 1 ist ein Induktionsspulensystem 13 mit vier Spulen 1> ?» 3» 4 versehen, von denen jede so angeordnet ist, da.-s sie durch Betätigung eines Einsteilrades 22 in jeweils einer Halterung in vier verschiedenen Richtungen verstellbar ist. Das Einstellrad 22 ist an einer Welle 21 befestigt, die m:i t vier einander identischen Nocken 1ü versehen ist, die zueinander um jeweils 90° versetzt auf der Welle ?1 angeordnet sind. Jeder Nocken 16 wirkt auf das Ende einer Stange 20 ein, deren anderes Ende an einer zweiten Stange 17 angelenkt ist. Jede Spule 1, °, 3, 4 ist jeweils an einer Stange 17 befestigt.

BAD ORIGINAL

109876/015^

Gemäß Fig. 1 bewegen sich die Spule 1 in Richtung dea Pfeilea 14 -nach unten, die Spule 3 in Richtung dea P.feilea 15 nach oben, die Spule 2 in Richtung dea Pfeilea 18 nach links und die Spule 4 in Richtung dea Pfeilea 19 nach rechta.

Der in dem Induktionsspulenaystem filr das PrUfatiiok vorhandene Durchlaß nimmt von der in Pig. 1 dargeatellten maximalen Öffnungsweite aus ab, wenn daa iiinatellrad 22 betätigt wird, um die Spulen in Richtung der Pfeile 14, 15» 18 und 19 zu verateilen, wodurch daa Induktionsapulenayatem Prüfkörpern mit unterschiedlichem Querachnitt angepaßt werden kann.

Fig. 2 zeigt den Prüfkörper 5 mit den hintereinander um diesen herum angeordneten Spulen 1, ?, 3 und 4. Von einer Spannunga- \ quelle 10 wird über einen Transformator 9 Wechselstrom über zwei .Eckpunkte der Brücke zugeführt, und an den Auagangsklemmen 11 wird über die beiden verbleibenden Eckpunkte ein unausgeglichenem Signal entnommen, wenn beispielsweise die elektrischen Eigenschaften an den durch die einzelnen Spulen 1, 2, 3 und 4 abgetasteten Abschnitten des Prüfkörpers 5 zu einem bestimmten Zeitpunkt unterschiedlich aind. Dieses Signal kann zur Betätigung einer Anzeigevorrichtung benutzt werden, die den fehlerhaften Abschnitt de3 Materials bzw. Prüfkörpers farbig kennzeichnet.

Tn T?ig. 3 ist eine Ausführungaform dargeatellt, bei der die Spulen 1 und ? stationär angeordnet sind, während der Prüfkörper 5 im rechten Winkel zur ü'bene der Spulen 1 und 2 in Rich- ™ tung dea Pfeiles 6 bewegt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird der Prüfkörper zuerst in Richtung des Pfeiles 6 verschoben und dann in Richtung des kein Bezugszeichen aufweisenden Pfeiles gedreht, d.h. e<j erfolgt eine Abtastung des Körpers durch Drohung desselben. Umgekehrt können auch die Spulen 1 und ? bewegt werden und der Prüfkörper 5 bleibt stationär, oder die c'pulun 1 und P können bei stationärem Prüfkörper 5 gedreht 'werden. Die "Pi^. 3 und 4 zeigen den von den Spulen umgebenen Te at körper 5.

Fi". ^p< zeigb zwei Spulen 1 und 2, die von dem Prüfkörper 5 uin- <>;at)tsn sind, 'iur in diaaeni Fall ein Rohr mit der Mittelachse 8

109826/0151 BAD ORIGINAL

ist. Die Spulen kennen relativ zum PrUfkörper 5 verschoben oder gedreht werden, oder der Prüfkörper 5 kann relativ zu den Spulen 1 und 2 bewegt werden.

Die Fig.' 6 und 7 zeigen Ausführungsformen der Spulen 1,2, 3 und 4 und deren Anordnungen an verschiedenen Abschnitten de3 Prüfkörpers 5· Die Spulen 1, 2, 3 und 4 liegen jeweils in einer Ebene 12, welche rechtwinklig zur Längsachse 8 des Prüfkörpers liegt. Fig. 6 zeigt einen stangenförmigen Prüfkörper, während Fig. 7 einen rohrförmigen Prüfkörper zeigt. In Fig. 8 ist ein Prüfkörper mit quadratischem Querschnitt dargestellt, während Fig. 9 einen Prüfkörper mit U-Profil zeigt und Fig. 10 einen Prüfkörper mit dreieckigem Querschnitt wiedergibt. Fig. 10 zeigt die Anwendung der erfindungsgemä;3en Prüfeinrichtung in Verbindung mit einem Prüfkörper mit dreieckigem Querschnitt, der beispielsweise einen Winkel von 120° aufweist. Die elektroindiktive Prüfeinrichtung kann mit einer ungeraden Anzahl verstellbarer Spulen versehen sein, wobei eine zusätzliche stationäre Spule in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur Axialrichtung liegt. Fig. 9 zeigt eine Auaführungaform mit zwei Spulen 1 und 4 zur äußeren Abtastung des Prüfkörpers und zwei Spulen 2 und 3, um den Prüfkörper innen abzutasten. Die inneren und äußeren Spulen können ebenfalls im Falle eines rohrförmigen Prüfkörpers, sowie er in Fig. 7 gezeigt ist, benutzt werden.

Fig. 11 zeigt zwei Spulen 1 und 2, welche in Ebenen liegen, die bestimmte Winkel mit den Ebenen 12 einschließen, welche rechtwinklig zur Längsachse 8 des Prüfkörpers 5 liegen. Die Ebenen dieser Spulen 1 und 2 liegen parallel zueinander. Fig. 12 zeigt, da'3 diese Ebenen für die Spulen 1 und 2 auch unter einem bestimmten Winkel gegeneinander geneigt sein können.

Die in den Fig. 6 und 7 wiedergegebenen Au3führung3formen können Verstelleinrichtungen wie bei der Anordnung gemäß Fig. aufweisen. Bei den Ausführungaformen gemäi3 den Fig. 3 bis 5, bei denen jeweils nur zwei Spulen vorhanden sind, sind diä jeweiligen exzentrischen Stellungen der Spulen an die Dimensionen des jeweiligen Prüfkörpers angepaßt. Tn einem solchen Fall

9826/01S3 BADORiGiNAL

1648U9

können erfindungsgemäß die Spulen in einer bestimmten Relativstellung zueinander angeordnet bzw. befestigt sein, was soviel bedeutet, daß die Spulenanordnung mit in dieser Weise fest angeordneten Spulen hergestellt werden kann.

,Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen .Ausführungsformen beschränkt, welche zum Prüfen von nichtmagnetischen Prüfkörpern vorgesehen ist; die Auaführungsformen können auch an mamet-i sehe Prüfkörper angepaßt werden, vorausgesetzt, daß der Prüfkörper magnetisch gesättigt ist.

109826/0153

Claims

1648A49

Patentansprüche

1. Elektroinduktive Prüfeinrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften eines Körpers aus zu untersuchendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Induktionsspulensystem (13) enthält, das eine Relativbewegung zwischen dem Prüfkörper (5) und dem Spulensystem (13) in einer Pachtung axial zu dem System zuläßt, wodurch sich die elektrischen kennzeichen der Spulen in dem System mit den Eigenschaften dea Prüfkörpers verändern, daß zur Feststellung dieser eigenschaft des Prüfkörpers die Veränderungen der elektrischen Teimzeichen meßbar sind, und da/3 das Induütionsspulensystöm. mindestens zwei Spulen umfaßt, die in der axialen Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei eine oder mehrere der Spulen in ihren Betriebsstellungen relativ um individuelle, nicht zusammenfallende Achsen zentriert sind.

?. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da-3 die Spulen relativ zueinander quer zur Axialrichtung verstellbar sind.

3· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da;3 die Spulen in axialer Richtung stationär sind und da.i der Prüfkörper in axialer Richtung bewegbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.- die Spulen an dem stationären Prüfkörper entlang in axialer dichtung bewegbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da'3 Mittel vorgesehen sind, um den Prüfkörper -ährend der Axialbewegung in Rotation zu vernetzen.

ο. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da * die Spulen während ihrer Axialbewegunp· um diese Achse drehbar sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, ? oder 3> dadurch gekennzeichnet, da-3 die Spulen ''/ahrend dar Axi^lbe'vegung in den Prüfkörper hinein bewegbar sind.

109826/0153

ivinrichtun.g na oh Anspruch 1, 2 oder 3 j dadurch gekennzeich net, -UeQ die Spulen während der Axialbewegung den Prüfkö rne r unige be η.

Id-n H oil bung nach Anspruch 1, - oder 3, dadurch gekennzeich net, daiJ "Jährend der Axialbewegung einige der Spulen den Prüf Körn jr umgeben, während andere der opulen von dem Prüf körper ι,νηreben -"erden.

10. LVinrichtarip; nroh Anspruch 1, ? oder 3> dadurch geic

iid t, da? die Spulen in parallelen Ebenen verötellbar eiivl.

11. ji-inrichtang nach Anapruch 1, ? oder 3, dadurch ge'cennzeich-

net, da.3 die jpulan in ebenen verateilbar sind, die recht- a

viiniili-: au eier Axialriohtung liegen.

\'.^J. Ji. in rl oh bun'·¹; naon Anapruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, da:3 die Spulen ία ebenen verstellbar bz¹^. einstellbar aind, f'tilahc; relativ zu der Axialrichtung geneigt sind.

\'\. Jiinriohfcung nach einem der Ansprüche 1, ο oder 3> dadurch -^etceririzeiohntjt, ti a '3 axe vier verstellbare Spulen um f a Jt, welche oaarweia-j in i.'benen vera teilbar sind, die recht'vink-Ii./5 VAX der Axi.alrichtun.^ liegen.

14. j'. i.n rieht-<.ng nach Anspruch 1, ? oder 3> dadurch ge teenage ich-/i:jö, du-i -ite öini ungerade Anzahl verateilbarer Spulen und eine '"eitere stationäre -.Spule umfaßt, die in einer ±;bene "

oh t .',14 de r ⁽';x I.71I r i oh tuap- lie ^t.

1098?ß/0153 ^BAD