DE2033877C3 - Sondenhalter für die Ultraschallprüfung von Turbomaschinenschaufeln - Google Patents

Description

daß benachbart zu der Ultraschallsonde an dem Basisteil ein Nocken angeordnet ist, der zwischen einer ausgefahrenen Lage, in der derselbe die-Schaufel weg \un der Uitraschallsonde drückt und einer eingefahrenen Lage, in der die Schaufel in Berührung mit der L'itraschallsondc kommen kann, beweglieh vorliegt, daß der Nocken eingefahren wird, sobald die Betätigungsstange auf Grund eines Anstoßes des Endes der Fühkranordnung des Schaufelendes berührt, daß eine Feder für das nachgebende Drücken der Betätigungsstange in die ausgefahrene Lage vorgesehen ist.

Ausgestaltungen des erfindungbgemäßen Sondenhalters ergeben sich aus den Uraeransprüchen.

Hierdurch wird es nun möglich, die Ultraschall-Miiiile während des Einfahrens derselben in die Tür- » Maschine außer Berührung mit den Schaufeln zu füllten, und die ültraschailsonde arbeitet nur dann, wenn sie in der richtigen Lage über der Schaufel an-Ciordnet ist, wodurch einerseits mit Sicherheit Fehlmessungen vermieden werden und ? idererseits eine Beschädigung der Ultraschallsonde verhindert wird.

Die mit dem erfindungsgemäßen Sondenhalter versehene Uitraschallsonde findet für die Ultraschallprüfung einer Turbomaschincnschaufel Anwendung, iac an ihrem unteren Ende an einem Kompressor-Rotor befestigt ist.

Die Sonde weist ein durch die Bedienungsperson !^-handhabtes, allgemein längliches Basisteil auf. F.iP.e durch das Basisteil getragene Anordnung hält nachgebend eine Schaufel in einer gegebenen Lage relativ zu dem Basisteil, sobald ein erstes Ende des Basisteils längsseitig der Schaufel in Berührung mit dem unteren Ende der Schaufel verschoben wird. Fine Uitraschallsonde kann in Oberflächenberührung mit der Schaufel zwecks Ultraschall-Prüfung derselben gebracht werden. Es ist eine Anordnung fur üie schwenkbare Befestigung der Sonde an diesem Basisteil und in Berührung mit der Schaufel mit einer gegebenen Entfernung von dem unteren Ende der Schaufel vorgesehen, und zwar sobald das erste Ende des Basisteils in Berührung mit dem unteren Ende der Schaufel steht. Eine Nockenanordnung, die durch das Basisteil getragen wird, hält die Schaufel zwangläufig aus einer Berührung mit der Sonde, bis das erste Ende des Basisteils in Berührung mit dem unteren Ende der Schaufel steht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargsstellt und wird im folgenden näher geschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Seitenaufriß eines Ausführungsb^i- j° spiels einer erfindungsgemäßen Ultraschallsonde,

F i g. 2 eine Draufsicht von oben auf die Sonde nach der Fig. 1 längs der Line 2-2; erläutert die Sonde in einer Lage für das Prüfen einer an einem Rotor befestigten Turbomaschinen-Schraube,

F i g. 3 eine Draufsicht von unten auf die in der Fig. 1 gezeigte Sonde längs der Linie 3-3; erläutert ebenfalls die Sonde in einer Lage für das Prüfen einer Turbomaschinen-Scbaufel,

F i g. 4 eine Endansicht der Sonde nach der F i g. 1 längs der Lilie 4-4 nach der F i g. 2,

F i g. 5 eine Ansicht längs der Linie 5-5 nach der

Fig. 1,

F i g. 6 eine Ansicht längs der Linie 6-6 nach der Fig. 2, ⁶S

F i g. 7 eine Ansicht in der gleichen Ebene wie Fig. 6; erläutert die Bauelemente in einer unterschiedlichen Lage.

unter Bezugnahme auf die F i g. I, 2 und 3 ist dort ein Ausführungsheispiel einer Ultruschall-Sonden-Haliiunorilnung !0 nach der Erfindung gezeigt. Der Halter 10 weist einen Block 12 auf. von wo aus sich ein lärmliches Basisteil 14 erstreckt. Der Block 12 ist in geeigneter Weise für eine Handhabung durch eine Bedienungsperson ausgebildet und weist ebenfalls elektrische Verbindungen für die Sondeneinheit der Sondenhalter-Anordnung 10 auf.

Das freie Ende des Basisteils 14 besitzt eine Schulter 16, die eine U-Iormige Halterung 18. wie insbesondere in der F i g. 4 gezeigt, aufnehmen kann. Die U-fürnfme Halterung 18 weist ein Basiste,! -»■ befestigt an der Schulter 16 vermittels einer Schraube 22. auf. Die Halterung 18 weist Seitenbeine 24 und 26 auf, die die Kanten einer Schaufel 25 führen können, welche vermittels der Sonde geprüft werden soli Da die Turbomaschincn-Sjhautdn allgemein ein hohen Wülbungswinkei aufweisen, erstreckt sich ein Stift 28 seitlich \on dem Bein 24 aus. dergestalt, dan derselbe als eine Schwenkstelle für eine Kante der Schaufel 25 dient. Turbomaschinen-Schn.ufeln sind häufig an verjüngt zulaufenden Rotoren, ähnlich dem in der. F i s. 2 und 3 Gezeigten Rotor 27, befestigt, bs ist ein Paa"r Vorsprünge 42 und 44 einstückig mit der U-förmigen Halterune 18 ausgeführt. Diese \ orsprünge besitzen gegebene Längen relativ zueinander dergestalt, daß bei Anstoßen der Vorsprünge 42 und 44 an den Rotor 27 an dem unteren Ende 29 der Schaufel 25 das längliche Basisteil 14 zwanglauhg allgemein senkrecht zu der Achse des Rotors 27 anceordnet wird. Man sieht, daß auch unterschiedliche U-förmiee Halterungen 18 für die Sondcnhalter-Anordnung" 10 vorgesehen werden können, um so die Sonde für Schaufeln mit anderen Konfigurationen als do- in den F i g. 2 und 3 gezeigten Konfiguration genau anzuordnen.

Der Mittelabschnitt der Schaufel 25 wird 1.; Richtung auf das Basisteil 14 vermittels eine« Arms 30 gedrückt, der schwenkbar an einer sich zu der Halterung 32 hin erstreckenden Welle 34 angeordnet ist. wobei die Halterung einstückig mit dem Block 12 ausgeführt ist. Eine Torsionsfeder 36 wirkt auf die Halterung 32 und den Arm 30 dergestalt ein. daß die Schaufel 25 in Richtung auf das Basisteil 14 gedrückt wird. Ein Stab 38 erstreckt sich seitlich von der Halterung 32 aus und wirkt als ein Anschlag, der die Bewegung des Arms 30 in Richtung auf das Basisleil 14 begrenzt. Wie an Hand der Fig. 1 ersichtlich, besitzt der Arm 30 ein verjungt zulaufendes freies Ende 40. dergestalt, daß das Einführen der Schaufel 25 durch die U-fÖHUige Halterung 18 den Arm 30 weg von dem Basisteil 14 drückt.

Die Srndenhaltcr-Anordnung 10 weist eine Sondeneinheit bestehend aus einer Sonde 46 auf, die in Oberflächenberührung mit der Schaufel 25 kommen kann. Die Sonde 46 ist in einem allgemein rechtwinkligen Sondentragerrahmen 48 angeordnet. Wie insbesondere in der Fig. 5 gezeigt, weist der Sondentrage-Ralunen 48 gegenüberliegend zueinander angeordnete Vorsprünge 50 auf, die in Schlitzen 52, s. Fig. I, aufgenommen werden, welche in dem Basisteil 14 unter Ausbilden einer Drehpunktsbefestigung für den Sondentrage-Rahmen 48 ausgebildet sind. Die Seiten des Sondentrage-Rahmens 48 werden in einem mittleren Schlitz 54 aufgenommen, der in der Bodenseite des zylinderförinigen Tragteils 56 so aus-

gebildet ist, daß der Sondcntragerahmen in einer Ebene verschoben werden kann, die durch die Ringlagc der zylinderförmigen Traganordnung 56 relativ zu dem Hasistcil 14 eingestellt wird.

Das zylinderförmige Tragteil 56 besitzt einen Vorsprung 58, der sich durch eine Tragplatte 60 hindurch erstreckt. Eine Schraube 62 hält eine Abdeckplatte 64 gegen die obere Seite einer Befestigungsplattc 60 unter Befestigen des zylinderförmigen Trag-

Es ist ein Schalter 100 benachbart zu dem inneren Ende der Stange 76 so angeordnet, daß bei Einfahren der Betätigungsstange 76 der Schalter 100 elektrische Energie der Sonde 46 unter Infunktionsetzen 5 derselben und Ausführen einer Prüfung zuführt.

Die Sondenhalteranordnung 10 dient dazu, in der folgenden Weise einen Ultraschalltest oder Prüfung einer Turbomaschinen-Schaufel auszuführen. Die Platte 60, die dazu dient, die Sondenrahmen-Tragan-

trag-Rahmcn 48 verschoben wird, angeordnet werden. Hs ist ebenfalls möglich, eine zusätzliche Veränderung dadurch vorzusehen, daß das zylinderförmige Tragteil 56 relativ zu der Befestigungsplatte 60 geschwenkt wird.

Hs erstreckt sich ein Ansatz 70 von dem Sondentragrahmen 48 aus in Richtung auf das untere Ende 29 der Schaufel 25. Hs wirkt eine Feder 72 auf das

74 ein. wodurch der Sondenlragrahmen 48 nachgebend in Richtung auf das untere Ende 29 der Schaufel 25 iicdrückt wird.

teils 56 hieran. Die Befcstigungsplattc 60 ist an dem »o Ordnung 43 abzustützen, wird geschwenkt unter VerRahmen 14 vermittels Schrauben 66 befestigt, die ändern der Ebene, in der die Sonde 46 relativ zu der sich durch Schlitze 68. s. die Fig. 2, hindurch er- Schaufel verschoben wird, die vermittels des Basisstrecken. Wie ersichtlich, kann die Platte 60 einstell- teils 14 getragen wird. Hierdurch wird die individubar relativ zu dem Basisteil 14 unter Verändern der eile Sonde 46 für eine spezielle Halteanordnung 10 Richtung des Schlitzes 54 in den zylinderförmigen ts kalibriert. Eine feinere Kalibrierung kann ebenfalls Tragteilen 56 und der Ebene, in der der Sonden- dadurch erzielt werden, daß die Schraube 62 gelöst b id d und das zylinderförmige Tragteil 56 gedreht wird. Es

wird sodann ein Ankopplungsmittel, gewöhnlich öl, auf die Sonde 46 aufgebracht, um eine größtmögliche Übertragung der Vibrationen von der Sonde 46 in die zu prüfende Schaufel sicherzustellen. Das Ende der Sonde, das die U-förmige Halterung 18 enthält, wird über die Spitze der Schaufel 25 so eingeführt, daß die vordere Kante der Schaufel an dem Stift 28 gegegenübcrlicgendc Ende des Sondentragrahmens 48 »5 schwenkt wird. Das Gehäuse 14 wird nach innen in und eine an dem Basisteil 14 ausgebildete Schulter Richtung auf das untere Ende 29 der Schaufel 25 so

vorwärtsbewegt, daß der Arm weg von der Sonde 46 bewegt wird. Während dieser Bewegung befindet sich die Betätigungsstange 76 in der in der F i g. 7 gezeig-

Wie insbesondere in den F i g. 6 und 7 gezeigt, 30 ten Lage, so daß der Nockenbuckel 86 in einer auswird eine Betätigungsstange 76 in einem in dem Ba- gefahrenen Lage vorliegt, wodurch die Oberfläche sisteil 14 ausgebildeten längsseitigen Schlitz 78 auf- der Schaufel 25 außer Oberflächenberührung mit der genommen. Die Stange 76 weist ein Paar Schlitze 80 Sonde 46 gehalten wird.

auf. die in dem Basisteil 14 befestigte Stifte 81. 82 Sobald sich die Halterung 18 dem unteren Ende

aufnehmen.wodurch die längsscitige Verschiebung 35 29 der Schaufel 25 und der Oberfläche des Rotors 27 der Betätigungsstange 76 begrenzt wird. Es liegt eine nähert, stößt die Betätigungsstange 76 an dem Rotor Nockenplattc 84 in einem Schlitz 88 benachbart zu 27 an und wird relativ zu dem Basisteil 14 zurückgedem Schlitz 78 vor und ist schwenkbar an einem zogen. Sobald die Betätigungsstange 76 vollständig Ende an dem Stift 82 angelenkt. Die Nockenplattc zurückgezogen oder eingefahren ist, wird der Nok-84 weist einen Nockenbuckel 86 auf. der sich durch 40 kenbuckel 86 eingefahren, und der unter Federeineinen Schlitz 88 benachbart zu der Sonde 46 er- wirkung stehende Arm 30 drückt die Schaufel 25 in streckt. Die Nockenplatte 84 besitzt einen Schlitz 90. Berührung mit der Sonde 46. Sobald die Betätigungsdereinen an der Betätigungsstange 76 befestigten stange 76 vollständig eingefahren ist, kommt der Stift 92 aufnimmt. Der Schlitz 90 ist relativ zu der Stab 96 in Eingriff mit dem Schalter 100, der seiner-Schwenkbefestigung der Nockenplatte 84 so an- 45 seits elektrisch die Sonde 46 erregt unter Aus^f:ihren geordnet, so daß cine Verschiebung der Betätigungs- der Ultraschall-Prüfung auf Defekte in der Schaufel stange 76 in einer eingefahrenen Lage relativ zu dem 25.

Basisteil 14 dazu führt, daß der Nockenbuckel 86 in Die Ansätze 42 und 44 stoßen an den Rotor 27

eine eingefahrene Lage. s. die F i g. 6. überführt wird. dergestalt an, daß das Basisteil 14 allgemein senk-Eine Feder 94 umgibt eine Stange 96. die sich von 5° recht zu der Achse des Rotors 27 vorliegt. Die U-fördem inneren Ende der Betätigungsstange 76 aus er- mige Halterung 18, einschließlich des Stiftes 28, hält streckt. Die Feder 94 wirkt auf eine Hülse 98 in dem das untere Ende der Schaufel in einer derartigen Gehäuse 14 und das innere Ende der Betätigungs- Lage, daß die Sonde 46 parallel zu und in Oberflästange 76 so ein. daß die Stange in Richtung auf die chenberührung mit dem äußeren Teil der Schaufel 25 ausgefahrene Lage. s. die F i g. 7. gedrückt wird. In 55 steht. Der Ansatz 70 und die Feder 72 ermöglichen dieser Lage führt die Verschiebung der Schlitze 92 eine genaue Lagenanordnung der Sonde 46 relativ zu zu dem linken Ende des Schlitzes 90 in der Nocken- der Länge der Schaufel 25. Die Drehbefestigung des platte 84 dazu, daß der Nockenbuckel 86 aus dem Sondentragrahmens 48 ermöglicht es, daß die Sonde Schlitz 88 herausgeführt wird. 46 sich auf die leichte Krümmung der Oberfläche der

Der Buckel 86 und die Betätigungsstange 76 wei- 60 Schaufel 25 anpaßt, wodurch eine größtmögliche sen eine derartige Größe auf. daß bei Ausfahren der Oberflächenberührung und größtmögliche Signal-Stange 76 während der Nockenbuckel 86 die Schau- ablesungen sichergestellt werden. Sobald die entsprefel 25 aus der Berührung mit der benachbarten chende Ablesung festgestellt oder aufgezeichnet ist, Sonde 46 hält. Sobald die Stange an das untere Ende wird die Sonde 46 von dem unteren Ende der Schau-29 der Schaufel 25 anstößt, erfolgt ein Einfahren, 65 fei 25 weggezogen, wodurch keine elektrische Enerwodurch der Nockenbuckel 86 eingefahren wird und gie mehr der Sonde 46 zugeführt wird und wiederum eine Oberflächenberührung mit der Sonde 46 ermög- die Schaufel 25 außer Berührung mit der Sonde licht wird. gehalten wird.

Die obige Sonde ermöglicht eine sehr genaue und schnelle Ultraschallprüfung von Turbomaschinen-Schaufeln. Da die Armaturen automatisch die Schaufel in einer richtigen Lage relativ zu der Ultraschallsonde halten, können nichtgelernte Arbeitskräfte für das Ausführen der Prüfung herangezogen werden. Weiterhin stellt die Nockenanordnung sicher, daß die Oberfläche der Sonde gegen eine nicht beabsichtigte Berührung während der Lageanordnung der Sonde an der Schaufel geschützt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

$09685/362

Claims (3)

I 2 teil befestigte Federvorrichtung für das nachgebende Patentansprüche: Halten der zu untersuchenden Schaufel in der gege benen Lage, wenn die Fiihleranordnung cias eine

1. Sondenhalter für die Ultraschallprüfung von Schaufelende berührt, sowie eine Anordnung für eine Turbomaschinen-Schaufeln mit einem durch eine 5 schwenkbare Befestigung der Sonde. (Nondestructive Bedienungsperson gehandhabten, länglichen Ba- Testing, Mai-Juni 1958, S. 228 bis 236 sowie Airsisteil, einer Ultraschallsonde, die für eine Ober- craft Engineering, Februar 1959, S. 51 bis 54).
flächenberührung mit der Schaufel für die Ultra- Sondenhalter bzw. Ultraschailsonden nach diesem

schallprüfung derselben geeignet ist, eine Fühler- Stand der Technik bedürfen einer Handhabung anordnung, durch welche das Basisteil relativ zu io durch speziell ausgebildetes Personal, da bei den der Schaufel in eine gegebene Lage gebracht nicht zerstörenden Uitraschallprüfverfahren nur wird, sobald die Fühleranordnung in Berührung dann ein den Gegebenheiten entsprechendes Priifermit dem einen Ende der Schaufel kommt, eine an gebnis erhalten wird, wenn zwischen dem zu prüfendem Basisteil befestigte Federvorrichtung für das den Bauelement und der Ultraschallsonde ein benachgebende Halten der zu untersuchenden 15 stimmtes Lageverhältnis vorliegt. Zur Erläuterung sei Schaufel in der gegebenen Lage, wenn die Füh- auf folgendes verwiesen. Durch entsprechende Handleranordmirtg das eine Schaufelende berührt, so- habung des Sondenhalters wird die Ultraschallsonde »vie eine Anordnung für eine schwenkbare Befe- in Berührung mit dem zu prüfenden Bauteil, hier stigung der Sonde, dadurch gekenn- also eine Turbomaschinenschaufel, benachbart zu zeichnet, daß sich ein längliches Betätigungs- *o dem einen Ende angeordnet und elektrisch unter element in Form einer Stange (76) von einem Ausbilden von hochfrequenter mechanischer Vibra-Ende des Basisteils (14) aus erstreckt und paral- tion erregt. Diese Vibrationen verlaufen durch die IeI zu der längsseitigen Achre desselben zwischen Schaufel und werden von deren gegenüberliegendem einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Ende zurück zu der Ultraschallsonde reflektiert. Ein Lage beweglich ist, daß benachbart zu der Ultra- as Vergleich der ausgesandten und der empfangenen Sischallsonde (46) an dem Basisteil (14) ein Nok- gnale gibt einen Hinweis auf das Vorliegen oder ken (86) angeordnet ist, der zwischen einer aus- Nichtvorhandenscin von Fehlern oder Fehlstellen in gefahrenen Lage, in der derselbe die Schaufel den Schaufeln, wie Mikrorisse u. dgl.
(25) weg von der Ultrase allsonde (46) drückt Nun ist bei der Überprüfung von Turbomaschi-

und einer eingefahrenen Lagr\ in der die Schaufel 30 nenschaufeln erforderlich, eine Kopplung und ge-(25) in Berührung mit der bltraschallsonde (46) naue Lageanordnung der über dem Sonderhalter gekommen kann, beweglich vorliegt, daß der Nok- handhabten Ultraschallsonde an der zu prüfenden ken (86) eingefahren wird, sobald die Betäti- Schaufel sicherzustellen. Die Ankopplung und gegungsstange (76) auf Grund eines Anstoßes des naue Lageanordnung sind hierbei außerordentlich Endes (70) der Fühleranordnung das Schaufelende 35 kritische Faktoren, da eine größtmögliche Reflexion (29) berührt, daß eine Feder (94) für das nachge- der Ultraschallenergie, insbesondere wenn es sich um bende Drücken der Betätigungsstange (76) in die sehr kleine Diskontinuitäten handelt, nur dann erzielt ausgefahrene Lage vorgesehen ist. wird, wenn eine einwandfreie Kopplung vorliegt und

2. Sondenhalter nach Anspruch 1, dadurch ge- insbesondere die Sonde einwandfrei senkrecht zu kennzeichnet, daß ein auf den Nocken (86) an- 40 einer Diskontinuität oder Fehlstelle angeordnet ist.
sprechender Schalter (100) für die Zuführung , Die richtige Handhabung des Sondenhalters und elektrischer Energie zu der Sonde (46) dann vor- somit eine richtige Aussage über den Zustand einer gesehen ist, wenn sich lediglich das Ende (70) in Turbomaschinenschaufel erfordert nun bei einschlä-Berührung mit dem Schaufelende (29) befindet, gigen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik

3. Sondenhalter nach Anspruch 1, dadurch ge- 45 eine erhebliche Anlernzeit, d. h., es sind hierzu gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (76) ein schuhe Arbeitskräfte erforderlich. Wird der Sonden-Paar Schlitze (80) für die Aufnahme von Stiften halter nicht richtig gehandhabt, werden, wie auf der (81, 82), die an dem länglichen Basisteil (14) be- Hand liegt, bei Vorliegen von selbst gefährlichen festigt sind, aufweist, der Nocken (86) schwenk- Diskontinuitäten, die dann bei Betrieb der Turbomabar an dem länglichen Basisteil (14) angordnet 50 schine zu einer Zerstörung der Schaufeln führen könist, einen Schlitz (90) besitzt, durch den sich ein nen, nur unzureichende Fehlersignale erhalten, d. h., Stift (92) erstreckt, der an der Betätigungsstange ein wesentliches Gefahrenmoment wird übersehen. (76) befestigt ist. Bisher wurden deshalb derartige Überprüfungen meistens im Laboratorium mit erheblichem Aufwand

55 ausgeführt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Sondenhalter für die Ultraschallprüfung von Turbomaschinenschaufcln der angegebenen Art zu

Die Erfindung betrifft einen Sondenhalter für die schaffen, der es auch relativ ungelerntem und nicht Ultraschallprüfung von Turbotnaschincn-Schaufeln βο erfahrenem Personal ermöglicht, Prüfergebnisse zu mit einem durch eine Bedienungsperson gehandhab- erzielen, die in jedem Falle dem tatsächlichen Zuten, länglichen Basisteil, einer Ultraschall3onde, die stand der Schaufeln entsprechen.
für eine Oberflächenberührung mit der Schaufel für In kennzeichnender Weise wird dies erfindungsge-

die Ultraschallprüfung derselben geeignet ist, eine maß dadurch erreicht, daß sich ein längliches Betäti-Fühleranordnung, durch welche das Basisteil relativ 65 gungselement in Form einer Stange von einem Ende zu der Schaufel in eine gegebene Lage gebracht wird, des Basisteiles aus erstreckt und parallel zu der sobald die Fiihleranordnung in Berührung mit dem längsseitigen Achse desselben zwischen einer ausge- «inen Ende der Schaufel kommt, eine an dem Basis- fahrenen und einer eingefahrenen Lage beweglich ist,