DE2311561C2

DE2311561C2 - Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung zylindrischer Werkstücke

Info

Publication number: DE2311561C2
Application number: DE2311561A
Authority: DE
Inventors: Peter Stanion Northants Atkinson; Matthew James Harborough Leicestershire Hetherington
Original assignee: BRITISH STEEL CORP LONDON; British Steel Corp
Current assignee: British Steel PLC
Priority date: 1972-03-09
Filing date: 1973-03-08
Publication date: 1984-10-04
Also published as: FR2175208B1; FR2175208A1; CA987399A; BE796493A; DE2311561A1; US3837202A; ZA731465B; JPS491282A; JPS5522745B2; GB1376538A; IT980511B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung zylindrischer und entlang ihrer Längsachse bewegter Werkstücke gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Bei der aus der US-PS 32 81 667 bekannten Vorrichtung der vorstehend bezeichneten Gattung handelt es sich um eine solche zur Durchführung von Untersuchungen unter Verwendung von Wirbelstromsonden. Die Untersuchung siangenförmiger Werkstücke nach dem Wirbelstromverfahren macht einen direkten Kontakt der einzelnen Wirbelstromsonden mit dem zu untersuchenden Werkstück erforderlich. Auch ist der einerseits die Untersuchungssonden und andererseits das Gegengewicht tragende Arm so gelagert, daß seine Drehachse parallel zur Längsachse des zu untersuchenden Werkstücks verläuft. Damit ein zu untersuchendes Werkstück in die Vorrichtung eingeführt werden kann, ohne dabei gegen den Sondenbloek aufzutreffen und diesen etwa zu beschädigen, ist eine dem Gegengewicht entgegenwirkende Federeinheit vorgesehen, die den Sondenbloek zurückstellt. Befindet sich die Vorrichtung bereits in Umdrehung, so stellt die auf das Gegengewicht zur Einwirkung kommende Fliegkraft den Sondenbloek einem einzuführenden Werkstück in den Weg. so daß eine Einführung desselben überhaupt nicht möglich ist.

Ausgehend von der eingangs hinsichtlich ihrer Gattung bezeichneten bekannten Vorrichtung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszubilden, daß sie zur Ultraschalluntersuchung einsetzbar ist und die Möglichkeit bietet, zu untersuchende Werkstücke auch bei bereits in Umdrehung befindlicher Vorrichtung in diese einführen zu können: dabei ist selbstverständlich darauf zu achten, daß eine genaue und exakte gegenseitige Berührung der .Sondenblöcke und der zu untersuchenden Werkstücke gewährleistet und im übrigen sichergestellt ist. daß dies bereits für das vorderste Ende eines einzuführenden Werkstücks möglieh ist.

Diese Aufgabe wird crfindungsgcmnß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung macht es tatsächlich möglich, ein zu untersuchendes Werkstück auch dann in die Vorrichtung einzuführen, wenn diese bereits in Umdrehung steht, also an sich die Uliraschallsondenblöcke der Einführung des Werkstückes in: Wege stehen. Die Einführung ist jedoch infolge des Führungsschuhs möglich, da beim Auftreffen der Werkstücke auf diese Schuhe die Sondenblöcke radial so weit zurückgedreht werden, bis das Werkstück zentral unter den Führungsschuhen liegt. Die Führungsschuhe dienen aber nicht nur als Aufgleithilfe beim ursprünglichen Einschieben eines Werkstücks, sondern auch als Auigleithilfe auf an der Außenfläche des Werkstücks etwa vorhandenen Unregelmäßigkeiten. Die genannte Funktion des Führungsschuhs als Aufgleithilfe wird durch die Anordnung der Achse des drehbaren Arms unter einem Winkel zur Längsachse des Werkstücks unterstützt. Diese Anordnung unter einem Winkel ermöglicht aber auch Weitcrbildungsmaßnahmen besonderer Art. wie diese zum Teil aus den Unteransprüchen zu ersehen sind, wozu insbesondere die Ausbildung des genannten Winkeis als rechter Winkel zu rechnen ist, für welchen Fall die Funktion des Führungsschuhs als Aufgleithilfe praktisch optimiert ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden eine Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine Endansicht derselben,

Fig.3 und 4 perspektivische Ansichten der Vorrichtung der Fig. 1 und

Fig. 5 einen Teil-Längsschnitt durch den Sondenblock der Vorrichtung der Fig. 1.

Entsprechend der zeichnerischen Darstellung verfügt die Vorrichtung über eine insgesamt mit 1 bezeichnete Sondeneinheit, die über einen Schwenkzapfen 2 an Auslegearmen 3 befestigt ist, die ihrerseits von einem drehbaren Träger 4 getragen sind. Die Sondeneinheit 1 verfügt über ein Paar gekröpfter Arme 5, die etwa in ihrer Mitte an den Schwenkzapfen 2 angeschlossen sind. Die Arme 5 sind an ihrem einen Ende über Zapfen 6 aneinander gegenüberliegenden Seiten eines rechteckigen Rahmens 7 schwenkbewegbar angeordnet. Dieser Rahmen 7 ist seinerseits ebenfalls schwenkbar angeordnet, und zwar über Zapfen 8. die durch Augen 9 des Rahmens 7 hindurch in Ansätze 10 hineinreichen, die sich von einem Sondenblock 11 aus nach oben erstrecken. Die gelenkige Anordnung der Arme 5 an dem Sondenbloclc 11 mittels des Rahmens 7 bildet eine Kardanlagerung für den Sondenblock 11, die diesem.eine ungehinderte große Winkelbewegung gestattet.

An ihrem anderin Ende sind die Arme 5 über ein Gegengewicht 12 miteinander verbunden.

Der Sondenblock 11 verfügt über ein Blockglicd 18 mit einem an dessen Basis vorgesehenen Gleitschuh 13. der der Gestalt der Außenwandung des zu untersuchenden Werkstücks, im dargestellten Fall eines zu untersuchenden Rohres 14, entsprechend profiliert ist. Einstükkig mit dem Gleitschuh 13 ist ein Seitenführungsschuh 15 vorgesehen. Am Blockglicd 18 ist im übrigen ein vorderer Führungsschuh 16 mit Hilfe von Schrauben 17 befestigt. Der mit dem Seitenführungsschuh 15 einstükkig ausgeführte vorcJere Gleitschuh !3 ist am Blocktcil 18 unter Zuhilfenahmt von Mitteln befestigt, die eine schnelle Lösung und Entfernung gestatten. So ist der Gleitschuh 13 am einen Ende mit einer Lippe 19 ausgestattet, die über eine weitere Lippe 20 des vorderen Führungsschuhs 16 gegen das Blockteil 18 gedrückt ist. Am anderen Ende greift ein Arm 21 eines im wesentli-

■i chen U-förmigen Federteils 22 in entsprechende Nuten in dem Ende 23 des Gleitschuhs 13 und einer Tragplatte 24 ein, die über Schrauben 25 am Ende des Blockteiis 18 befestigt ist, wodurch der Gleitschuh 13 gegen das Blockteil 18 gedrückt ist. Das Federteil 22 wird in seiner

to Stellung durch ein umgebogenes Ende 26 festgehalten, das rund um einen Schaftverlängerungsteil einet der Schrauben 27 angeordnet ist. Zur weiteren Abstützung ist der Seitenführungsschuh 15 über eine Schraube 28 ?.n ein Ansatzstück 29 angeschlossen, das vom vorderen

ti Führungsschuh 16 ausgeht. Der Gleitschuh 13 und der Seitenführungsschuh 15 können ausgetauscht werden, indem die Schraube 28 gelöst, das umgebogene Ende 26 des Fcderieils 22 vom Schaft der Schraube 27 gelöst, der Federarm 21 aus den Nuten herausgezogen und der

2i) Gleitschuh 13 mit dem Seitenführungsschuh 15 vom Blockteil 18 um die Lippen 19 und Λ* weggeschvvenkt werden, bis die Lippen außer Eingriff kommen.

An der dem Seitenführungsschuh 15 gegenüberliegenden Seite des Blockteiis 18 ist zur Ausbalancicrung

>■> des Sondcnblocks 11 bezogen auf den Zapfen 8 ein Verlängeru -gsgcwichi 30 angeordnet.

Am Blockteil 18 des Sondenblocks 11 sind drei Ultraschallsonden 31 gelagert. Des weiteren sind am Blockteil 18 Einlaßröhrehen 32 zur Zuführung der Ultraschall-

JO koppelungsflüssigkeit (üblicherweise Wasser) vorgesehen, um so im Betrieb die zwischen den Sonden 31 und dem zu untersuchenden Werkstück 14 befindlichen Räume 33 auszufüllen.
Zum Betrieb ist die Sondeneinheit 1 zusammen mit

is den Auslegearmen 3 und dem Träger 4 in Richtung des Pfeil.·. 34 der F i g. 2 um die Achse des Werkstücks 14 drehbar. Die dabei am Gegengewicht 12 austretende Zentrifugalkraft ist größer als die gleichzeitig am Sondenblock 11 auftretende Zentrifugalkraft, so daö der

4u Sondcnblock 11 um den Schwenkzapfen 2 herum in Richtung auf die Achse des Werkstücks 14 in eine Stellung genau innerhalb des Radius des jeweils zu untersuchenden Werkstücks gedrückt wird (beispielsweise zwischen V₄ und V₄" kleiner als der Rohrradius). Der Son-

Ai dcnblock 11 wird in dieser Stellung mitte'j eines einstellbaren Anschlags 35 an einem der Auslegearme 3 an einer VVeiicrbewcgung gehindert. Des weiteren ist ein einstellbarer Anschlag 36 zur Begrenzung der nach ai¹-ßen gerichteten Bewegung des Sondenblocks 11 vorge-

■50 sehen.

Wenn ein zu untersuchendes Werkstück 14 in die Vorrichtung in Richtung des Pfeils 37 der Fig. 1 eingeführt wird, trifft zunächst sein vorderer Rand auf den vorderen Führungsschuh 16, der so lange auf dem Rohr-

r> rand aufsitzend gioitet, bis die Oberfläche des Gieitschuhs 13 mit der Außenwandung des Rohrs 14 in Berührung kommt und auf dieser gleiten kann, wobei der Sondenblock 11 bedingt durch die am Gegengewicht 12 wirkende größere Zentrifugalkraft, größer gegenüber

mi der am Sonc'enblock 11 wirkenden Zentrifugalkraft, mit dem Rohr 14 in Berührung gehalten wird.

Die Untersuchung eines Werkstücks 14 kann also sofort dann beginnen, wenn der Sondenblock 11 die Außenwandung des Werkstücks 14 an dessen Ende be-

bj rührt, so daß das gesamte Werkstück einschließlich des äußersten lindes mit Ultraschall untersucht werden kann.

Der Winkel zwischen dem /wischen dem Srhwrnk-

zapfen 2 und dem Zapfen 6 gelegenen Teil der Arme 5 einerseits und der Längsachse des Werkstücks 14 andererseits wird so klein wie praktisch möglich gehalten, um so die Axialverschiebung des .Sondenblocks 11 zu reduzieren, wenn es sich bei dem zu untersuchenden -, Rohr um ein beispielsweise exzentrisches oder ovales Rohr handelt. Eine solche Axialverschiebung würde die spiralförmige Abtastung des zu untersuchenden Werkstücks verändern und möglicherweise zu Fehlern führen. II)

Der Seitenführungsschuh 15 dient dem Schutz des Sondcnblocks U gegen Beschädigung durch Aufblätierungen, Vorsprünge und ähnliche Rohroberflächenfehler. Trifft der Sondcnblock 11 während der Drehung auf einen solchen Fehler auf, so führt der Scitenführungs- r, schuh 15 den Sondcnblock 11 über diesen Fehler hinweg. In ähnlicher Weise ist die Einheit zur Längsachse des Rohrs unter einem Winkel (in der Praxis von etwa 3CT) geneigt, um die Sondcncinheit 1 über einen beliebigen derartigen Rohroberflächcnfchlcr hinweg/.uführen. _>n

Die Drehbewegbarkeil des Sondenblocks 11 gegenüber dem Rahmen 7 ist durch einen Anschlag 38 begrenzt.

Die Anordnung des Trägers 4 kann in ihrer radialen Rclativstellung zur Drehachse verändert werden, wodurch die Vorrichtung an Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern anpaßbar ist. Zu diesem Zweck kann die Sondcneinheit 1 auch ausgetauscht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung zylindrischer und entlang ihrer Längsachse bewegter Werkstücke, mit einer um das Werkstück rotierenden Sondeneinheit mit mindestens einer Untersuchungssonde an einem die Werkstückoberfläche berührenden Sondenblock, mit einem um eine Achse drehbaren Arm. an dessen einem Ende der Sondenblock angebaut ist und dessen anderes Ende ein Gegengewicht aufweist, mit einem die Achse des Arms führenden Trägerelement, welches um eine Achse drehbar ist, die im Betrieb im wesentlichen mit der Achse des zu untersuchenden Werkstückes zusammenfällt. wobei der Sondenblock durch die bei dieser Drehung auf das Gegengewicht einwirkende Zentrifugalkraft in Richtung auf die Drehachse bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersuchungssonden Ultraschallsonden (31) sind, daß die Achse (2) des drehbaren Arms mit der Längsachse des Werkstücks (14) einen Winkel einschließt und der Arm (5) zur Längsachse des Werkstücks (14) geneigt ist, daß der Sondenblock (11) auf der der axialen Bewegungsrichtung des Werkstücks (14) entgegengerichteten Seite.dnen Führungsschuh (16) aufweist, der bei Berührung des Sondenblocks (11) mit der Werkstücksoberfläche mit der zur axialen Bewegungsrichtung des Werkstücks (14) entgegengesetzten Richtung einen spitzen Winkel ein- jo schließt, wodurch der Führungsschuh (16) als Aufgleithilfe des Sondenblccks (1 Cam Rohrende dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (2) des '.-chbaren Arms (5) unter einem rechten Winkel zur Drehachse des Trägerelements (3, 4) und damit gleichzeitig zur Achse des zu untersuchenden Werkstücks (14) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Arm (5) in der Nähe seiner Drehachse (2) gekröpft ist, wobei der das Gegengewicht (12) tragende Armteil unter einem größeren Winkel zur Längsachse des Werkstücks (14) geneigt ist als der den Sondenblock (11) tragende Armteil.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei miteinander verbundene gleiche drehbare Arme (5) vorgesehen sind, wobei das Gegengewicht (12) am einen Ende zwischen den beiden Armen (5) angeordnet ist und die beiden Arme (5) am anderen Ende an den Sondenblock(l 1) angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Arm (5) bzw. die beiden miteinander verbundenen drehbaren Arme (5) gesehen in Richtung der Achse des zu untersuchenden Werkstücks (14) und damit der Drehachse des Trägerelemcnts (3, 4) so geneigt ist bzw. sind, daß in Drehrichtung (34) des Trägerelements (3,4) gesehen der an dem einen Ende des bzw. der Arme (5) angebaute Sondenbloek t>o (11) vor dem am anderen Ende des bzw. der Arme (5) vorgesehenen Gegengewicht (12) liegt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Son· dcnblock (11) an dom b/w. den drehbaren Armen (5) tr. über eine Kardanaufhängung (h, 8) angebaut ist, die eine ungehinderte Schwenkbewegung lies Sondenblocks (I l)ziiläUi.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Berührung eines zu untersuchenden Werkstücks (14) bestimmte Fläche des Sondenblocks (11) entsprechend der Außenwandgestalt des zu untersuchenden Werkstücks (14) gestaltet ist.

8 Vorrichtung nach tinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der einem zu untersuchenden Werkstück (14) zugeordneten Seite des Sondenblocks (11) ein austauschbarer Gleitschuh (13) angeordnet ist

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der in Drehrichtung (34) des Trägerelements (3, 4) vorn liegenden Seite des Sondenblocks (11) ein Seitenführungsschuh (15) angeordnet ist, der in der Drehrichtung der Sondeneinheit (1) und damit des Trägerelements (?, 4) nach vorn und von dem Umfang eines zu untersuchenden Werkstücks (14) weg vorsteht, wodurch der Seitenführungsschuh (15) als Aufgleithilfe des Sondenblocks (11) an der Umfangsrichtung des zu untersuchenden Werkstücks (14) vorhandenen Unebenheiten dient.