DE2329183C2

DE2329183C2 - Rotierende Ultraschallprüfvorrichtung für zylinderförmige Werkstücke

Info

Publication number: DE2329183C2
Application number: DE2329183A
Authority: DE
Inventors: Peter Stanion Kettering Northamtonshire Atkinson; Matthew James Harborough Leicestershire Hetherington
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1972-06-08
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1984-10-11
Also published as: BE800574A; US3848461A; US3854326A; LU67747A1; DE2329184A1; DE2329184C2; CA984954A; FR2188848A5; NL7307977A; DE2329183A1; GB1383528A; BE800573R; NL7307976A; CA995348A; GB1428369A

Description

Die Erfindung betrifft eine rotierende Ultraschallprüfvorrichtung zur Untersuchung sich axial bewegender zylinderförmiger Werkstücke, insbesondere Stahlrohre, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der aus der US-PS 35 33 281 vorbekannten Ultraschallprüfvorrichtung der vorstehend bezeichneten Gattung besteht der Stator aus zwei in Axialdichtung gesehen hintereinanderliegenden Einheiten, zwischen denen der die Ultraschallgeneratoren tragende Rotor angeordnet ist. Die gegenseitige Zuordnung der beiden Statoreinheiten und des Rotors ist dabei eine solche, daß der Rotor nur nach praktisch vollständiger Zerlegung der gesamten Ultraschallprüfvorrichtung von den Slatoreinheiten getrennt werden kann. Die im Inneren der Statoreinheiten vorgesehene, zum Führungskanal koaxiale Rohrhülse ist zwar austauschbar, um nach ausdrücklicher Angabe eine Anpassungsmöglichkeit in beschränktem Ausmaß an die Rohrdurchmesser zu ermöglichen, bietet jedoch wegen der Beschränktheit der Anpaßbarkeit noch keine generelle Möglichkeit zur Untersuchung von in ihrem Außendurchinesscr erheblich unterschiedlichen zylindcrförinigcn Werkstücken.

Bei einer weiteren, nämlich aus der FR-PS 20 67 551 bekannten Ultraschallprüfvorrichtung für zylinderförmige Werkstücke ist der Stator wiederum aus zwei in Axialrichtung hintereinander angeordneten und zueinander spiegelverkehrt ausgebildeten Statoreinhcitcn aufgebaut, wobei diese beiden Einheiten mit im Außendurchmesser gegenüber den übrigen Stiiiorbereichen verjüngten Bereichen in den die Ultraschallgeneratoren tragenden Rotor cingesiM/t sind. Sinn und Zweck der Vorsehung zweier spiegelverkchn ausgebildeter und beiderseitig des Rotors angeordneter Statoreinheitcn ist nach ausdrücklicher Angabe eine gute Zentrierung des Rotors, liinc /ur Führung des /u untersuchenden Werkstücks dienende Hülse oder dergleichen ist nicht vorgesehen. Damit fehlt jegliche Möglichkeit zur Anpassung der Ultraschallprüfvorrichtung an im Außendurchmcsscr unterschiedliche Werkslücke, v/as im wc-Ki seitlichen darauf /urück/uführen ist, daß selbst nach Austausch der beiden Staioicinhciten der Durchmesser der /u untersuchenden Werkstücke durch den Innendurchmesser der Roioreinhcit bestimmt ist, weil dieser Innendurchmesser auf den Innendurchmesser Ii der Slatoreinh'.'iten einschließlich der Belassung des notwendigen Spalts für das Kopplungsfluid abgestimmt ist.

Ausgehend von der eingangs hinsichtlich ihrer GaI-tμng bezeichneten bekannten Ultraschallprüfvorrichtung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszubilden, daß sie schnell und einfach an zu untersuchende Werkstücke unterschiedlichen Durchmessers angepaßt werden kann.

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

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist aus dem Patenanspruch 2 zu ersehen.

Die crfiridungsgemäße Ausbildung macht es tatsächjo lieh möglich, die Ultraschallprüfvorrichtung in ihrer Gesamtheit schnell und einfach an Rohre unterschiedlicher Durchmesser anzupassen. Hierbei ist auch zu beachten, daß durch die separate Anordnung der zweiten austauschbaren, hohlen Rohrhülse, nämlich separat vom Stator und auf der dem Stator gegenüberliegenden Seite der Ultraschallablastvorrichtung. auch letztere zur Anpassung an den Durchmesser unterschiedliche Rohre schnell und einfach ausgetauscht werden kann.

Weitere Einzelheiten und Besonderheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die einen Längsschnitt durch eine rotierende Ultraschallprüfvorriehluig zum Prüfen von Stahlrohren zeigt.

Die dargestellte rotierende Prüfvorrichtung eignet sich beispielsweise zum Prüfen von Stahlrohren eines Außendurchmessers zwischen 1.27 cm (1/2") und 5,71 cm (2 1/4") und besteht im wesentlichen aus zwei Hauptteilen. einem stationären Teil und einem rotierenden Teil. Der stationäre Teil umfaßt einen Träger 1 aus rostfreiem Stahl, der einen Stator in der Form eines Achsstutzens 2 aus Bronze mit einem Ringflansch 3 trägt. Eine entfernbare Rohrhülse aus rostfreiem Stahl, die eine erste Führung bildet, ist in den Achsstutzen 2 eingesteckt und weist am einen Ende einen Flansch 5 auf, der gegen den Ringflansch 3 des Achsstutzens 2 anliegt. Am einen Ende der Rohrhülse 4 sitzt innen in strammem Sitz, jedoch entfernbar, ein Ringeinsatz 6. etwa nach der unter der Handelsbezeichnung »Tuinol« W) bekannten Art. Der Ringeinsaiz 6 dient als Führungsslück enger Toleranz für Rohrprüflinge, wenn diese durch die Vorrichtung geführt werden. Mit der Rohrhül se 4 fluchtet eine feststehende, einen Flansch aufwei sende weitere Rohrhülse 7. die eine zweite Führung Μ bildet und getrennt von der Rohrhülse 4 auf einem Träger 38 angeordnet ist. Die mit dem Flansch versehene Rnhrhiil-ic 7 ist ebenfalls mit einem stnimn sit/cndcn. jedoch etilfernbiiren inneren Ringuinsai/ ί

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jedoch entfernbaren inneren Ringeinsatz 8 gestellte elektrische Leitungen, die durch nicht dargeder als »Tufnol« bekannten Art ausgestattet, die stellte Bohrungen in der Rotorhülse 13 verlaufen, über als Führungsstück mit enger Toleranz für den Rohr- vier koaxiale Steckverbindungen 44,45, von denen nur prüfung dient. eine dargestellt ist und die jeweils in einem in eine Boh-Zum rotierenden Teil der Vorrichtung gehört die Ul- 5 rung 26 in einem Trägerring 41 eingepaßten Isolierträtraschallabtasivorrichtung 9 mit einem drehbaren Son- ger 27 eingesetzt sind, über eine Anschlußplatte 6! und denring 9, der koaxial zwischen den Rohrhüls.;n 4 und 7 über nicht dargestellte Leiter, die auf die Außenfläche angeordnet ist. Der Ring 9 umfaßt eine ringförmige der Anschlußplaite 61 von der Buchse 45 der Steckver-Kammer 10. in der vier Ultrasehall-Sondenwandlc·· 11 bindung aus zum Wandler 11 aufgedruckt sind. Eine angeordnet sind, von denen nur einer dargestellt ist. 10 Bürstenanordnung 28 trägt 3ürsten 29, die die Verbin-Diese Wandler 11 umfassen stutzenartige Körper aus dung zu den Schleifringen 24 herstellen, wodurch die Epoxyharz mit einem Bolzen kreisförmigen Quer- Sonden mit einer externen Stromquelle und einer Überschnitts, und in jedem Wandlerbolzen ist ein Wandler- wachungseinheit verbunden sind.
Kristallelement 12 angeordnet. Damit kein Wasser von den Flüssigkeitslagern oder jeder Wandler 11 ist in der Ultraschallabtastvorrich- 15 von der Ultraschallkopplung zu den Schleifringen 24 lung 9 um seine Längsachse drehbar angeordnet. Ein und den Bürsten 29 gelangen kann, wird Wasser, das Schnecken- und Schneckenradmechanismus 39 dient vom Drehlager am mit dem Flansch versehenen Ende der Justierung der Rotationssteilung jedes Wandlers 11, austritt, am Zutritt /u den Schleifringen durch ein der somit sehr genau für die spezielle geforderte Rieh- Schraubengewinde 30 gehindert, das an der Außenflälung <ier Ultraschallschwingungs-Transmission ausge- 20 ehe der Rotorhülse 13 vorgesehen ist, in einem engen ,richtet und justiert werden kann. Sitz in einem Gehäuse 31 läuft und so geschnitten ist,

Die Ultraschallabtastvorrichtung 9 ist mit Hilfe von daß das entwichene Wasser in einem Ringspalt 32 am -

vier schneilösbaren Klammern 40, von denen in der Ende der Rotorhülse 13 zurückgehalten wird. Zum Ab-

Zeichnung nur eine erkennbar ist, mit einem Trägerring bau eines sich im Ringspalt 32 aufbauenden Drucks ist

41 verbunden, der seinerseits über Schrauben 42 mit 25 der Ringspalt 32 mit dem Inneren der Rohrhülse 4 über

einer ringförmigen Rotorhülse 13 verbunden ist, die Abflußöffnungen 33 verbunden,

drehbar um den Stator-Achsstutzen 2 gelegt ist. Zwi- Am anderen Ende des Drehlagers ist die Schleifring-

schen der Rotorhülse 3 und dem Achsstutzen 2 ist ein einheit gegen Eindringen von Wasser mittels einer auf

hydrostatisches Drehlager gebildet, das sich durch vier der Rotorhülse 13 angeordneten Spritzringanordnung

im allgemeinen rechteckige Ausnehmungen 14 um die 30 34 geschützt.

Außenfläche des Achsstutzens 2 ergibt. Jede Ausneh- Zum Abbau des Flüssigkeitsdrucks, der sich aufgrund

mung 14 ist über eine Einlaßöffnung 15 mit einem Was- von Leckage Verlusten der hydrostatischen Lager ausbil-

^r serspeisungskanal 16 verbunden, von denen in dw det, dienen Abflußöffnungen 46 und 47 in der Wandung

Zeichnung nur einer im Achsstutzen 2 bzw. im Flansch 3 des Rotor-Achsstutzens 2 zum Inneren des Ringeinsat-

erkennbar ist. 35 zes 6 bzw. von einer Ringnut 48 im Lagerring 17 zürn

Zusätzlich zur hydrostatischen Drehlagerung des ro- Inneren des Ringeinsatzes 6.

tierenden Teils umfaßt die Vorrichtung auch eine hydro- Für den Betrieb wird Wasser in die Wasserspeisungs-

statische Schublagerung zur Vermeidung einer Axialbe- kanäle 16 und 43 eingespeist, das die Ausnehmungen 14

wegungdes rotierenden Teils, nämlich mit einem Lager- des Drehlagers und die Ringnuten 18 des Schublagers

ring 17 dieser mit einer ringförmigen Nut 18 auf jeder 40 mit Druckwasser füllt, so daß die Lager hydrostatisch

Seite. Die Nuten 18 stehen über Drosselöffnungen 19 aktiv werden. Aus den hydrostatischen Lagern entwei-

mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Was- chendes Wasser fließt über Ablauföffnungen 33,46 und

serspeisungskanälen 43, von denen in der Zeichnung nur 47 ab.

einer erkennbar ist, in Verbindung. Außerdem wird Wasser in die Wasserspeisungskanä-Der Lagerring 17 ist mittels nicht dargestellter 45 Ie 22 eingeführt, so daß die Ringkammer 10 der Ultra-Schrauben an das Ende des Stator-Achsstutzens 2 so schallabtastvorrichtung 9 über die Ringnut 21 und die angeschraubt, daß der genutete äußere Teil einer seiner öffnungen 20 mit Wasser versorgt wird.
Stirnflächen gegen das Ende der Rotorhülse 13 anliegt. Sind die hydrostatischen Lager einmal in Betrieb gewährend die andere genutete Stirnfläche gegen eine nommen, so kann die Rotorhülse 13 und damit dte Seite der Ultraschallabtastvorrichtung 9 anliegt. 50 Wandlereinrichtung gedreht werden. Infolge der Zentri-Im Betrieb sind die Wandler 11 mit dem zu prüfenden fugalv/irkung füllt sich die Ringkammer 10 nicht voll-Rohr über Wasser gekoppelt, wozu die Ringkammer 10 ständig mit Wasser, und ist die Vorrichtung zur Aufnahüber eine Mehrzahl von um den Ring der Ultraschallab- me eines zu prüfenden Rohres bereit; dieses wird in^ testvorrichtung 9 verteilten öffnungen 20, von denen in Richtung des Pfeils 37 eingeführt,
der Zeichnung nur eine erkennbar ist, mit Wasser gefüllt 55 Das Rohr bewegt sich durch den rotierenden Ring und gefüllt gehalten ist. Die Öffnungen 20 stehen mit der Ultraschallabtastvorrichtung 9 und wird, da die einer Ringnut 21 in der Stirnseite des Lagerrings 17 in Ringkammer 10 mit Wasser gefüllt ist, sofort mittels des Verbindung. Die Ringnut 21 ist ihrerseits mit zwei dia- Wassers koppelnd an die Wandler 11 angeschlossen, so mctral einander gegenüberliegenden Wasserspeisungs- daß die Prüfung sogleich beginnen kann,
kanälen 22 verbunden, von denen in der Zeichnung nur 60 Zur Prüfung im Durchmesser unterschiedlicher Roheiner erkennbar ist. rc kann die Vorrichtung leicht an die neue Rohrgröße Die Rotorhülse 13 weist einen verzahnten flansch 23 angepaßt werden, indem die Rohrhülse 4 in Richtung für einen nicht dargestellten Treibriemen für die Kola- auf ihr mit dem Flansch 5 versehenes Ende herausgezotion der Rotorhülse 13 auf und trägt integral eine gen und durch eine neue Rohrhülse mit einem Einsatz-Schleifringeinheit mit acht Schleifringen 24, die ir, einen b^r> ring 6 ersetzt wird, der eine für die neue Rohrgröße Ringblock 25 aus elektrischem Isoliermaterial eingcgos- geeignete Wanddicke aufweist. In gleicher Weise wird sen sind. Jeder Wandler 11 ist mit einem separaten Paar die Rohrhüise 7 ersetzt. Der Ring der Ultraschallabtastder Schleifringe 24 verbunden, und zwar über nicht dar- vorrichtung 9 wird vom Trägerring 41 abgenommen.

indem die schneliösbaren Klammern 40 geöffnet werden und der genannte Ring in Querrichtung von der Vorrichtung abgenommen wird, wodurch gleichzeitig die Steckerverbindung 44,45 gelöst wird. Anschließend wird eine andere Ultraschallabtastvorrichtung 9 geeigneten Durchmessers angebaut.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

in

15

20

'30

35

45

50

55

Claims

Patentansprüche:

1. Rotierende Ultrasehallprüfvorriehtiing zur Untersuchung sich axial bewegender zylinderformigcr Werkstücke, insbesondere Stuhlrohre, mit einem einzigen Stator, der einen Führungskanal mit kreisförmigem Querschnitt und eine darin auswechselbar eingesetzte, koaxiale Rohrhülse zur Führung des Werkstücks aufweist, mit einem auf dem Stator montierten und um die Führungskanalachsc rotierenden, hülsenförniigcn Rotor der nach innen abstrahlende Ultraschallgeneratoren trügt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallgeneratoren (11) in einer das Werkstück umgebenden, ringförmigen Ultraschallabtastvorrichtung (9) angeordnet sind, daß die Ultraschallabtastvorrichtung (9) am einen Ende des Stators (2) und getrennt von diesem angeordnet und mit dem Rotor (13) austauschbar verbunden ist, daß eine zweite hohle Rohrhülse (7) koaxial zur Führungslängsachse getrennt vom Stator (2) und auf der dem Stator (2) gegenüberliegenden Seite der Ultraschallabtastvomchtung (9) zur Führung des Werkstücks vorgesehen ist und daß die zweite Rohrhülse (7) mit einer Halterung (38) auswechselbar verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Rohrhülse (4, 7) eng passende, innere ringförmige Einsätze (6, 8) aufweisen, die Führungen enger Toleranz für die sich axial bewegenden Werkstücke bilden.