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Verfahren zur Feststellung von Ungleichmäßigkeiten in Metallteilen
aus magnetisierbärem Material. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Feststellung von inhomogenen Stellen und Fehlern =in rnagnetisierbaren
Körpern, wie z. B. Schienen, Kabeln, Metallstangen u. dgl. Das Verfahren beruht.
darauf, daß das zu untersuchende Material einem magnetischem Felde ausgesetzt wird,
wobei aus den Veränderungen dieses magnetischen Feldes die in dem 'Material vorhandenen
Fehler u. dgl. festgestellt werden können.
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:- Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wird das zu untersuchende
Element der Länge nach durch ein mangetisches Feld geführt. Dasselbe kann entweder
durch den zu untersuchenden Körper oder längs desselben erzeugt werden und wird
dauernd auf :konstanter Stärke erhalten. Sobald irgendeine Inhomogenität oder Fehlerquelle
im Material die magnetische Zone passiert, tritt eine :Veränderung der von dem magnetischen
Felde aus auf eine im Anzeigestromkreis liegende Spule wirkenden Induktion auf,
so daß aus _der Größe dieser Induktionsschwankung ohne weiteres auf den Wert- der
Inhomogenität geschlossen werden kann.
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Diese vom magnetischen Felde zu induzierende Prüfspule wird beispielsweise
innerhalb des magnetischen Hauptfeldes angeordnet, während das magnetische Feld
selbst längs des zu untersuchenden Körpers verläuft.
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Anstatt das Material im magnetischen Felde zu bewegen, kann selbstverständlict.
auch das Feld mit der Prüfspule zusammer an dem zu untersuchenden Körper entlang
bewegt werden.
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Die zur Durchführung des Verfahrens dienenden Apparate können in der
verschiedensten Weise ausgebildet werden.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele gezeigt, die sich
insbesondere zur Prüfung von Kabeln, Stangen, Schienet und anderen magnetisierbaren
Körpern von großer Länge eignen. - . In den Zeichnungen bedeutet: Fig. i eine schematische
Darstellung des Erfindungsgegenstandes, Fig. a die Seitenansicht einer- praktischen
Ausführungsform, Fig. 3 die hierbei benutzten Feldmagnete in vergrößertem Maßstabe,
Fig. 4 eine Aufsicht auf die Magnetsysteme, Fig. 5 eine Seitenansicht durch einen
Magneten in teilweisere Schnitt, Fig. 6 eine etwas abgeänderte Ausführungsform,
Fig. 7 einen Schnitt durch Fig. 6, Fig. 8, g, io und ii Einzelheiten, aus denen
die Befestigung und Anordnung der Prüfspule zu ersehen ist.
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Die Erfindung besteht in der Hauptsache aus einer Vorrichtung, die
es ermöglicht, längs des zu untersuchenden Körpers ein magnetisches
Fell
zu erzeugen. Dieses nial;netische Feld wird dauernd konstant gehalten und bleibt
entweder an derselben Stelle im Raum bestehen, während der zu prüfende Gegenstand
durch das Feld bewegt wird; in anderer Ausführung wird (las magnetische Feld bei
stillstehendem Prüfgegenstand verschoben. In dem magnetischen Feld ist starr eine
Prüfspule in solcher «'eise angeordnet, daß sie durch das magnetische Feld induziert
wird. Solange dieses Feld seinen konstanten Wert beibehält, findet eine nachweisbare
Induktion in der Prüfspule nicht statt. Erst wenn durch Fehler in dem zu prüfenden
1Iaterial Veränderungen des magnetischen Feldes auftreten, macht sich die hierdurch
bedingte Induktion bemerkbar und führt zur Angabe an einem geeigneten lleßinstrument.
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Der Grundgedanke der Erfindung soll schematisch an Hand der Fig. i
erläutert werden. A, bedeutet die zu untersuchende Stange, Schiene o. dgl. aus magnetisierbarem
Material. Um diese Stange ist eine Spule B angeordnet, «-elche mit ihrem Ende mit
einer geeigneten Stromquelle, z. B. einer Batterie C, verbunden ist. Durch diese
Batterie wird die Spule B erregt und ein kräftiges magnetisches Feld-in der Umgebung
der Stange _1 erzeugt. Dasselbe ist in der Zeichnung durch die Kraftlinien D angedeutet.
In diesem Felde befinden sich in starrer Befestigung in bezug auf die Spule B und
in unmittelbarer Nähe zu der zu untersuchenden Stange A eine oder mehrere Prüfspulen
E, die von der Erregerspule B isoliert und mit einem Galvanometer oder einem anderen
geeigneten Anzeigeinstrument G verbunden sind. Solange die Stange A homogenes Gefüge
besitzt, fließt in der Prüfspule E bei der Relativbewegung zwischen Stange
A und Spulen B, E kein Strom. Dieser Zustand ändert sich jedoch, sobald
irgendein Defekt oder Fehler in der Stange in das '-%Iagnetfeld kommt. Eine solche
fehlerhafte Stelle ist beispielsweise in Fig. i durch a angedeutet. Die Störung
.bewirkt eine Beeinflussung des Kraftlinienv erlaufes, so daß, wenn die Prüfspule
E über die Stelle ei: hinweggeht, das mit der Spule verbundene Anzeigeinstrument
G einen Ausschlag angibt. Die Größe dieses Ausschlages steht in unmittelbarer Abhängigkeit
von der Größe der Irrhomogenität. Es kann infolgedessen aus der Anzeige des Instrumentes
G sofort auf die in den zu untersuchenden Materialien enthaltenen Fehler geschlossen
werden.
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Statt, wie es bei dem Beispiel gemäß Fig. i angenommen wurde, das
zu untersuchende Material durch das Magnetfeld zu bewegen, ist es auch möglich,
den Stab festzuhalten und die Spulen zu verschieben. Eine insbesondere zum 1Zessen
von runden Stangen geeignete Vorrichtung ist in den Fit;. 2 his 5 rlargestellt.
Dieselbe besteht aus einer J,)clililatte aus Stahl oder Eisen, an deren I;n.Ien
Je ein Eisen- oder Stahlkern ia vor";e:elien 1t. Auf diesen Kernen sind Spulenl;ürner
i ' aus Isoliermaterial aufgebracht, die mit clcr hrregerwicklung i° versehen sind.
Das System dient zur Erzeugung des für die Prüfung notwendigen magnetischen Feldes.
Die Klemmen der Spulen 1c können entweder direkt oder über geeignete Klemmen z,
2a mit einer elektrischen Stromquelle verbunden werden. Das obere Ende jedes Kernes
ia ist mit einem Kopf 3 versehen, welcher Auflager 3" für ein drehbares Polstück
¢ besitzt. Zu diesem Zwecke sind an dem4 Polstück :I 'aifen .1.a vorgesehen, die
durch Kugel- oder Rollenlager .[o in den Lagerwänden 3a eingesetzt sind. Die Polstücke
können infolgedessen über dem Kopf 3 frei rotieren. In der #\1 itte des Polkopfes
3 befindet sich eine zylindrische Offnung 3b, die aus einem Stück mit -den Köpfen
3 besteht. Der innere Durchmez;ser dieser Ringe 3b ist so gewählt, daB dn; Polstück
4. frei hindurchgeschoben werden kann, wobei der Abstand zwischen den Polstücken
.4 und den Ringen 31' so klein gehalten ist, daB entsprechend-Fig. 5 ein magnetischer
Übergang zwischen beiden Teilen stattfinden kann. Das Jochstück i wird auf einem-
geeigneten TräLyer befestigt und dient bei der Prüfung der zu untersuchenden Kabel
A o. dgl. als Träger für dasselbe, indem das-Kabel in die Rillen 45 der Polköpfe
4 eingele..t und nacheinander längs des Joches i verschoben wird. Durch den an den
Polköpfen vorhandenen Magnetismus wird das zu prü, fenrle Material A in dichtem
Kontakt mit den Rollen gehalten, während es ohne großen @Viderstand in der Längsrichtung
verschoben «-erden kann.
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Wenn das Magnetsystem erregt wird, wird ein magnetisches Feld hergestellt,
dessen Kraftlinien zwischen den. Polköpfen 4. verlaufen und infolgedessen den Teil
des Kabels, der zwischen den Polköpfen sich befindet, magnetisieren. - Das Magnetsystem
spielt also die gleiche Rolle wie die Spule B der Fig: i.
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Zwischen -den Polstücken q. sind eine Anzeige- oder Prüfspule oder
Spulen E vorgesehen. Diese Spulen können in der verschiedensten Weise geformt sein
und angeordnet werden.
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Wie aus Fig. z ersichtlich, .besitzt die Prüfspule El rechteckige
Form und ist vorzugsweise um das zu prüfende Kabel gebogen. Die Spule ist dabei
dem Kabel so dicht ge-:iiai:rt, daB eine möglichst «-eitgeliende Induktion erzielt
wird, ohne daß jedoch die
Spule das Kabel berührt. Die Klemmen der
Spule El sind mit einem geeigneten elektrischen Anzeigeinstrument, z. 13. einem
Galvanometer G, verbunden. Dasselbe gibt die durch Veränderung der magnetischen
Leitfähigkeit auftretende verschiedene Induktion in der Prüfspule E wieder. Solange
das zu prüfende Material gleichförmig ist, wird das Instrument G keinen Ausschlag
'anzeigen. Erst beim Auftreten irgendwelcher Fehler oder Defekte gibt das Galvanometer
G entsprechend der an Hand der Fig. i gegebenen Wirkungsweise einen Ausschlag an.
Zweckmäßig ist es, an Stelle der einen gezeigten Spule deren mehrere zu benutzen.
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In den Fig.6 und 7 ist eine Ausführungsform dargestellt; bei welcher
nicht das zu untersuchende Material, sondern das Magnetsystem bewegt wird. Die Erregerspule
B ist zu diesem Zwecke an einem Rahmen F befestigt, der an seinen Enden Laufrollen
f besitzt. Infolgedessen kann der Rahmen längs der Schiene R verschoben werden.
Zweckmäßig besitzt der Rahmen einen Elektromotor M, der in geeigneter Weise, z.
B. durch einen Kegelradtrieb N, N'-, - N2 mit den Laufrollen f gekuppelt
ist, so daß, wenn der Motor läuft, der Rahmen sich längs der Schiene verschiebt.
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Innerhalb der Spule F_= ist, wie aus Fig. 7 ersichtlich, die Prüfspule
angeordnet, die mit dem Anzeigeinstrument G verbunden ist. Man kann die Prüfspulen
auch in der Weise anordnen, daß sie der Natur oder dem Querschnitt des zu prüfenden
Materiales Rechnung tragen. . So ist es möglich, die Spulen mit ihren Achsen parallel
oder im Winkel zur Längsachse des zu untersuchenden Materiales aufzustellen. Wo
es möglich ist, den zu prüfenden Körper vollständig mit der Spule zu umgeben, wird
die Anwendung paralleler Achsen zweckmäßig sein, wie dies Fig. 8 erkennen läßt.
Besitzt das Versuchsobjekt rechteckigen Querschnitt, so kann die Spule entsprechend
Fig. g geformt werden. Auch ist es möglich, eine Anzahl von flachen Spulen übereinander
anzuordnen, um möglichst wirksam die Veränderungen des magnetischen Feldes auszunutzen.
In einzelnen Fällen dürfte es genügen, die Spulen seitlich zum untersuchenden Kiirper
mit parallel liegenden Achsen zu befestigen, wie dies beispielsweise Fig. io erkennen
läßt, `wo die Spule EI; seitlich am Schienensteg vorgesehen ist. Schließlich
ist es auch denkbar, die Spulen ineinander oder nebeneinander in der Weise vorzusehen,
daß ihr Wicklungssinn einander entgegengesetzt gerichtet ist. Fig. i r zeigt eine
diesbeziigliche Ausführungsmöglichkeit, Wobei die innere Spule E' entgegengesetzt
zu der äußeren Spule Es -ewickelt ist. Die Spulen können dann beliebig, beispielsweise
in Serie, geschaltet werden.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen
AusiCihrungsmöglichkeiten.