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Ultraschall-Prüfkopf
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Strömungswiderstand und damit der grösste Druckabfall beim Betrieb des Gerätes zwischen dem Prüfkopf und dem zu prüfenden Werkstück besteht bzw. erfolgt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Ultraschall-Prüfkopfes dargestellt. Es zeigen :
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Ansicht bzw.mit vertikaler oder geneigter Prüfbbernäche. In den Prüfkörper 1 wird mittels eines üblichen piezoelektrischen Wandlers 2 durch eine mit Wasser gefüllte Kammer 3 ein Ultraschall-Strahl geschickt. Die Kammer 3 wird von einer Platte 4 begrenzt, in der eine Öffnung 5 vorgesehen ist, durch die die von dem Wandler 2 erzeugte Schallenergie austritt und die von dem zu prüfenden Werkstück reflektierte Schallenergie wieder eintritt. Mit der Kammer 3 ist eine weitere Ringkammer 6 verbunden, die an ihrer untersten Stelle eine verhältnismässig grosse Öffnung 7 aufweist. Dieser Vorkammer 6 wird in ihrem oberen Teil die Flüssigkeit durch zwei Stutzen 8 a und 8 b zugeführt.
Im oberen Teil der Trennwand zwischen den beiden Kammern 3 und 6 ist ein kleines Loch 9 vorgesehen, demgegenüber in der Platte 4 sich ebenfalls ein kleines Loch 10 befindet. Das die beidenKammern3 und 6 umschliessende und den Wandler 2 tragende Gehäuse wird mittels zweier Rollen 11 a und 11 b entlang der Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes bewegt und in einem Abstand von einigen Zehntel Millimetern von dieser Oberfläche gehalten. Das Gehäuse ist an einem Bügel 13 befestigt, der seinerseits über nachgiebige Lager 14 mit einem Rahmen 12 verbunden ist. Auf diese Weise werden von Unebenheiten der Oberfläche des Werkstückes herrührende Stösse von dem den Wandler tragenden Gehäuse fern gehalten, gleichzeitig aber eine seitliche Verschiebung des Gehäuses vermieden.
Die Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, tritt über die Stutzen 8 a und 8 b in die Vorkammer 6 ein, in der sich die Strömungsgeschwindigkeit vermindert und in deren oberen Teil sich etwa mitgerissene Luftbläschen ansammeln. Das in die Hauptkammer 3 einströmende Wasser ist somit frei von irgendwelchen Wirbelströmungen und Luftbläschen. Es tritt durch die Öffnung 5 wieder aus und breitet sich in einem
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schiedene Luftbläschen gelangen durch die Löcher 9 und 10 ins Freie, ohne die Fortpflanzung des Ultraschall-Strahles zu behindern.
Die Querschnitte der einzelnen Leitungen und der Durchbrüche sind so gewählt, dass nahezu der gesamte Druckabfall des Wassers zwischen der Oberfläche des Werkstückes und dem Prüfkopf erfolgt, wo sich ein Druckgradient von etwa 0, 2 kg/cm2/cm ausbildet, der somit ausreicht, etwa bei der Relativbewegung des Prüfkopfes gegenüber dem Prüfkörper mitgerissene Luftbläschen daran zu hindern, bis vor die Öffnung in der Platte 4 zu gelangen und so das Messergebnis zu verfälschen. Auch die durch die Öffnung 10 entweichenden Luftbläschen werden auf diese Weise von der Öffnung 5 ferngehalten.
Die wirksame Stirnfläche 15 des piezoelektrischen Wandlers wird von der strömenden Flüssigkeit umspült, wodurch ein wirksamer akustischer Kontakt hergestellt wird. Der Wandler 2 wird in einer zylindrischen Führung 16 mittels einer Überwurfmutter 77 und Dichtungsringen 18 a gehalten, mittels der der Abstand des Wandlers 2 von dem Werkstück 1 eingestellt werden kann. An dem zylindrischen Teil 16 ist ein Bund vorgesehen, der mittels Schrauben 19 an der Rückwand der Kammer 6 befestigt ist. Diese ist mittels weiterer Schrauben mit dem Bügel 13 verbunden. Ein um den Wandler 2 gelegter elastischer Ringwulst 18 b ermöglicht es, durch eine Verstellung der Schrauben 19 den Wandler zu jusiteren und so den Auftreffwinkel des Schallstrahles zu verändern.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel werden die meist eine grosse Längsausdehnung aufweisenden Werkstücke an dem Prüfkopf vorbeigeführt, wobei der den Prüfkopf tragende Rahmen 12 Kippbewegungen ausführen kann, wobei der Prüfkopf stets in der richtigen Lage verbleibt. In umgekehrter Weise kann selbstverständlich auch der Prüfkopf an einem Werkstück entlanggeführt werden.
Der Wandler ist mittels eines Kabels 20 an einem Prüfgerät angeschlossen.
In den Fig. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Abtastung eines Werkstückes von unten dargestellt. Die entsprechenden Organe sind mit denselben Hinweisziffern versehen wie in den Fig. 1, 2 und 3. Die Wirkungsweise dieses Prüfkopfes ist dieselbe ; unterschiedlich ist lediglich die Anordnung der einzelnen Kammern und der Wasseranschlüsse. Der wesentlichste Unterschied besteht darin, dass die Beruhigungsvorkammer 6 die Kammer 3 vollständig umgibt und mit dieser über eine Mehrzahl von Öffnungen 7 verbunden ist. Die Luftbläschen sammeln sich in dem oberen Teil der Kammer 6 an, von wo sie über die Öffnungen 10 entweichen und von dem seitlich entweichenden Wasser mitgerissen werden.
Die beschriebenen und dargestellten Prüfköpfe wurden zur Prüfung von Stahlknüppeln verwendet, ehe sie einem automatischen Drahtziehwerk zugeführt wurden. Mit einem einzigen Prüfkopf wurden in einem Tag 1500 t Knüppel geprüft, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 m/sec, bei der alle bekannten Prüfköpfe versagten, an dem Prüfkopf vorbeigeführt wurden.
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