CH710485A2 - Sonden für ein Inspektionssystem für ein im wesentlichen rundes Loch. - Google Patents

Abstract

Es werden Sonden (100) für ein Inspektionssystem (102) für ein im Wesentlichen rundes Loch (116) in einem Material (118) bereitgestellt. Eine Variante der Sonde (100) kann eine flexible Platte (110), die so geformt und vorgespannt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts (112) eines Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist; und mehrere Sensoren (120), die auf der flexiblen Platte (110) angeordnet sind, wobei jeder Sensor (122) dafür ausgelegt ist, ein nicht destruktives Signal in das Material (118) zu senden, um das im Wesentlichen runde Loch (116) zu inspizieren, aufweisen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0001] Die Offenbarung betrifft allgemein Inspektionssysteme und spezieller Sonden für ein Inspektionssystem für ein im Wesentlichen rundes Loch unter Verwendung von Wirbelströmen oder Ultraschall.

[0002] Industrielle Maschinen wie etwa Gasturbinen weisen zahlreiche Teile mit darin befindlichen Löchern auf, welche eine Inspektion unter Verwendung von Wirbelströmen oder Ultraschall erfordern. Zum Beispiel kann ein Bolzenloch in einem Gasturbinenteil eine solche Inspektion erfordern, um Risse usw. zu identifizieren. Ein Problem bei der Anwendung von Wirbelstrom- und Ultraschall-Inspektionsverfahren ist, dass sie eine sehr präzise Handhabung der Inspektionssonde erfordern. Bei der Durchführung von Inspektionen an Innenoberflächen mit grösseren Durchmessern (z. B. über 2,5 Zentimeter) ist die Sondenhandhabung sehr schwierig. Ein weiteres Problem ist, dass eine Sonde, welche einen einzigen Sensor verwendet, aufgrund der Anforderungen an eine korrekte Prüfbereichsabdeckung sehr lange Inspektionszeiten erfordert. Ausserdem erfordert eine Sonde mit einem einzigen Sensor eine komplexe Handhabung, um eine angemessene Prüfbereichsabdeckung sicherzustellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0003] Ein erster Aspekt der Offenbarung stellt eine Sonde für ein Inspektionssystem für ein im Wesentlichen rundes Loch in einem Material bereit, wobei die Sonde umfasst: eine flexible Platte, die so geformt und vorgespannt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts eines Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist; und mehrere Sensoren, die auf der flexiblen Platte angeordnet sind, wobei jeder Sensor dafür ausgelegt ist, ein nicht destruktives Signal in das Material zu senden, um das im Wesentlichen runde Loch zu inspizieren.

[0004] Bei der oben erwähnten Sonde kann das nicht destruktive Signal entweder ein Wirbelstromsignal oder ein Ultraschallsignal beinhalten.

[0005] Bei einer Ausführungsform kann die flexible Platte ein Polystyrolsubstrat umfassen.

[0006] Insbesondere kann das Polystyrolsubstrat eine Form haben, die so gestaltet ist, dass sie im Wesentlichen an die Form des Abschnitts des Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist.

[0007] Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Sonde eines beliebigen oben erwähnten Typs ferner einen Sondenträger umfassen, der mit der flexiblen Platte gekoppelt ist, um die flexible Platte bezüglich des im Wesentlichen runden Loches abzustützen.

[0008] Bei der letztgenannten bevorzugten Ausführungsform kann die Sonde ferner einen mit dem Sondenträger gekoppelten Griff zum Steuern einer Position der Sonde umfassen.

[0009] Zusätzlich kann die Sonde ferner einen Führungsträger, der an einem ersten Ende des Führungsträgers schwenkbar mit dem Griff gekoppelt ist, ein Führungselement, das mit einem zweiten Ende des Führungsträgers gekoppelt ist, um an einem der flexiblen Platte gegenüberliegenden Abschnitt des Inneren des im Wesentlichen runden Loches anzugreifen, und ein Vorspannelement, um den Führungsträger vorzuspannen, um das Führungselement gegen den gegenüberliegenden Abschnitt zu drücken, umfassen, wobei das Führungselement mit der flexiblen Platte relativ zu dem gegenüberliegenden Abschnitt beweglich ist, um die flexible Platte entlang des Abschnitts zu führen.

[0010] Ferner kann das Führungselement bei einer Konfiguration ein Rad umfassen.

[0011] Bei der Sonde eines beliebigen oben genannten Typs kann die flexible Platte zwischen einer ersten, zusammengedrückten Position, die so beschaffen ist, dass die Platte in ein Ende des im Wesentlichen runden Loches passt, und einer zweiten, ausgedehnten Position, die so beschaffen ist, dass die Platte im Wesentlichen an die Form des Abschnitts eines Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist, flexibel sein.

[0012] Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Abschnitt einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt des Inneren des im Wesentlichen runden Loches beinhalten, und die flexible Platte kann so bemessen sein, dass sie im Wesentlichen an die Form des im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitts des Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist.

[0013] Bei der Sonde des letztgenannten Typs können sich die mehreren Sensoren entlang einer Linie auf der flexiblen Platte erstrecken.

[0014] Ein zweiter Aspekt der Offenbarung stellt eine Sonde für ein Inspektionssystem für ein im Wesentlichen rundes Loch in einem Material bereit, wobei die Sonde umfasst: einen lang gestreckten Sensorträger; eine Lagerplatte, die dafür ausgebildet ist, den lang gestreckten Sensorträger drehbar in einer Position in dem im Wesentlichen runden Loch abzustützen; eine Sensormontagefläche, die so geformt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts eines Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist; mehrere Sensoren, die auf der Sensormontagefläche angeordnet sind, wobei jeder Sensor dafür ausgelegt ist, ein nicht destruktives Signal in das Material zu senden, um das im Wesentlichen runde Loch zu inspizieren; und ein Vorspannelement, das die Sensormontagefläche und den lang gestreckten Sensorträger koppelt, wobei das Vorspannelement die Sensormontagefläche vorspannt, so dass sie im Wesentlichen an die Form des Abschnitts des Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist.

[0015] Bei der oben erwähnten Sonde des zweiten Aspekts kann das nicht destruktive Signal entweder ein Wirbelstromsignal oder ein Ultraschallsignal beinhalten.

[0016] Bei einer Ausführungsform der Sonde des zweiten Aspekts kann die Sensormontagefläche eine flexible Platte beinhalten, die so geformt und vorgespannt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts eines Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist.

[0017] Insbesondere kann die flexible Platte ein Polystyrolsubstrat umfassen.

[0018] Bei einer anderen Ausführungsform der Sonde des zweiten Aspekts kann die Sensormontagefläche einen Kanal entlang einer Längsachse derselben aufweisen, wobei die mehreren Sensoren innerhalb des Kanals angeordnet sind.

[0019] Bei noch einer anderen Ausführungsform der Sonde des zweiten Aspekts können sich die mehreren Sensoren entlang einer längs verlaufenden Linie auf der Sensormontagefläche erstrecken.

[0020] Bei noch einer anderen Ausführungsform der Sonde des zweiten Aspekts kann die Lagerplatte eine Montagefläche aufweisen, die so gestaltet ist, dass sie mit einem Ende des im Wesentlichen runden Loches zusammenpasst, um den lang gestreckten Sensorträger zu positionieren.

[0021] Bei jeder oben erwähnten Sonde des zweiten Aspekts kann der lang gestreckte Sensorträger (210) durch ein Lager drehbar mit der Lagerplatte gekoppelt sein, welches die Rotation des lang gestreckten Lagerträgers auf etwas mehr als 360° begrenzt.

[0022] Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Lagerplatte wenigstens einen durch sie hindurchführenden Durchlass aufweisen.

[0023] Bei einer Ausführungsform der Sonde des zweiten Aspekts kann das Vorspannelement mehrere pneumatische Kolben aufweisen.

[0024] Bei einer anderen Ausführungsform kann der Abschnitt einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt des Inneren des im Wesentlichen runden Loches beinhalten, und die Sensormontagefläche kann so bemessen sein, dass sie im Wesentlichen an die Form des im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitts des Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist.

[0025] Die veranschaulichenden Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind dazu vorgesehen, die hier beschriebenen Probleme und/oder andere, nicht erläuterte Probleme zu lösen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0026] Diese und weitere Merkmale dieser Offenbarung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Offenbarung besser verständlich, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, welche verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung zeigen, wobei gilt: <tb>FIG. 1<SEP>zeigt eine perspektivische Ansicht einer Sonde für ein Inspektionssystem für ein im Wesentlichen rundes Loch gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. <tb>FIG. 2<SEP>zeigt eine vergrösserte Draufsicht eines Führungselements an der Sonde von FIG. 1 . <tb>FIG. 3<SEP>zeigt eine perspektivische Ansicht der Sonde von FIG. 1 in Betrieb. <tb>FIG. 4<SEP>zeigt eine perspektivische Ansicht einer Sonde für ein Inspektionssystem für ein im Wesentlichen rundes Loch gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung. <tb>FIG. 5<SEP>zeigt eine Seitenansicht einer Lagerplatte der Sonde von FIG. 1 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. <tb>FIG. 6<SEP>zeigt eine Draufsicht einer Sensormontagefläche der Sonde von FIG. 4 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. <tb>FIG. 7<SEP>zeigt eine Seitenansicht einer Sensormontagefläche der Sonde von FIG. 4 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung.

[0027] Es ist anzumerken, dass die Zeichnungen der Offenbarung nicht massstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sind dazu vorgesehen, lediglich typische Aspekte der Offenbarung zu veranschaulichen, und dürfen daher nicht als den Schutzbereich der Offenbarung einschränkend angesehen werden. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Elemente.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0028] Wie oben dargelegt, stellt die Offenbarung Sonden für ein Inspektionssystem für ein im Wesentlichen rundes Loch bereit.

[0029] Es wird auf FIG. 1 – 3 Bezug genommen; für eine Ausführungsform ist eine Sonde 100 für ein Inspektionssystem 102 für ein im Wesentlichen rundes Loch in einem Material dargestellt. Das Inspektionssystem 102 kann ein beliebiges derzeit bekanntes oder später entwickeltes Wirbelstrom- oder Ultraschall-Inspektionssystem beinhalten, das in der Lage ist, mit einer Sonde gemäss der Erfindung in Wirkverbindung gebracht zu werden. Bekanntermassen weist das Inspektionssystem 102 ein Steuerungssystem auf, um entweder ein Wirbelstrom- oder ein Ultraschallsignal durch eine Sonde zu senden, wie etwa die Sonde 100 in FIG. 1 – 3 oder die Sonde 200 in FIG. 4 – 6 , ein Rücksignal zu empfangen und das Rücksignal zu analysieren, so dass die Struktur des Materials, über welches die Signale übertragen werden, analysiert und/oder abgebildet werden kann. Solche Inspektionssystem 102 sind unter anderem in der Lage, Fehler im Material wie etwa Risse oder andere Unvollkommenheiten zu identifizieren.

[0030] Der Begriff «im Wesentlichen rundes Loch», wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein Loch in einem Material, z. B. in Stahl, Aluminium oder einem anderen Metall oder einer Legierung davon, welches wenigstens einen Abschnitt aufweist, der eine runde, ovale, kreisförmige oder annähernd kreisförmige Form hat. In einem Beispiel kann das Loch eine mit einem Gewinde versehene Öffnung wie etwa ein Bolzenloch in einem Teil einer Gasturbine sein. Für den Fachmann auf diesem Gebiet sind vielfältige weitere Beispiele offensichtlich.

[0031] Es wird auf FIG. 1 Bezug genommen; die Sonde 100 kann eine flexible Platte 110 aufweisen, die so geformt und vorgespannt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts 112 eines Inneren 114 eines im Wesentlichen runden Loches 116 in einem Material 118 angepasst ist. Bei einer Ausführungsform kann die flexible Platte 110 ein Polystyrolsubstrat aufweisen; es können jedoch auch vielfältige andere flexible Plattenmaterialien verwendet werden, wie etwa unter anderem Polytetrafluorethylen (PTFE) und Vinyle. Es können mehrere Sensoren 120 auf der flexiblen Platte 110 angeordnet sein, so dass jeder Sensor 122 ein nicht destruktives Signal in das Material 118 senden kann, um das im Wesentlichen runde Loch zu inspizieren, d.h. durch das Inspektionssystem 102, welches ein durch die Sensoren 122 empfangenes Rückkehrsignal analysiert. Wie erwähnt, kann das nicht destruktive Signal entweder ein Wirbelstromsignal oder ein Ultraschallsignal beinhalten. Jeder Sensor 122 kann eine beliebige geeignete Form annehmen, basierend auf dem Typ des verwendeten Signals, z. B. die Form einer beliebigen Kombination von Spulen für Wirbelström oder eines Ultraschallwandlers für das Senden und den Empfang von Ultraschallsignalen. Bei einer Ausführungsform können sich, wie in FIG. 1 dargestellt, mehrere Sensoren 120 entlang einer Linie 124 auf der flexiblen Platte 110 und entlang im Wesentlichen der gesamten Länge der flexiblen Platte 110 erstrecken. Auf diese Weise beurteilt die Sonde 100, wenn sie in das Loch 116 eintritt oder aus ihm austritt, wenigstens eine Hälfte des Loches, z. B. wenigstens 180° des runden Loches. Obwohl eine geradlinige Anordnung dargestellt wurde, können in Abhängigkeit von der Form des Abschnitts 112 auch andere Anordnungen vorgesehen werden. Zum Beispiel können zwei Linien von Sensoren, eine sinusförmige Linie, eine Matrix von Sensoren usw. verwendet werden.

[0032] Die flexible Platte 110 kann zunächst so geformt sein, dass sie im Wesentlichen an die Form des Abschnitts 112 angepasst ist, z. B. indem sie eine bestimmte Länge und einen bestimmten Krümmungsradius aufweist. Zum Beispiel kann das Polystyrolsubstrat eine Form haben, die so gestaltet ist, dass sie im Wesentlichen an die Form des Abschnitts 112 des Inneren 114 des im Wesentlichen runden Loches 116 angepasst ist. Falls zum Beispiel das Loch 116 einen Durchmesser von 1,2 Zentimetern hat, kann die flexible Platte 110 einen Krümmungsradius von 0,6 cm (Radius des Loches 116) und eine Länge von ungefähr 1,9 cm (ein wenig mehr als die Hälfte des Umfangs des Loches 116) haben. Ausserdem kann, wie in Fig. 2 dargestellt, die flexible Platte zwischen einer ersten, zusammengedrückten Position (gestrichelte Linie HOC in FIG. 2 ), die so beschaffen ist, dass die Platte in ein Ende des im Wesentlichen runden Loches 116 eingeführt werden kann, und einer zweiten, ausgedehnten Position (Volllinie 110E in FIG. 2 ), die so beschaffen ist, dass die Platte im Wesentlichen an die Form des Abschnitts 112 des Inneren 114 des im Wesentlichen runden Loches 116 angepasst ist, flexibel sein. Auf diese Weise kann die Sonde 100 in der ersten, zusammengedrückten Position leicht in das Loch 116 eingesetzt werden, ohne dass aufwändige Handhabungsvorgänge erforderlich sind, und kann danach in der zweiten, ausgedehnten Position freigegeben werden, so dass sie sich ausdehnt. In einem Beispiel kann, wie in FIG. 1 dargestellt, der Abschnitt 112 einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt des Inneren 114 des im Wesentlichen runden Loches 116 umfassen, und die flexible Platte 110 kann so bemessen sein, dass sie im Wesentlichen an die Form des im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitts des Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist. Alternativ dazu kann, wie in FIG. 2 dargestellt, der Abschnitt 112 eher bogenförmig als im Wesentlichen halbkreisförmig sein, wenn das Loch 116 nicht genau kreisförmig ist.

[0033] Wie in FIG. 1 und 2 dargestellt, kann die Sonde 100 ausserdem einen Sondenträger 130 (nur FIG. 2 ) aufweisen, der mit der flexiblen Platte 110 gekoppelt ist, um die flexible Platte relativ zu dem im Wesentlichen runden Loch 116 abzustützen. Ein Griff 132 kann mit dem Sondenträger 130 gekoppelt sein, um eine Position der Sonde zu steuern. Der Sondenträger 130 und der Griff 132 können aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das eine ausreichende Festigkeit aufweist, um die Position der flexiblen Platte 110 zu handhaben, z. B. aus einem Metall oder aus Hartkunststoff. Der Sondenträger 130 kann mit der flexiblen Platte 130 auf eine beliebige derzeit bekannte oder später entwickelte Art und Weise gekoppelt sein, z. B. mittels mechanischer Befestigungselemente wie etwa einer Schraube, mit Klebstoff usw. Der Sondenträger 130 und der Griff 132 können auf eine ähnliche Art und Weise gekoppelt sein, oder sie können als eine einstückige Struktur hergestellt sein.

[0034] Obwohl dies nicht in allen Fällen notwendig ist, kann bei einer Ausführungsform eine Führung 135 vorgesehen sein, welche mit der flexiblen Platte 110 und relativ zu einem (dem Abschnitt 112) gegenüberliegenden Abschnitt 142 des Inneren 114 des Loches 116 beweglich ist, um die flexible Platte entlang des Abschnitts zu führen. Bei einer Ausführungsform kann die Führung 135 einen Führungsträger 134 aufweisen, der an einem ersten Ende 136 des Führungsträgers schwenkbar mit dem Griff 132 gekoppelt ist, z. B. mittels eines Bolzens. Der Führungsträger 134 kann innerhalb einer Rille (nicht dargestellt) innerhalb des Griffs 132 positioniert sein oder einfach schwenkbar mit einer Aussenseite des Griffs gekoppelt sein. Ein Führungselement 138 kann mit einem zweiten Ende 140 des Führungsträgers 134 gekoppelt sein, um an dem der flexiblen Platte 110 gegenüberliegenden Abschnitt 142 des Inneren 114 des im Wesentlichen runden Loches 116 anzugreifen. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Führungselement 138 ein Rad, das mit dem zweiten Ende 140 drehbar gekoppelt ist; es können jedoch Strukturen jeder Art, die in der Lage sind, gegen den gegenüberliegenden Abschnitt 142 zu drücken und sich an diesem entlangzubewegen, z. B. durch Rollen oder Gleiten, verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Gleitelement oder eine Kufe eines Materialblocks ebenso anwendbar sein. Das Führungselement 138 kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das in der Lage ist, einem Eingriff, durch Rollen, Gleiten oder auf andere Weise, mit dem gegenüberliegenden Abschnitt 142, z. B. einem Metall oder Kunststoff, standzuhalten. Der Führungsträger 134 kann aus demselben Material wie der Sondenträger 130 oder der Griff 132 hergestellt sein. Wie in FIG. 1 dargestellt, kann die Führung 135 auch ein Vorspannelement 150 aufweisen, um den Führungsträger 134 vorzuspannen, so dass er das Führungselement 138 gegen den gegenüberliegenden Abschnitt 142 drückt. Auf diese Weise ist das Führungselement 138 mit der flexiblen Platte 110 (und den Sensoren 120) und relativ zu dem gegenüberliegenden Abschnitt 142 beweglich, um die flexible Platte 110 auf eine im Wesentlichen an die Form angepasste Art und Weise entlang des Abschnitts 112 zu führen. Das Vorspannelement 150 kann vielfältige Formen annehmen, z. B. die einer Feder, eines pneumatischen Kolbens, eines hydraulischen Kolbens usw. Der Führungsträger 134 und/oder das Vorspannelement 150 können verändert werden, z. B. hinsichtlich Grösse, Festigkeit, Position usw., um an Löcher 116 von unterschiedlicher Grösse angepasst zu werden. Gegebenenfalls kann eine Steuerung des Vorspannelements 150 über das Inspektionssystem 102 vorgenommen werden, z. B. unter Verwendung pneumatischer, elektrischer oder hydraulischer Steuergeräte.

[0035] Wie in FIG. 1 dargestellt, können beliebige Leitungsdrähte 152, die möglicherweise erforderlich sind, um das Inspektionssystem 102 mit den Sensoren 120 oder dem Vorspannelement 150 zu verbinden, entlang oder innerhalb des Griffs 132 und/oder entlang oder innerhalb des Sondenträgers 130 angeordnet sein. Es können beliebige derzeit bekannte oder später entwickelte Übergangsdichtungen oder Beschlagteile verwendet werden, die erforderlich sind, um die Leitungsdrähte in Bezug auf Öffnungen, z. B. innerhalb des Griffs, oder sich bewegender Teile zu schützen.

[0036] In Betrieb ermöglicht dann die Sonde 100, wie in FIG. 2 und 3 dargestellt, eine Inspektion eines Loches 116 durch Einführen der Sonde, welche Sensoren 120 enthält, in das Loch. Während die Sonde 100 in das Loch 116 geleitet wird, senden/empfangen Sensoren ein geeignetes Signal in etwa die Hälfte des Loches, z. B. über ungefähr 180°, woraus eine Inspektion etwa der Hälfte des Loches resultiert. Nachdem die Sonde 100 in einer Richtung vollständig eingeführt worden ist, kann die Sonde 100 um ungefähr 180° gedreht und durch das Loch zurückgezogen werden, woraus eine Inspektion der verbleibenden Hälfte des Loches resultiert. Während des Einsetzens und Zurückziehens verbleibt die flexible Platte 110, eventuell mit dem Führungselement 138, sofern dieses verwendet wird, in einem gut an die Form des Abschnitts 112 des Inneren 114 des Loches 116 angepassten Zustand, wodurch Wirbelstrom- oder Ultraschalldaten von guter Qualität für das Inspektionssystem 102 bereitgestellt werden.

[0037] Es wird nun auf FIG. 4 – 6 Bezug genommen, in denen eine andere Ausführungsform einer Sonde 200 für das Inspektionssystem 102 für ein im Wesentlichen rundes Loch 116 in einem Material 118 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform kann die Sonde 200 einen lang gestreckten Sensorträger 210 aufweisen. Der lang gestreckte Sensorträger 210 ist ausreichend lang gestreckt, um eine vollständige Sensorabdeckung über eine Länge des Loches 116 sicherzustellen, d.h., alle relevanten Teile des Loches 116 können beurteilt werden. Eine Lagerplatte 212 ist dafür ausgebildet, den lang gestreckten Sensorträger 210 in einer Position in dem im Wesentlichen runden Loch 116 drehbar zu tragen. Wie dargestellt, positioniert die Lagerplatte 212 den lang gestreckten Sensorträger 210 derart, dass er in dem Loch 116 zentriert ist; dies ist jedoch nicht in allen Fällen notwendig, z. B. für längliche, abgerundete Löcher. In jedem Falle kann die Lagerplatte 212 eine Montagefläche 214 aufweisen, die so gestaltet ist, dass sie mit einem Ende 116 des im Wesentlichen runden Loches 116 zusammenpasst, um den lang gestreckten Sensorträger 210 zu positionieren. Die Montagefläche 214 kann so geformt sein, dass sie zu dem Ende 116 passt, so dass die Lagerplatte 212 den Sensorträger 210 auf geeignete Weise positioniert, und kann in das Ende 116 gedreht sein, wobei das Ende 116 und der Träger 214 im Wesentlichen konzentrisch sind. Wie in FIG. 5 dargestellt, kann die Lagerplatte 212 wenigstens einen Durchlass 218 durch sie hindurch aufweisen, um zu ermöglichen, dass Leitungsdrähte mit Sensoren 220 verbunden werden (FIG. 6 und 7 ) (sofern notwendig), dass in das Loch 116 hineingesehen werden kann usw. Obwohl vier Durchlässe dargestellt sind, kann ihre Anzahl beliebig sein. Obwohl die Montagefläche 214 in FIG. 5 als im Wesentlichen kreisförmiges Element dargestellt ist, muss die Montagefläche 214 nicht zusammenhängend sein, da in Umfangsrichtung beabstandete Elemente auf der Lagerplatte 212 verwendet werden können.

[0038] Der lang gestreckte Sensorträger 210 ist mit der Lagerplatte 212 durch ein Lager 222 drehbar gekoppelt, welches die Rotation des lang gestreckten Sensorträgers 210 auf einen Wert begrenzen kann, der ein wenig grösser als 360° ist (z. B. 362°, 365°, 370° usw.), wobei der Zweck dieser Massnahme hier beschrieben wird. «Ein wenig grösser als 360°» kann ein beliebiger Betrag nahe bei 360° sein, welcher sicherstellt, dass das gesamte Loch ohne ein grosses Ausmass an Überlappung beurteilt worden ist. Das Lager 222 kann die Rotation des lang gestreckten Sensorträgers 210 auf eine beliebige bekannte Art und Weise begrenzen, z. B. mithilfe von Drehanschlägen auf, in oder neben dem Lager 222 und/oder auf, in oder neben dem Träger 210. Ausserdem kann ein Ausgangspunkt festgelegt oder mit dem Lager 222 festgekeilt werden, um sicherzustellen, dass alle Messungen an demselben Ort beginnen. Der Träger 210, die Lagerplatte 212 und das Lager 222 können aus einem beliebigen Material hergestellt sein, dass eine ausreichende Festigkeit aufweist, um die Sensoren 220 zu tragen, aus einem Metall oder Hartkunststoff.

[0039] FIG. 6 zeigt eine Draufsicht, und FIG. 7 zeigt eine Seitenansicht einer Sensormontagefläche 230 der Sonde 200 von FIG. 4 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. Wie dargestellt, kann die Sensormontagefläche 230 so geformt sein, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts 112 (FIG. 4 ) des Inneren 114 (FIG. 4 ) eines im Wesentlichen runden Loches 116 (FIG. 4 ) angepasst ist. Wie oben erwähnt, kann der Abschnitt 112 einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt des Inneren 114 des im Wesentlichen runden Loches 116 umfassen, und die Sensormontagefläche ist so bemessen, dass sie im Wesentlichen an die Form wenigstens eines Teils des im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitts des Inneren des im Wesentlichen runden Loches angepasst ist. Dementsprechend kann bei einer Ausführungsform die Sensormontagefläche 230 eine feste Krümmung aufweisen, um dem kleinsten Loch 116, d.h. Abschnitt 112, Rechnung zu tragen, für welches die Sonde 200 (FIG. 4 ) verwendet werden kann. In diesem Falle kann die Sensormontagefläche 230 aus einem starren Material 232 hergestellt sein, wie etwa einem Metall oder Hartkunststoff. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Sensormontagefläche 214 eine flexible Platte 234 aufweisen, die so geformt und vorgespannt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form des Abschnitts des Inneren 114 des im Wesentlichen runden Loches 116 angepasst ist. Die flexible Platte 234 kann aus demselben Material wie die flexible Platte 110 bestehen, die oben beschrieben wurde, z. B. aus einem Polystyrolsubstrat. Wie die flexible Platte 110 kann die flexible Platte 234 zwischen einem zusammengedrückten und einem ausgedehnten Zustand flexibel sein. Die flexible Platte 234 weist ebenso wie der lang gestreckte Sensorträger 210 eine Länge auf, die vollständige Messungen der Länge des Loches 116 sicherstellt, und ihre Länge kann geändert werden, um unterschiedlichen Lochlängen Rechnung zu tragen.

[0040] Wie in dem Abschnitt der Draufsicht von FIG. 6 dargestellt, können mehrere Sensoren 220 auf der Sensormontagefläche 230 angeordnet sein. Jeder Sensor 220 kann dafür ausgelegt sein, zum Inspizieren des im Wesentlichen runden Loches 116 (FIG. 4 ) ein nicht destruktives Signal in das Material zu senden. Wie oben erwähnt, kann das nicht destruktive Signal ein Wirbelstromsignal oder ein Ultraschallsignal beinhalten. Ausserdem können mehrere Sensoren 220 auf der Sensormontagefläche 230 in vielfältigen Anordnungen vorgesehen sein, um unterschiedlichen Löchern 116 Rechnung zu tragen, z. B. auf parallelen Linien, sinusförmig, als Matrizen usw. Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich zum Beispiel Sensoren 220 entlang einer Längslinie auf der Sensormontagefläche 230, und sie können sich im Wesentlichen entlang einer Gesamtlänge der Sensormontagefläche 230 erstrecken. Bei einer Ausführungsform kann die Sensormontagefläche 230, wie in der Seitenansicht von FIG. 7 dargestellt, einen Kanal 236 entlang einer Längsachse derselben aufweisen. Mehrere Sensoren 220 können innerhalb des Kanals 236 angeordnet sein, um die Sensoren 220 in Situationen zu schützen, in denen ein Schutz erforderlich ist, wie etwa in einem Loch 116, das ein Inneres mit einer rauen Oberfläche aufweist.

[0041] Es wird wieder auf FIG. 4 Bezug genommen; die Sonde 200 kann ausserdem ein Vorspannelement 250 aufweisen, welches die Sensormontagefläche 230 und den lang gestreckten Sensorträger 210 koppelt. Das Vorspannelement 250 spannt die Sensormontagefläche 230 so vor, dass sie im Wesentlichen an die Form des Abschnitts 112 des Inneren 114 des im Wesentlichen runden Loches 116 angepasst ist. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Vorspannelement 250 mehrere pneumatische Kolben 252, die entlang einer Länge der Sensormontagefläche 230 verteilt sind. Obwohl drei Kolben 252 dargestellt sind, kann eine beliebige Anzahl verwendet werden, um die Sensormontagefläche 230 ausreichend vorzuspannen. Ausserdem kann, obwohl pneumatische Kolben dargestellt sind, für das Vorspannelement eine beliebige Form eines derzeit bekannten oder später entwickelten Vorspannsystems verwendet werden, wie unter anderem Federn, hydraulische Kolben usw. Die Grösse und/oder Position des Vorspannelements 150 können verändert werden, um Löchern 116 von unterschiedlicher Grösse Rechnung zu tragen. Das Vorspannelement 250, z. B. Kolben 252, kann mit dem Sensorträger 210 und der Sensormontagefläche 230 unter Verwendung einer beliebigen derzeit bekannten oder später entwickelten Lösung gekoppelt sein, z. B. durch mechanische Befestigungselemente, wie etwa Scharniere, Drehgelenke, Schrauben usw.; Schweissen; Klebstoffe; usw. Ausserdem können, obwohl das Vorspannelement 250 als Kolben 252 umfassend dargestellt ist, die bezüglich der Sensormontagefläche 230 eine geradlinige Anordnung aufweisen, die Kolben oder anderen Vorspannelemente in Umfangsrichtung entlang der bogenförmigen Sensormontagefläche 230 verschoben sein, um die Vorspannung über den Umfang der Fläche zu verteilen. Ferner können, obwohl an jeder axialen Position nur ein Kolben dargestellt ist, an jeder axialen Position entlang des Trägers 210 ein oder mehrere Kolben oder andere Vorspannelemente verwendet werden.

[0042] Im Betrieb ermöglicht dann, wie in FIG. 4 dargestellt, die Sonde 200 eine Inspektion des Loches 116. Nachdem die Sonde 200 in dem Loch 116 angeordnet worden ist, kann das Vorspannelement 250 aktiviert werden, z. B. durch Beaufschlagen der Kolben 252 mit pneumatischem Druck, um sicherzustellen, dass die Sensormontagefläche 234 einen ausreichenden Kontakt mit dem Abschnitt 112 hat oder diesem genügend nahe ist, damit die Sensoren 220 arbeiten. Zu diesem Zeitpunkt kann das Inspektionssystem 100 die Sensoren 220 aktivieren, und der Sensorträger 210 kann gedreht werden, damit das Loch 116 durch Drehung des Sensorträgers 210 um etwas mehr als 360° (z. B. 361°, 364°, 369° usw.) in seiner Gesamtheit gegenüber den Sensoren 220 exponiert wird. Auf diese Weise kann eine vollständige Inspektion des Loches 116 durchgeführt werden, wobei das Vorspannelement 250 eine gute Anpassung an die Form des Abschnitts 112 des Inneren 114 des Loches 116 aufrechterhält und damit Wirbelstrom- oder Ultraschalldaten von guter Qualität für das Inspektionssystem 102 gewährleistet.

[0043] Jede der Ausführungsformen liefert Informationen, die verwendet werden können, um die Betriebslebensdauer von industriellen Teilen mit darin ausgebildeten Löchern 116, z. B. von Gasturbinenkomponenten, zu verlängern.

[0044] Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und ist nicht dazu bestimmt, die Offenbarung einzuschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen «ein», «eine» und «der, die das» auch die Pluralformen mit einschliessen, soweit aus dem Kontext nicht klar das Gegenteil hervorgeht. Ferner versteht es sich, dass die Ausdrücke «umfasst» und/oder «umfassend», wenn sie in dieser Patentschrift verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten angeben, jedoch das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschliessen.

[0045] Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Vorgänge und Äquivalente aller Mittel oder Elemente «Schritt-plus-Funktion» in den nachfolgenden Ansprüchen sollen alle Strukturen, Materialien und Vorgänge zur Durchführung der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen einschliessen, wie spezifisch beansprucht. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben, soll jedoch nicht erschöpfend oder auf die Erfindung in der offenbarten Form beschränkt sein. Für den Fachmann sind viele Modifikationen und Varianten ersichtlich, ohne vom Umfang und von der Grundidee der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und die praktische Anwendung am besten zu erklären und anderen Fachleuten das Verständnis der Erfindung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu ermöglichen, wie sie für die vorgesehene spezielle Anwendung geeignet sind.

Claims (15)

1. Sonde (100) für ein Inspektionssystem (102) für ein im Wesentlichen rundes Loch (116) in einem Material (118), wobei die Sonde (200) umfasst: eine flexible Platte (110), die so geformt und vorgespannt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts (112) eines Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist; und mehrere Sensoren (120), die auf der flexiblen Platte (110) angeordnet sind, wobei jeder Sensor (122) dafür ausgelegt ist, ein nicht destruktives Signal in das Material (118) zu senden, um das im Wesentlichen runde Loch (116) zu inspizieren.

2. Sonde (100) nach Anspruch 1, wobei das nicht destruktive Signal entweder ein Wirbelstromsignal oder ein Ultraschallsignal beinhaltet.

3. Sonde (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die flexible Platte (110) ein Polystyrolsubstrat umfasst; wobei das Polystyrolsubstrat vorzugsweise eine Form hat, die so gestaltet ist, dass sie im Wesentlichen an die Form des Abschnitts (112) des Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist.

4. Sonde (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner einen Träger der Sonde (100) umfasst, der mit der flexiblen Platte (110) gekoppelt ist, um die flexible Platte (110) bezüglich des im Wesentlichen runden Loches (116) abzustützen; wobei die Sonde (100) vorzugsweise ferner einen Griff (132) umfasst, der mit dem Träger der Sonde (100) zum Steuern einer Position der Sonde (100) gekoppelt ist.

5. Sonde (100) nach Anspruch 4, welche ferner umfasst: einen Führungsträger (134), der an einem ersten Ende (136) des Führungsträgers (134) schwenkbar mit dem Griff (132) gekoppelt ist; ein Führungselement (138), das mit einem zweiten Ende (140) des Führungsträgers (134) gekoppelt ist, um an einem der flexiblen Platte (110) gegenüberliegenden Abschnitt (142) des Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) anzugreifen; und ein Vorspannelement (150), um den Führungsträger (134) vorzuspannen, um das Führungselement (138) gegen den gegenüberliegenden Abschnitt (142) zu drücken, wobei das Führungselement (138) mit der flexiblen Platte (110) relativ zu dem gegenüberliegenden Abschnitt (142) beweglich ist, um die flexible Platte (110) entlang des Abschnitts (112) zu führen; wobei das Führungselement (138) vorzugsweise ein Rad umfasst.

6. Sonde (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flexible Platte (110) zwischen einer ersten, zusammengedrückten Position, die so beschaffen ist, dass die Platte in ein Ende des im Wesentlichen runden Loches (116) passt, und einer zweiten, ausgedehnten Position, die so beschaffen ist, dass die Platte im Wesentlichen an die Form des Abschnitts (112) eines Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist, flexibel ist.

7. Sonde (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschnitt (112) einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt (112) des Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) beinhaltet und die flexible Platte (110) so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen an die, Form des im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitts (112) des Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist; wobei sich die mehreren Sensoren (120) vorzugsweise entlang einer Linie (124) auf der flexiblen Platte (110) erstrecken.

8. Sonde (100) für ein Inspektionssystem (102) für ein im Wesentlichen rundes Loch (116) in einem Material (118), wobei die Sonde (100) umfasst: einen lang gestreckten Sensorträger; eine Lagerplatte (212), die dafür ausgebildet ist, den lang gestreckten Sensorträger (210) drehbar in einer Position in dem im Wesentlichen runden Loch (116) abzustützen; eine Montagefläche (214) für Sensoren (122), die so geformt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts (112) eines Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist; mehrere Sensoren (120), die auf der Montagefläche (214) für Sensoren (122) angeordnet sind, wobei jeder Sensor dafür ausgelegt ist, ein nicht destruktives Signal in das Material (118) zu senden, um das im Wesentlichen runde Loch (116) zu inspizieren; und ein Vorspannelement (150), das die Montagefläche (214) für Sensoren (122) und den lang gestreckten Sensorträger koppelt, wobei das Vorspannelement (150) die Montagefläche (214) für Sensoren (122) vorspannt, so dass sie im Wesentlichen an die Form des Abschnitts (112) des Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist.

9. Sonde (100) nach Anspruch 8, wobei die Montagefläche (214) für Sensoren (122) eine flexible Platte (110) beinhaltet, die so geformt und vorgespannt ist, dass sie im Wesentlichen an die Form eines Abschnitts (112) eines Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist; wobei die flexible Platte (110) vorzugsweise ein Polystyrolsubstrat umfasst.

10. Sonde (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Montagefläche (214) für Sensoren (122) einen Kanal (236) entlang einer Längsachse derselben aufweist, und wobei die mehreren Sensoren (120) innerhalb des Kanals (236) angeordnet sind.

11. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 8–10, wobei sich die mehreren Sensoren (120) entlang einer längs verlaufenden Linie (124) auf der Montagefläche (214) für Sensoren (122) erstrecken.

12. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 8–11, wobei die Lagerplatte (212) eine Montagefläche (214) aufweist, die so gestaltet ist, dass sie mit einem Ende des im Wesentlichen runden Loches (116) zusammenpasst, um den lang gestreckten Träger für Sensoren (122) zu positionieren, und/oder wobei die Lagerplatte (212) wenigstens einen durch sie hindurchführenden Durchlass (218) aufweist.

13. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 8–12, wobei der lang gestreckte Sensorträger (210) durch ein Lager (222) drehbar mit der Lagerplatte (212) gekoppelt ist, welches die Rotation des lang gestreckten Lagerträgers auf etwas mehr als 360° begrenzt.

14. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 8–13, wobei das Vorspannelement (150) mehrere pneumatische Kolben (252) aufweist.

15. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 8–14, wobei des Abschnitt (112) einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt (112) des Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) beinhaltet und die Montagefläche (214) für Sensoren (122) so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen an die Form des im Wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitts (112) des Inneren (114) des im Wesentlichen runden Loches (116) angepasst ist.