CN105917223B - 用于中空阀的壁厚的超声波测量方法 - Google Patents

用于中空阀的壁厚的超声波测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于测量具有中空阀头(6)的中空阀(1)中壁厚(b)的方法，在该方法中，使用至少一个超声波传感器(3)确定阀杆(2)的区域中的壁厚(bs)，其中，超声波传感器(3)以这种方式相对于阀杆(2)上的表面定向，使得发射的超声波以垂直方式被引入表面，和/或使用至少一个超声波传感器(3)确定倒角(9)的区域中的壁厚(b2)，其中，超声波传感器(3)定位在倒角(9)上的一个位置处，在该位置，腔室(5')的内切线(10)平行于倒角(9)上的外切线(11)运行，并且其中，超声波传感器(3)以这种方式相对于切线(10、11)定向成，使得发射的超声波以垂直方式被引入表面。

Description

用于中空阀的壁厚的超声波测量方法
技术领域
本发明涉及一种用于测量具有以及不具有中空阀头的中空阀的壁厚的方法。本发明进一步涉及一种用于生产具有中空阀头的中空阀的方法。
背景技术
由于它们的精细实施例，高质量要求通常设定用于中空阀，中空阀必须还能够包括高达100％测试的样本。尤其，在这种中空阀中维持预定壁厚是重要的质量因子。在最简单的情形下，在仅将阀镗成中空的情形下，尤其，阀杆具有壁厚，此处可能呈现该镗孔的中心偏移，这对中空阀的阀杆的壁厚有影响。在该情况下，这能够通过测量至少两个或者更好四个地点或者理想地甚至在圆周上连续的地点的壁厚而建立。在由彼此成型且彼此焊接的板材金属部分制成的中空阀构建的情形下，在阀坯上或者在安装的成品阀上进行壁厚测量同样也是关键质量特征，因为通过成型和焊接处理，会发生壁厚的偏差。在中空阀的情形下，另一方面，在中空阀中腔室依靠电化学加工(ECM)产生在阀头中，同样地，壁厚测量极其重要，因为电化学加工很难看见，因此很难控制，而且不被整体刀具限定，诸如在利用钻头生产腔室时。同时，在电化学加工中产生弯曲的不规则表面，此外，弯曲的不规则表面还形成底切。如果此处壁厚仍能够以相对不复杂的方式在阀杆或者在板座上被接触地测量，那么仅可能具有的困难是在倒角区域中测量壁厚。但是，测量阀杆区域中的壁厚也早已要求相当长的测量时间以及触觉接近。此外，仅能够测量阀坯，因为成品的阀由于其已经被冷却介质填充并且关闭，所以成品的阀通常不能够进入触觉接近。为了节约测量时间以及为了还能够尽可能简单地在倒角区域中测量壁厚，能够使用超声波测量，但是，超声波测量通常在弯曲表面的情形下因此在非恒定厚度或者反向表面中出现困难。
从DE102007011445B4中公知一种用于测量焊接的中空梁的壁厚的超声波方法，中空梁在端部以耐压密闭方式依靠密封元件关闭并且依靠负压力或者正压力起作用。随后，通过检查单元测量噪声水平，检查单元在中空梁中可移动，同时声学传感器大致指向至焊接接缝的区域，在中空梁的焊接接缝中的破裂的情形下，所述噪声水平通过流入或者流出空气产生。为了定位依靠流动噪声检测的破裂，依靠路径长度测量单元确定声学传感器分别覆盖的行驶距离。但是，该方法能够专门应用于相当大直径的中空部分。
从DE20207684U1中公知一种用于管内超声波厚度测量的设备，该设备在管道的内部移动，管道被监控并且具有壳体，壳体中包含用于测量、处理以及存储测量数据的若干件装备。这若干件装备包括串联连接的初始脉冲发生器、超声波发射器、放大器、具有模拟输入的比较器、数字定时器、处理器以及数字数据内存。但是，该设备还再次在要测量的管线内部移动，而且，使得此处腔室必须具有特定直径。
发明内容
本发明关注的问题是指出一种用于测量具有或者不具有中空阀头的中空阀中壁厚的方法，依靠该方法尤其依靠电化学加工生产的具有中空阀头的中空阀还能够以精确方式测试它们的壁厚。
根据本发明该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利实施例是从属权利要求的主题。
本发明是基于这样的总体构思：以特定方式将超声波传感器布置在中空阀的精确选择的预定位置，经由此获得精确确定的壁厚。在根据本发明的用于测量具有以及不具有中空阀头的中空阀的壁厚的方法中，因此使用至少一个超声波传感器确定阀杆的区域中的壁厚，其中，在这种情形下，超声波传感器以这种方式相对于表面定向在阀杆上，使得发射的超声波能够以垂直方式被引入表面。额外地或者可替换地，使用同样地至少一个超声波传感器确定具有中空阀头的中空阀的倒角区域中的壁厚，其中，在该情况下，超声波传感器定位在倒角的一个位置上，在该位置上阀头的腔室中内切线平行于倒角上的外切线运行，并且其中，同时超声波传感器以这种方式相对于这两个切线定向，使得发射的超声波以垂直方式被引入这些切线并且以垂直方式被引入倒角的表面。利用根据本发明的方法，不仅还能够极其精确地测量相当薄的壁厚，例如0.8至3mm，而且尤其还能够准确地检测依靠电化学加工产生的阀头中具有腔室的中空阀的壁厚，从而完成中空阀的区域中相当高质量要求。超声波传感器必须定位在倒角的区域中的位置已经能够提前通过设计工程师建立，使得对应测试设备已经以限定方式应用超声波传感器在该位置。
在根据本发明的方法的有利的进一步发展中，超声波传感器相对于板平面表面布置于范围20°<α<40°中。在该角度范围中，通常，位置位于两个弯曲表面处，即内腔室表面和外倒角表面彼此平行运行处。通过准确定义该位置以及选择该角度范围，还能够高重复准确测量或者测试。
方便地，测量能够发生在流体中，尤其发生在油中，发生在提供有防腐保护的施加的接触凝胶或者水中。为了传递声波，超声波传感器需要合适的介质以能够桥接传感器头部和阀之间的间隙。例如这能够利用接触凝胶实现。但是，更方便的是，至少在要测量的区域中将整个中空阀浸入超声波传感器也浸入的流体。这是布置简单的以及节约成本的，因为流体能够使用较长时间，而接触凝胶必须使用之后清洗掉。
通常，中空阀在外部在阀杆的区域中或者在倒角的区域中的表面质量应该为RZ25，尤其还小于RZ12，而且应该具有很少凹槽，否则会歪曲壁厚测量。
在根据本发明的方法的另一有利实施例中，要测量的中空阀在测量期间被转动，或者两个或者四个超声波传感器同时针对要测量的中空阀。如果仅使用单个超声波传感器，那么不同的测量点能够通过简单的绕着其阀杆轴线转动中空阀而接近。为了降低总体测量时间，当然还能够提供若干个分布在周向方向上的超声波传感器，若干个超声波传感器优选同时执行测量壁厚，由此，尤其还能够免除两次测量之间中空阀的转动。此处当然，执行测量的位置(例如阀座向下或者向上)是不重要的。
此外本发明基于的总体构思是，指出用于生产具有中空阀头的中空阀的方法，在该方法中，依靠镗削和/或电化学加工(ECM)，腔室被引入中空阀或者被引入初始仍构造为实心阀的阀中。在引入腔室之后，然后立即依靠先前描述的方法测量中空阀在阀杆上和/或倒角上的壁厚。这提供了在先前的制造步骤中已经一体化的壁厚测量的极大优势，使得具有不足壁厚的中空阀能够及时被丢掉，尤其在进一步昂贵的生产步骤(磨削/涂层)之前。据此，整个制造处理能够构造为更节约成本。此外，由于有限的空间以及通过窄阀杆镗孔进行单独访问的可能性，触觉测量仅能够依靠专用的极其详尽的测量设备进行，由于较长测量持续时间，这种测量设备此外将很难适用于一系列测量。此外，在填充有冷却介质以及阀杆关闭的成品安装阀的情形下，不再能够进行触觉测量。
本发明的进一步重要的特征及优势将见于从属权利要求、附图以及借助于附图的附图说明。
应该理解的是，以上提到的以及下文将进一步解释的特征不仅能够使用在分别示出的组合中，而且能够以其他组合使用或者单独使用，这并不超出本发明的范围。
本发明的优选示范实施例图示于附图并且在以下说明中将进一步详细解释，其中，相同附图标记指代相同或者类似或者功能相同的部件。
附图说明
附图分别示意性地示出了：
图1是在测量阀杆的区域中的壁厚期间通过中空阀的截面图，
图2是在确定腔室的区域中的壁厚期间通过依靠电化学加工产生的腔室中的中空阀的截面图，
图3是用于执行根据本发明的方法的设备，
图4是用于体现壁厚偏差的两个图，
图5是根据图3的本发明的设备，总共具有四个超声波传感器。
具体实施方式
根据图1，依靠至少一个超声波传感器3确定在阀杆2的区域中中空阀1的壁厚bs，其中，超声波传感器3以这种方式相对于阀杆2上的表面定向，使得发射的超声波以垂直方式被引入表面，因此此处垂直于中空阀1的轴线。此处超声波传感器3构造为不仅用于释放，而且用于接收反射的超声波信号，然后反射的超声波信号能够依靠估计单元4被估计。正如能够从图1的视图看到的，中空阀1具有钻出的腔室5，腔室5不仅延伸越过阀杆2而且延伸进阀头6的区域。
与此相反，根据图2图示的中空阀1在其阀头6的区域中具有依靠电化学加工(ECM)产生的腔室5’，其中，腔室5’的壁厚b1或者b2以这种方式产生，因为腔室5’的生产处理更难以确定。此处壁厚b1位于阀座7的区域中，其由板平面表面8限定。另一方面，壁厚b2位于倒角9的区域中。为了确定壁厚b2，现在超声波传感器3定位于倒角9上的一个位置，在该位置腔室5’中的内切线10平行于倒角9上的外切线11运行，并且其中，超声波传感器3以这种方式相对于这些切线10、11定向，使得发射的超声波以垂直方式被引入表面，并且同时垂直地被引入中空阀1的阀头6的两个切线10、11。垂直引入超声波能够准确确定壁厚。
进一步观察图2，可见的是，超声波传感器3布置于相对于板平面表面8的20°<α<40°的范围中，在该角度范围中，通常，位置位于两个切线10、11彼此平行运行处。
根据图3，示出了用于执行测量方法的设备12，其中，设备12具有保持要测量的阀的臂13。此处，该臂13不仅能够绕着阀轴线14转动要测量的中空阀1，使得若干测量点或者若干壁厚bs，b2能够被确定在阀杆2的区域中或者倒角9中，而且，该臂13还能够将要测量的中空阀1浸入流体15，例如浸入提供有腐蚀保护的油或者水中，使得壁厚b的实际测量发生在流体15中。这能够比依靠接触凝胶测量以相对更简单、更节约成本、还更自动化的方式完成，接触凝胶测量首先必须在测量之后再次应用以及移除。
为了能够尽可能满足高质量标准，测试阀杆2的壁厚b1或者b2或者壁厚bs应该发生在若干点，其中，基本地存在两个不同方法的变型。根据图示于图3的设备12，要测量的中空阀1在两个测量期间或者在两个测量之间绕着其阀轴线14被转动。可替换地于此，还可以想到的是，正如图5示出的，两个或者四个超声波传感器3同时针对要测量的中空阀1，由此尤其还能够降低用于执行壁厚测量的时间周期。
在图4中图示了两个图，这两个图示出了在丢弃件(上方视图)和在良好件(下方视图)中，阀杆2中的壁厚偏差。此处能够清楚地看到的是，下方示出的良好件的壁厚偏差靠近零线周围运行，而在上方视图中壁厚偏差分布地比较宽。因此这种丢弃件优选在中空阀1的较早制造步骤中已经被丢弃，尤其在生产腔室5、5’之后，以及尤其在进一步昂贵的作业密集的制造步骤(诸如例如磨削或者涂层)之前直接被丢弃。
因此，利用根据本发明的方法以及利用根据本发明的设备12能够执行对生产的中空阀1的100％测试，由此能够保证高质量。

Claims (7)

1.一种用于测量具有中空阀头(6)的中空阀(1)的壁厚(b)的方法，其中，
-使用至少一个超声波传感器(3)确定阀杆(2)的区域中的壁厚(bs)，其中，所述超声波传感器(3)以这种方式相对于阀杆(2)上的表面定向，使得被发射的超声波以垂直方式被引入所述表面，和/或
-使用至少一个超声波传感器(3)确定倒角(9)的区域中的壁厚(b2)，其中，所述超声波传感器(3)定位在所述倒角(9)上的一个位置，在所述位置，腔室(5’)中的内切线(10)平行于倒角(9)上的外切线(11)运行，并且其中，所述超声波传感器(3)以这种方式相对于所述切线(10、11)定向，使得所述被发射的超声波以垂直方式被引入所述表面，其中所述超声波传感器(3)相对于板平面表面(8)布置在20°<α<40°的范围中，
测量发生在提供有腐蚀保护的油或者水中，
并且其中，要测量的所述中空阀(1)在测量期间被转动，或者两个或者四个超声波传感器(3)同时针对要测量的所述中空阀(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
使用至少一个高频率超声波传感器(3)。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述中空阀(1)的至少四个周向位置测量所述壁厚(bs，b2)。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述壁厚(bs，b1，b2)在阀坯处或者在完成的具有关闭的腔室(5、5’)的中空阀(1)上被测量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
依靠至少一个超声波传感器(3)确定阀座(7)的区域中的壁厚(b1)，其中，所述超声波传感器(3)以这种方式相对于所述阀座(7)上的表面定向，使得被发射的所述超声波以垂直方式被引入所述表面。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
在要测量的所述中空阀(1)和至少一个所述超声波传感器(3)之间的测量期间，在所述阀杆(2)的轴线的方向上发生相对移动。
7.一种用于生产具有中空阀头(6)的中空阀(1)的方法，其中，
-依靠镗削和/或电化学加工(ECM)将腔室(5、5’)引入所述中空阀(1)，
-依靠根据权利要求1至6中任一项所述的方法测量在阀杆(2)上和/或在倒角(9)上和/或在阀座(7)上所述中空阀(1)的壁厚(bs，b1，b2)。
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