CZ210495A3

CZ210495A3 - Arrangement of testing heads

Info

Publication number: CZ210495A3
Application number: CZ952104A
Authority: CZ
Inventors: Michael Dr Rer Nat Wachter; Kurt Ing Hannoschock; Dieter Dipl Ing Grohs; Peter Dipl Ing Steinert; Wolfgang Dipl Ing Zydek
Original assignee: Mannesmann Ag
Priority date: 1994-08-16
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 1996-03-13
Also published as: DE4430604C1; FI953850A; EP0701126A3; US5880370A; FI953850A0; EP0701126A2

Description

Oblast techniky ------1

Vynález se týká uspořádání nejméně jedné ultrazvukové zkušební hlavice na zkoušeném předmětu pro ultrazvukové zkoušení svarů trubek podle úvodní části hlavního nároku.

Dosavadní stav techniky

Při zkoušení svarů například velkých trubek na podélnévady je pro některé zkušební úkoly nutné dojít se zvukovým vstupním bodem co nej těsněji na svar. Pro vedení ultrazvukové zkušební hlavice je používáno uchycení, které má na obou koncích v pohledu v obvodovém směru trubky po dvou opěrných bodech. Obyčejně u známých zařízení leží bod vstupování zvuku v obvodovém směru trubky středově mezi uvedenými opěrnými body vodícího zařízení. To mé tu výhodu, zé jednou' zvolený'úhel zaváděni ' zvuku zůstává stejný- pro všechny průměry trubek a optimální úhel zavádění zvuku může být předem vyměřen na zařízení s rovnou úložnou plochou. U tohoto uspořádání činí možná minimální vzdálenost hrana svaru/bod vstupu zvuku polovinu vzdálenosti opěrných bodů vodícího zařízení.

Pokud je vyžadováno jít s bodem, kterým zvuk vchází,, těsněji .ke hraně svaru, bylo by nutno u vodícího zařízení se středovým zvukovým bodem zvětšit natolik vzdálenost opěrných bodů, ..aby,,, viděno v obvodovém směru trubky, přední opěrný bod ležel na boku svaru, zatímco zadní opěrný bod a bod' zavádění zvuku na protilehlé straně svaru. Nevýhody tohoto uspořádání jsou:

a) Pro různé vzdáleností bodů vstupu zvuku k hraně svaru musí být ' vzdálenost opěrných bodů vodícího zařízení změněna, tzn. v mnoha případech není možné optimalizace znázorněnínepřetržitou změnou skokové vzdálenosti.

b)

Příležitostně vznikající přesazeni hrany svaru (tzn. rozdílné výšky plechů na obou stranách svaru) může vést •k' nedefinovaným •‘•změnám úhlu zavádění-zvuku.

c) U dříve popsaného uspořádání není možná kontrola spojení, pomocí ultrazvuku.

Dříve popsané nevýhody mohou být odstraněny tak, že se bod vstupu zvuku od středu vodícího zařízení přeloží k přednímu opěrnému bodu. To se označuje také jako necentrické' ozvučování. Tímto uspořádáním je sice možno pracovat se zvukem přímo vedle hrany svaru a nevede to při optimalizaci znázorňování k negativnímu jevům na obsluhu. Pro rozdílné průměry trubek je však nutné vždy znovu přizpůsobovat· úhel zavádění zvuku. Především již není možno úhel zavádění zvuku kontrolovat na měřicím zařízení s rovinnou úložnou plochou.

Ve FR 1595826 je popsáno nastavovací zařízení pro ultrazvukové zkušební hlavice pro zkoušení svarů, které umožňuje nastavení a následné vedení úhlu zavádění zvuku v závislosti na zakřivení trubky. Prostřednictvím symetrického navádění zkušební hlavice ve spojení s kyvnou pákou, snímající povrch zkoušeného předmětu, je zajištěno,, že zvuk dopadá vždy přesně radiálně.

US 4112775 ukazuje uspořádání dvou zkušebních hlavic, které jsou uspořádané ve vzájemné vzdálenosti ve zkušebním bloku a jejichž úhel zavádění zvuku je možno nastavit prostřednictvím- šroubu, přičemž jedna zkušební hlavice je vytvořena jako vysílač adruhá jako' přijímač. Přídavně je možno vzájemnou vzdálenost obou zkušebních . . hlavic kontinuálně měnit.

V· EP, 0 346 473 Al je popsáno zařízení pro nedestruktivní zkoušení výrobků,, zejména pro zkoušení svarů. U tohoto zařízení jsou ultrazvukové měniče upevněny na poháněči jednotce snímacího zařízení'. Prostřednictvím přitlačovacího zařízení jsou tlačeny na povrch zkoušeného, předmětu. Zavěšovací zařízení pro upevnění ultrazvukových měničůobsahuj e ohebné prvky, které jsou uspořádány podél pohybů poháněči jednotky a které nesou na ní upevněné ultrazvukové měniče. Pevné spojení ultrazvukových měničů s ohebným· prvkem umožňuje překonání překážek na povrchu z-kouš.eného- předmětu, např. pokovení od sváření, nezávisle na zakřivení povrchu zkoušeného předmětu.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvoření zařízení pro uspořádánínejméně jedné ultrazvukové zkušební hlavice na zkoušeném předmětu- pro ultrazvukové zkoušení svarů trubek, u kterého je umožněn úhel zavádění zvuku s necentrickým zaváděním na rovné desce a není.třeba žádné přizpůsobení úhlu, pod kterým se zvuk zavádí, na rozdílné průměry trubek.

Tento úkol je- řešen znaky uvedenými ve význakové části nároku Π-Výhodná—provedení—jsou—uvedeno—v—závislýchnárocích.

Podle vynálezu je v oblasti předních a zadních opěrných bodů' uspořádáno snímací zařízení, které je mechanicky spojeno se zkušební hlavicí. Zkušební hlavice, která je uspořádána mezi předními opěrnými body, přitom funguje jako jednotlivé kyvadlo. Podle průměru je snímací zařízení podle vynálezu zatlačováno různě hluboko. Na obrázku 1 znázorněný __________ .^nákres, j e^získán. ,z. .následujícího, vztahu, že^dráha^ x,^ kterou_ snímací ' zařízení zachycuje, musí být pro velké průměry trubek-přenesena ke korekci úhlu v poměru 1:2. Dráha x je také označena jako vodicí velikost pro úhlovou korekci.

Zkratky, které jsou použity na obrázku 1 mají následující význam:

R = poloměr kruhového.průřezu zkoušené trubky,

M = střed-kruhového průřezu, a = úhel mezi rameny (M-snímací zařízení a M-přední opěrný bod) , x = dráha snímacího zařízení (vodicí velikost pro úhlovou korekci)., x'= vzdálenost snímacího zařízení k tangentě, která přiléhá na přední opěrný bod.

R/(R+x') = cos a = {R-xj/R

Rx = x ' . (R-x (1) (3)

R² = (.R-X) (Rix') = R² + Rx'

Rx - xx' (2) obr. 2b x' = Rx/(R-x) (4) pro velikost R oproti x je x' = x

Středové snímáni umožňuje pří zavedení zvuku na předním opěrném, bodu automatickou, zakřivením trubky ovlivněnou korekci úhlu, pod kterým se- zavádí zvuk.

Přednosti navrženého uspořádáni je možno vidět v tom, že při impulzovém odrazovém zkoušení může být místo .pro zavádění zvuku počínaje 0 kontinuálně zvoleno v libovolné vzdáleností od hrany svaru. Jednou nastavený úhel zavádění zvuku je platný pro všechny průměry trubek.

U dále navrženého- tandemového zkoušení může být rovněž zařazeno bezprostředně vedle svaru. Vysílací a přijímací zkušební hlavice může být uspořádána velice těsně. Zkušební hlavice jsou automaticky úhlově korigovány v závislosti na průměru trubky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen za pomoci výkresů konkrétních příkladů provedení, na kterých, představuje ‘ obr. 2a uspořádání se zkušební hlavicí základna-úhlové nastavení na rovinné ploše, to samé jako 2a,’ avšak úhlovou 'korekci na zakřivené ploše,

Obr. 3 a-Lu sasié jako 2a,—avšak o 2 zkušebními hlavicemi v jednom držáku, obr. 3b to samé jako 2b, avšak s 2 hlavicemi v jednom držáku, obr. 4 půdorys praktického provedení varianty podle obr. 3a, 3b a obr. 5 schematické zázornění uspořádání s 2 zkušebními y“; -y—·. . -»..»· r-w- - «... ________ ___ hlavicemi s kardanovým spojením a oddělenými korekčními žlábky.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázcích 2a a 2b je ve schematickém znázornění znázorněn první příklad konkrétního provedení zařízení podlevynálezu. Základnové úhlové nastavení se dosáhne prostřednictvím lícovaného předmětu 1.6 na rovné ploše Držák zkušební hlavice má dva opěrné body, které .jsou výhodně provedeny jako kola 2, 3 z tvrdokovu. Mechanické snímací 'září zení podle vynálezu mezi oběmi opěrnými body 2, je vytvořeno jako korekční žlábek 4. Tento- korekční žlábek.

je přes převáděcí tyčoví 5, _6 přikloubením spojen š kulisou 7· Na kulise j je upevněna zde pouze hrubě naznačená zkušební hlavice 8. Prodloužení osy zvukového paprsku 9 .až k rovné ploše 2 dává'bod 10, kde zvuk vchází. Mezi' svisl-ici. 11' a osou zvukového paprsku 9 je sevřen dopadový úhel a 12. Pokud je podle znázornění obrázku 2b držák zkušební hlavice nasazen na zakřivené 'ploše 13, pak nastává podle vynálezu automaticky úhlová korekce prostřednictvím pohybujícího se korekčního žlábku 4.. Jak je možno dobře zjistit, je prostřednictvím dráhy x-14, která je také vodicí velikostí r

ií pro úhlovou korekci, korekční žlábek 4. dále zatlačen. Přes tyčoví 5, 6 dojde k přesunutí kulisy ]_ ve směru šipky 15. Zkušební hlavice 8 spojené s kulisou ]_ je přitom rovněž přesouvána, . takže původně na rovné ploše 1 (obrázek 2a) nastavený dopadový úhel a 12 zůstává udržen.

Na obrázcích 3a, 3b je ve znázornění srovnatelném s předcházejícími obrázky 2a, 2b znázorněno další příkladné provádění,’ přičemž pro stejné části jsou použity stejné vztahové značky. U tohoto příkladu konkrétního provedení jsou v jednom držáku uspořádány dvě zkušební hlavice 8, 22. Přestavení snímání zkušební hlavice se uskutečňuje prostřednictvím přesunutí opěrných bodů 2, 3, které je symetrické ke středu. To je naznačeno prostřednictvím dvou šipek^ 20, 21. První zkušební hlavice PK., 8 je jako ta z obr. 2a, 2b mechanicky spojena přes kulisu 7 a tyčoví 5, 6 s korekčním žlábkem 4_. Úhlová korekce po nasazení držáku zkušebních hlavic na zakřivenou plochu 13 se uskuteční stejným způsobem, jak bylo popsáno dříve. Pro druhou zkušební hlavici- PK_?22 není -nutná žádná- korekce, protože středové nastavení mezi opěrnými body 2, 3 je zajištěno prostřednictvím symetrického přesunutí opěrných bodů 2, 3.

Přednost tohoto tandemového uspořádání je třeba vidět v tom, že obě- zkušební hlávice PK₁8., PK₂22 mohou být uspořádány těsně vedle sebe při zachování úhlové korekce podle vynálezu.

Na obr. 4 -je v půdorysu' znázorněno praktické provedení varianty podle obr. 3a 3b. Držák zkušebních hlavic sestává ze dvou přidržovacích ‘ plechů 23,- 24., které jso-u vzájemně .spojeny prostřednictvím dvou protiběžných ozubených tyčí 25, 25 q 2 6, 26 q—vřeten—nebo podobně. Mezi oběmi v odstupu uspořádanými ozubenými tyčemi 25, 26, resp. .25', 26' se nachází po jednom ozubeném kole 27, 28. Jsou zde naznačeny jen korekční žlábky 4, 4' pro úhlovou korekci první zkušební hlavice 8. Tyčoví, stejně jako kulisy zde byly z důvodu jednoduchosti vypuštěny. Toto uspořádání zajišťuje, že při změně vzdálenosti mezi oběmi zkušebními hlavicemi 8, 22 podle šipek 20, 21 zůstává zachováno středové uspořádání druhé zkušební' hlavice- 22 mezi oběmi opěrnými body 2, 3.

* ' bK —' ' ·. rf- · ·. .·_ * i -b- - . . -. - _ . j

T. *.· r «· st-rf. *

Obrázek 5 uka-zuje ve srovnatelném znázornění vzhledám k obr. 2b další- konstrukční provedení se dvěmi oddělenými úchyty zkušebních -hlavic s karbanovým spojením a oddělenými korekčními žlábky, přičemž pro stejné části byly použity stejné vztahové značky. Na rozdíl od znázornění na obrázcích 3a, 3b i obr. 4--je druhá’ zkušební hlavice 22 upevněna rovněž na kulise 7,2, takže i ta může být úhlově korigována. Spojení obou úchytů zkušebních hlavic je dosaženo prostřednictvím kardanových kloubů 30, 31, 32. Zakřivená plocha 13 je zde -symbolizována prostřednictvím částečného příčného, řezu trubkou- 33. Pro názornost je ve stěně naznačena· přehnaně velká vada 34. Tato vada 34 je zasažena zvukovým paprskem 9 první zkušební hlavice _8 a vícekrát odražena ve stěně . (přerušovaně, znázorněná čára 35) a přijata ve druhé zkušební hlavici 22.

Claims

PATENTOV,É NÁROKY i

1. Zařízení pro uspořádání nejméně jedné ultrazvukové 'zkušební hlavice na zkoušeném předmětu pro zkoušení trubkových svarů ultrazvukem, u kterého je každá zkušební hlavice zabudována v držáku opatřeném opěrnými body a je^;vedena v konstantní radiální vzdálenosti ke zkoušenému předmětu na zkušební' dráze, přičemž zkušební hlavice je uspořádána v oblasti předních opěrných bodů, které leží v pohledu v obvodovém směru trubky nejblíže zkoušenému svaru, vyznačující se tím, že- na držáku je v oblasti mezi. předními (2) a zadními (.3) opěrnými body uspořádáno snímací zařízení {4)', které- snímá povrch zkoušeného předmětu a které je mechanicky (5, 6·,. '7) spojené se zkušební hlavicí (8, 22) vytvořenou jako jednotlivé-kyvadlo tak, že je úhel zavádění zvuku hlavice (8, 22} měnitelný.
2. Zařízení- podle -nároku- 1', vyznačující se tím, že snímací zařízení (4)· je uspořádáno přesně ve středu mezi oběmi opěrnými body (2, 3).'
3. Zařízení podle' nároku '1, vyznačující se tím, že držák je složen z více částí- a má přesuvný prostředek (25, 25', 26, 26', 27, 28)·.,. který zajišťuje symetrické přesunování (20, 21) dvou' ve vzájemné vzdálenosti ů uspořádaných zkušebních hlavic (8, 22), a sice tak, že od y svaru více vzdálená zkušební hlavice (22) zůstává stále ve středu mezi opěrnými, body (2, 3).
4.. Zařízení podle- nároku 1, vyznačující se tím, že je uspořádán, druhý držák', který je prostřednictvím kardanova spojení (30, 31, 32) spojen ,s prvním držákem, a oba držáky

mají snímací zařízení (4.1, 4.2) pro úhlovou korekci zkušební hlavice (8, 22) 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že zkušební hlavice (8) prvního držáku j'é vytvořena jako

vysílač a zkušební hlavice (22)' druhého držáku je vytvořena jako přijímač nebo obráceně.
6. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že opěrné body (2, 3) jsou vytvořeny ' jako' žlábky z' tvrdokovu nebo vytvrzené kotouče.