DD269481A1 - Vorrichtung zum positionieren und bewegen von pruefsonden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren und Bewegen von Pruefsonden ueber dem Lochkreis flanschartiger Konstruktionselemente. Ziel und Aufgabe bestehen in der Schaffung einer Vorrichtung zur Wirbelstrompruefung von Gewindesackloechern in Dampferzeugerflanschen, die die volle Pruefbarkeit der Pruefbereiche und minimale Strahlenbelastung des Pruefpersonals gewaehrleistet. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass eine Dreheinheit auf der Dichtflaeche montiert wird. Diese enthaelt weiterhin eine Koppeleinheit mit Translationseinheit zur Aufnahme der Pruefeinheit mit einem fluidischen Sensor. Die automatische Positionierung der Einrichtung in radialer und azimutalter Richtung erfolgt ueber diesen Sensor. Nach Positionierung der Pruefeinrichtung wird diese ueber einen Hubschlitten abgesetzt und die Pruefung durchgefuehrt. Fig. 3

Description

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zur Wirbelstromprüfung von Gewindesacklöchern In Dampferzeugerflanschen, die die volle Prüfbarkelt der Prüfbereiche und minimale Strahlenbelastung des Prüfpersonals gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, Gewindesacklöcher in Flanschverbindungen automatisiert zerstörungsfrei zu prüfen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zum Positionieren und Bewey en von Prüfsonden, bestehend aus einer Dreheinheit, einer Koppeleinheit und der Prüfeinheit im Zentrum des Lochkreises der zu prüfenden Gewindesacklöcher angeordnet wird, so daß durch eine Drehbewegung der Dreheinheit die Prüfsonde ?u jedem Sackloch geführt wird. Vorzugsweise wird zum Positionieren und Befestigen der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Dichtfläche des zu prüfenden Flansches verwendet. Die Vorrichtung Ist so dimensioniert, daß alle Gewindesacklöcher frei zugänglich bleiben. Eine Lagereinheit, gebildet durch einen fest auf der Flanschdichtfläche montierten äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring, der im äußeren Lagerring mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert ist, dient der Anordnung einer Dreheinheit zur Realisierung der notwendigen Drehbewegung. Auf dem inneren Lagerring ist dazu eine Tragplatte montiert, in deren Zentrum ein Tragzapfen angeorndet ist. An diesem ist ein Rahmen zur Aufnahme eines Hubschlittens und eines Drehantriebes montiert. Das Ritzel des Drehantriebes steht mit einem Zahnkranz fn Eingriff, welches fest auf dem äußeren Lagerring angeordnet ist. Der Rahmen enthält eine Prismengleitführung zur Aufnahme des Hubschlittens, wobei Heben und Senken des Hubschlittens durch zwei seitlich am Rahmen angeordnete Pneumatikzylinder erfolgt. In Weiterführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Ist am Hubschlitten eine Koppeleinheit montiert. Sie dient der Aufnahme der Prüfeinheit und besteht aus einem Gestell mit motorisch bewegter Translationseinheit und den. durch die Translationseinheit bewegten Geräteträger. Der Geräteträger ist auf zwei zylindrischen Gleitführungen beweglich gelagert und wird über eine Spindel durch einen Antrieb bewegt. An ihm ist die Prüfeinrichtung so angeordnet, daß die Mittelachse der Prüfeinrichtung auf dem Lochkreis der zu prüfenden Gewindesacklöcher geführt wird. Die in einem zylindrischen Gehäuse untergebrachte Prüfeinrichtung beinhaltet die Gehäusegrundplatte mit vier Führungszapfen und der Antriebseinheit für die Prüfsonde. Die Antriebseinheit für die Prüfsonde ist auf den vier Führungszapfen beweglich gelagert, wobei die Lagereinheiten aus den Führungszapfen und darauf verschiebbar angeordneten Führungsrohren gebildet werden. Die Führungsrohre beinhalten weiterhin je eine zylindrische Feder als Widerlager. Erfindungsgemäß sind die Führungsrohre fest auf einer Antriebsplatte angeordnet. Auf dieser befinden sich weiterhin ein Antrieb für die Sondendrehbewegung und ein Geber für die Winkelkoordinate. Über ein Schneckenradgetriebe wird eine Hohlwelle angetrieben, welche durch die Antriebsplatte und durch die Gehäusegrundplatte geführt ist. An ihrem unteren Ende ist die Prüfsonde angeordnet, an ihrem oberen Ende ein Schleifringübertrager zum Übertragen der elektrischen Signale. Die Hohlwelle ist in einem unterhalb der Antriebsplatte befestigten Zylinder drehbar gelagert. Der Zylinder weist an seiner Außenoberfläche zwei Führungsschienen zur Linearführung der Antriebsplatte bei vertikaler Bewegung auf, wobei eine der Schienen als Zahnstange ausgeführt ist. Diese steht mit einem Ritzel in Eingriff, welches einen Geber für die Koordinate der Eintauchtiefe der Prüfsonde antreibt.

Außerhalb des Gehäuses der Prüfeinrichtung und unterhalb der Gehäusegrundplatte ist ein fluidischer Sensor angeordnet. Vier Abtastfinger sind zu einem ringförmigen Sensor zusammengefaßt, in dessen Zentrum sich die Prüfsonde befindet. Dieser Ringsensor ist auf vier Stiften, auf denen sich Federn befinden, so gelagert, daß in Normalstellung die vier Abtastfinger über die Prüfsonde hinausragen. Bei der Prüfung eines Gewindesackloches wird die Prüfeinrichtung durch die Dreheinheit über dem' Sackloch positioniert. Dabei wird der fluidische Sensor in geringem Abstand über die Flanschstirnfläche geführt. Er liefert die Signale für die Steuerung der Dreheinheit und der Translationseinheit, so daß eine genaue Positionierung über dem Gewindesack'och erfolgt. Die Prüfsonde befindet sich dabei in ständiger Drehbewegung. Ist die Prüfeinrichtung positioniert, wird sie über den Hubschlitten abgesetzt, wobei der Ringsensor zurückgedrückt wird und die Prüfsonde freigibt. Diese besitzt auf ihrer Außenoberfläche ein Gewinde analog dem des zu prüfenden Sackloches. Durch die Drehbewegungen schraubt sie sich in das Gowinde des Sackloches und zieht dabei die Antriebsplatte vertikal nach. Dabei ist die Federkraft der vier Federn ihrer Lagereinheiten zu überwinden. Beim Herausschrauben der Prüfsonde bringen diese die Antriebsplatte in Ausgangsstellung. Der Hubschlitten wird angehoben und der Ringsensor kehrt in Ausgangsstellung zurück. Die Γ isitioi.iorung der Prüfeinrichtung über dem nachfolgenden Sackloch kann erfolgen

Der Geräteträger dient weiterhin der Aufnahme nachfolgender Einrichtung i : gung der boc^flcher.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Fig. 1: die Dreheinheit Fig. 2: die Koppeleinheit Fig.3: die Prüfeinheit

Eine Vorrichtung zum Positionieren und Bewegen einer Prüfsonde wird mit ihrem äußeren Lagerring 1 auf die Dichtfläche des zu prüfenden Flansches 42 aufgesetzt und fixiert. Das Zentrum des Lagerringes 1 befindet sich dabei im Mittelpunkt des Lochkreises der zu prüfenden Gewindesacklöcher 40. Der äußere Lagerring 1 beinhaltet ein Wälzlager 2, auf welchem ein innerer Lagerring 3 drehbar gelagert wird. Auf diesem ist die Tragplatte 4 mit einem mittig angeordneten Zapfen 5 mit Rahmen 6 fixiert. Der Rahmen 6 dient der Aufnahme des Antriebes 7, dessen Ritzel 8 sich mit einem auf dem äußeren Lagerring 1 angeordneten Zahnkranz 9 in Eingriff befindet. Weiterhin weist der Rahmen Beinen Hubschlitten 10 auf, der mittels Prismengleitführung 11 im

Rahmen 6 gelagert ist und der durch zwei Pneumatikzylinder 12, die seitlich am Rahmen 6 angeordnet sind, vertikal bewegt wird. Am Hubschlitten 10 wird die Koppeleinheit mit ihrem Gestell 13 fixiert. Die Koppeleinheit weist einen Geräteträger 14 zur Aufnahme der Prüfeinheit auf. Zur Realisierung einer horizontalen Bewegung des Geräteträgers 14 ist dieser in einer Translationseinheit 16 auf zwei zylindrischen Gleitführungen 1 β beweglich gelagert. Die Bewegung erfolgt über eine Spindel unc. dinen Antrieb 17. Dreheinheit und Koppeleinheit sind so ausgehgt, daß die montierte Prüfeinheit mit ihrer Mittelachse auf dem Lochkreis der Gewindesacklöcher 40 bewegt werden kann.

Die in einem zylindrischen Gehäuse 18 untergebrachte Prüfeinrichtung beinhaltet die Gehäusegrundplatte 19, auf der vier Führungszapfen 20 senkrecht so angeordnet sind, daß sie mit vier zylindrischen Führungsrohren 21 und den darin befindlichen zylindrischen Federn 22, Lagereinheiten 23 für die Antriebsplatte 24 bilden. Führungszapfen 20 und Führungsrohr 21 gleiten ineinander, wobei die zylindrische Feder 22 das Widerlager bildet. Die Führungsrohre 21 sind fest mit der Antriebsplatte 24 verbunden, so daß die Antriebskraft 24 durch Federkraft gehalten auf den Führungszapfen 20 steht. Auf der Antriebsplatte 24 sind ein Antrieb 25 und ein Geber für die Winkelkoordinate 26 angeordnet. Über ein Schneckenradgetriebe 27 sind beide mit einer Hohlwelle 28 gekoppelt, wobei diese durch den Antrieb 25 in Drehbewegung versetzt wird. Die Hohlwelle 28 ist durch die Antriebsplatte 24 und Gehäusegrundplatte 19 hindurchgeführt und am unteren Ende mit einer Prüfsonde 29 und am oberen Ende mit einem Schleifringübertrager 30 ausgerüstet. Unterhalb der Antriebsplatte 24 ist ein Zylinder 31 starr befestigt, in welchen die Hohlwelle 28 koaxial geführt und drehbar gelagert ist. An seiner Außenoberfläche weist der Zylinder 31 Führungsschienen 32 und 33 zur Geradführung der Antriebsplatte 24 bei vertikaler Bewegung auf den Führungszapfen 20 auf, wobei die Führungsschiene 33 als Zahnstange ausgeführt ist, welche sich mit einem Ritzel 34 in Eingriff befindet und somit einen Geber 35 zur Erfassung der Eintauchtiefe der Prüfsonde 29 antreibt. Unterhalb des Gehäuses 18 an der Gehäusegrundplatte ist ein fluidischer Sensor 36 so angeordnet, daß seine vier Abtastfinger 37 die mittig angeordnete Prüfsonde 29 ringförmig umschließen. Dieser Sensor 36 ist auf vier Stiften 38 verschiebbar gelagert und wird durch ebenfalls auf den Stiften 38 angeordneten Federn 39 in einer unteren Stellung gehalten, so daß die Abtastfinger 37 über den unteren Rand der Prüfsonde 29 hinausragen.

Bei der Prüfung eines Gewindesackloches 40 wird die Prüfeinheit so über den Lochkreis bewegt, daß die Abtastfinger 37 in geringem Abstand über die Stirnfläche 41 des Flansches 42 geführt werden. Der Sensor 36 liefert die notwendigen Signale zur Steuerung von Dreheinheit und Translationseinheit 15, so daß eine genaue Positionierung der Prüfsonde 29 über tiim Gewindesackloch 40 erfolgt. Nach erfolgter Positionierung wird die Prüfeinrichtung durch Bewegung des Hubschlittens 10 abgesenkt, wobei der Sensor 36 auf seinen Stiften 38 verschoben wird und die rotierende Prüfsonde 29 freigibt. Diese ist an der Außenoberfläche mit einem Gewinde versehen, das dem des Sackloches 40 entspricht, so daß sich die Prüfsonde 29 in das Sackloch 40 schraubt und dabei die Antriebsplatte 24 gegen die Federkraft ihrer Lagereinheiten 23 nachzieht. Somit werden gleichzeitig Vertikal- und Drehbewegungen realisiert. Endschalter begrenzen den Vorgang. Beim Herdusschrauben der Prüfsonde 29 bringen die Federn 22 die Antriebsplatte 24 in Ausgangsposition. Nach Anheben der Prüieinheit durch den Hubschlitten 10 gleitet auch der Sensor 36 in Ausgangsstellung zurück. Die Prüfung des folgenden Sackloches kann erfolgen.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Positionieren und Bewegen von Prüfsonden (29) zur Prüfung von Gewindesacklöchern (40) in Flanschen (42), bestehend aus einer Dreheinheit/ einer Koppeleinheit und einer Prüfeinheit, gekennzeichnet dadurch, daß eine aus äußerem (1) und innerem Lagerring (J) mit Tragplatte (4), Zapfen (5), Rahmen (6) und Hubschlitten (10) bestehende Dreheinheit, wobei der innere Lagerring (3) im äußeren (1) drehbar gelagert ist und durch einen Antrieb (7) über ein Ritzel (8) und auf dem äußeren Lagerring befestigten Zahnkranz (9) bewegt wird, auf die Dichtfläche des zu prüfenden Flansches (42) montiert wird, welche an dem Hubschlitten (10) eine Koppeleinheit mit Translationseinheit (15) zur horizontalen Bewegung eines Geräteträgers (14) und der daran befestigten Prüfeinrichtung aufweist, so daß die Prüfeinrichtung mit ihrer Mittelachse entlang des Lochkreises der Gewindesacklöcher (40) geführt wird, wobei die genaue Positionierung in radialer und azimutaler Richtung durch einen fluidischen Sensor (36) realisiert wird und welcher an der Gehäusegrundplatte (19) des Gehäuses (18) so angeordnet ist, daß die Prüfsonde (29) im Zentrum des ringförmig aufgebauten Sensors (36) rotieren kann, wobei die Prüfsonde (29) am Ende einer Hohlwelle (28) angeordnet ist, deren anderes Ende durch die Gehäusegrundplatte (19) in das Gehäuse (18) hinein und durch eine Antriebsplatte (24) hindurchgerührt wird und die in einem an der Unterseite der Antriebsplatte (24) befestigten Zylinder (31) mit Führungsschienen (32,33), von denen eine als Zahnstange (33) zum Antrieb eines Gebers (35) für die Erfassung der Eintauchtiefe der Prüfsonde (29) ausgebildet ist, drehbar gelagert ist und weiterhin ein Schneckengetriebe (27) aufweist, über welches der Drehantrieb der Hohlwelle (28) durch einen Antrieb (25) und dei Antrieb eines Gebers (26) zur Erfassung der Winkelkoordinate erfolgt und daß am oberen der Prüfsonde (29) gegenüberliegenden Ende ein Schleifring-Übertrager (30) angeordnet ist und der Antrieb (25), Geber (26), Zylinder (31) auf einer Antriebsplatte (24) montiert sind, die auf vier Lagereinheiten (23) gelagert und mit dem Einschrauben der Prüfsonde (29) vertikal verschiebbar ausgeführt ist.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fusionieren von Prüfsonden über dem Lochkreis flanschartiger Konstruktionselemente und zum Einfahren dieser Prüfsonden in die Gewindesacklöcher der flanschartigen Konstruktion.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Ebenso wie andere Komponenten von Kernkraftwerken werden die Gewindesacklöchervon Flanschverbindungen an Dampferzeugern regelmäßigen, zerstörungsfreien Prüfungen unterzogen, um die Integrität des Bauteils sicher beurteilen zu können. Als Prüfverfahren kommen hier Ultraschall- und Wirbelstromverfahren zur Anwendung. Eine bekannte technische Lösung einer Gewindesacklochprüfeinrichtung besteht aus einem Sondenträger mit Sonde, welcher durch einen Antriebsmotor in Drehbewegungen versetzt, in das Gewindesackloch hineingezogen wird, sobald die mit einem Außengewinde versehene Sonde im Gewinde des Gewindesackloches gefaßt hat. Weggeber erfassen Winkellage und axialen Vorschub, Endlagenschalter begrenzen die axiale Bewegung nach oben und unten. Diese Gewindesacklochprüfeinrichtung besitzt weiterhin eine Steuerung zur Steuerung aller Bewegungsabläufe. Die Einrichtung wird zur Prüfung über zwei Zapfen in benachbarten Gewindesacklöchern verankert. Nach Beendigung des Prüfvorganges wird die gesamte Einrichtung manuell um ein Sackloch weitergesetzt. Ausgehend vom Grundprinzip einer minimalen Strahlenbelastung für das Prüfpersonal ist das manuelle Umsetzen der Prüfeinrichtung auf dem Dampferzeugerflansch als äußerst nachteilig zu betrachten. Eine andere bekannte technische Lösung benutzt das Ultraschallverfahren zur Prüfung der Gewindesacklöcher auf Anrisse im Gewindegrund. Auf einer Grundplatte, die auf der Dichtfläche des Flansches abgesetzt wird, befindet sich ein drehbar gelagerter Arm, an dessen vorderem Ende sich eine ebenfalls drehbargelagerte Prüfkopfaufnahme befindet. Durch Drehbewegung der Prüfkopfaufnahme mit Prüfkopf wird das Gewindesackloch auf der Stirnfläche kreisförmig umfahren und derart die Ultraschallprüfung realisiert. Zur Ortung der Gewindesacklöcher und damit zur selbsttätigen Positionierung der Prüfeinrichtung werden ebenfalls Ultraschallsignale genutzt. Die Erfassung der Winkellage des Prüfkopfes und des Schallaufweges genügen, um die Position eines Werkstoffdefektes zu bestimmen (Schnellinformation zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, 1986). Nachteilig an dieser Lösung ist, daß durch die geometrischen Besonderheiten der Stirnfläche des Flansches das Gewindesackloch nicht vollständig umfahren werden kann, so daß immer ein ungeprüfter Bereich verbleibt. Weiterhin ist die Realisierung der Ankopplung des Prüf kopfes bei gleichzeitiger Beachtung der Fremdkörperfreiheit kompliziert und nachteilig.