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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die hierin beschriebene Erfindung betrifft das Gebiet der Untersuchung/Prüfung und der Bildakquisition sowie speziell Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung und eines Systems zur Bildgebung von Schläuchen und Rohren.
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Dampfkesselrohrausfälle sind eine Hauptursache für Notabschaltungen von Versorgungsvorrichtungen, z.B. von mit fossilem Brennstoff betriebenen Kraftwerken. Infolge unterschiedlicher Betriebszustände, z.B. aufgrund von Wärme, Druck und zeitlichem Verschleiß, beginnt der Ausfall von Dampfkesselrohren gegebenenfalls mit der Entstehung von in Umfangsrichtung und axial verlaufenden Rissen sowie mit einer (auf von Erosion und Korrosion zurückzuführenden) Wandausdünnung. Wenn ein Dampfkesselrohr zu lecken beginnt, geht beispielsweise durch die Undichtigkeit austretender Dampf dem Dampferzeugerbetrieb verloren. Falls die Undichtigkeit nicht entdeckt und nicht repariert wird, kann sie zunehmen, bis das Rohr gegebenenfalls bricht, so dass eine sofortige Notabschaltung des Dampfkessels erforderlich ist. Notabschaltungen sind problematisch und kostspielig, und Verfahren zur frühen Erfassung von Dampfkessellecks sind daher dringend erwünscht.
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JP S54- 49 193 A offenbart eine Kapselvorrichtung zum Unterbringen einer Strahlungsquelle und eines Detektors einer Röntgen-Untersuchungsvorrichtung. Die Kapselvorrichtung enthält eine Halterungskonstruktion, die ein Stellglied und eine Kapsel aufweist, die mit dem Stellglied verbunden ist. Die Kapsel enthält ein Gehäuse, das an gegenüberliegenden Seitenwänden eine Öffnung und an der Außenseite des Gehäuses ein Paar bewegliche Führungsplatten aufweist, die um die Öffnungen einen integralen Abschnitt mit dem Gehäuse bilden. Die beweglichen Führungsplatten und das Gehäuse sind eingerichtet, um sich in Reaktion auf eine Rotation der Basisanordnung relativ zueinander zu bewegen.
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JP H09- 304 303 A offenbart eine tragbare Röntgen-CT-Untersuchungsvorrichtung mit einem ringförmigen Rotor, der einen Röntgengenerator und eine Bilderfassungsvorrichtung trägt, die Fluoroskopiebilder eines Untersuchungsobjektes liefern. Das Untersuchungsobjekt wird innerhalb des ringförmigen Rotors positioniert. Der Rotor ist so konfiguriert und gelagert, dass er um das Untersuchungsobjekt gedreht werden kann, während ein Fluoroskopiebild aufgenommen und basierend darauf ein Computertomogramm erhalten wird.
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Die obige Erörterung dient lediglich einer allgemeinen Hintergrundinformation und sollte nicht zur Ermittlung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Diese Offenlegung beschreibt Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung und ein System, das die Vorrichtung verwendet, die Komponenten einer Untersuchungsvorrichtung aufnehmen kann, um einen Gegenstand, z.B. ein Dampfkesselrohr, zu bestrahlen, während eine Strahlungsbelastung in der unmittelbaren Umgebung verhindert wird. Ein Vorteil der Nutzung einiger Ausführungsbeispiele der Vorrichtung und des Systems basiert darauf, dass der Grundflächenbedarf des Untersuchungssystems reduziert ist, und dass die zur Verhinderung der Strahlungsbelastung erforderliche Menge von Materialien geringer ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Untersuchung eines Gegenstands geschaffen. Die Vorrichtung enthält eine Halterungskonstruktion, die eine Basisanordnung aufweist, die in der Lage ist zu rotieren, wobei die Halterungskonstruktion Stützelemente aufweist, die den Gegenstand für die Untersuchung an Ort und Stelle halten. Die Vorrichtung weist ferner ein Gehäuse auf, das auf der Basisanordnung angeordnet ist. Das Gehäuse weist eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand auf, wobei die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand mit jeweils einer Öffnung ausgebildet sind, die das Innere des Gehäuses freilegen und über die den Gegenstand durch das Gehäuse wandern kann, um bestrahlt zu werden. Die Vorrichtung weist zudem ein Paar bewegliche Führungsplatten auf, die die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand des Gehäuses berühren. Die beweglichen Führungsplatten und das Gehäuse bewegen sich in Reaktion auf eine Rotation der Basisanordnung relativ zueinander, wobei die beweglichen Führungsplatten und das Gehäuse ihren gegenseitigen Eingriff beibehalten, um in Kombination mit den Stützelementen an der ersten Wand und der zweiten Wand in der Nähe des Gegenstands einen integralen Abschnitt zu bilden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Untersuchungssystem zum Erzeugen von Bildern eines Gegenstands geschaffen. Das Untersuchungssystem enthält eine Untersuchungsvorrichtung, die ein Detektorelement aufweist, das auf Strahlung aus einer Strahlungsquelle anspricht. Das Untersuchungssystem enthält außerdem eine Kapsel, die die Untersuchungsvorrichtung umgibt, wobei die Kapsel ein Gehäuse und ein Paar bewegliche Führungsplatten aufweist, die das Gehäuse an gegenüberliegenden Seitenwänden in Eingriff nehmen. Das Untersuchungssystem weist außerdem eine Halterungskonstruktion auf, die die Kapsel trägt. Die Halterungskonstruktion enthält ein Schwenkelement, das einen integralen Abschnitt mit den beweglichen Führungsplatten und dem Gehäuse bildet, das ausgehend von einer der gegenüberliegenden Seitenwände zu der anderen gegenüberliegenden Seitenwand von dem Gegenstand durchquert wird. Die beweglichen Führungsplatten und das Gehäuse bewegen sich relativ zueinander, wenn das Gehäuse seine Ausrichtung von einer ersten Ausrichtung zu einer zweiten Ausrichtung ändert, wobei die beweglichen Führungsplatten, das Gehäuse und das Schwenkelement sowohl in der ersten Ausrichtung als auch in der zweiten Ausrichtung in der Nähe des Gegenstands ihren gegenseitigen Eingriff an dem integralen Abschnitt aufrechterhalten.
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Diese Kurzbeschreibung der Erfindung soll anhand eines oder mehrerer anschaulicher Ausführungsbeispiele lediglich einen kurzen Überblick der hierin beschriebenen Erfindung unterbreiten und dient nicht als Anleitung zur Auslegung der Ansprüche oder zur Definition oder Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung, der allein durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist. Diese Kurzbeschreibung ist unterbreitet, um eine veranschaulichende Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form einzuführen, die weiter unten in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Diese Kurzbeschreibung dient weder zur Identifizierung grundlegender oder unentbehrlicher Merkmale der vorliegenden Erfindung, noch zur Ermittlung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Durchführungen beschränkt, die einzelne oder sämtliche der in dem Hintergrund erwähnten Nachteile lösen.
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Figurenliste
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Um die Merkmale der Erfindung verständlicher zu machen, ist eine detaillierte Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsbeispiele unterbreitet, von denen einige in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es ist jedoch zu beachten, dass die Zeichnungen lediglich spezielle Ausführungsbeispiele dieser Erfindung veranschaulichen und somit deren Schutzumfang nicht beschränken sollen, da der Schutzumfang der Erfindung weitere gleichermaßen wirkungsvolle Ausführungsbeispiele umfasst. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei die Darstellung von Merkmalen spezieller Ausführungsbeispiele der Erfindung allgemein betont ist. In den Zeichnungen werden zur Bezeichnung ähnlicher Elemente über die unterschiedlichen Ansichten hinweg ähnliche Bezugszeichen verwendet. Für eine Vertiefung des Verständnisses der Erfindung wird daher auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verwiesen:
- 1 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Untersuchungssystems;
- 2 veranschaulicht eine Draufsicht eines exemplarischen Untersuchungssystems in einer ersten Ausrichtung;
- 3 veranschaulicht das exemplarische Untersuchungssystem von 2 in einer zweiten Ausrichtung;
- 4 veranschaulicht eine perspektivische Seitenansicht des exemplarischen Untersuchungssystems von 2 und 3;
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Kapselvorrichtung;
- 6 veranschaulicht einen Querschnitt der Kapselvorrichtung von 5 längs der Schnittlinie A-A;
- 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kapsel zum Einsatz in einem Untersuchungssystem;
- 8 veranschaulicht eine detaillierte Ansicht eines Abschnitts der Kapsel von 7;
- 9 veranschaulicht eine Schnittansicht der Kapsel von 7 längs der Schnittlinie B-B;
- 10 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Halterungskonstruktion zum Einsatz in einem Untersuchungssystem;
- 11 veranschaulicht die Halterungskonstruktion von 10, wobei einige Teile aus Gründen der Übersichtlichkeit entfernt sind;
- 12 veranschaulicht die Halterungskonstruktion von 10, wobei einige Teile aus Gründen der Übersichtlichkeit entfernt sind;
- 13 veranschaulicht die Schnittansicht der exemplarischen Kapselvorrichtung von 6; und
- 14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Untersuchungssystems, das die Kapselvorrichtung von 5 aufweist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt ein exemplarisches Untersuchungssystem 100 zur Durchführung zerstörungsfreier Qualitätssicherungstests und Untersuchungen eines Gegenstands bzw. einer Probe 102. Beispiele der Probe 102 beinhalten Rohre und Schläuche, die Fluide (z.B. Wasser und/oder Dampf) befördern. Diese Rohre finden sich in vielfältigen Anwendungen, z.B. in Dampfkesseln. In einem Ausführungsbeispiel enthält das Untersuchungssystem eine Untersuchungsvorrichtung 104 mit einem Detektorelement 106 und einer Strahlungsquelle 108, die Strahlung 110 erzeugt und in Richtung der Probe 102 lenkt. Das Detektorelement 106 kann in Reaktion auf die Strahlung 110 elektrische Signale (z.B. analoge und/oder digitale Signale) erzeugen. Ein Bildprozessor kann diese elektrischen Signale empfangen und verarbeiten, um ein Bild (z.B. ein digitales Bild und/oder eine digitale Röntgenaufnahme) zu erzeugen.
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Das sich ergebende Bild kann Bedingungen der Probe, z.B. Anomalien, aufdecken, die sich unter der Oberfläche der Probe 102 befinden und der Sicht verborgen sind. In einem Beispiel fällt die Strahlung 110 auf ein interessierendes Merkmal 112 an der Probe 102 ein, z.B. auf eine Schweißnaht, die zwei Rohrabschnitte miteinander verbindet, um ein Rohr zu bilden. Ein Beispiel der Schweißnähte beinhaltet stumpfgeschweißte Rohrverbindungen, z.B. für Rohre mit einem Durchmesser von 25 mm bis 110 mm. Diese Schweißnähte können Anomalien, z.B. Poren und Risse, aufweisen, die die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten des Rohrs möglicherweise schwächen. Da diese Anomalien allerdings wahrscheinlich selten bei einer visuellen Untersuchung der Probe 102 entdeckt werden, kann die Durchführung einer zerstörungsfreien Untersuchung und Bildgebung mittels des Untersuchungssystems 100 erforderlich sein, um jede mögliche Schwachstelle in der Nähe des interessierenden Merkmals 112 sicher zu diagnostizieren.
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Wie in 1 gezeigt, enthält das Untersuchungssystem 100 eine (auch mit „Vorrichtung 114“ bezeichnete) Kapselvorrichtung 114, die auf einer Oberfläche 116, z.B. auf einem Fabrikboden sitzt. Die Kapselvorrichtung 114 umschließt das Detektorelement 106 und die Strahlungsquelle 108. Die Probe 102 bewegt sich durch die Kapselvorrichtung 114 hindurch. Trotz der Unterbrechung der Integrität der Kapselvorrichtung 114 weist die Kapselvorrichtung 114 eine Konstruktion auf, die ausreicht, um ein Austreten der Strahlung 110 in die unmittelbare Umgebung zu verhindern. Dieses Merkmal erlaubt einen sicheren Betrieb der Untersuchungsvorrichtung 102 unter Verzicht auf irgendeinen umgebenden Kammeraufbau, der dazu dient, Wartungspersonal (z.B. Anwender und Fachkräfte) vor einer Belastung mit Strahlung 110 zu schützen. Der Platzbedarf solche Kammern ist häufig wesentlich größer, z.B. in der Größenordnung von 8 m3 oder mehr, als derjenige der Kapselvorrichtung 114, die ausreichend groß ist, um die Komponenten der Untersuchungsvorrichtung 104 sowie einen großen Teil der Probe 102 abzukapseln. Um Strahlungsbelastung zu verhindern, basieren die Kammern auf unterschiedlichen Materialien, beispielsweise Blei, Stahl und/oder Beton, um massive Gebilde zu erzeugen, die beispielsweise Blei in der Größenordnung von sechs Tonnen und mehr einsetzen.
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Im Gegensatz dazu erfüllen Beispiele der Kapselvorrichtung 114 dieselben Funktionen wie die Kammer, jedoch in einem wesentlich kleineren und kompakteren Volumen. Die Merkmale der Kapselvorrichtung 114 reduzieren den Gesamtplatzbedarf des Untersuchungssystems 100 und ermöglichen eine erhebliche Steigerung der Mobilität der Kapselvorrichtung 114, um sie beispielsweise innerhalb einer industriellen Fabrikanordnung neu aufzustellen und/oder um mobile Wartungsdienste auf einem Lastwagen oder Anhänger durchzuführen. Die kleinere und kompakter Konstruktion verringert außerdem die Menge an Material, die erforderlich ist, um die Untersuchungsvorrichtung 104 einzukapseln und Strahlungsbelastung weitgehend auszuschließen. Beispielsweise kommt die Kapselvorrichtung 114 mit einer Menge von Blei in der Größenordnung von lediglich zwei Tonnen oder weniger aus. Trotz ihrer geringen Abmessung ist die Kapselvorrichtung 114 darüber hinaus in der Lage, die Untersuchungsvorrichtung 104 relativ zu der Probe 102 zu bewegen (z.B. zu drehen). Dieses Merkmal gestattet dem Untersuchungssystem 100, Bilder der Probe 102 unter unterschiedlichen Winkeln und/oder Ausrichtungen aufzunehmen, um eine gründlichere Analyse des interessierenden Merkmals 112 durchzuführen.
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2, 3 und 4 veranschaulichen ein weiteres exemplarisches Untersuchungssystem 200 zur Untersuchung einer Probe 202. In 2 enthält das Untersuchungssystem 200 eine Kapselvorrichtung 214 mit einer Halterungskonstruktion 216 und einer Kapsel 218, die sich relativ zu der Halterungskonstruktion 216 und, in einem Beispiel, relativ zu der darin gesicherten Probe 202 bewegt. Zu der Halterungskonstruktion 216 gehören eine Basisanordnung 220 und ein zu beiden Seiten der Kapsel 218 angeordnetes Paar Stützelemente (z.B. ein erstes Stützelement 222 und ein zweites Stützelement 224). Die Kapsel 218 weist ein Gehäuse 226 mit einer Längsachse 228 auf, an der sich die Elemente der Untersuchungsvorrichtung 204 fluchtend anordnen lassen. Ein Paar bewegliche Führungsplatten (z.B. eine erste bewegliche Führungsplatte 230 und eine zweite bewegliche Führungsplatte 232) sind an dem Gehäuse 226 gesichert. In einem Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse 226 relativ zu der Position der Probe 202, wie allgemein durch das Bezugszeichen 234 bezeichnet, rotieren.
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Die Stützelemente 222, 224 sind positioniert, um die Probe 202 für die Bildgebung zu sichern und zu stabilisieren. Diese Elemente gestatten es der Probe 202 außerdem, translatorisch und/oder schrittweise quer durch das Gehäuse 226 von einer Seite des Gehäuses 226 zu der anderen Seite des Gehäuses 226 zu wandern. Der schrittweise Vorschub unterwirft innerhalb des Gehäuses 226 unterschiedliche Bereiche der Probe 202 der Strahlung, die die Untersuchungsvorrichtung 204 erzeugt. Der Betrag des Vorschubs kann variieren. Falls sich der Fokus der Untersuchung auf ein oder mehrere interessierende Merkmale (z.B. auf die interessierenden Merkmale 112 von 1) richtet, kann der Betrag, um den sich die Probe in der Bewegungsrichtung bewegt, oder das Inkrement des schrittweisen Vorschubs, der Position jedes interessierenden Merkmals an der Probe 202 entsprechen.
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Eine Rotation 234 ändert die Ausrichtung des Gehäuses 226 relativ zu der Probe 202. Die Darstellung von 2 zeigt das Gehäuse 226 in einer ersten Ausrichtung, bei der die Längsachse 228 im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Probe 202 verläuft. Im Betrieb kann eine Betätigung des Gehäuses 226 die Winkelbeziehung zwischen der Längsachse 228 und der Probe 202 vergrößern und/oder verringern. Die ausgewählte Winkelbeziehung entspricht dem Winkel des Bildes, das von dem Untersuchungssystem erfasst wird und/oder der Ausrichtung des interessierenden Merkmals in dem Bild.
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3 veranschaulicht das Gehäuse 226 in einer zweiten Ausrichtung, nachdem es über einen Untersuchungswinkel 236 gedreht ist, der die Winkelverschiebung des Gehäuses 226 definiert. In einem Beispiel kann sich der Untersuchungswinkel 236 um ± 45° ändern, obwohl diese Beschreibung Konstruktionen der Kapselvorrichtung 214 vorschlägt, bei der der Untersuchungswinkel 236 eine größere und/oder kleinere Winkelverschiebung beinhalten kann. Die Variationsbreite des Untersuchungswinkels 236 kann zum Teil von gewissen Aspekten der untersuchten Probe 202 abhängen, z.B. von Abmessungen der Probe 202, von der Position des interessierenden Merkmals (z.B. des interessierenden Merkmals 112 (1), von dem Ort möglicher Anomalien, von der Charakteristik der möglichen Anomalien, von technischen Güteanforderungen, von Industriestandards, und von Kombinationen davon. Weitere Faktoren können beispielsweise geeignete Abmessungen für den Platzbedarf des Untersuchungssystems 200 und ähnliche periphere Faktoren beinhalten, die den Gesamtabmessungen und dem Betrieb des Untersuchungssystems 200 möglicherweise Beschränkungen auferlegen.
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Wie auch in 3 gezeigt, stehen das Gehäuse 226 und die beweglichen Führungsplatten 230, 232 miteinander in Eingriff, um dazwischen eine Relativbewegung zu ermöglichen. Die beweglichen Führungsplatten 230, 232 können sich in einem Beispiel mit Merkmalen an dem Gehäuse 226, z.B. mit Merkmalen an der Außenfläche des Gehäuses 226, in gleitendem Eingriff befinden. In einem Beispiel sind die beweglichen Führungsplatten 230, 232 an den Stützelementen 222, 224 in einer Weise befestigt, die es den beweglichen Führungsplatten 230, 232 gestattet, zu rotieren und/oder sich, z.B. entlang der Längsachse 228, geradlinig fortzubewegen. Ein solcher Eingriff zwischen den Stützelementen 222, 224, dem Gehäuse 226 und den beweglichen Führungsplatten 230, 232 erlaubt eine Drehung des Gehäuses 226 in unterschiedliche Ausrichtungen (z.B. in die erste Ausrichtung (2) und in die zweite Ausrichtung (3)), während gleichzeitig ein ausreichender Kontakt zwischen den beweglichen Führungsplatten 230, 232 aufrecht erhalten wird, um ein Austreten von Strahlung aus dem Gehäuse 226 zu verhindern.
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4 veranschaulicht eine perspektivische Seitenansicht des Untersuchungssystems 200, wobei sich das Gehäuse 226 in seiner zweiten Ausrichtung befindet. Wie in 4 gezeigt, bedecken die beweglichen Führungsplatten 230, 232 eine Öffnung 242 in dem Gehäuse 226, die das Innere des Gehäuses 226 an die unmittelbare Umgebung freilegt. Die Öffnung 242 gestattet der Probe 202, sich durch die Wände des Gehäuses 226 hindurch an Ort und Stelle in den Strahlungspfad zu bewegen. Beispiele der Öffnung 242 können vielfältige Formfaktoren aufweisen, z.B. den in 4 gezeigten Schlitz und/oder andere Formen und Konstruktionen. Der Formfaktor sollte Abmessungen und Ausstattungsmerkmale aufweisen, die eine Winkelverschiebung erlauben, die für eine Drehung des Gehäuses 226 während der Untersuchung der Probe 202 ausreicht. Der Formfaktor kann außerdem bemessen und konstruiert sein, um der Öffnung 242 die Aufnahme eines Abschnitts der Stützelemente 222, 224 zu ermöglichen, wobei eine solche Konstruktion dazu führen kann, dass ein Teil der Stützelemente 222, 224 in das Innere des Gehäuses 226 ragt.
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5 veranschaulicht eine exemplarische Kapselvorrichtung 300, die eine Strahlenbelastung der unmittelbaren Umgebung verringert. Die Kapselvorrichtung 300 weist eine Kapsel 302 und eine Halterungskonstruktion 304 auf. In einem Ausführungsbeispiel, und wie in dem Text weiter unten erörtert, wirken Elemente der Kapsel 302 mit Elementen der Halterungskonstruktion 304 zusammen, um eine Struktur zu bilden, die im Wesentlichen für Strahlung undurchlässig ist. Die Kombination von Elementen ermöglicht der Kapsel 302 allerdings, sich relativ zu der Halterungskonstruktion 304 zu bewegen. In einem Beispiel sitzt die Kapsel 302 auf einem Abschnitt der Halterungskonstruktion 304, die dazu eingerichtet ist, die Kapsel 302, wie allgemein durch das Bezugszeichen 306 bezeichnet, zu drehen. Wenn sich ein Abschnitt einer zu untersuchenden Probe innerhalb der Kapsel 302 in der Bildgebungsposition befindet, kann die Kapsel 302 die Position relativ zu der Probe somit ändern, um Bilder unter unterschiedlichen Winkeln aufzunehmen.
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6 zeigt einen Querschnitt der Kapselvorrichtung 300 längs der Schnittlinie A-A von 5. Diese Figur zeigt die Integration der Kapsel 302 und der Halterungskonstruktion 304 an dem Ort, an dem eine Probe in die Kapsel 302 eindringt. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Kapselvorrichtung 300 einen integralen Abschnitt 308, wo die Konstruktion der Kapsel 302 mit der Konstruktion der Halterungskonstruktion 304 integriert ist. Die Konstruktion des integralen Abschnitts 308 ermöglicht eine Rotation der Kapsel 302, ohne die Umgebung der in der Kapsel 302 vorhandenen Strahlung auszusetzen.
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Einzelheiten der Kapsel 302 und der Halterungskonstruktion 304 werden weiter unten erläutert. Diese Einzelheiten erklären und beschreiben einen exemplarischen Satz von Elementen, von denen einige den integralen Abschnitt 308 bilden und darin vorzufinden sind. Insgesamt sind Anordnungen dieser Elemente in der Lage, Pfade, durch die Strahlung aus dem Inneren der Kapsel durch die Stelle der Durchdringung der Probe austreten könnte, zu reduzieren und häufig zu eliminieren. Darüber hinaus erfolgt die Auswahl und Zusammensetzung der Materialien für ein oder mehrere dieser Elemente desgleichen zum Teil mit Blick auf Eigenschaften solcher Materialien, die die Elemente für Strahlung undurchlässig machen.
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7, 8 und 9 veranschaulichen in unterschiedliche Ansichten die Kapsel 302, die in der Lage ist, die Untersuchungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung aufzunehmen. In 7 gehört zu der Kapsel 302 ein Gehäuse 310 mit einer Oberseite 312 und einer Unterseite 314, einer Stirnwand 316, einer Rückwand 318 und gegenüberliegenden Seitenwänden (z.B. einer ersten Seitenwand 320 und einer zweiten Seitenwand 322), die mit einer Öffnung 324 ausgebildet ist, die durch sie hindurch führt. Zu der Kapsel 302 gehört außerdem ein Paar bewegliche Führungsplatten (z.B. eine erste bewegliche Führungsplatte 326 und eine zweite bewegliche Führungsplatte 328), die an der ersten Seitenwand 320 bzw. an der zweiten Seitenwand 322 gesichert sind.
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Wie am besten in 8 zu sehen, ist eine Führungsplattenstützanordnung 330 an der Außenseite der beweglichen Führungsplatten 326, 328 befestigt. Die Führungsplattenstützanordnung 330 enthält eine Platte 332 und eine oder mehrere Walzen 334, die sich mit einer Schiene 335 in Eingriff befinden, die an der Außenseite des Gehäuses 310 angeordnet ist. Eine erste Öffnung 336 in der Platte 332 fluchtet mit einer zweiten Öffnung 338 in den beweglichen Führungsplatten 326, 328, um einen Zugriff auf das Innere des Gehäuses 310 zu ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel durchquert eine (nicht gezeigte) Probe die erste Öffnung 336, die zweite Öffnung 338 und die Öffnung 324, um den der Strahlung auszusetzenden Abschnitt der Probe in Position zu bringen. In ihrer vorliegenden, d.h. nicht an einer Halterungskonstruktion befestigten Form, können die beweglichen Führungsplatten 326, 328 längs der gegenüberliegenden Seitenwände 320, 322 gleiten.
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9 veranschaulicht einen Querschnitt der Kapsel 302 längs der Schnittlinie B-B von 7 Diese Ansicht zeigt eine exemplarische Konstruktion des Gehäuses 310 und der beweglichen Führungsplatten 326, 328, die eine wirkungsvolle Abkapselung von Strahlung innerhalb des Gehäuses 310 ermöglicht. In einem Ausführungsbeispiel weisen die beweglichen Führungsplatten 326, 328 eine C-förmiges Profil 338 mit einem aufrechten Abschnitt 340 und Beinen 342 auf, die sich von diesem ausgehend erstrecken. Die Beine 342 erstrecken sich über wenigstens einen Teil eines Vorsprungs 344, der sich von der Außenfläche des Gehäuses 310 erstreckt und eine Lippe oder Tragplatte bildet. In einem Beispiel umschreibt der Vorsprung 344 die Peripherie der Öffnung 324, so dass ein im Wesentlichen durchgängiges Merkmal entsteht, das die Beine 342 überlappt.
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Die Konstruktion des Gehäuses 310 und der beweglichen Führungsplatten 326, 328 kann auf vielfältige Materialschichten basieren, z.B. auf Stahl, Blei und sonstigen Materialien, die ein Durchdringen von Strahlung verhindern. In dem vorliegenden Beispiel basieren die beweglichen Führungsplatten 326, 328 auf einer ersten geschichteten Struktur 346, und das Gehäuse 310 auf einer zweiten geschichteten Struktur 348, wobei die Kombination insgesamt Eigenschaften aufweist, die die Wände (z.B. die Wände 312, 314, 316, 318, 320, 322) der Kapsel 302 für Strahlung undurchlässig machen. Jede der geschichteten Strukturen 346, 348 kann auf mehreren einzelnen Schichten unterschiedlicher Materialien basieren, z.B. auf Kombinationen von Stahl und Blei in Mengen und Dicken, die ausreichen, um zu verhindern, das Strahlung durch die Wände dringt. In einem Beispiel basieren eine oder beide geschichteten Strukturen 346, 348 auf einer einzelnen Materialschicht, die auf Blei und/oder Stahl sowie auf sonstigen Kombinationen, Derivationen und Formulierungen von Materialien basieren kann, die Eigenschaften aufweisen, die ein Durchdringen von Strahlung durch die Wände der Kapsel 302 wirkungsvoll verhindern.
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10, 11 und 12 veranschaulichen ein Beispiel der Halterungskonstruktion 304. In 10 enthält die Halterungskonstruktion 304 einen Rahmen 350 mit vielfältigen Rahmenelementen, die allgemein durch das Bezugszeichen 352 bezeichnet sind. Die Rahmenelemente 352 können auf Stahl und/oder andere Materialien (z.B. Verbundstoffe und Legierungen) basieren, die physikalische Eigenschaften aufweisen, die in der Lage sind, die Elemente der Kapselvorrichtung zu stützen. Beispiele des Rahmens 350 können auch nivellierende Füße oder Beläge, Rollen, Räder und andere Elemente verwenden, um den Einbau und die Einstellung der Halterungskonstruktion 304 für den Betrieb als Komponente der Kapselvorrichtung 300 zu erleichtern.
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Zu der Halterungskonstruktion 304 gehört ein Paar Stützelemente (beispielsweise ein erstes Stützelement 354 und ein zweites Stützelement 356) mit einem Muffenelement 358, einem Schwenkelement 360 und einer Klemmvorrichtung 362. Das Muffenelement 358 kann ein oder mehrere längliche Röhren oder Rohre beinhalten. In dem vorliegenden Beispiel basiert das Muffenelement 358 auf einer äußeren Muffe 364 und einer inneren Muffe 366, die in der äußeren Muffe 364 angeordnet ist. Die innere Muffe 366 weist eine innere Abmessung (z.B. einen Durchmesser) auf, der ausreicht, um eine (nicht gezeigte) Probe aufzunehmen. Die Klemmvorrichtung 362 sichert das Muffenelement 358, so dass in einem Beispiel auf der Außenfläche der inneren Muffe 366 eine Klemmkraft bereitgestellt ist. Die Klemmkraft verhindert beispielsweise eine Bewegung des Muffenelements 358, während die Probe die innere Muffe 366 durchquert. In einem Beispiel kann die Klemmvorrichtung 362 auf einem oberen Teil 368 und einem unteren Teil 370 basieren, die zusammenwirken, um die Klemmkraft rund um den Umfang des Muffenelements 358 auszuüben.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Klemmvorrichtung 362 an einer Vorschubbasis 372 gesichert, die ein oder mehrere lineare Gleitschienen 374 aufweist, auf denen die Vorschubbasis 372 gleiten kann. Die Bewegung der Vorschubbasis 372 kann die Position des ersten Stützelements 354 und des zweiten Stützelements 356 ändern und/oder den Abstand zwischen diesen steigern und verringern. Die Halterungskonstruktion 304 enthält ferner eine drehbare Basisanordnung 376, die in einem Beispiel eine Anzahl von Rahmenelementen 378 und eine Lageranordnung 380 aufweist. Ein Stellglied 382 ist mit der drehbaren Basisanordnung 376 verbunden. Beispiele des Stellglieds 382 können pneumatische Stellglieder, Antriebs- und Führungsschraubenanordnungen und ähnliche Vorrichtungen beinhalten, die in der Lage sind, eine Antriebskraft hervorzubringen, die die drehbare Basisanordnung 376 bewegt. In einem Ausführungsbeispiel ist die Antriebskraft ausreichend, um zu bewirken, dass sich die drehbare Basisanordnung 376 dreht, und in einer Konstruktion der Kapselvorrichtung 300 ist die Antriebskraft ausreichend groß, um das Gewicht der Kapsel 302 aufzunehmen, die auf der drehbaren Basisanordnung 376 angeordnet ist. In einem Ausführungsbeispiel ändert eine Rotation der drehbaren Basisanordnung 376 die Position des ersten Stützelements 354 und/oder des zweiten Stützelements 326.
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Das Schwenkelement 360 kann eine äußere Lagerkomponente 384 aufweisen, die eine innere Muffenkomponente 386 umgibt. Die äußere Lagerkomponente 384 kann sich um die innere Muffenkomponente 386 drehen. In einem Beispiel weist die äußere Lagerkomponente 384 eine Gabelkonstruktion 388 mit einer oberen Lagerkomponente und einer unteren Lagerkomponente auf. Aus der äußeren Lagerkomponente 384 ragt ein Stegmerkmal 390 vor, das die obere Lagerkomponente und die untere Lagerkomponente umgibt.
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Wie am besten in 11 zu sehen, kann das Schwenkelement 360 ein oberes Lager 392 aufweisen, das an einem ersten Vorsprung 394 angebracht ist, der auf der inneren Muffenkomponente 386 vorhanden ist. Ein Teil der Gabelkonstruktion 388 der äußeren Lagerkomponente 384 kann mit einer komplementären Bohrung ausgebildet sein, deren Durchmesser ausreicht, um das obere Lager 392 aufzunehmen. In 12 ist das Schwenkelement 360 außerdem mit einem unteren Lager 396, das zum Teil in der äußeren Lagerkomponente 384 an Ort und Stelle sitzt, und einem Lagerausguss 398 dargestellt, der auf Blei basieren kann und im Inneren und in der Nähe der peripheren Wand der inneren Muffenkomponente 386 untergebracht ist. Obwohl in 12 nicht gezeigt, ist das untere Lager 396 in einem Beispiel an einem zweiten Vorsprung angebracht, der an der inneren Muffenkomponente 386 vorhanden ist. Gemeinsam ermöglichen das obere Lager 392 (11) und das untere Lager 396 eine Rotation der äußeren Lagerkomponente 384 auf dem ersten Stützelement 354 und auf dem zweiten Stützelement 356.
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13 veranschaulicht den Querschnitt der in 6 gezeigten Kapselvorrichtung 300. Diese Figur veranschaulicht die Integration der äußeren Lagerkomponente 384, des C-förmigen Profils 338 und des Vorsprungs 344 in dem integralen Abschnitt 308. Die Kombination dieser Elemente bildet einen Labyrinthpfad bzw. gewundenen Pfad, der verhindert, das rund um den Umfang des Schwenkelements (z.B. des Schwenkelement 360 von 10) Strahlung austritt. Während der Drehung der Kapsel 302 kann sich das Gehäuse 310 relativ zu der beweglichen Führungsplatte 326 und der äußeren Lagerkomponente 384 geradlinig fortbewegen. Allerdings bleibt die Unversehrtheit des integralen Abschnitt 308 während dieser Translation bestehen, so dass ein Austritt von Strahlung aus dem Inneren des Gehäuses 310 verhindert ist.
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14 veranschaulicht ein weiteres exemplarisches Untersuchungssystem 400 zum Abbilden eines Abschnitts einer Probe 402. Das Untersuchungssystem 400 enthält eine Untersuchungsvorrichtung 404 und eine Kapselvorrichtung 406, die die Untersuchungsvorrichtung 404 umgibt, um eine Strahlungsbelastung eines Anwenders 408 auszuschließen. Das Untersuchungssystem 400 weist ein Hindernis 410 auf, das einen Sicherheitsbereich 412 um die Kapselvorrichtung 406 bildet. In einem Ausführungsbeispiel kann das Untersuchungssystem 400 ein oder mehrere Peripheriegeräte 414 enthalten, um die Untersuchungsvorrichtung 404 zu bedienen, um eine Betätigung der Kapselvorrichtung 406 zu ermöglichen, um die Winkel der Bilder zu ändern, die die Untersuchungsvorrichtung 404 von der Probe 402 aufnimmt, sowie um sonstige Funktionen (z.B. Stromversorgung, Bildgebungsverarbeitung und dergleichen) zu ermöglichen, die üblicherweise bei derartigen Untersuchungssystemen 400 anzutreffen sind.
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In dem hier verwendeten Sinne sollte die Erwähnung eines Element oder einer Funktion mit Voranstellung des unbestimmten Artikels nicht in dem Sinne verstanden werden, dass die Mehrzahl der Elemente oder Funktionen ausgeschlossen ist, es sei denn, ein derartiger Ausschluss ist ausdrücklich genannt. Weiter sind Bezüge auf „ein Ausführungsbeispiel“ nicht als Ausschluss der Existenz zusätzlicher, die aufgeführten Merkmale ebenfalls beinhaltender Ausführungsbeispiele zu interpretieren.
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Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung einschließlich des besten Modus zu beschreiben, und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Vorrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. [0050] Diese Offenlegung beschreibt eine Vorrichtung und ein Untersuchungssystem, das für die Untersuchung von Röhren (z.B. Dampfkesselrohren) von Vorteil ist. Die Vorrichtung kann ein Gehäuse und ein Paar bewegliche Führungsplatten aufweisen, die mit der Außenseite des Gehäuses in Eingriff stehen. In einem Ausführungsbeispiel bewegt sich das Gehäuse während der Drehung des Gehäuses in Relation zu den beweglichen Führungsplatten, um die Ausrichtung des Gehäuses relativ zu den Dampfkesselrohren zu ändern. Das Gehäuse und die beweglichen Führungsplatten behalten den Eingriff bei, um ein Austreten von Strahlung aus dem Gehäuse und in die unmittelbare Umgebung zu verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Untersuchungssystem
- 102
- Probe/ Gegenstand
- 104
- Untersuchungsvorrichtung
- 106
- Detektorelement
- 108
- Strahlungsquelle
- 110
- Strahlung
- 112
- Interessierendes Merkmal
- 114
- Kapselvorrichtung
- 116
- Oberfläche
- 200
- Untersuchungssystem
- 202
- Probe/ Gegenstand
- 204
- Untersuchungsvorrichtung
- 214
- Kapselvorrichtung
- 216
- Halterungskonstruktion
- 218
- Kapsel
- 222
- Stützelemente
- 224
- Stützelemente
- 226
- Gehäuse
- 228
- Achse
- 230
- Erste bewegliche Führungsplatte
- 232
- Zweite bewegliche Führungsplatte
- 234
- Rotation
- 236
- Untersuchungswinkel
- 242
- Öffnung
- 300
- Kapselvorrichtung
- 302
- Kapsel
- 304
- Halterungskonstruktion
- 306
- Bezugszeichen
- 308
- Integraler Abschnitt
- 310
- Gehäuse
- 312
- Oberseite
- 314
- Unterseite
- 316
- Stirnwand
- 318
- Rückwand
- 320
- Erste Seitenwand
- 322
- Zweite Seitenwand
- 324
- Öffnung
- 326
- Erste bewegliche Führungsplatte
- 328
- Zweite bewegliche Führungsplatte
- 330
- Führungsplattenstützanordnung
- 332
- Platte
- 334
- Walzen
- 335
- Schiene
- 336
- Erste Öffnung
- 338
- Zweite Öffnung
- 340
- Aufrechter Abschnitt
- 342
- Beine
- 344
- Vorsprung
- 346
- Erste geschichtete Struktur
- 348
- Zweite geschichtete Struktur
- 350
- Rahmen
- 352
- Bezugszeichen
- 354
- Erstes Stützelement
- 356
- Zweites Stützelement
- 358
- Muffenelement
- 360
- Schwenkelement
- 362
- Klemmvorrichtung
- 364
- Äußere Muffe
- 366
- Innere Muffe
- 368
- Oberes Teil
- 370
- Unteres Teil
- 372
- Vorschubbasis
- 374
- Lineare Gleitschienen
- 376
- Drehbare Basisanordnung
- 378
- Rahmenelemente
- 380
- Lageranordnung
- 382
- Stellglied
- 384
- Äußere Lagerkomponente
- 386
- Innere Muffenkomponente
- 388
- Gabelkonstruktion
- 390
- Stegmerkmal
- 392
- Oberes Lager
- 394
- Erster Vorsprung
- 396
- Unteres Lager
- 398
- Lagerausguss
- 400
- Untersuchungssystem
- 402
- Probe/ Gegenstand
- 404
- Untersuchungsvorrichtung
- 406
- Kapselvorrichtung
- 408
- Anwender
- 412
- Sicherheitsbereich
- 414
- Peripheriegeräte
