DE102014207822A1 - Ultrasonic testing with Daisyarray phased array probe - Google Patents

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Christian Borgmann
Michael Clossen-von Lanken Schulz
Sebastian Jakielski
Stefan Obermayr
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Abstract

Es wird eine Ultraschallprüfanlage, welche eine mechanisierte Prüfvorrichtung mit einer Prüfkopfhalterung umfasst, beschrieben, wobei die Ultraschallprüfanlage einen Daisyarray Phased Array Prüfkopf (5) mit einer Vorderseite (6) und einer Rückseite (7) umfasst, der mit der Prüfkopfhalterung verbunden ist. Bevorzugt ist ein konusförmiges Bauelement (9) an der Vorderseite (6) des Prüfkopfes (5) angeordnet.The invention relates to an ultrasonic testing system comprising a mechanized testing apparatus with a probe holder, the ultrasonic testing apparatus comprising a daisy-array phased array probe (5) having a front side (6) and a back side (7) connected to the probe holder. Preferably, a cone-shaped component (9) is arranged on the front side (6) of the test head (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallprüfanlage und ein Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Bauteils, welches eine Bohrung umfasst, zum Beispiel eine Heizbohrung. Die Erfindung ist insbesondere für Turbinenbauteile, zum Beispiel für Bauteile von Gasturbinen oder Dampfturbinen von Bedeutung.The present invention relates to an ultrasonic testing system and a method for ultrasonic testing of a component comprising a bore, for example a heating bore. The invention is of particular importance for turbine components, for example for components of gas turbines or steam turbines.

Schrauben mit Heizbohrung, wie beispielsweise Teilfugenschrauben oder Schrauben um Dampfventile zu befestigen, unterliegen im Betrieb hohen mechanischen und thermischen Belastungen. Durch die Belastungen ermüdet das Material. Risse, meist im Bereich der ”unteren” Gewindegänge, sind die Folge. Um einen Betrieb der Schrauben zu gewährleisten, werden die Schrauben über die Heizbohrung einer Ultraschallprüfung unterzogen, um Anrisse in den Gewindegängen möglichst früh zu erkennen. Schrauben mit Anrissen werden ersetzt.Screws with heating holes, such as part-joint screws or screws to attach steam valves, are subject during operation high mechanical and thermal loads. Due to the loads the material tires. Cracks, usually in the area of the "lower" threads, are the result. In order to ensure operation of the screws, the screws are subjected to an ultrasonic test via the heating bore in order to detect cracks in the threads as early as possible. Screws with cracks are replaced.

Um die Ultraschallprüfung möglichst zeitsparend und reproduzierbar durchzuführen, werden mechanisierte Prüfanlagen (Manipulationssysteme) verwendet. Derartige Prüfsysteme sind typischerweise äußerst kostenintensiv. Mit den Manipulationssystemen werden die konventionellen Ultraschallprüfköpfe spiralförmig durch die Heizbohrung verfahren. In der durch den Verfahrweg gerasterten Innenoberfläche, werden pro Raster Ultraschallsignale, zur Detektion von Anrissen ausgesendet und empfangen. Es ist bei einem solchen Verfahrweg des Ultraschallkopfes erforderlich, anspruchsvolle Antriebe und Steuereinheiten zu benutzen, um die geforderte Auflösung des Rasters und somit die geforderte Reproduzierbarkeit der Messdaten zu gewährleisten.In order to carry out the ultrasound test in a time-saving and reproducible manner, mechanized testing systems (manipulation systems) are used. Such inspection systems are typically extremely expensive. With the manipulation systems, the conventional ultrasonic probes are moved spirally through the heating hole. In the rasterized by the travel inner surface, ultrasonic signals are transmitted and received for the detection of scratches per grid. It is necessary in such a path of the ultrasonic head to use sophisticated drives and control units to ensure the required resolution of the grid and thus the required reproducibility of the measured data.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine vorteilhafte Ultraschallprüfanlage und ein vorteilhaftes Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Bauteils zur Verfügung zu stellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide an advantageous ultrasonic testing system and an advantageous method for ultrasonic testing of a component.

Diese Aufgabe wird durch eine Ultraschallprüfanlage gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Bauteils gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by an ultrasonic testing system according to claim 1 and by a method for ultrasonic testing of a component according to claim 10. The dependent claims contain further, advantageous embodiments of the invention.

Die erfindungsgemäße Ultraschallprüfanlage umfasst eine mechanisierte Prüfvorrichtung bzw. ein sogenanntes Manipulationssystem mit einer Prüfkopfhalterung. Darüber hinaus umfasst die Ultraschallprüfanlage einen Daisyarray Phased Array Prüfkopf mit einer Vorderseite und einer Rückseite. Der Daisyarray Phased Array Prüfkopf ist mit der Prüfkopfhalterung verbunden, zum Beispiel in oder an der Prüfkopfhalterung angeordnet, insbesondere befestigt.The ultrasonic testing system according to the invention comprises a mechanized testing device or a so-called manipulation system with a test head holder. In addition, the ultrasonic testing system includes a daisy-array phased array probe with a front and a back. The daisy-array phased array probe is connected to the probe holder, for example, arranged in or on the probe holder, in particular fastened.

Das sogenannte Daisyarray ist eine Ausführung eines Phased Array Ultraschallprüfkopfes. Bei diesem sind die einzelnen Elemente des Prüfkopfs als Kreisscheibensegmente kreisscheibenförmig um die Achse des Prüfkopfs angeordnet und bilden eine Kreisscheibe. Die einzelnen Elemente des Prüfkopfs können dabei einzeln oder in Gruppen, zeitversetzt angesteuert werden. Dabei werden Ultraschallsignale in axialer Richtung in Bezug auf eine Mittelachse des Prüfkopfes ausgesendet und empfangen. Durch die Ansteuerung der Elemente oder Gruppen entsteht Schallfeld in axialer Richtung, das durch die Ansteuerung um die Achse so rotiert, als würde ein konventioneller Prüfkopf um 360 Grad gedreht werden. Durch diese Anordnung erfolgt ein zuvor mechanisch realisierter Freiheitsgrad, nämlich die Drehung, elektronisch. Eine mechanische Drehung des Prüfkopfes um die Achse entfällt.The so-called Daisyarray is an embodiment of a phased array ultrasonic probe. In this, the individual elements of the probe are circular disc segments arranged as a circular disk around the axis of the probe and form a circular disk. The individual elements of the probe can be controlled individually or in groups, with a time delay. In this case, ultrasonic signals are transmitted and received in the axial direction with respect to a central axis of the test head. The control of the elements or groups produces a sound field in the axial direction, which rotates by driving around the axis as if a conventional test head were rotated through 360 degrees. By this arrangement, a previously realized mechanically degree of freedom, namely the rotation, electronically. A mechanical rotation of the probe around the axis is eliminated.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ultraschallprüfanlage liegt in der Verwendung eines Daisyarray Phased Array Prüfkopfes in Verbindung mit einem einfach zu handhabenden, kostengünstigen Manipulationssystem. Die Kombination aus Prüfkopf und Manipulationssystem bietet dabei ein kosten- und zeitsparendes Prüfequipment, welches zudem Messfehler, die aus der mechanischen Rotation des Prüfkopfes resultieren, eliminiert.The advantage of the ultrasonic testing system according to the invention lies in the use of a daisy-array phased array probe in conjunction with an easy-to-use, cost-effective manipulation system. The combination of test head and manipulation system offers a cost and time-saving testing equipment, which also eliminates measurement errors resulting from the mechanical rotation of the probe.

Vorzugsweise ist ein konusförmiges Bauelement an der Vorderseite des Prüfkopfes angeordnet, insbesondere in Einschallrichtung vor dem Prüfkopf. Die Form und die Anordnung des konusförmigen Bauelements sind vorteilhafterweise zur Realisierung einer Krümmung des durch den Schallkopf abgestrahlten Ultraschallfeldes ausgelegt, zum Beispiel zur Realisierung einer konvexen oder konkaven Krümmung.Preferably, a cone-shaped component is arranged on the front side of the test head, in particular in the sound direction in front of the test head. The shape and the arrangement of the cone-shaped component are advantageously designed to realize a curvature of the ultrasound field emitted by the transducer, for example to realize a convex or concave curvature.

Die Prüfkopfhalterung kann bevorzugt als Kolben ausgestaltet sein. Insbesondere kann der Prüfkopf in oder an einem Kolben, beispielsweise dem zuvor genannten Kolben, angeordnet sein.The test head holder can preferably be designed as a piston. In particular, the test head can be arranged in or on a piston, for example the aforementioned piston.

Weiterhin kann die Ultraschallprüfanlage einen mit einem Ultraschall-Koppelmittel, zum Beispiel Wasser, befüllbaren Hohlraum umfassen. Dabei kann der Hohlraum als Zwischenraum zwischen dem Kolben und der Rückseite des Prüfkopfes ausgestaltet sein. Der Hohlraum kann mindestens eine Dichtvorrichtung umfassen, beispielsweise O-Ringe als Dichtungsringe.Furthermore, the ultrasonic testing system may comprise a cavity that can be filled with an ultrasonic coupling agent, for example water. In this case, the cavity can be designed as a gap between the piston and the back of the probe. The cavity may comprise at least one sealing device, for example O-rings as sealing rings.

Darüber hinaus kann die Ultraschallprüfanlage eine Koppelmittel-Pumpe umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Ultraschallprüfanlage eine Steuer- und Auswertungsvorrichtung umfassen, zum Beispiel zur Steuerung und Auswertung der durch den Prüfkopf ausgesendeten und empfangenen Ultraschallsignale. Zusätzlich oder alternativ kann die Ultraschallprüfanlage ein Kodiersystem (Encoder) zur Bestimmung der Position des Prüfkopfes, zum Beispiel in axialer Richtung, und/oder zur Bestimmung des Schallwinkels des durch den Prüfkopf ausgesendeten Ultraschallsignals umfassen.In addition, the ultrasonic testing system may include a coupling agent pump. Additionally or alternatively, the ultrasonic testing system may include a control and evaluation device, for example, for controlling and evaluating the ultrasound signals emitted and received by the test head. Additionally or alternatively, the ultrasonic testing system may comprise a coding system (encoder) for determining the position of the test head, for example in the axial direction, and / or for determining the sound angle of the ultrasound signal emitted by the test head.

Vorteilhafterweise ist die Ultraschallprüfanlage zur Prüfung eines Bauteils, welches eine Bohrung umfasst, ausgelegt. Bei dem Bauteil kann es sich zum Beispiel um eine Schraube mit einer Heizbohrung, Teilfugenschrauben oder Schrauben um Dampfventile zu befestigen handeln. Grundsätzlich kann es sich bei dem Bauteil um ein Turbinenbauteil, insbesondere ein Bauteil einer Gas- oder Dampfturbine, handeln.Advantageously, the ultrasonic testing system is designed for testing a component which comprises a bore. The component may be, for example, a screw with a heating bore, parting screws or screws to attach steam valves. In principle, the component may be a turbine component, in particular a component of a gas or steam turbine.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Bauteils, welches eine Bohrung umfasst, umfasst den Schritt, dass ein Daisyarray Phased Array Prüfkopf einer zuvor beschriebenen Ultraschallprüfanlage in die Bohrung eingeführt wird. Dabei umfasst der Prüfkopf eine Mittelachse. Mithilfe des Daisyarray Phased Array Prüfkopfs wird ein Ultraschallfeld in axialer Richtung erzeugt, welches in Umfangsrichtung um 360° um die Mittelachse rotiert. Das erfindungsgemäße Verfahren hat dieselben Vorteile wie die zuvor beschriebene Ultraschallprüfanlage.The method according to the invention for ultrasonic testing of a component which comprises a bore comprises the step of inserting a daisy-array phased array probe head into the bore of a previously described ultrasound inspection system. In this case, the test head comprises a central axis. Using the Daisyarray phased array probe, an ultrasonic field is generated in the axial direction, which rotates in the circumferential direction by 360 ° about the central axis. The method according to the invention has the same advantages as the ultrasonic testing system described above.

Bevorzugt werden ein vorgegebener Schallwinkel in Bezug auf die Mittelachse und/oder ein vorgegebener Fokuspunkt des Ultraschallfeldes und/oder eine vorgegebene Krümmung des Ultraschallfeldes eingestellt, indem ein konusförmiges Bauelement an der Vorderseite des Prüfkopfes angeordnet wird. Dazu kann ein konusförmiges Bauelement mit einer entsprechenden Form, insbesondere mit einem geeigneten Öffnungswinkel bzw. halben Öffnungswinkel, gewählt werden.Preferably, a predetermined sound angle with respect to the center axis and / or a predetermined focal point of the ultrasound field and / or a predetermined curvature of the ultrasound field are set by arranging a cone-shaped component on the front side of the test head. For this purpose, a cone-shaped component with a corresponding shape, in particular with a suitable opening angle or half the opening angle can be selected.

Im Rahmen des Verfahrens kann ein Ultraschall-Koppelmittel, vorzugsweise mit Wasser, in einen Hohlraum zwischen dem konusförmigen Bauelement und der Prüfkopfhalterung eingefüllt werden.In the context of the method, an ultrasonic coupling agent, preferably with water, are introduced into a cavity between the cone-shaped component and the test head holder.

Prinzipiell kann die zu prüfende Bohrung einen Boden umfassen. In diesem Fall kann ein abgeschlossener, vorteilhafterweise abgedichteter, Hohlraum zwischen dem Boden der Bohrung und dem konusförmigen Bauelement gebildet werden, indem der Prüfkopf in die Bohrung eingeführt wird. Der Prüfkopf kann in axialer Richtung in der Bohrung bewegt werden, indem ein Fluid, vorteilhaftweise Wasser, in den Hohlraum eingefüllt wird und der Druck in dem Hohlraum variiert wird. Dazu kann vorzugsweise eine Pumpe verwendet werden. Der Hohlraum kann zum Beispiel mithilfe von mindestens einer Dichtungsvorrichtung, insbesondere einem O-Ring, abgedichtet werden.In principle, the bore to be tested may comprise a bottom. In this case, a sealed, advantageously sealed, cavity may be formed between the bottom of the bore and the cone-shaped member by inserting the probe into the bore. The test head can be moved in the axial direction in the bore by a fluid, advantageously water, is filled into the cavity and the pressure in the cavity is varied. For this purpose, preferably a pump can be used. The cavity can be sealed, for example, by means of at least one sealing device, in particular an O-ring.

Der Kolben mit dem Prüfkopf kann wie folgt in der Bohrung, zum Beispiel Heizbohrung, des zu untersuchenden Bauteils, zum Beispiel einer Schraube, bewegt werden. Bei hinreichendem Wasserdruck bewegt sich der Kolben mit dem Prüfkopf in Richtung der Bohrungsöffnung. Pumpt man das Wasser aus dem vor dem Kolben liegenden Zwischenraum wieder ab, entsteht ein Unterdruck. Der Kolben bewegt sich dabei in die Richtung des Bodens der Bohrung. Diese axiale Bewegung kann beispielsweise mit einem Seilencoder aufgezeichnet werden.The piston with the test head can be moved as follows in the bore, for example, heating bore, of the component to be examined, for example a screw. At sufficient water pressure, the piston moves with the probe in the direction of the bore opening. If the water is pumped out of the space in front of the piston, a negative pressure is created. The piston moves in the direction of the bottom of the hole. This axial movement can be recorded, for example, with a cable encoder.

Mit dem Verfahren des Kolbens durch den Wasserdruck und der elektronischen Rotation des Schallfeldes, in Verbindung mit dem Konus, lässt sich, wie zuvor aufwändig durch mechanische Antriebe, ein spiralförmiger Verfahrweg realisieren. Eine aufwändige Mechanik und Motorsteuerung können entfallen.With the method of the piston by the water pressure and the electronic rotation of the sound field, in conjunction with the cone, can be realized, as previously complex by mechanical drives, a spiral path. An elaborate mechanism and motor control can be omitted.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken.Further features, properties and advantages of the present invention will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the accompanying figures. All features described above and below are advantageous both individually and in any combination with each other. The embodiments described below are merely examples, but do not limit the subject of the invention.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ultraschallprüfanlage in einer perspektivischen Ansicht. 1 shows schematically a Ultraschallprüfanlage according to the invention in a perspective view.

2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ultraschallprüfanlage in einem Längsschnitt. 2 schematically shows an ultrasonic testing system according to the invention in a longitudinal section.

Die 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ultraschallprüfanlage 1 in einer perspektivischen Ansicht. Die 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ultraschallprüfanlage in einem Längsschnitt, wobei der Prüfkopf als Beispiel während einer Messung in einer Bohrung 11 einer Schaube 10 angeordnet ist.The 1 schematically shows an ultrasonic testing system according to the invention 1 in a perspective view. The 2 shows schematically a Ultraschallprüfanlage according to the invention in a longitudinal section, wherein the test head as an example during a measurement in a bore 11 a screw 10 is arranged.

Die Ultraschallprüfanlage 1 umfasst eine mechanisierte Prüfvorrichtung 2 bzw. ein Manipulationssystem mit einer Prüfkopfhalterung 3. In dem in der 1 gezeigten Beispiel ist die Prüfkopfhalterung an der mechanisierten Prüfvorrichtung 2 mithilfe einer Schaube 4 befestigt. Die Prüfkopfhalterung 3 kann als Kolben ausgestaltet sein.The ultrasonic testing system 1 includes a mechanized testing device 2 or a manipulation system with a probe holder 3 , In the in the 1 The example shown is the test head mount on the mechanized tester 2 with the help of a screw 4 attached. The probe holder 3 can be designed as a piston.

Die Ultraschallprüfanlage 1 umfasst weiterhin einen Daisyarray Phased Array Prüfkopf 5 mit einer Vorderseite 6 und einer Rückseite 7. Der Daisyarray Phased Array Prüfkopf 5 ist in oder an der Prüfkopfhalterung angeordnet, beispielsweise befestigt. Das Daisyarray ist eine Ausführung eines Phased Array Ultraschallprüfkopfes. Bei diesem sind die einzelnen Elemente des Prüfkopfs als Kreisscheibensegmente kreisscheibenförmig um die Achse des Prüfkopfs angeordnet und bilden eine Kreisscheibe. Der Daisyarray Phased Array Prüfkopf 5 umfasst eine Mittelachse 8.The ultrasonic testing system 1 further includes a daisy-array phased array probe 5 with a front side 6 and a back 7 , The Daisy Array Phased Array Probe 5 is arranged in or on the test head holder, for example attached. The daisy array is an embodiment of a phased array ultrasonic probe. In this, the individual elements of the probe are circular disc segments arranged as a circular disk around the axis of the probe and form a circular disk. The Daisy Array Phased Array Probe 5 includes a central axis 8th ,

Die einzelnen Elemente des Prüfkopfs können dabei einzeln oder in Gruppen, zeitversetzt angesteuert werden. Dabei werden Ultraschallsignale in axialer Richtung ausgesendet und empfangen. Durch die Ansteuerung der Elemente oder Gruppen entsteht Schallfeld in axialer Richtung, das durch die Ansteuerung um die Achse so rotiert, als würde ein konventioneller Prüfkopf um 360 Grad gedreht werden. Durch diese Anordnung erfolgt ein zuvor mechanisch realisierter Freiheitsgrad (Drehung), elektronisch. Eine mechanische Drehung des Prüfkopfes um die Achse entfällt.The individual elements of the probe can be controlled individually or in groups, with a time delay. In this case, ultrasonic signals are transmitted and received in the axial direction. The control of the elements or groups produces a sound field in the axial direction, which rotates by driving around the axis as if a conventional test head were rotated through 360 degrees. By this arrangement, a previously mechanically realized degree of freedom (rotation), electronically. A mechanical rotation of the probe around the axis is eliminated.

Die gewünschte Einschallrichtung, wird durch einen, vor dem Prüfkopf 5 befindlichen Konus 9 mit entsprechender Form erreicht. Der Konus bzw. das konusförmige Bauelement 9 ist also an der Vorderseite 6 des Prüfkopfes 5 angeordnet. Der Öffnungswinkel (in den Figuren nicht eingezeichnet) bzw. der halbe Öffnungswinkel β des Konus 9 bestimmt dabei den Einschallwinkel α bzw. den Winkel des von dem Prüfkopf 5 abgestrahlten Ultraschallsignals in Bezug auf die Mittelachse 8. Weiterhin bestimmt die Form des Konus 9 die Krümmung und den Fokuspunkt des erzeugten Ultraschallfeldes. Es kann insbesondere ein konvex oder konkav gekrümmtes Ultraschallfeld erzeugt werden.The desired insonification direction is indicated by a, in front of the test head 5 located cone 9 achieved with appropriate form. The cone or the cone-shaped component 9 So it's on the front 6 of the test head 5 arranged. The opening angle (not shown in the figures) or half the opening angle β of the cone 9 determines the insonification angle α or the angle of the test head 5 radiated ultrasound signal with respect to the central axis 8th , Furthermore, the shape of the cone determines 9 the curvature and the focal point of the generated ultrasonic field. In particular, a convexly or concavely curved ultrasonic field can be generated.

Der Daisy Array Prüfkopf 5 kann zum Beispiel in einer Art Kolben 3 eingebaut sein. Dies ist insbesondere in der 1 schematisch gezeigt. Der Kolben 3 kann sich in der Bohrung 11, beispielsweise einer Heizbohrung, der zu untersuchenden Schraube 10 in axialer Richtung bewegen. An der Rückseite 7 des Prüfkopfes 5 und vor dem Kolben befinden sich Dichtungsvorrichtungen, zum Beispiel O-Ringe als Dichtungsringe 15. Der durch die Dichtungsringe 15 gebildete Hohlraum oder Zwischenraum 16 wird mit einem Ultraschall-Koppelmittel, zum Beispiel Wasser, gefüllt. Ein weiterer abgeschlossener Raum oder Hohlraum 17 wird durch den Konus 9, die Dichtungsvorrichtung 15, zum Beispiel einen O-Ring, und den Boden bzw. die Bodenfläche 12 der Bohrung 11, zum Beispiel der Heizbohrung, gebildet.The Daisy Array Probe 5 can, for example, in a kind of piston 3 be installed. This is especially true in the 1 shown schematically. The piston 3 can be in the hole 11 , For example, a heating hole, the screw to be examined 10 move in the axial direction. At the back 7 of the test head 5 and in front of the piston are sealing devices, for example O-rings as sealing rings 15 , The through the sealing rings 15 formed cavity or gap 16 is filled with an ultrasonic coupling agent, for example water. Another closed room or cavity 17 gets through the cone 9 , the sealing device 15 , for example, an O-ring, and the floor or the floor surface 12 the bore 11 , for example, the heating bore formed.

Der Zwischenraum oder Hohlraum 17 kann dabei mit Wasser gefüllt werden. Hierfür kann die Ultraschallprüfanlage eine Pumpe umfassen. Die Strömungsrichtung des einströmenden Wassers ist durch Pfeile 13 gekennzeichnet. Bei hinreichendem Wasserdruck bewegt sich der Kolben 3 mit dem Prüfkopf 5 in Richtung der Bohrungsöffnung 18. Der Druckaufbau in dem Hohlraum 17 ist durch einen Pfeil 14 gekennzeichnet. Pumpt man das Wasser aus dem vor dem Kolben liegenden Hohlraum oder Zwischenraum 17 wieder ab, entsteht ein Unterdruck. Der Kolben 3 bewegt sich dabei in die Richtung des Bodens 12 der Bohrung 11. Diese axiale Bewegung wird beispielsweise mit einem Seilencoder aufgezeichnet. Mit dem Verfahren des Kolbens 3 durch den Wasserdruck und der elektronischen Rotation des Schallfeldes, in Verbindung mit dem Konus 3, lässt sich, wie zuvor aufwändig durch mechanische Antriebe, ein spiralförmiger Verfahrweg realisieren. Eine aufwändige Mechanik und Motorsteuerung können entfallen.The gap or cavity 17 can be filled with water. For this purpose, the ultrasonic testing system may include a pump. The flow direction of the inflowing water is indicated by arrows 13 characterized. With sufficient water pressure, the piston moves 3 with the test head 5 in the direction of the hole opening 18 , The pressure build-up in the cavity 17 is by an arrow 14 characterized. Pumping the water from the lying in front of the piston cavity or space 17 again, creates a negative pressure. The piston 3 moves in the direction of the ground 12 the bore 11 , This axial movement is recorded for example with a cable encoder. With the procedure of the piston 3 by the water pressure and the electronic rotation of the sound field, in conjunction with the cone 3 , can be realized, as previously consuming by mechanical drives, a spiral path. An elaborate mechanism and motor control can be omitted.

Grundsätzlich kann die Ultraschallprüfanlage eine Steuer- und Auswertungsvorrichtung zur Steuerung und Auswertung der durch den Prüfkopf 5 ausgesendeten und empfangenen Ultraschallsignale umfassen. Zudem kann die Ultraschallprüfanlage ein Kodiersystem zur Bestimmung der Position des Prüfkopfes 5 in axialer Richtung und/oder zur Bestimmung des Schallwinkels α des durch den Prüfkopf 5 ausgesendeten Ultraschallsignals umfassen.In principle, the ultrasound test system can be a control and evaluation device for controlling and evaluating the test head 5 include transmitted and received ultrasonic signals. In addition, the ultrasonic testing system can be a coding system for determining the position of the test head 5 in the axial direction and / or for determining the sound angle α of the test head 5 comprise emitted ultrasonic signal.

Durch die Kombination des speziellen Ultraschallprüfkopfs, dem Manipulationssystem und der mechanischen Nutzung der Prüfkopfhalterung als Kolben in einer Bohrung zum Verfahren des Kolbens mittels Wasserdruck und einer Pumpe in Kombination mit einem Encodersystem kann auf eine Rotationsbewegung des Prüfkopfes kann verzichtet werden. Auf diese Weise werden der Zeitaufwand und die Kosten für eine Ultraschallprüfung verringert.By combining the special ultrasonic probe, the manipulation system and the mechanical use of the probe holder as a piston in a bore for moving the piston by means of water pressure and a pump in combination with an encoder system can be dispensed with a rotational movement of the probe. This reduces the time and cost of ultrasonic testing.

Claims (13)

Ultraschallprüfanlage (1), welche eine mechanisierte Prüfvorrichtung (2) mit einer Prüfkopfhalterung (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallprüfanlage (1) einen Daisyarray Phased Array Prüfkopf (5) mit einer Vorderseite (6) und einer Rückseite (7) umfasst, der mit der Prüfkopfhalterung (3) verbunden ist.Ultrasonic testing system ( 1 ), which is a mechanized testing device ( 2 ) with a test head holder ( 3 ), characterized in that the ultrasonic testing system ( 1 ) a daisy-array phased array probe ( 5 ) with a front side ( 6 ) and a back ( 7 ) connected to the test head holder ( 3 ) connected is. Ultraschallprüfanlage (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein konusförmiges Bauelement (9) an der Vorderseite (6) des Prüfkopfes (5) angeordnet ist.Ultrasonic testing system ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that a cone-shaped component ( 9 ) on the front side ( 6 ) of the test head ( 5 ) is arranged. Ultraschallprüfanlage (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Form und die Anordnung des konusförmigen Bauelements (9) ausgelegt ist zur Realisierung einer Krümmung des Ultraschallfeldes.Ultrasonic testing system ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the shape and the arrangement of the cone-shaped component ( 9 ) is designed to realize a curvature of the ultrasonic field. Ultraschallprüfanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkopfhalterung (3) als Kolben ausgestaltet ist.Ultrasonic testing system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized that the test head holder ( 3 ) is designed as a piston. Ultraschallprüfanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (5) in oder an einem Kolben (3) angeordnet ist.Ultrasonic testing system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the test head ( 5 ) in or on a piston ( 3 ) is arranged. Ultraschallprüfanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallprüfanlage (1) einen mit einem Ultraschall-Koppelmittel befüllbaren Hohlraum (16) umfasst.Ultrasonic testing system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic testing system ( 1 ) a fillable with an ultrasonic coupling agent cavity ( 16 ). Ultraschallprüfanlage (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (16) als Zwischenraum zwischen dem Kolben und der Rückseite des Prüfkopfes ausgestaltet ist und der Hohlraum (16) mindestens eine Dichtvorrichtung (15) umfasst.Ultrasonic testing system ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the cavity ( 16 ) is designed as a space between the piston and the back of the probe and the cavity ( 16 ) at least one sealing device ( 15 ). Ultraschallprüfanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallprüfanlage (1) eine Koppelmittel-Pumpe und/oder eine Steuer- und Auswertungsvorrichtung und/oder ein Kodiersystem zur Bestimmung der Position des Prüfkopfes und/oder des Schallwinkels des durch den Prüfkopf ausgesendeten Ultraschallsignals umfasst.Ultrasonic testing system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic testing system ( 1 ) comprises a coupling agent pump and / or a control and evaluation device and / or a coding system for determining the position of the test head and / or the sound angle of the ultrasound signal emitted by the test head. Ultraschallprüfanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallprüfanlage (1) ausgelegt ist zur Prüfung eines Bauteils (10), welches eine Bohrung (11) umfasst.Ultrasonic testing system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic testing system ( 1 ) is designed to test a component ( 10 ), which has a bore ( 11 ). Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Bauteils (10), welches eine Bohrung (11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Daisyarray Phased Array Prüfkopf (5) einer Ultraschallprüfanlage (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prüfkopf (5) eine Mittelachse (8) umfasst, in die Bohrung (11) eingeführt wird, mithilfe des Daisyarray Phased Array Prüfkopfs (5) ein Ultraschallfeld in axialer Richtung erzeugt wird, welches in Umfangsrichtung um 360° um die Mittelachse (8) rotiert.Method for ultrasonic testing of a component ( 10 ), which has a bore ( 11 ), characterized in that a daisy-array phased array probe ( 5 ) an ultrasonic testing system ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the test head ( 5 ) a central axis ( 8th ), into the bore ( 11 ), using the Daisy Array Phased Array Probe ( 5 ) an ultrasonic field is generated in the axial direction, which in the circumferential direction by 360 ° about the central axis ( 8th ) rotates. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Schallwinkel zur Mittelachse (8) und/oder ein vorgegebener Fokuspunkt des Ultraschallfeldes und/oder eine vorgegebene Krümmung des Ultraschallfeldes eingestellt wird indem ein konusförmiges Bauelement (9) an der Vorderseite (6) des Prüfkopfes (5) angeordnet wird.Method according to the preceding claim, characterized in that a predetermined sound angle to the central axis ( 8th ) and / or a predetermined focal point of the ultrasonic field and / or a predetermined curvature of the ultrasonic field is adjusted by a cone-shaped component ( 9 ) on the front side ( 6 ) of the test head ( 5 ) is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einem Ultraschall-Koppelmittel in einen Hohlraum (16) zwischen dem konusförmigen Bauelement (9) und der Prüfkopfhalterung (3) eingefüllt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an ultrasonic coupling agent into a cavity ( 16 ) between the cone-shaped component ( 9 ) and the test head holder ( 3 ) is filled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu prüfende Bohrung (11) einen Boden (12) umfasst und ein abgeschlossener Hohlraum (17) zwischen dem Boden (12) der Bohrung (11) und dem konusförmigen Bauelement (9) gebildet wird, indem der Prüfkopf (5) in die Bohrung (11) eingeführt wird, und der Prüfkopf (5) in axialer Richtung in der Bohrung (11) bewegt wird, indem ein Fluid in den Hohlraum (17) eingefüllt wird und der Druck in dem Hohlraum (17) variiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the bore to be tested ( 11 ) a floor ( 12 ) and a closed cavity ( 17 ) between the ground ( 12 ) of the bore ( 11 ) and the cone-shaped component ( 9 ) is formed by the test head ( 5 ) into the hole ( 11 ), and the test head ( 5 ) in the axial direction in the bore ( 11 ) is moved by a fluid in the cavity ( 17 ) and the pressure in the cavity ( 17 ) is varied.
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