DE102017100643A1

DE102017100643A1 - Measuring device, measuring stand and method for non-destructive internal testing of cylindrical test specimens, in particular composite compressed gas cylinders, by means of eddy current

Info

Publication number: DE102017100643A1
Application number: DE102017100643.5A
Authority: DE
Inventors: Ralf Casperson; Andreas Knöppchen; Rainer Pohl
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Current assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Es wird eine Messeinrichtung zur zerstörungsfreien Innenprüfung von zylindrischen Prüfkörpern, insbesondere Composite-Druckgasflaschen vorgeschlagen. Die Messeinrichtung weist eine Messkopfhalterung mit einem langen Element, das sich entlang einer Längsrichtung erstreckt, einem ersten Gelenk an einem Ende des langen Elementes, und mit einem mit dem ersten Gelenk verbundenen Auslegearm, auf. Weiterhin weist die Messeinrichtung einen mit dem Auslegearm verbundenen Messkopf mit einem Wirbelstromsensor zum induktiven Erzeugen und Messen eines Wirbelstromes, auf. Mit der Messeinrichtung ist eine Innenprüfung von zylindrischen Prüfkörpern durch das Wirbelstromverfahren (Wirbelstromprüfung) durchführbar. Weiterhin werden ein Messstand mit einer Messeinrichtung sowie ein Verfahren zur zerstörungsfreien Innenprüfung zylindrischer Prüfkörper, insbesondere Druckgasflaschen, vorgeschlagen.It is proposed a measuring device for non-destructive internal testing of cylindrical specimens, especially composite gas cylinders. The measuring device comprises a probe holder having a long member extending along a longitudinal direction, a first hinge at one end of the long member, and a cantilevered arm connected to the first hinge. Furthermore, the measuring device has a measuring arm connected to the extension arm with an eddy current sensor for inductive generating and measuring an eddy current on. With the measuring device an internal test of cylindrical test specimens by the eddy current method (eddy current test) is feasible. Furthermore, a measuring stand with a measuring device and a method for non-destructive internal testing of cylindrical test specimens, in particular compressed gas cylinders proposed.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfung und betrifft insbesondere die zerstörungsfreie Prüfung von im Wesentlichen zylindrischen Prüfkörpern, insbesondere von seitlichen Behälterinnenwänden (Linern) von Composit-Druckgasflaschen, auf die Bildung von zum Beispiel Materialermüdung, Korrosion und von Rissen.The invention is in the field of non-destructive testing and more particularly relates to the non-destructive testing of substantially cylindrical specimens, particularly lateral liner inner walls (liners) of composite pressurized gas cylinders, for the formation of, for example, material fatigue, corrosion and cracks.

Bisher werden derartige Composit-Behälter, auch Composit-Druckgasflaschen genannt, unter Überdruck mit Wasser auf Leckagen geprüft. Nachteilig an dem Verfahren bleiben dabei Anrisse nicht detektierbar, die nicht durch den gesamten Ouerschnitt des Liners verlaufen. Sie bleiben unentdeckt und können im schlimmsten Fall während der Nutzung des Compositbehälters, z.B. als Atemluftsflasche oder als Kraftstofftank zum Versagen führen.So far, such composite containers, also called composite gas cylinders, tested under pressure with water for leaks. Disadvantages of the method, which do not run through the entire cross section of the liner, remain disadvantageous in the process. They remain undetected and, in the worst case, during use of the composite container, e.g. as a breathing air bottle or fuel tank to failure.

Aus diesen Gründen sind die vorbekannten Lösungen nur teilweise zufriedenstellend und erfordern zudem einen hohen technischen Aufwand.For these reasons, the previously known solutions are only partially satisfactory and also require a high technical effort.

Vor diesem Hintergrund werden eine Messeinrichtung, ein Messstand und ein Verfahren vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Verbesserungen ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche.Against this background, a measuring device, a measuring stand and a method are proposed. Other embodiments, modifications and improvements will become apparent from the following description and the appended claims.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Messeinrichtung zur zerstörungsfreien Innenprüfung von zylindrischen Prüfkörpern, insbesondere Composite-Druckgasflaschen vorgeschlagen. Die Messeinrichtung weist eine Messkopfhalterung mit einem langen Element, das sich entlang einer Längsrichtung erstreckt, einem ersten Gelenk an einem Ende des langen Elementes, und mit einem mit dem ersten Gelenk verbundenen Auslegearm, auf. Weiterhin weist die Messeinrichtung einen mit dem Auslegearm verbundenen Messkopf mit einem Wirbelstromsensor zum induktiven Erzeugen und Messen eines Wirbelstromes, auf.According to one embodiment, a measuring device for non-destructive testing of cylindrical test specimens, in particular composite compressed gas cylinders is proposed. The measuring device comprises a probe holder having a long member extending along a longitudinal direction, a first hinge at one end of the long member, and a cantilevered arm connected to the first hinge. Furthermore, the measuring device has a measuring arm connected to the extension arm with an eddy current sensor for inductively generating and measuring an eddy current.

Mit der Messeinrichtung ist eine Messung durch das Wirbelstromverfahren (Wirbelstromprüfung) durchführbar. Dieses zerstörungsfreie Prüfverfahren ist hinreichend bekannt. Es basiert auf dem Erzeugen und Messen eines Induktionsstromes in einem elektrisch leitenden Material. Durch Schwankungen in der elektrischen Stromdichte werden Unterschiede im spezifischen elektrischen Widerstand des Prüfbereiches indirekt gemessen. Materialeinschlüsse, Risse oder andere Inhomogenitäten können dadurch erkannt werden.With the measuring device, a measurement by the eddy current method (eddy current test) is feasible. This nondestructive testing method is well known. It is based on generating and measuring an induction current in an electrically conductive material. Variations in the electrical current density indirectly measure differences in the electrical resistivity of the test area. Material inclusions, cracks or other inhomogeneities can be detected.

Das Prinzip der Wirbelstromprüfung ist ein geläufiges Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Dabei wird durch elektromagnetische Induktion in einem Werkstoff ein Wirbelstrom erzeugt. Die Erzeugung kann durch eine mit Wechselstrom durchflossene Spule geschehen. Der Werkstoff ist elektrisch leitfähig aber nicht notwendiger Weise ferromagnetisch. Als Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Spule werden oberflächennahe Wirbelströme induziert. Dem System Spule-Werkstück kann eine komplexe Impedanz zugeordnet werden. Bei Wirbelstromprüfgeräten wird die komplexe Impedanzebene beispielsweise auf einem Monitor zur Abbildung gebracht, wobei der ungestörten Werkstoffoberfläche ein fester Arbeitspunkt entspricht. Wird die Wirbelstromsonde über einen Oberflächenriss geführt, so erfährt der Arbeitspunkt eine Auslenkung in der Impedanzebene, die einen Fehlernachweis darstellt.The principle of eddy current testing is a common method for non-destructive material testing. In this case, an eddy current is generated by electromagnetic induction in a material. The generation can be done by a coil through which AC flows. The material is electrically conductive but not necessarily ferromagnetic. As interaction with the magnetic field of the coil near-surface eddy currents are induced. The system coil-workpiece can be assigned a complex impedance. In eddy current testing devices, the complex impedance plane is displayed on a monitor, for example, whereby the undisturbed material surface corresponds to a fixed operating point. If the eddy current probe is guided over a surface crack, the operating point experiences a deflection in the impedance plane, which constitutes an error detection.

Der Wirbelstromsensor kann beispielsweise eine oder mehrere Spulen umfassen. Er ist geeignet einen Strom durch Induktion in einem Prüfkörper zu erzeugen und das durch den induzierten Strom erzeugte Magnetfeld beziehungsweise die Impedanzänderung des Wirbelstromsensors zu messen. Wirbelstromsensoren und das Prinzip der Wirbelstrommessung sind dem Fachmann beispielsweise aus der ISO 15548-2:2013 bekannt.The eddy current sensor may, for example, comprise one or more coils. It is suitable to generate a current by induction in a test specimen and to measure the magnetic field generated by the induced current or the change in impedance of the eddy current sensor. Eddy current sensors and the principle of eddy current measurement are known to those skilled in the art, for example, from ISO 15548-2: 2013.

Gemäß einer Ausführungsform können mit dem Wirbelstromsensor durch die Messung des Stromes beziehungsweise der Impedanz Härteveränderungen, Risse und/oder Permeabilitätsänderungen des Werkstoffes detektiert werden. Bei einer zweidimensionalen Darstellung in der Messebene zeichnen sich die unterschiedlichen Arten von Inhomogenitäten durch Ausschläge in unterschiedliche Richtungen aus.According to one embodiment, hardness changes, cracks and / or permeability changes of the material can be detected with the eddy-current sensor by measuring the current or the impedance. In a two-dimensional representation in the measuring plane, the different types of inhomogeneities are characterized by deflections in different directions.

Die Messeinrichtung wird gemäß einer Ausführungsform in einen Prüfkörper zur Innenprüfung zerstörungsfrei teilweise eingeführt. Die Messkopfhalterung und der Messkopf sind derart gestaltet, dass sie durch eine Öffnung des Prüfkörpers passen, wobei die Öffnung typischerweise kleiner als ein zu prüfender, abschnittsweise im Wesentlichen zylindrischer Bereich des Prüfkörpers sein kann.The measuring device is introduced according to an embodiment in a test specimen for internal inspection non-destructive partially. The measuring head holder and the measuring head are designed such that they fit through an opening of the test specimen, wherein the opening can typically be smaller than a section of the test specimen which is to be tested, in sections substantially cylindrical.

Gemäß einer Ausführungsform ist das lange Element im Wesentlichen horizontal ausrichtet, wenn die Messeinrichtung in einem Prüfverfahren verwendet wird.According to one embodiment, the long element is substantially horizontally oriented when the measuring device is used in a test method.

Das lange Element ist durch eine große Ausdehnung in eine Dimension und einen relativ dazu kleinen Querschnitt definiert. Das lange Element ist beispielsweise eine Stange oder ein Stab. Gemäß einer Ausführungsform besitzt das lange Element eine derartige Steifigkeit, dass horizontal im Wesentlichen keine Verformung des langen Elementes durch eine auf den Messkopf wirkende Gewichtskraft auftritt.The long element is defined by a large dimension in one dimension and a relatively small cross section. The long element is for example a rod or a rod. According to one embodiment, the long element has a rigidity such that horizontally substantially no deformation of the long element occurs by a weight force acting on the measuring head.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Messkopfhalterung der vorgeschlagenen Messeinrichtung weiterhin ein zweites Gelenk auf, wobei der Messkopf mit dem Auslegerarm über das zweite Gelenk verbunden ist. Das hat den Vorteil, dass der Messkopf in einem vorgegebenen Bewegungsbereich relativ zum langen Element parallel ausrichtbar ist. Dadurch kann das lange Element in einem Prüfkörper in einem vorgegebenen Bewegungsbereich bewegt werden und der Messkopf bleibt parallel zu einer Innenwand des Prüfkörpers ausgerichtet. According to one embodiment, the measuring head holder of the proposed measuring device further comprises a second joint, wherein the measuring head is connected to the cantilever arm via the second joint. This has the advantage that the measuring head can be aligned in parallel in a predetermined range of motion relative to the long element. Thereby, the long element can be moved in a test specimen in a predetermined range of motion and the measuring head remains aligned parallel to an inner wall of the specimen.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Auslegearm derart an dem ersten Gelenk gelagert, dass er relativ zum langen Element durch eine auf den Messkopf wirkende Gewichtskraft auslenkbar ist. Der Messkopf lenkt das erste Gelenk durch seine Masse so aus, dass er auf einer Innenseite eines Prüfkörpers ohne eine zusätzliche Anpresskraft aufliegt. Dadurch entsteht eine kraftschlüssige Verbindung, wenn der Messkopf in einen Prüfkörper eingeführt ist und das lange Element im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.According to one embodiment, the extension arm is mounted on the first joint such that it can be deflected relative to the long element by a weight force acting on the measuring head. The measuring head deflects the first joint by its mass so that it rests on an inner side of a test specimen without an additional contact force. This creates a frictional connection when the measuring head is inserted into a test specimen and the long element is oriented substantially horizontally.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Messeinrichtung eine entlang des langen Elements verschiebbare Gleitbuchse auf. Die Gleitbuchse ist an einer Öffnung eines Prüfkörpers, beispielsweise einer Ventilaufnahme einer Druckgasflasche, befestigbar. Sie ist entlang des langen Elementes verschiebbar, wodurch das lange Element, und damit die Messkopfhalterung, gegenüber dem Prüfkörpers verschiebbar gelagert sind, wenn die Gleitbuchse an der Öffnung befestigt ist.According to one embodiment, the measuring device has a slide bush which can be displaced along the long element. The sliding bush is fastened to an opening of a test body, for example a valve seat of a compressed gas cylinder. It is displaceable along the long element, whereby the long element, and thus the probe holder, are slidably mounted relative to the test piece when the slide bushing is attached to the opening.

Vorteilhaft kann durch eine Gleitbuchse ein direktes Aufsetzen und Reiben des langen Elementes auf dem Material der Öffnung des Prüfkörpers vermieden werden. Dies verringert den Verschleiß der Messeinrichtung und/oder eine eventuelle Beschädigung der Öffnung des Prüfkörpers. Die Gleitbuchse kann dazu aus einem Kunststoff hergestellt sein.Advantageously can be avoided by a sliding bush direct placement and rubbing of the long element on the material of the opening of the specimen. This reduces the wear of the measuring device and / or a possible damage to the opening of the test specimen. The sliding bush can be made of a plastic.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Gleitbuchse an einen Ventilsitz des Prüfkörpers angepasst. Weiterhin kann die Gleitbuchse als Zentrierung für das lange Element dienen.According to one embodiment, the sliding bush is adapted to a valve seat of the test body. Furthermore, the sliding bushing can serve as centering for the long element.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Messkopf ein Gehäuse auf. Ein Gehäuse kann vorteilhaft den Messkopf vor Schäden durch Kollisionen beispielsweise mit den abgeflachten Enden der Druckgasflasche bewahren.According to one embodiment, the measuring head has a housing. A housing can advantageously protect the measuring head against damage by collisions, for example with the flattened ends of the compressed gas cylinder.

Das Gehäuse kann gemäß einer Ausführungsform an einer Auflagefläche zum Auflegen auf einen Prüfbereich ein nicht magnetisches Material und/oder eine Aussparung auf. Der Wirbelstromsensor erzeugt in einem Prüfbereich einen Wirbelstrom durch Induktion. Damit das Magnetfeld des Wirbelstromsensors auf den Prüfbereich unter der Auflagefläche effizient wirken kann, weist das Gehäuse vorteilhaft in diesem Bereich ein nicht magnetisches Material und/oder eine Aussparung auf. Ein Gehäuse aus einem magnetischen Material an der Auflagefläche zwischen Wirbelstromsensor und dem Prüfbereich könnte einen Wirbelstrom durch Abschirmung des Sensors abschwächen. In den anderen Bereichen des Messkopfes kann eine Abschirmung vor Störsignalen jedoch sinnvoll sein.The housing may according to an embodiment on a support surface for placement on a test area a non-magnetic material and / or a recess. The eddy current sensor generates an eddy current by induction in a test area. So that the magnetic field of the eddy current sensor can act efficiently on the test area under the support surface, the housing advantageously has a non-magnetic material and / or a recess in this area. A housing made of a magnetic material on the bearing surface between the eddy current sensor and the test area could attenuate an eddy current by shielding the sensor. However, in the other areas of the measuring head shielding against interference signals may be useful.

Das Gehäuse kann elektrisch isolierend und nicht magnetisch sein, um eine Beeinflussung des Wirbelstromsensors zu vermeiden. Es kann beispielsweise einen Kunststoff oder eine Keramik aufweisen. Das Gehäuse kann zudem abriebfest sein oder durch eine Sohle aus abriebfestem Material geschützt werden. Die Sohle ist gemäß einer Ausführungsform an der Auflagefläche zum Auflegen auf einen Prüfbereich angeordnet.The housing may be electrically insulating and non-magnetic to avoid influencing the eddy current sensor. It may for example comprise a plastic or a ceramic. The housing may also be abrasion resistant or protected by a sole made of abrasion resistant material. The sole is arranged according to an embodiment on the support surface for placement on a test area.

Das Gehäuse kann gemäß einer Ausführungsform Bohrungen aufweisen. Die Bohrungen dienen der Aufnahme des Wirbelstromsensors. Der Durchmesser der Bohrung kann so gewählt werden, dass einerseits ausreichend Platz zum Eingießen verschiedener Spulensysteme, also Teilen des Wirbelstromsensors, besteht und andererseits die mechanische Stabilität gewährleistet ist.The housing can according to one embodiment have holes. The holes serve to accommodate the eddy current sensor. The diameter of the hole can be chosen so that on the one hand there is sufficient space for pouring different coil systems, ie parts of the eddy current sensor, and on the other hand, the mechanical stability is ensured.

Gemäß einer Ausführungsform wird das Spulensystem in die Bohrung eingesetzt und die Bohrung anschließend mit einer handelsüblichen Vergussmasse (z. B. 2-Komponenten-Gießharz) ausgefüllt. Gegebenenfalls wird dabei die Unterseite der Bohrung mit einem nichthaftenden Material (z. B. Teflon) abgedichtet, um ein Herauslaufen der Vergussmasse zu verhindern. Das Spulensystem ist Teil des Wirbelstromsensors oder bildet den Wirbelstromsensor.According to one embodiment, the coil system is inserted into the bore and the bore is then filled with a commercial potting compound (eg 2-component cast resin). If necessary, the underside of the bore is sealed with a non-adhesive material (eg Teflon) in order to prevent the potting compound from escaping. The coil system is part of the eddy current sensor or forms the eddy current sensor.

Gemäß einer Ausführungsform der Messeinrichtung ist der Durchmesser des Querschnittes des langen Elementes, insbesondere der gesamten Messkopfhalterung, und des Messkopfes jeweils kleiner als 32mm, insbesondere kleiner oder gleich 15mm. Dadurch sind die Bauteile einzeln beziehungsweise zusammen in einem gestreckten Zustand des Gelenkes oder der Gelenke durch eine Öffnung entsprechenden Durchmessers gerade noch in einen Prüfkörper einführbar. Zusätzliche Bestandteile der Messeinrichtung, die nicht vorgesehen sind in den Prüfkörper durch die Öffnung eingeführt zu werden, können größer sein. Insbesondere kann die Gleitbuchse vorgesehen sein, nicht komplett durch die Öffnung in den Prüfkörper eingeführt zu werden, sodass sie teilweise übersteht.According to one embodiment of the measuring device, the diameter of the cross section of the long element, in particular of the entire measuring head holder, and of the measuring head is in each case less than 32 mm, in particular less than or equal to 15 mm. As a result, the components can be inserted into a test body individually or together in an extended state of the joint or joints through an opening of corresponding diameter. Additional components of the measuring device that are not intended to be inserted into the test specimen through the opening may be larger. In particular, the sliding bush can be provided not to be completely inserted through the opening in the test piece, so that it partially protrudes.

Druckgasflaschen, insbesondere Composit-Druckgasflaschen können standardisierte Ventilöffnungen und Längen aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Maße der Messeinrichtung, insbesondere der Durchmesser des Messkopfes und des langen Elementes, geeignet und/oder angepasst zum Prüfen von Druckgasflaschen, deren Ventilöffnungen der DIN 477-1:2012-06 für Gasflaschenventile oder der EN ISO 11117:2008 Norm entsprechen. Compressed gas cylinders, in particular composite compressed gas cylinders, can have standardized valve openings and lengths. According to one embodiment, the dimensions of the measuring device, in particular the diameter of the measuring head and of the long element, are suitable and / or adapted for testing compressed gas cylinders whose valve openings are DIN 477-1: 2012-06 for gas cylinder valves or the EN ISO 11117: 2008 Comply with the standard.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Messeinrichtung geeignet in eine Ventilöffnung einer Druckgasflasche mit einem Innendurchmesser von kleiner gleich 32mm, insbesondere kleiner oder gleich 15mm, bei ausgeschraubtem Ventil, also in die Ventilaufnahme, eingeführt zu werden.According to one embodiment, the measuring device is suitable in a valve opening of a compressed gas cylinder having an inner diameter of less than or equal to 32mm, in particular less than or equal to 15mm, with the valve unscrewed, so in the valve seat, to be introduced.

Gemäß einer Ausführungsform beträgt eine obere Schranke gängiger Ventilöffnungen, also Ventilaufnahmen bei ausgeschraubten Ventilen, 32mm. Eine untere Schranke beträgt etwa 15mm. Vorteilhaft kann die Messeinrichtung also in fast alle gängigen Ventilaufnahmen eingeführt werden, wenn ihr maximaler Durchmesser kleiner gleich 15mm beträgt. Die Anpassung an die Größe der Ventilöffnung erfolgt durch ein Anpassen beziehungsweise ein Auswechseln der Gleitbuchse.According to one embodiment, an upper barrier common valve openings, so valve seats with unscrewed valves, 32mm. A lower barrier is about 15mm. Advantageously, the measuring device can thus be introduced into almost all common valve seats, if their maximum diameter is less than or equal to 15mm. The adaptation to the size of the valve opening is done by adjusting or replacing the slide bushing.

Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Länge des langen Elementes mindestens 20cm. Die Länge des langen Elementes ist ein Maß für die maximale messbare Länge eines Prüfbereiches. Druckgasflaschen können unterschiedliche Längen aufweisen. Das lange Element ist vorteilhaft mindestens so lang, dass gängige Druckgasflaschen damit in ihrem zylindrischen Innenbereich komplett gemessen werden können. Die Anpassung der Länge des langen Elementes auf den zu prüfenden Prüfkörper kann durch Austausch des langen Elementes erfolgen.According to one embodiment, the length of the long element is at least 20 cm. The length of the long element is a measure of the maximum measurable length of a test area. Compressed gas cylinders can have different lengths. The long element is advantageously at least as long that common compressed gas cylinders can thus be completely measured in their cylindrical interior. The adaptation of the length of the long element to the test specimen to be tested can be done by replacing the long element.

Gemäß einer Ausführungsform ist das lange Element einstückig ausgebildet und weist über seine Längsrichtung einen in Wesentlichen konstanten Durchmesser auf. Vorteilhaft kann die Gleitbuchse entlang des langen Elementes über einen konstanten Durchmesser gleiten und dadurch an jeder Messposition Stabilität bieten.According to one embodiment, the long element is formed in one piece and has a substantially constant diameter over its longitudinal direction. Advantageously, the sliding bush can slide along the long element over a constant diameter and thereby provide stability at each measuring position.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Messkopf eine austauschbare Sohle auf. Die Sohle ist so an mindestens einer Seite des Messkopfes befestigt, dass sie auf dem zu prüfenden Material kraftschlüssig aufliegt. Durch ein Bewegen des Messkopfes entsteht durch Reibung Materialabrieb beziehungsweise Materialverschleiß. Die Sohle hat die Funktion eines gewollten Abriebs, sodass der restliche Messkopf vor Verschleiß geschützt ist.According to one embodiment, the measuring head has an exchangeable sole. The sole is attached to at least one side of the measuring head so that it rests force-fit on the material to be tested. By moving the measuring head caused by friction material abrasion or material wear. The sole has the function of a wanted abrasion, so that the remaining measuring head is protected against wear.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Messeinrichtung weiterhin eine elektrische Leitung, die in eine Nut des langen Elementes oder in einen Hohlraum im langen Element eingelegt und mit dem Messkopf verbunden ist, auf, wobei die elektrische Leitung geeignet ist, ein Erregersignal an den Messkopf und/oder ein Messsignal vom Messkopf, insbesondere ein Erregersignal an den Wirbelstromsensor und/oder ein Messsignal vom Wirbelstromsensor, zu leiten. Die Nut oder der Hohlraum im langen Element kann weiterhin an die Form der elektrischen Leitung angepasst sein.According to one embodiment, the measuring device further comprises an electrical line which is inserted into a groove of the long element or into a cavity in the long element and connected to the measuring head, wherein the electrical line is suitable, an excitation signal to the measuring head and / or to conduct a measurement signal from the measuring head, in particular an excitation signal to the eddy current sensor and / or a measurement signal from the eddy current sensor. The groove or the cavity in the long element may further be adapted to the shape of the electrical line.

Die elektrische Leitung kann als einfache oder als mehrfache Leitung ausgeführt sein. Ein simultanes Speisen und Auslesen des Wirbelstromsensors über die elektrische Leitung ist möglich. Die elektrische Leitung ist geeignet zum Verbinden mit einer Prüfvorrichtung.The electrical line can be designed as a single or multiple line. Simultaneous feeding and reading of the eddy current sensor via the electrical line is possible. The electrical lead is suitable for connection to a tester.

Die Prüfvorrichtung ist eingerichtet, Messsignale des Wirbelstromsensors zu verarbeiten. Über die elektrische Leitung gelangen ein Erregersignal von der Prüfvorrichtung zum Wirbelstromsensor und/oder ein Messsignal vom Wirbelstromsensor zur Prüfvorrichtung. Die Prüfvorrichtung dient der Erzeugung der Wirbelströme und der Auswertung der Messsignale.The test apparatus is set up to process measurement signals of the eddy current sensor. An exciter signal from the test device to the eddy current sensor and / or a measurement signal from the eddy current sensor to the test device arrive via the electrical line. The test device serves to generate the eddy currents and to evaluate the measuring signals.

Gemäß einer Ausführungsform stellt die Prüfvorrichtung während einer Messung die Impedanz des Systems aus Wirbelstromsensor und Prüfmaterial in einer komplexe Impedanzebene beispielsweise auf einem Monitor graphisch dar und/oder speichert die Messwerte. Die Messung der Impedanz kann indirekt über die Messung des Stromes erfolgen.According to one embodiment, during a measurement, the test device graphically displays the impedance of the eddy-current sensor and test material system in a complex impedance plane, for example on a monitor, and / or stores the measured values. The measurement of the impedance can be done indirectly via the measurement of the current.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Messstand vorgeschlagen. Der Messstand weist eine Messeinrichtung gemäß einer Merkmalskombination der oben beschriebenen Messeinrichtung auf. Weiterhin weist der Messstand ein Gestell, an dem die Messkopfhalterung festgelegt ist, sowie eine Prüfvorrichtung, auf, wobei die Prüfvorrichtung eingerichtet ist, Messsignale des Wirbelstromsensors zu verarbeiten und/oder den Wirbelstromsensor zu betätigen.According to a further embodiment, a measuring stand is proposed. The measuring stand has a measuring device according to a feature combination of the measuring device described above. Furthermore, the measuring stand has a frame on which the measuring head holder is fixed, as well as a test apparatus, wherein the test apparatus is set up to process measuring signals of the eddy current sensor and / or to actuate the eddy current sensor.

Die Vorteile dieser Ausführungsform entsprechen den bereits vorstehend geschilderten zur Messeinrichtung. Weiterhin bieten das Gestell und die Prüfvorrichtung weitere technische Vorteile.The advantages of this embodiment correspond to those already described above for the measuring device. Furthermore, the frame and the test device offer further technical advantages.

Gemäß einer Ausführungsform hält das Gestell die Messkopfhalterung und damit auch den Messkopf in einer stabilen Lage relativ zu dem Prüfkörper.According to one embodiment, the frame holds the measuring head holder and thus also the measuring head in a stable position relative to the test body.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Messkopfhalterung und damit der Messkopf durch das Gestell fixiert. Das Gestell kann die Messkopfhalterung tragen. Die Messkopfhalterung kann beweglich am Gestell gelagert sein. Die Messkopfhalterung kann beispielsweise durch eine Translation und/oder eine Rotation bewegt werden, ohne dass das Gestell gelöst werden muss.According to one embodiment, the measuring head holder and thus the measuring head is fixed by the frame. The frame can carry the measuring head holder. The measuring head holder can be movably mounted on the frame. The measuring head holder can be moved, for example, by a translation and / or a rotation, without the frame must be solved.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Prüfvorrichtung eingerichtet, Messsignale des Wirbelstromsensors zu verarbeiten und/oder den Wirbelstromsensor zu betätigen. Die Prüfvorrichtung kann beispielsweise den Strom durch die Spule des Wirbelstromsensors regulieren. Sie kann beispielsweise auch die Impedanzänderung des Wirbelstromsensors messen und/oder Signale vom Wirbelstromsensor verarbeiten.According to one embodiment, the test device is set up to process measurement signals of the eddy current sensor and / or to actuate the eddy current sensor. For example, the test apparatus can regulate the current through the coil of the eddy current sensor. For example, it can also measure the change in impedance of the eddy current sensor and / or process signals from the eddy current sensor.

Gemäß einer weiterentwickelten Ausführungsform weist der Messstand eine Halterung mit einer Rotationsvorrichtung für einen zu prüfenden zylindrischen Prüfkörper, insbesondere für eine Composite-Druckgasflasche, auf.According to a further developed embodiment, the measuring stand has a holder with a rotating device for a cylindrical test specimen to be tested, in particular for a composite compressed gas cylinder.

Die Halterung mit der Rotationsvorrichtung kann dabei auf den zu prüfenden zylindrischen Prüfkörper angepasst sein. Die Rotationsvorrichtung kann beispielsweise ein Antriebsrad aufweisen, sodass ein zu prüfender zylindrischer Prüfkörper um seine Längsachse in Rotation versetzt werden kann. Vorteilhaft kann die Rotation schrittweise oder kontinuierlich bei jeweils vorgebbarer Geschwindigkeit erfolgen.The holder with the rotation device can be adapted to the cylindrical test specimen to be tested. The rotation device can, for example, have a drive wheel, so that a cylindrical test specimen to be tested can be set in rotation about its longitudinal axis. Advantageously, the rotation can be gradual or continuous at any given speed.

Gemäß einer weiterentwickelten Ausführungsform weist der Messstand einen linearen Aktuator zum Verfahren der Messkopfhalterung relativ zu einem zu prüfenden zylindrischem Prüfkörper, insbesondere einer Composite-Druckgasflasche, entlang der Längsrichtung auf.According to a further developed embodiment, the measuring stand has a linear actuator for moving the measuring head holder relative to a cylindrical test body to be tested, in particular a composite compressed gas cylinder, along the longitudinal direction.

Während eines Prüfverfahrens eines teilweise zylindrischen Prüfkörpers, insbesondere einer Druckgasflasche, mit dem Messstand kann gemäß einer Ausführungsform durch die Rotation des Prüfkörpers um seine Längsachse in Kombination mit einem Bewegen des Messkopfes entlang der Längsrichtung der gesamte zylindrische Bereich des Prüfkörpers mit dem Wirbelstromsensor abgefahren und geprüft werden.During a test method of a partially cylindrical test specimen, in particular a compressed gas cylinder, with the measuring stand, the entire cylindrical portion of the specimen can be traversed and tested with the eddy current sensor according to an embodiment by the rotation of the specimen about its longitudinal axis in combination with a movement of the measuring head along the longitudinal direction ,

Gemäß einer Ausführungsform weist der Messstand eine Steuervorrichtung zum Betätigen des linearen Aktuators und/oder zum Betätigen der Rotationsvorrichtung auf. Die Steuervorrichtung steuert die Bewegung des Messkopfes relativ zu einem Prüfkörper. Dies kann Rotation und/oder Translation umfassen. Dadurch kann vorteilhaft ein Messzyklus durch Abfahren des gesamten oder von ausgewählten Teilen des Prüfbereiches eines Prüfkörpers automatisiert werden.According to one embodiment, the measuring stand has a control device for actuating the linear actuator and / or for actuating the rotary device. The control device controls the movement of the measuring head relative to a test specimen. This can include rotation and / or translation. As a result, advantageously, a measurement cycle can be automated by traversing the entire or selected parts of the test area of a test specimen.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann der Messstand eine Halterung und eine Messeinrichtung aufweisen, die einen Messkopf mit Gehäuse und Sohle aufweist.The above-described embodiments may be arbitrarily combined with each other. For example, the measuring stand may have a holder and a measuring device, which has a measuring head with housing and sole.

Die Messeinrichtung und/oder der Messstand ermöglichen eine zerstörungsfreie Prüfung des Prüfkörpers von innen, das heißt von jener Seite aus, von der aus sich eventuelle Risse ausbilden. Somit können beginnende, zunächst noch nicht zum Versagen führende, Schädigungen bereits frühzeitig nachgewiesen werden. Hieraus ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, beispielsweise die gesamte Mantelfläche des Liners einer Composit-Druckgasflasche flächendeckend zu prüfen. Jede andere Art von Druckgasflaschen, die ein Material aufweisen, das eine Wirbelstrommessung zulässt, ist ebenso geeignet. Insbesondere sind metallische Druckbehälter geeignet.The measuring device and / or the measuring stand enable non-destructive testing of the test specimen from the inside, that is, from the side from which any cracks are formed. Thus, initial, initially not yet leading to failure, damage can be detected early. This advantageously results in the possibility of extensively testing, for example, the entire lateral surface of the liner of a composite compressed gas cylinder. Any other type of pressurized gas cylinder having a material that allows for eddy current measurement is also suitable. In particular, metallic pressure vessels are suitable.

Insbesondere eignen sich die Messeinrichtung und/oder der Messstand auch zur Innenprüfung von Composit-Druckbehälter mit einem Liner, der ein Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, aufweist.In particular, the measuring device and / or the measuring stand are also suitable for the internal testing of composite pressure vessels with a liner comprising a metal, in particular aluminum or steel.

Composit-Druckgasflaschen sind aus mehreren Schichten aufgebaut; im Inneren befindet sich der sogenannte Liner, ein dünnwandiges Gefäß, das die Gasdichtheit sicherstellt, selbst aber nur eine geringe mechanische Festigkeit besitzt. Dieser Liner ist typischerweise von einem Faserverbundwerkstoff umgeben, meistens kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK), der die durch den Behälterinnendruck entstehenden Kräfte aufnimmt. Darüber befindet sich typischerweise eine weitere Lage eines Faserverbundwerkstoffes (oft GFK) als mechanischem Schutz.Composite gas cylinders are made up of several layers; Inside is the so-called liner, a thin-walled vessel that ensures the gas-tightness, but only has a low mechanical strength. This liner is typically surrounded by a fiber composite material, usually carbon fiber reinforced plastic (CFRP), which absorbs the forces created by the internal pressure of the container. Above this there is typically another layer of fiber composite material (often GRP) for mechanical protection.

Vorteilhaft ermöglichen die Vorrichtungen beziehungsweise ein damit verbundenes Prüfverfahren die zuverlässige zerstörungsfreie Prüfung beliebiger Druckzylinder mit axialem Ventilsitz, die zu einer Wirbelstrommessung geeignet sind.Advantageously, the devices or an associated test method allow the reliable non-destructive testing of any pressure cylinder with axial valve seat, which are suitable for an eddy current measurement.

Durch die Wechselbelastung beim Befüllen und Entleeren der Behälter kommt es zu Materialermüdungen des Liners, die schließlich zu einer Rissbildung führen. Diese Risse wachsen in der Regel von der Innenseite des Liners im Verlauf mehrerer Füll-/ Entleerungszyklen langsam nach außen, bis schließlich eine Leckage auftritt. Da einerseits eine Rissbildung an der Innenseite des Liners beginnt, andererseits die Faserverbundwerkstoffe eine zerstörungsfreie Prüfung von außen behindern, lassen sich Materialermüdungen und Anrisse nur von innen zuverlässig detektieren und bewerten.The alternating load during filling and emptying of the container leads to material fatigue of the liner, which eventually leads to cracking. These cracks typically grow slowly outward from the inside of the liner over multiple fill / drain cycles until eventually leakage occurs. On the one hand cracking on the inside of the liner begins, on the other hand, the fiber composite materials hinder a non-destructive testing from the outside, material fatigue and cracks can be reliably detected and evaluated only from the inside.

Das ermöglichen die vorgeschlagenen Vorrichtungen. Der Messkopf wird nach dem Herausschrauben des Ventils durch den Ventilsitz in die Druckgasflasche eingeführt. Durch die Masse des Messkopfes klappt der Ausleger ab, sodass sich der Messkopf auf der Oberfläche des Liners befindet. Die Druckgasflasche wird in Rotation um ihre Längsachse versetzt und der Messkopf in Längsrichtung bewegt, um den zylindrischen Teil der Innenfläche des Liners vollständig zu prüfen. Der Messkopf bewegt sich dabei entlang der Oberfläche der Behälterinnenwand. Der Wirbelstromsensor induziert einen Wirbelstrom im Liner. Durch Auswerten des Messsignales können Inhomogenitäten im Material des Liners erkannt werden.This is possible thanks to the proposed devices. The measuring head is after the unscrewing of the valve by the valve seat in the Introduced gas cylinder. Due to the mass of the measuring head, the boom folds down so that the measuring head is located on the surface of the liner. The compressed gas bottle is set in rotation about its longitudinal axis and the measuring head is moved in the longitudinal direction to completely check the cylindrical part of the inner surface of the liner. The measuring head moves along the surface of the container inner wall. The eddy current sensor induces an eddy current in the liner. By evaluating the measurement signal, inhomogeneities in the material of the liner can be detected.

Bisher werden Composit-Druckgasflaschen basierend auf Erfahrungswerten nach einer bestimmten Betriebsdauer bzw. Anzahl an Füll-/Entleerungszyklen ausgesondert. Dabei werden einerseits intakte Behälter unnötigerweise ausgesondert. Andererseits können vereinzelt Behälter im Betrieb versagen, deren nominale Betriebsdauer noch nicht erreicht wurde.So far, composite gas cylinders are discarded based on experience after a certain period of operation or number of filling / emptying cycles. On the one hand intact containers are unnecessarily discarded. On the other hand occasionally containers can fail in operation, whose nominal service life has not yet been reached.

Die zerstörungsfreie Innenprüfung ermöglicht eine individuelle Beurteilung der Restlebensdauer eines jeden Behälters und hilft dabei, sowohl eine vorzeitige Aussonderung als auch ein Versagen im Betrieb zu vermeiden.Non-destructive internal testing allows for an individual assessment of the remaining life of each container, helping to prevent both premature segregation and operational failure.

Es wird des Weiteren ein Verfahren zur zerstörungsfreien Innenprüfung zylindrischer Prüfkörper, insbesondere von Druckgasflaschen, vorgeschlagen, das eine Messeinrichtung mit Kombinationen der oben beschriebenen Merkmale aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines zylindrischen Prüfkörpers mit einem Innenraum und einer Öffnung; Einführen des Messkopfes in den Innenraum durch die Öffnung; Abklappen des Auslegearm am ersten Gelenk und Herstellen eines mechanischen Kontaktes des Messkopfes mit einer Innenwand im Innenraum; Erzeugen eines Wirbelstromes mit dem Wirbelstromsensor in ei*nem Prüfbereich des zylindrischen Prüfkörpers; Messen eines Wirbelstromes mit dem Wirbelstromsensor; Rotieren des zylindrischen Prüfkörpers; Bewegen der Messkopfhalterung und des Messkopfes im Innenraum entlang der Längsrichtung.It is further proposed a method for non-destructive internal testing of cylindrical test specimens, in particular of compressed gas cylinders, which has a measuring device with combinations of the features described above. The method comprises the following steps: providing a cylindrical specimen having an interior and an opening; Inserting the measuring head into the interior through the opening; Folding down the extension arm on the first joint and establishing a mechanical contact of the measuring head with an inner wall in the interior; Generating an eddy current with the eddy current sensor in a test area of the cylindrical test specimen; Measuring an eddy current with the eddy current sensor; Rotating the cylindrical specimen; Moving the probe holder and the measuring head in the interior along the longitudinal direction.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin: Visualisieren und/oder Speichern der Messsignale des Wirbelstromsensors.According to one embodiment, the method further comprises: visualizing and / or storing the measurement signals of the eddy current sensor.

Vorteile und Ausführungsformen des Verfahrens entsprechen denen der oben beschriebenen, korrespondierend Ausführungsformen der Vorrichtungen.Advantages and embodiments of the method correspond to those of the above-described corresponding embodiments of the devices.

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.

1 zeigt eine Druckgasflasche mit einer Ausführungsform der Messeinrichtung.
2 zeigt den Messkopf der Messeinrichtung derselben Ausführungsform.
3 zeigt einen Querschnitt des langen Elementes derselben Ausführungsform.
4 zeigt einen Messstand mit einer Messeinrichtung.

The accompanying drawings illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. The elements of the drawings are shown relative to one another and not necessarily to scale. Like reference numerals designate corresponding parts accordingly.

1 shows a compressed gas cylinder with an embodiment of the measuring device.
2 shows the measuring head of the measuring device of the same embodiment.
3 shows a cross section of the long element of the same embodiment.
4 shows a measuring stand with a measuring device.

Die 1 bis 3 zeigen unterschiedlichen Detailansichten derselben Ausführungsform der Messeinrichtung und 4 zeigt eine Ausführungsform eines Messstandes mit einer Messeinrichtung.The 1 to 3 show different detailed views of the same embodiment of the measuring device and 4 shows an embodiment of a measuring booth with a measuring device.

1 zeigt einen Druckbehälter 1 mit einem Ventilsitz 2 als Öffnung und einem Innenraum 3. Der Druckbehälter 1 ist eine Druckgasflasche 1 und kann insbesondere auch eine Composit-Druckgasflasche mit einem inneren Liner sein. Durch den Ventilsitz 2 ist ein Messkopf 20 komplett und ein langes Element 11 einer Messkopfhalterung 10 teilweise in die Druckgasflasche 1 eingeführt. Eine Gleitbuchse 16 befindet sich mindestens teilweise im Ventilsitz 2, sodass das lange Element 11 der Messkopfhalterung 10 in einer Längsrichtung 12 beweglich gelagert ist. Die Messkopfhalterung 10 weist an dem Ende des langen Elementes 11 ein erstes Gelenk 13 auf. Ein Auslegearm 14 ist an einem Ende mit dem langen Element 11 über das erste Gelenk 13 und an einem anderen Ende mit dem Messkopf 20 über ein zweites Gelenk 15 verbunden. 1 shows a pressure vessel 1 with a valve seat 2 as an opening and an interior 3 , The pressure vessel 1 is a compressed gas cylinder 1 and may in particular also be a composite compressed gas cylinder with an inner liner. Through the valve seat 2 is a measuring head 20 complete and a long element 11 a measuring head holder 10 partly in the compressed gas cylinder 1 introduced. A sliding bush 16 is at least partially in the valve seat 2 so the long element 11 the measuring head holder 10 is movably mounted in a longitudinal direction 12. The measuring head holder 10 points to the end of the long element 11 a first joint 13 on. An extension arm 14 is at one end with the long element 11 over the first joint 13 and at another end with the measuring head 20 over a second joint 15 connected.

Die Gleitbuchse 16 ist auf den Ventilsitz 2 der Druckgasflasche 1 angepasst. Bei unterschiedlichen Druckgasflaschen kann die Gleitbuchse ausgetauscht und an die Größe des jeweiligen Ventilsitzes angepasst werden.The sliding bush 16 is on the valve seat 2 the compressed gas cylinder 1 customized. With different compressed gas cylinders, the sliding bush can be exchanged and adapted to the size of the respective valve seat.

Durch die angewinkelten Gelenke 13, 15 liegt der Messkopf 20 im Innenraum 3 durch sein Eigengewicht auf dem zylindrischen Teil der Druckgasflasche 1 auf. Der Bereich der Druckgasflasche 1, der nicht von dem Messkopf 20 erreicht und damit nicht von der Messeinrichtung geprüft werden kann, ist schraffiert dargestellt.Through the angled joints 13 . 15 is the measuring head 20 in the interior 3 by its own weight on the cylindrical part of the compressed gas cylinder 1 on. The area of the compressed gas cylinder 1 that is not from the measuring head 20 reached and thus can not be checked by the measuring device is shown hatched.

Der zylindrische Teil des Druckgasflasche ist typischerweise viel anfälliger für Rissbildungen. Die runden Endkappen des Liners können durch ihre abgerundete Form den Druckunterschied beim Befüllen und Lehren besser verarbeiten, sodass das Material weniger beansprucht wird. Bei der Prüfung des Innenraumes ist daher primär der zylindrische Teil des Liners auf Materialermüdung zu prüfen.The cylindrical part of the compressed gas cylinder is typically much more susceptible to cracking. The round end caps of the liner, thanks to their rounded shape, can better handle the pressure difference during filling and gauging, thus reducing stress on the material. When testing the interior, therefore, the cylindrical part of the liner is primarily to be checked for material fatigue.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann eines der Gelenke 13, 15 oder beide aktiv betätigt werden. Das Gelenk 13, 15 wird dann nicht mehr durch das Gewicht des Messkopfes ausgelenkt, sondern durch eine steuerbare Vorrichtung. According to an alternative embodiment, one of the joints 13 . 15 or both are actively activated. The joint 13 . 15 is then no longer deflected by the weight of the measuring head, but by a controllable device.

Die 2 zeigt eine Detailansicht des Messkopfes 20 aus dem Ausführungsbeispiel der 1. Der Messkopf 20 ist über das zweite Gelenk 15 am Gelenkpunkt 15' mit dem Auslegearm 14 (nicht dargestellt) befestigt. Der Messkopf 20 weist ein Gehäuse 22 und Bohrungen 23 auf. Ein Wirbelstromsensor 21 ist im Gehäuse 22 angeordnet. Auf der Auflageseite ist eine Sohle 24 angeordnet.The 2 shows a detailed view of the measuring head 20 from the embodiment of 1 , The measuring head 20 is about the second joint 15 at the hinge point 15 'with the extension arm 14 (not shown) attached. The measuring head 20 has a housing 22 and drilling 23 on. An eddy current sensor 21 is in the case 22 arranged. On the overlay side is a sole 24 arranged.

Der Wirbelstromsensor 21 erzeugt in dem Material des Liners unterhalb des Messkopfes 20 unter der Auflagefläche einen Wirbelstrom. Zusammen mit dem Wirbelstromsensor 21 bildet das Material des Liners eine Struktur mit einer komplexen Impedanz. Durch Messung dieser Impedanz beziehungsweise indirekt über eine Strommessung, können Inhomogenitäten im Liner beim Gleiten des Messkopfes 20 über den Messbereich detektiert werden.The eddy current sensor 21 generated in the material of the liner below the measuring head 20 under the bearing surface an eddy current. Together with the eddy current sensor 21 The material of the liner forms a structure with a complex impedance. By measuring this impedance or indirectly via a current measurement, inhomogeneities in the liner during sliding of the measuring head 20 be detected over the measuring range.

Der Durchmesser D1 des Querschnittes des Messkopfes ist schematisch in der zweidimensionalen Darstellung eingezeichnet. Da der Messkopf 20 durch den Ventilsitz 2 eingeführt wurde, ist der Durchmesser des Querschnittes kleiner oder gleich des Durchmessers des Ventilsitzes 2 der Druckgasflasche 1.The diameter D1 the cross section of the measuring head is shown schematically in the two-dimensional representation. Because the measuring head 20 through the valve seat 2 has been introduced, the diameter of the cross section is smaller than or equal to the diameter of the valve seat 2 the compressed gas cylinder 1 ,

Der Messkopf in 2 ist gleich ausgerichtet, wie in 1. An der Unterseite, also der Seite, auf der der Messkopf 20 auf dem Liner aufliegt, ist eine Sohle 24 angebracht. Beim Gleiten des Messkopfes 20 entlang der Lineroberfläche schütz die Sohle 24 den restlichen Messkopf 20 vor Abrieb und verschleiß. Die Sohle 24 kann vorteilhafter Weise austauschbar sein, da sie anstelle des restlichen Messkopfes 20 einen Abrieb erfährt.The measuring head in 2 is the same as in 1 , At the bottom, so the side on which the measuring head 20 lying on the liner is a sole 24 appropriate. When sliding the measuring head 20 along the liner surface protects the sole 24 the remaining measuring head 20 from abrasion and wear. The sole 24 may advantageously be interchangeable, since they replace the rest of the measuring head 20 undergoes abrasion.

Die 3 zeigt eine Detailansicht des langen Elementes 11 aus dem Ausführungsbeispiel der 1 im darin markierten Schnitt A-A. Das lange Element 11weist eine Nut 17 auf. Diese Nut 17 ist an eine elektrische Leitung 30 angepasst, sodass die elektrische Leitung vom Anfang des langen Elementes 11 über den Auslegearm 14 bis zum Messkopf geführt wird. Die elektrische Leitung 30 ist dabei geeignet, ein Erregersignal an den Messkopf 20 und/oder ein Messsignal vom Messkopf 20, insbesondere ein Erregersignal an den Wirbelstromsensor 21 und/oder ein Messsignal vom Wirbelstromsensor 21, zu leiten.The 3 shows a detailed view of the long element 11 from the embodiment of 1 in the section marked AA. The long element 11 has a groove 17 on. This groove 17 is connected to an electrical line 30 adjusted so that the electric wire from the beginning of the long element 11 over the extension arm 14 is guided to the measuring head. The electrical line 30 is suitable, an excitation signal to the measuring head 20 and / or a measuring signal from the measuring head 20 , in particular an excitation signal to the eddy current sensor 21 and / or a measurement signal from the eddy current sensor 21 to lead.

Die 4 zeigt einen Messstand mit einer Messeinrichtung. Der Messkopf 20 ist in den Druckbehälter 1 durch die Ventilöffnung 2 eingeführt und mit der Messkopfhalterung 10 verbunden. Die Messkopfhalterung 10 ist außerhalb des Druckbehälters 1 an einem Gestell 31 festgelegt. Über einen linearen Aktuator 32 ist die Messkopfhalterung 10 in eine Längsrichtung 12 verschiebbar. Der Druckbehälter 1 ist auf einer Halterung 33 mit einer Rotationsvorrichtung 34 gelagert.The 4 shows a measuring stand with a measuring device. The measuring head 20 is in the pressure vessel 1 through the valve opening 2 inserted and with the measuring head holder 10 connected. The measuring head holder 10 is outside the pressure vessel 1 on a rack 31 established. Via a linear actuator 32 is the measuring head holder 10 in a longitudinal direction 12 displaceable. The pressure vessel 1 is on a bracket 33 with a rotation device 34 stored.

Der Druckbehälter 1 in 4 ist eine Druckgasflasche mit einem zylindrischen Bereich. Es kann sich um eine Composit-Druckgasflasche mit einem Liner im Innern handeln. Der Liner enthält ein leitfähiges Material, in dem ein Wirbelstrom durch das Magnetfeld des Wirbelstromsensors 21 erzeugt wird. Der schraffierte Bereich des Liners wird nicht geprüft. Durch die Geometrie des Liners sind Risse im zylindrischen Teil zu erwarten.The pressure vessel 1 in 4 is a compressed gas cylinder with a cylindrical area. It can be a composite gas cylinder with a liner inside. The liner contains a conductive material in which an eddy current through the magnetic field of the eddy current sensor 21 is produced. The hatched area of the liner is not checked. Due to the geometry of the liner, cracks in the cylindrical part are to be expected.

Der Wirbelstromsensor 21 im Messkopf 20 und der Prüfbereich bilden eine gemeinsame Impedanz. Eine Prüfvorrichtung 35 reguliert den Strom in den Messkopf 20, insbesondere durch den Wirbelstromsensor 21, und bestimmt Impedanzänderungen durch die Messsignale des Wirbelstromsensors 21. Anhand der Impedanzänderungen können zum Beispiel Risse oder andere Materialveränderungen detektiert werden.The eddy current sensor 21 in the measuring head 20 and the test area form a common impedance. A tester 35 regulates the current in the measuring head 20 , in particular by the eddy current sensor 21 , and determines changes in impedance by the measuring signals of the eddy current sensor 21 , For example, cracks or other material changes can be detected based on the impedance changes.

Die Prüfvorrichtung 35 ist in 4 schematisch mit dem Ende der elektrischen Leitung (nicht gezeigt) verbunden. Elektrische Signale gelangen von der Prüfvorrichtung 35 zum Messkopf 20 beziehungsweise zum Wirbelstromsensor 21 und zurück.The tester 35 is in 4 schematically connected to the end of the electrical line (not shown). Electrical signals arrive from the tester 35 to the measuring head 20 or to the eddy current sensor 21 and back.

Die Halterung 33 hält den Druckbehälter 1 stabil. Sie umfasst in 4 drei Rollen, auf denen der Druckbehälter 1 lagert. Allgemein kann die Halterung eine oder mehrere Rollen umfassen. Die Rotationsvorrichtung 34 bewegt eine oder mehrere der Rollen mechanisch der Halterung 33 und rotiert den Druckbehälter 1 dadurch.The holder 33 holds the pressure vessel 1 stable. It includes in 4 three rollers on which the pressure vessel 1 outsourced. Generally, the bracket may include one or more rollers. The rotation device 34 mechanically moves one or more of the rollers mechanically 33 and rotates the pressure vessel 1 thereby.

Eine Steuervorrichtung 36 ist an die Rotationsvorrichtung 34 und den linearen Aktuator 32 angeschlossen. Es entsteht eine Wirkverbindung, sodass die Steuervorrichtung 36 den linearen Aktuator 32 und die Rotationsvorrichtung 34 betätigen kann.A control device 36 is to the rotation device 34 and the linear actuator 32 connected. It creates an operative connection, so that the control device 36 the linear actuator 32 and the rotation device 34 can operate.

Durch das Betätigen des linearen Aktuators 32 bewegt sich das lange Element 11 und damit auch der Messkopf 20 mit dem Wirbelstromsensor 21 entlang der Längsrichtung 12 auf dem zylindrischen Bereich des Druckbehälters 1. Durch das Betätigen der Rotationsvorrichtung 34 bewegt sich der Druckbehälter 1 unter dem Messkopf 20 hinweg in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung 12. Beide Bewegungen zusammen ermöglichen, dass der Messkopf jeden Punkt des zylindrischen Bereiches des Druckbehälters 1 abfahren kann. Die Steuervorrichtung 36 kann bei Kenntnis der Größe des Druckbehälters 1 die Rotationsvorrichtung 34 und den linearen Aktuator 32 so steuern, dass der gesamte Prüfbereich automatisiert abgefahren und geprüft wird.By actuating the linear actuator 32 the long element moves 11 and therefore also the measuring head 20 with the eddy current sensor 21 along the longitudinal direction 12 on the cylindrical portion of the pressure vessel 1 , By operating the rotation device 34 the pressure vessel is moving 1 under the measuring head 20 in a direction perpendicular to the longitudinal direction 12 , Both movements together allow the measuring head to cover every point of the cylindrical area of the pressure vessel 1 can leave. The control device 36 can with knowledge of the size of the pressure vessel 1 the rotation device 34 and the linear one actuator 32 so that the entire inspection area is automated and checked.

Ist die Steuervorrichtung 36 mit der Prüfvorrichtung verbunden, können die Position des Messkopfes 20 und das korrespondierende Messsignal des Wirbelstromsensors 21 zusammen gespeichert werden. Dadurch ist die Position eines detektierten Defektes des Druckbehälters 1 nach einer Prüfung nachvollziehbar. Durch das Wertepaar Position-Messwert kann ebenso eine Darstellung der gemessenen Impedanzänderung in Abhängigkeit der Zylinderfläche des Druckbehälters 1 erzeugt werden.Is the control device 36 Connected to the testing device, the position of the measuring head 20 and the corresponding measurement signal of the eddy current sensor 21 are stored together. As a result, the position of a detected defect of the pressure vessel 1 comprehensible after an examination. By the value pair position measurement value can also be a representation of the measured impedance change as a function of the cylinder surface of the pressure vessel 1 be generated.

Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.While specific embodiments have been illustrated and described herein, it is within the scope of the present invention to properly modify the illustrated embodiments without departing from the scope of the present invention. The following claims are a first, non-binding attempt to broadly define the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Druckbehälterpressure vessel
22: Ventilsitzvalve seat
33: Innenrauminner space
1010: MesskopfhalterungMeasuring head mount
1111: langes Elementlong element
1212: Längsrichtunglongitudinal direction
1313: erstes Gelenkfirst joint
1414: AuslegearmAuslegearm
1515: zweites Gelenksecond joint
1616: Gleitbuchsebush
1717: Hohlraum / NutCavity / groove
2020: Messkopfprobe
2121: WirbelstromsensorEddy current sensor
2222: Gehäusecasing
2323: Bohrungendrilling
2424: Sohlesole
D1D1: Durchmesser des Querschnittes, MesskopfDiameter of the cross section, measuring head
D2D2: Durchmesser des Querschnittes, langes ElementDiameter of the cross section, long element
3030: elektrische Leitungelectrical line
3131: Gestellframe
3232: linearer Aktuatorlinear actuator
3333: Halterungbracket
3434: Rotationsvorrichtungspinner
3535: PrüfvorrichtungTester
3636: Steuervorrichtungcontrol device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 477-1: 2012-06 [0024]
EN ISO 11117: 2008 [0024]

Claims

Measuring device for non-destructive internal testing of cylindrical test specimens (1), in particular composite compressed gas cylinders, comprising - A measuring head holder (10), comprising a long element (11) extending along a longitudinal direction (12), a first joint (13) at one end of the long element (10), and a Auslegearm associated with the first joint ( 14) - One with the extension arm (14) connected to the measuring head (20) with an eddy current sensor (21) for inductively generating and measuring an eddy current.

Measuring device according to Claim 1 in that the measuring head holder (10) has a second joint (15) and the measuring head (20) is connected to the extension arm (4) via the second joint (15).

Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the extension arm (14) is mounted on the first joint (13) such that it can be deflected relative to the long element (11) by a weight force acting on the measuring head (20).

Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the measuring device has a slide bush (16) displaceable along the long element (11).

Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the measuring head (20) has a housing (22) and the housing (22) has a non-magnetic material and / or a recess on a support surface for placement on a test area.

Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the diameter of the cross section of the long element (D2), in particular the measuring head holder, and the measuring head (D1) is smaller than 32mm, in particular less than or equal to 15mm.

Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the measuring head (20) has an exchangeable sole (24).

Measuring device according to one of the preceding claims, further comprising an electrical line (30) which is inserted into a groove (17) of the long element (11) or into a cavity in the long element (11) and connected to the measuring head (20), wherein the electrical line (30) is suitable, an excitation signal to the measuring head (20) and / or a measuring signal from the measuring head (20), in particular an excitation signal to the eddy current sensor (21) and / or a measuring signal from the eddy current sensor (21) to conduct.

Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the length of the long element (11) is at least 20cm.

Measuring booth, comprising a measuring device according to one of the preceding claims, - A frame (31) on which the measuring head holder (10) is fixed, and - A test device (35), wherein the test device (35) is arranged to process measuring signals of the eddy current sensor (21) and / or to actuate the eddy current sensor (21).

Measuring stand after Claim 10 , further comprising - a holder (33) with a rotation device (34) for a cylindrical test specimen to be tested, in particular for a composite compressed gas cylinder.

Messstand after one of Claims 10 or 11 , further comprising - a linear actuator (32) for moving the measuring head (20) relative to a cylindrical test body to be tested, in particular a composite compressed gas cylinder, along the longitudinal direction (12).

Messstand after one of Claims 11 or 12 , further comprising: - a control device (36) for actuating the linear actuator (32) and / or for actuating the rotary device (34).

Method for non - destructive internal testing of cylindrical test specimens (1), in particular compressed gas cylinders, with a measuring device according to one of the Claims 1 to 10 comprising the following steps: - providing a cylindrical test body (1) with an interior space (3) and an opening (2), - inserting the measuring head (20) into the interior space (3) through the opening (2), folding down the Auslegearm (14) on the first joint (13) and establishing a mechanical contact of the measuring head (20) with an inner wall in the interior (3), - generating an eddy current with the eddy current sensor (21) in a test area of the cylindrical specimen (1), Measuring an eddy current with the eddy current sensor (21), - rotating the cylindrical test body (1), - moving the measuring head holder (11) and the measuring head (20) in the inner space (3) along the longitudinal direction (12).

Method according to Claim 14 , further comprising: - Visualizing and / or storing the measuring signals of the eddy current sensor (21).