DE1117915B - Vorrichtung zum einstellbaren Abstuetzen eines Ultraschall-Pruefkopfes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Untersuchen oder Prüfen von festen Körpern mit Hilfe von Ultraschallschwingungen und betrifft insbesondere eine verbesserte Vorrichtung, mit der ein Ultraschall-Prüfkopf einwandfrei an den zu prüfenden Körper angekoppelt werden kann.

Die Erfindung betrifft dabei ganz allgemein eine Vorrichtung zur einstellbaren Befestigung eines Ultraschall-Prüfkopfes, um diesen nacheinander an verschiedenen Punkten der Wand eines Körpers anzukoppeln, dessen Oberfläche eine Rotationsfläche ist. Die neue Vorrichtung besteht dabei aus einem Stützteil, der auf dem Körper so angebracht werden kann, daß er um dessen Achse drehbar ist, ferner aus einer auf dem Stützteil befestigten Säule, die sich parallel zu der Achse des Körpers erstreckt, einem an dieser Säule gelenkig an einem Punkt befestigten Hebelarm, der, längs der Säule einstellbar, verschiebbar ist. Der Hebelarm kann also in radialer Richtung zu dem Körper verschwenkt werden. An dem Hebelarm ist ein Prüfkopf befestigt, und der Hebelarm ist derart vorgespannt, daß er um seinen Gelenkpunkt so lange verschwingt, bis der Prüfkopf an der Wand des Körpers anliegt und an diese angekoppelt ist.

Die Erfindung wird im folgenden in ihrer Anwendung auf die Untersuchung einer kreisförmigen Schweißnaht beschrieben, durch die eine Platte mit einem eine Öffnung in dieser Platte durchsetzenden Rohr verbunden ist, obgleich es einleuchtet, daß die Erfindung auf dieses spezielle Anwendungsgebiet nicht beschränkt ist. Zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Untersuchen einer solchen Verschweißung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie H-II in Fig. 3,

Fig. 3 eine Draufsicht eines Teiles in Fig. 1 im größeren Maßstab,

Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein senkrecht angeordnetes Rohr, das eine Öffnung in einer geneigten Platte 2 durchsetzt und mit dieser durch Kehlnahtschweißung3 auf beiden Seiten der Platte fest verbunden ist, wobei ein vollständiges, nicht verschweißtes Band zwischen den Schweißnähten verbleibt. Man muß daher die Schweißzonen 3 untersuchen, um die unteren und oberen Grenzen des nicht durchgeschweißten Bandes 4 festzustellen. Die hier beschriebenen Vorrichtungen können jedoch auch in gleicher Weise zum Untersuchen Vorrichtung zum einsteübaren Abstützen
eines Ultraschall-Prüfkopfes

Anmelder:

Whessoe Limited,
Darlington, Durham (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,

Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 10. Dezember 1958 (Nr. 39 826/58)
und 22. Juni 1959 (Nr. 21299/59)

Robert Sydney Martin Moffatt
und Kenneth Storer, Darlington, Durham

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

einer vollkommen durchgehenden Schweißung verwendet werden.

Für eine solche Untersuchung ist das untere Ende des Rohres 1 durch eine Blindscheibe 5 (oder durch andere geeignete Mittel) verschlossen, und das Rohr ist bis oberhalb der Schweißzone mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt. Ein mit einem Flansch versehener Ring 6 ist auf der Oberseite des Rohres drehbar gelagert. Der äußere Rand dieses Ringes ist dabei mit einer in Winkelgraden geeichten Skala 7 versehen, die mit einer Bezugsmarke an der äußeren Oberfläche des Rohres gerade unterhalb des ringförmigen Flansches zusammenwirkt. Der Ring 6 trägt eine vertikale Säule 8 geeigneter Länge, auf der ein linearer Maßstab 9 angebracht ist. Auf der Säule 8 gleitet ein Tragarm 10, der durch Nut und Feder gegen eine

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Drehbewegung gesichert ist und der durch eine Stellschraube 11 in jeder Stellung auf der Säule festgelegt werden kann. An dem Tragarm 10 ist mit einem Stahlbolzen 12 ein in radialer, jedoch nicht in Umfangsrichtung des Ringes 6 frei schwingender Arm 13 gelenkig befestigt.

Wie man am besten aus den Fig. 2 und 3 ersieht, ist am unteren Ende des Armes ein Drehgelenklager 14 befestigt, das um eine im wesentlichen senkrechte Achse des Armes 13 drehbar ist. Zwischen den Bakken des Drehgelenklagers ist ein um eine waagerechte Achse 19 drehbarer, den Prüfkopf tragender Block 15 angeordnet. Eine geeignete Bohrung in dem Block dient der Aufnahme eines Ultraschall-Prüfkopfes 16, der durch eine Halteschraube 17 derart festgehalten wird, daß die Stirnfläche des Prüfkopfes ungefähr parallel zur Rohrwand liegt. Der den Prüfkopf tragende Block wird von der Rohrwand, gegen die er sich auf Grund der Wirkung der Schwerkraft anlegen will, durch drei einstellbare Schrauben 18 auf Abstand gehalten. Durch Einstellung dieser Schrauben kann die Stirnfläche des Ultraschall-Prüfkopfes genau parallel mit der Rohrwand ausgerichtet werden. In geeigneten Fällen können die einstellbaren Schrauben durch feststehende Zapfen vorbestimmter Länge ersetzt sein. Im Betrieb ist der Ultraschall-Prüfkopf vollständig in der Flüssigkeit eingetaucht, und das Gehäuse des Prüfkopfes sowie die biegsame Leitung 20, mit der der Ultraschall-Prüfkopf mit dem Ultraschallgerät 21 verbunden ist, müssen vollkommen gegen Eindringen der Eintauchflüssigkeit abgedichtet sein.

Man sieht, daß man durch Einstellung der Lage des Ringes 6 und des Tragarmes 10, welche entweder von Hand oder durch eine kraftgetriebene Vorrichtung erfolgt, den Prüfkopf 16 an jeder gewünschten Stelle der inneren Oberfläche des Rohres 1 anlegen kann. Die Lage des Prüfkopfes wird dabei durch die Skalen 7 und 9 genau bezeichnet. Die Vorrichtung zum Tragen und Ausrichten des Prüfkopfes nach Fig. 1 bis 3 stellt sicher, daß die Lage der Stirnfläche des Prüfkopfes in bezug auf die Rohrwand in jedem Fall konstant ist und daß die Eintauchflüssigkeit als Kopplungsmittel konstanter Schichtdicke zwischen der Stirnfläche des Prüfkopfes und der Rohrwand dient, so daß sichergestellt wird, daß die von dem Ultraschallkopf nach der Rohrwand übertragene Ultraschallenergie konstant bleibt. Es ist in diesem FaU tatsächlich selbst bei Rohren mit kleinen Bohrungen nicht notwendig, Prüfköpfe mit gekrümmten Stirnflächen zu verwenden. Die Vorrichtung kann auch zur Untersuchung langer Rohre verwendet werden, die sonst durch handbetätigte Vorrichtungen nicht zugänglich sind. Die Stirnfläche des Prüfkopfes wird überhaupt nicht beansprucht, und die Betätigung der Vorrichtung ist für den Bedienungsmann viel weniger ermüdend als bei den bisher üblichen Verfahren, bei denen der Prüfkopf von Hand gegen die Rohrwand angedrückt werden müßte, wobei eine auf die Rohrwand aufgetragene Fettschicht oder eine Schicht aus einer Paste als Kopplungsmittel dient.

In manchen Fällen kann es unerwünscht oder unzweckmäßig sein, das untere Ende des Rohres zu verschließen, und der Erfinder hat gefunden, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, das Rohr mit einer Flüssigkeit zu füllen, indem man ein geeignetes Kopplungsmittel (wie z. B. ein unter dem Handelsnamen Polycell erhältliches Material) in Form einer dicken geleeartigen Masse verwendet, das nach Anbringen auf der Oberfläche des Rohres dort verbleibt. Wenn solch ein Kopplungsmittel verwendet wird, dann kann man die obenerwähnten einstellbaren Schrauben oder Bolzen auf dem den Prüfkopf tragenden Block weglassen oder herausziehen. Der Prüfkopf ist dann auf dem schwenkbaren Hebelarm so angeordnet, daß der von dem Prüfkopf ausgehende Ultraschallstrahl unmittelbar auf die Rohroberfläche gerichtet ist. Im Betrieb wird zwischen der Stirnfläche des Prüfkopfes und der Oberfläche des Rohres ein Film aus Koppelmaterial aufrechterhalten, der zur Ankopplung des Prüfkopfes an die Rohrwand dient. Die Konstruktion und die Arbeitsweise dieser Einrichtung sind im übrigen vollkommen gleich der in Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen dargestellten und im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsform.

In manchen Fällen ist es jedoch unmöglich oder unzweckmäßig, einen Prüf kopf und den den Prüf kopf tragenden schwenkbaren Hebelarm über die Oberseite des Rohres einzuführen. Fig. 4 zeigt daher eine abgewandelte Ausführungsform der neuen Vorrichtung, bei der der Prüfkopf und der den Prüfkopf tragende schwenkbare Hebelarm von der Unterseite

as des Rohres aus eingesetzt werden.

In der Vorrichtung nach Fig. 4 ist ein mit einer Winkelgradeinteilung versehener Ring 31 am unteren Ende des Rohres 32 drehbar befestigt, dessen Schweißverbindung mit der Platte 30 untersucht werden soll.

Das untere Ende des Rohres ist, wie dargestellt, verdickt und weist einen nach außen überstehenden ring-■ förmigen Flansch auf, dessen geneigte Oberflächen 33 als Leitspur für die drei auf dem Ring 31 angebrachten Rollen 34 dient. Jede Rolle ist in einem am Ring 31 angebrachten Rollenlager befestigt, wobei zwei dieser Rollenlager 35 massiv ausgeführt sind. Das dritte Rollenlager 35 α besteht aus zwei Teilen, die durch einen Gelenkzapfen 35 b miteinander verbunden sind, so daß die Gleitrolle nach außen verschwungen werden kann, wodurch es möglich ist, die Ringanordnung auf das Rohr aufzusetzen und wieder abzunehmen. Ist der Ring in seiner Betriebslage angebracht, dann wird das Rollenlager 35 a nach innen in die dargestellte Stellung geschwungen, und die beiden Teile des Rollenlagers werden durch einen weiteren Bolzen 35 c miteinander verriegelt.

Falls es erforderlich ist, die hier beschriebene Vorrichtung zur Untersuchung eines Rohres mit glattem Endabschnitt zu verwenden, dann kann man einen äußeren Ring zeitweise auf dem Rohr befestigen, wobei der Ring dann einen nach außen überstehenden ringförmigen Flansch aufweist, der als Leitspur für die Rollen 34 dient. Andererseits können auch an sich bekannte andere Einrichtungen vorgesehen sein, um den Ring 31 am unteren Ende des Rohres drehbar abzustützen.

Der Ring 31 trägt eine senkrecht nach unten ragende Säule 36, die mit einer geeigneten Gradeinteilung versehen ist und auf einer Kante eine Zahnstange 37 aufweist. Ein Tragarm 38 ist so auf der Säule 36 befestigt, daß er längs dieser Säule bewegt werden kann, jedoch keine andere Bewegung relativ zu dieser Säule auszuführen in der Lage ist. Ein Handrad 39 an dem Tragarm treibt ein Antriebsritzel, das mit der Zahnstange 37 im Eingriff ist, wodurch der Tragarm in senkrechter Richtung eingestellt werden kann. Der Tragarm 38 ragt vom Rohrrand aus radial nach innen. Ein an seinem inneren Ende liegen-

der Gelenkzapfen 40 trägt einen Hebelarm 41, an dessen oberem Ende ein Ultraschall-Prüfkopf 42 derart befestigt ist, daß der von dem Prüfkopf ausgehende Ultraschallstrahl senkrecht auf die Rohroberfläche auftrifft. Die Stirnfläche des Prüfkopfes wird durch eine Zugfeder 43, die zwischen dem Hebelarm und dem Tragarm angebracht ist, gegen die Rohroberfläche angepreßt, wobei selbstverständlich der die Ankopplung bewirkende Film zwischen der Stirnfläche des Prüfkopfes und der Rohrwand vorhanden sein muß.

Man sieht, daß durch gleichzeitiges Drehen des Ringes 31 relativ zum Rohr und eine vertikale Bewegung des Tragarmes 38 relativ zur Säule 36 der Prüfkopf an jedem gewünschten Punkt auf der inneren Oberfläche des Rohres eingelegt werden kann. Die Lage des Prüfkopfes kann dabei durch die Gradeinteilung auf dem Ring und die auf der Säule angebrachte Skala im Zusammenwirken mit auf dem Rohr und auf dem Tragarm angebrachten Bezugsmarken bestimmt werden.

Der Ring 31 ragt unterhalb des unteren Endes des Rohres 32 nach innen, und jede Verkantung oder Neigung des Ringes, die beispielsweise durch das Gewicht der Säule 36 und der daran befestigten Teile verursacht werden kann, wird durch den Eingriff des Ringes mit den Endflächen der Rohrwand so klein als irgendmöglich gehalten. Die Höhe der Rollen 34 über der Oberfläche des Ringes kann, falls erforderlich, eingestellt werden (beispielsweise durch Einfügen von Unterlegscheiben oder Beilagscheiben zwischen den Rollenlagern 35 und 35 a und dem Ring), um sicherzustellen, daß der Ring, wenn er genau waagerecht liegt, eben von dem Rohrende freikommt, so daß eine freie Drehung mit einem Minimum an Verkanten gewährleistet ist. Falls gewünscht, kann der Ring 31 Kugellager oder andere Rollenlager aufweisen, die auf den Endflächen des Rohres angreifen können. Wenn der die Rollen 34 tragende Flansch ein besonderes Bauteil ist, das zeitweise an dem Rohr befestigt ist, dann kann dieses Bauteil und nicht das Rohr selbst so angeordnet sein, daß es mit dem Ring in Eingriff kommt und ein übermäßiges Verkanten verhindert.

Viele weitere Abwandlungen sind für den Fachmann zusätzlich zu den bereits erwähnten beiden Ausführungsformen der Erfindung ohne weiteres möglich. Beispielsweise kann an Stelle der in Fig. 1 gezeigten Klemmschraube oder der in Fig. 4 gezeigten Zahnstange mit Ritzel, um den Tragarm 10 oder 38 längs der Säule 9 oder 36 in der eingestellten Lage festzulegen, der Tragarm mit einem unter Federspannung stehenden Riegel oder einer Rast versehen sein, die unter Reibungsdruck an der Säule anliegt, oder mit einer unter Federvorspannung stehenden Kugel oder Sperrklinke, die in eine Reihe von auf der Säule vorgesehenen Ausnehmungen eingreifen können. Statt den Stützring, an dem der den Prüfkopf tragende Hebelarm befestigt ist, auf Rollen zu lagern, die auf einem nach außen überstehenden Flansch auf dem Rohr (wie in Fig. 4 gezeigt) laufen, kann der Stützring in einem Flachlager drehbar gelagert sein, das durch ein Paar Ringe gebildet ist, die übereinander am unteren Ende des Rohres angebracht sind, wobei die inneren Flächen dieser Ringe eine rundum 6g laufende Ausnehmung aufweisen, die einen nach innen ragenden ringförmigen Kanal bilden, der den Umfang des Stützringes aufnimmt.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zum einstellbaren Abstützen eines Ultraschall-Prüfkopfes, um diesen nacheinander an einer Anzahl verschiedener Punkte an der Wand eines eine Rotationsfläche aufweisenden Körpers anzukoppeln, dadurch gekennzeich net, daß ein Stützteil (6, 31) an dem Körper (1) für eine Drehung um dessen Achse befestigt ist, daß auf dem Stützteil eine sich parallel zu der Achse des Körpers erstreckende Säule (8, 36) angebracht ist, daß ein Hebelarm (13, 41) an der Säule an einem Punkt (12, 40) gelenkig befestigt ist, der längs der Säule einstellbar verschiebbar ist, so daß der Hebelarm in radialer Richtung gegen den Körper verschwenkt werden kann, daß an dem Hebelarm ein Prüfkopf (16, 42) befestigt ist und daß der Hebelarm unter Vorspannung um seinen Drehpunkt so weit verschwingt, daß der Prüfkopf mit der Wand des Körpers gekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkopf derart an dem Hebelarm befestigt ist, daß er um einen Winkel verstellbar ist, so daß der Ultraschallstrahl unabhängig von der Winkellage des Hebelarmes senkrecht auf die Wand des Körpers gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm auf einem Tragarm (10, 38) gelenkig gelagert ist, der seinerseits auf der Säule (8, 36) in Längsrichtung verschiebbar angeordnet und gegen jede andere Bewegung relativ zu der Säule verriegelt ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um den Tragarm in jeder einmal eingestellten Lage festzulegen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Prüfung eines hohlen, oben offenen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützteil ein auf dem oberen Ende des Körpers drehbar gelagerter Ring (6) dient, daß die Säule (8) sich von diesem Ring nach oben erstreckt, und daß der Hebelarm nach unten in das Innere des Hohlkörpers hineinragt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Arm in der Nachbarschaft des Prüfkopfes an der Wand des Körpers anliegende Einstellvorrichtungen vorgesehen sind, um die Stirnfläche des Prüfkopfes in einem gegebenen Abstand von der Wand zu halten.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Untersuchung eines an seinem unteren Ende offenen Hohlkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützteil ein am unteren Ende des Körpers drehbar abgestützter Ring (31) dient, daß die Säule (36) von dem Stützteil nach unten ragt, und der Hebelarm nach oben in das Innere des Hohlkörpers hineinragt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Stützteil bildende Ring (31) durch auf dem Ring in Abständen auf dessen Umfang befestigte Rollen (34) getragen wird, die auf einem ringförmigen nach außen überstehenden Flansch (33) in der Nähe des unteren Endes des Körpers laufen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Flansch (33) ein fester Bestandteil des Körpers ist und daß mindestens eine der Rollen derart auf dem Ring befestigt ist, daß sie von dem Flansch weg be-

wegt werden kann, so daß der Stützteil nach unten von dem Körper abgenommen werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den Stützteil bil-

dende Ring (31) sich nach innen unterhalb des unteren Endes des Körpers oder eines daran befestigten Teiles in der Weise erstreckt, daß ein übermäßiges Verkanten des Ringes relativ zu dem Körper verhindert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen