DE1648565C - Vorrichtung zur Ultraschall Prüfung von heißen Metallwanden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ultraschall-Prüfung von heißen wletallwänden mit einem in einem Führungsgehäuse axial verschieblich gelagerten und in ein den Schallgeber beherbergendes Federgehäuse mündenden Ultraschall-Prüfkopf, der durch eine ein Kühlmittel enthaltende Kühlvorrichtung umhüllt wird, während die Prüfstelle der zu prüfenden Wand mit einem temperaturbeständigen Kontaktmittel für die Schallübertragung versehen wird.

Es ist bekannt, zur Ultraschallprüfung heißer Objekte einen Ultraschallprüfkopf mit Metall-Vorsatzstücken zu verwenden. Die Metall-Vorsatzstücke werden kontinuierlich von Kühlmittel durchflossen, wodurch eine Aufheizung — zumindest an der Prüfkopfseite — durch den heißen Prüfling verhindert wird. Dabei wird die Prüfstelle zur Schallübertragung mit einem temperaturbeständigen Kopplungsmittel, wie beispielsweise Bitumen oder Silikonfett, versehen.

Die Vorrichtung zur Ultraschall-Werkstoffprüfung nach der deutschen Patentschrift 1203 498 besteht aus einer Hülse, welche den Halter des piezoelektrischen Umwandlungselementes in Form einer Scheibe trägt. Auf die innere Stirnfläche der Scheibe drückt zentral ein Metallzapfen, an. welchem eine Druckfeder angreift, deren unteres Ende in einer Bohrung der Hülse aufgenommen wird. Während beide Stirnflächen der Scheibe metallisierte Elektroden tragen, ist ihre Mantelfläche mit symmetrisch angeordneten Längsnuten versehen. In die Längsnuten greifen auf die Mantelfläche der Scheibe gerichtete Enden von Metallstreifen eines Halterungskcrpers ein. Um den Haiterungskörper ist eine Isolier.iülse angeordnet. Das piezoelektrische Umwandlungselement wird hier bei der Messung unmittelbar auf das Prüfstück aufgesetzt; eine Kühlung ist nicht vorgesehen.

Der Ultraschall-Prüfapparat gemäß der USA.-Patentschrift 3 171047 besteht aus einem Gehäuse, in welchem ein in einem Rohr befindlicher piezoelektrischer Kristall in der Nähe des einen Endes angeordnet is· während das entgegengesetzte EnJe des Gehäuse«; otfen ist. Das Rohr mit dem Piezoelektri kum ist nahe seinem dem Prüfstück zugewandten Ende von einem Rin<>rohr umgeben, an dessen Innenseite eine Reihe von Öffnungen angeordnet sind, durch weiche eine Kühlflüssigkeit in senkrechtem Strahl in bezug auf das Rohr mit dem Piezoelektrikum zu dessen Kühlung austritt. Dabei dient die Kühlflüssigkeit gleichzeitig als Ultraschall-Koppelung zwischen Piezoelektrikum und Prüfstück, indem sie den Raum des Gehäuses ausfüllt. Überschüssiges Kühlmittel verläßt das Gehäuse über in seinem Umfang eingebrachte Bohrungen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Ultraschall-Prüfung von heißen Metallwänden zu schaffen, bei welche?· die Koppelung zwischen Ultraschallgeber und Prüfstück unter Verzicht auf eine Flüssigkeit durch einen festen Prüfkopf erfolgt, dessen Kühlung nunmehr mit Hilfe eines Gases möglich ist. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kühlvorrichtung eine in einer im Führungsgehäuse schräg verlaufenden Konsole eingearbeitete Bohrung umfaßt, die an ihrem freien Ende als Aufnahmevorrichtung für den Kaltstutzen eines Hilsch-Rohres ausgebildet ist und die an ihrem anderen Ende in auf dem Umfang der Innenseite des freien Endes des Führungsgehäuses gler-hmäßig verteilt angeordneten Strömungsrinnen endet, die in einen in der UHraschallprüfkopf-Stirnfläche ringförmig ausgebildeten Verteilerkanal münden, von dem aus in der Ultraschallprüfkopf-Stirnfläche radial verlaufend eingearbeitete Strömungsrinnen nach außen führen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann wahlweise noch dadurch weitergebildet sein, daß

a) die Achse der Bohrung mit der Achse des Ultraschall-Prüfkopfes einen Winkel α von größenordnungsmäßig 25° bildet;

b) die Aufnahmevorrichtung als Schraub- oder Steckvorrichtung ausgebildet ist;

c) ein zu dem Hilsch-Rohr führender Druck-Anschlußstutzen als Handgriff ausgebildet ist und ein von außen zu betätigendes Ventil besitzt.

So gelangt man zu einer Vorrichtung zur Ultraschall-Prüfung von heißen Metallwänden, welche die .vorerwähnte Erfindungsaufgabe vollständig erfüllt.

Der Ultraschall-Prüfkopf der erfindungsgemäßen

Vorrichtung weist auch unter ungünstigsten Tempe- Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung beraturbedingungen bei konstanter Schallgeber- und steht aus einem Ultraschall-Prufkopf 1, der in einem Führungsgehäuse 3 axial verschieblich gelagert ist und Führungsgehäuse 3 axialverschieblich gelagert ist unu abfall, d. h. einen gleichbleibenden Temperaturgra- in ein den Schallgeber beherbergendes Federgedienten auf. Das ist insbesondere auf die intensive S häuse 4 mündet.

Kühlung des Ultraschall-Prüfkopfes durch den aus Das Führungsgehäuse 3 umfaßt eine schräg /erdem Kaltstutzen des Hilsch-Rohres austretenden laufende Konsole 3', in der eine zum Ultraschail-Kaltstrom zurückzuführen. Durch den Eintrittswin- Prüfkopf 1 führende Bohrung 7 eingearbeitet ist. An kel zwischen der Konsolen-Bohrungsachse und der ihrem freien Ende ist die Konsole 3' als Aufnahme-Ultraschall-Prüfkopfachse von 25° gelangt man zu io vorrichtung 7' für den Kaltstutzen 5 des Hilsch-Roheiner geeignet turbulenten Strömung am freien Ende res 2 ausgebildet. Die Bohrungsachse 7 der Bohdes Prüfkopfes. rung η bildet mit der Ultraschall-Priifkopfachse 1

Wie Versuche ergeben haben, gelingt es mit der pinen Winkel α von größenordnungsmäßig 25°. Die

Vorrichtung gemäß der Erfindung, Metallwände bis Aufnahmevorrichtung 7 kann als Schraub- oder

zu Temperaturen von 500° C einwandfrei zu schallen. 15 Steckvorriclnung ausgebildet sein.

Die erhaltenen Meßergebnisse sind zuverlässig und Die Innenseite des Führungsgehäuses 3 ist an

fehlerfrei. j_nrem freien Ende 3" mit auf dem Umfang gleich-

Ein Hilsch-Rohr ist ein aus drei T-förmig mitein- mäßig verteilt angeordneten Strömungsrinnen 8 verander verbundenen Rohren bestehender Energietren- sehen, die in einen in der Ul' -schall-Prüfkopf-Stirnner, wobei das eine Rohr als Druck-Air.chlußatutzen, so fläche 9 ringförmig ausgebildete : Verteilerkanal 10 das andere Rohr als Kaltstutzen und das weitere münden. Der Verteilerkanal kann rechteckig (10' in Rohr als Warmstutzen wirken. Bei Beaufschlagung Fig. 2) oder dreieckförmig (10 in Fig. 2) in das des Druck-Anschlußstutzens mit einem Druckgas von freie Ende 3" des, Führungsgehäuses 3 eingedreht etwa 6 atü findet in der Verbindungsstelle der drei sein. Von dem Verteilerkanal 10 bzw. 10' aus füh-Rohre eine Energietrennung statt, die dazu führt, daß 25 ien in der Ultraschall-Prüfkopf-Stirnfläche 9 radial aus dem Heißstutzen etwa 80° C warmes Gas und verlaufend eingearbeitete Strömungsrinnen 11 nach aus dem Kaltstutzen etwa -16° C kaltes Gas ent- außen,
weicht. Gegen Rückstau der Druckströmung ist der Prüf-

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das kopf 1 gegen das Führungsgehäuse 3 durch die Dich-

aus dem Kaltstutzen des Hilsch-Rohres entweichende 3p tung 12 einerseits und der Kaltstromsturzen 5 gegen-

-16⁰C kalte Gas zur Kühlung des Prüf kopfes be- über der Aufnahmevorrichtung T durch die Dich-

nutzt. _tung 13 andererseits abgedichtet. Der zu dem Hilsch-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Rohr 2 führende Druck-Anschlußstutzen 14 ist als

Erfindung dargestellt. Dabei zeigt Handgriff für die Bedienungsperson ausgebildet und

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ultraschall-Prüf- 35 besitzt ein von außen her durch den Hebel 15 zu be-

vorrichtung für die Prüfung von heißen Metallwän- tätigendes Ventil,

den, In Fi g. 2 ist der Kaltstromverlauf durch die Pfeile

F i g. ώ einen Schnitt durch das freie Ende des 16 schematisch angedeutet. Weiterhin ist die Um

Fährungsgehäuses und lenkung der Strömungsfäden 16 in die Strömungs-

F i g. 3 die Ultraschall-Prüfkopf-Stirnfläche. 40 fäden 17 zu erkennen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ultraschall-Prüfung von heißen Metallwänden mit einem in einem Führungsgehäuse axial verschieblich gelagerten und in ein den Schallgeber beherbergendes Federgehäuse mündenden Ultraschall-Prüfkopf, der durch ein; ein Kühlmittel enthaltende Kühlvorrichtung umhüllt wird, während die Prüfstelle der zu prüfenden Wand mit einem temperaturbeständigen Kontaktmittel für die Schallübertragung versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung eine in einer im Führungsgehäuse (3) schräg verlaufenden Konsole (3') eingearbeitete Bohrung (7) umfaßt, die an ihrem freien Ende als Aufnahmevorrichtung (7') für den Kaltstutzen (S) einej Hilsch-Rohres (2) ausgebildet ist und die an ihrem anderen Ende in auf dem Umfang der Innenseite des freien Endes (3") des Führungsgehäuses (3) gleichmäßig verteilt angeordneten Strömungsrinnen (8) endet, die in einen in der Ultraschall-Prüfkopf-Stirnfläche (9) ringförmig ausgebildeten Verteilerkanal (10, 10') münden, von dem aus in der Ultraschall-Prüfkopf-Stirnfläche (9) radial verlaufend eingearbeitete Strömungsrinnen (11) nach außen führen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (T') der Bohrung (7) mit der Achse (1") des Ultraschall-Prüfkopfes (1) einen Winkel (λ) von g.ößenordnungsmäßig 25° bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (7') als Schraub- oder Steckvorrichtung ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu dem Hilsch-Rohr (2) führender Druck-Anschlußstutzen (14) als Handgriff ausgebildet ist und ein von außen zu betätigendes Ventil besitzt.