DE1648731B2 - Vorrichtung zur ultraschallpruefung von werkstuecken unter verwendung einer fluessigkeit zur ultraschallkopplung - Google Patents

Description

schallgenerators gerichtet sind. Hauptkanal, der einen Flüssigkeitsstrahl auf das zu

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden prüfende Werkstück richtet, durch eine solche Öff-Ansprüchc, dadurch gekennzeichnet, daß die nung gespeist wird, die direkt auf die Stirnfläche des Auslaßöffnungen (Ha bzw. 18 a) des Hauptka- 40 Ultraschallgenerators mündet, und daß die Auslaßnals (11, 11?) und der Hüfskanäle (18, 118) von öffnungen der Hüfskanäle um die Auslaßöffnung des einer gemeinsamen äußeren flexiblen Hülse (19) Hauptkanals herum so angeordnet sind, daß die von umgeben sind. den Hilfskanälen erzeugten Hilfsflüssigkeitsstrahlen

am vom Hauptkanal erzeugten Flüssigkeitsstrahl an-45 liegen.

Wegen der Erzeugung eines vergleichsweise langen, sich vergleichweise schnell bewegenden Flüssigkeitsstrahls ist bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung die Position des Werkstücks relativ zum Ul-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ultra- 50 traschallgenerator im Gegensatz zu den bekannten schallprüfung von Werkstücken unter Verwendung Vorrichtungen unkritisch. Dadurch, daß die den einer Flüssigkeit zur Ultraschallkopplung, mit einem Hauptkanal speisende Öffnung direkt auf die Stirn-Hauptkanal, der im Gehäuse der Vorrichtung von fläche des Ultraschallgenerators mündet, wird bei aider Stirnfläche eines Ultraschallgenerators ausgeht len Betriebsbedingungen stets eine ausgezeichnete and diesen über die Flüssigkeit, die durch mindestens 55 Kopplung gewährleistet und zusätzlich erreicht, daß eine öffnung in den Hauptkanal geleitet wird, mit gegebenenfalls am Ultraschallgenerator entstehende dem Werkstück koppelt, und mit Hilfskanälen, durch Blasen sofort weggespült werden. Diie von den Hilfacvelche Flüssigkeit strömt, die den Ultraschallgenera- kanälen austretenden Hilfsstrahlen haben den Vortor nicht berührt und neben der Auslaßöffnung des teil, daß sie den Hauptstrahl stützen und ihn auch bei Hauptkanals ausströmt. 60 relativ großem Abstand vom Werkstück so aufrecht

Aus der französischen Patentschrift 1322 950 ist halten, daß er die Ultraschallenergie in der geein Ultraschallprüfgerät der eingangs genannten Art wünschten Weise übertragen kann. Wesentlich hierbekannt, bei dem allerdings der »Hauptkanal«, an bei ist, daß die Flüssigkeit zur Erzeugung der Hilfsdessen einem Ende der Ultraschallgenerator an- strahlen so geleitet wird, daß sie den Ultraschallgenegeordnet ist, lediglich eine flache, zum Werkstück of- 65 rator nicht berührt.

fene Ausnehmung ist. Vorzugsweise wird die Ultraschallprüfvorrichtung

Die zur Flüssigkeitszufuhr dienende Öffnung mün- bei einer schnellen Relativbewegung zum Prüfobjekt

det in dieser Ausnehmung auf einer Seitenfläche des so angeordnet, daß die aus dem Hilfskanalsystem

austretende Flüssigkeit wenigstens an die Vorderseite Die Sonde kann dazu benutzt werden, ein sich londes vom Hauptkanal erzeugten Flüssigkeitsstrahls ge- gitudinal bewegendes Rohr einer Prüfung zu unterführt wird, d. h. an diejenige Seite, welche zur Bewe- werfen und wird hierbei schnell um die Außenseite gungsrichtung des Prüfobjektes entgegengesetzt ge- des Rohres herum bewegt. Die dargestellte Sonde ist richtet ist. So kann es z. B. notwendig sein, die Sonde 5 mit ihrer Achse unter einem Winkel vor. e!wa 45
schnell um ein sich axial bewegendes Rohr rotieren zu einer Tangente zu dem Rohr anzubringen. Das zu lassen. Jedoch ist die Erfindung auch für die Be- freie Ende der Hülse 19 ist zu der Achse der Hülse nutzung bei ruhenden Prüfobjekten anwendbar. so geneigt, daß die ganze Kante des freien Endes

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin- dicht an die Oberfläche des zu prüfenden Rohres

dung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt io herangerückt werden kann. Unter normalen Be-

F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Ultraschall- triebsbedingungen kann die Sonde um das zu prü-

sonde, fende Rohr herum mit Oberflächengeschwindigkeiten

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Ultraschall- bis zu 1 cm/s bewegt werden. Das Ende der Hülse 19

sonde gemäß einer anderen Ausführungsform, und kann beispielsweise einen Abstand von bis zu 3 mm

F i g. 3 einen Schnitt längs der Ebene III-II1 in i; von der Rohroberfläche haben.

F i g. 2. Die Sonde kann in Uhraschall-Prüfgerälen nach

Die in Fig. 1 dargestellte Sonde enthält einen den britischen Pa* ntschriften 1 038 491 und

Sondenkörpe- 10 aus Teflon mit einer axialen Mittel- 1 040 242 und nach Jc deutschen Auslegeschrift

bohrung, weiche einen Hauptk^nal 11 bildet. Der 1 648 722 benutzt werden.

Sondenkörper 10 ist in einem zylindrischen Gehäuse 20 Die in Fig. 1 dargestellte Sonde ermöglicht eine

12 gehaltert, das aus einer Aluminiumlegierung be- gute akustische Ankopplung während der Bewegung

steht. In eine Bohrung dieses Gehäuses 12 ist ein zy der Sonde mit hoher Geschwindigkeit um das Prüf-

lindrischer Halter 13 für einen Ultraschallgenerator objekt herum. Ferner werden unerwünschte Ultra-

eingeschraubi, der einen flachen piezoelektrischen schall-Reflexionen aus der Grenzfläche Wasser-Prüf-

Transduktor 14 am einen Ende des Haupikanals 11 25 objekt erheblich herabgesetzt, das Nutzsignal ist da-

enthält. Der Hauptkanal 11 hat die gleiche Quer- her besser identifizierbar. Der Abstand zwischen dem

Schnittfläche wie der Transduktor 14 und ist mit die- Ende der Sonde und dem Prüfobjekt kann also grö-

sem ausgerichtet. ßer gemacht werden als es bei einer ebenen Sonde

Der Sondenkörper 10 hat einen ringförmigen, zur der Fall wäre. Die Sonde kann ferner leicht über Er-

Wasserzufuhr dienenden Kanal 15, in welchen über 30 höhungen auf dem Prüfobjekt hinwegbewegt werden,

eine Einlaßöffnung 15 a des Gehäuses 12 Wasser ge- und der Sondenkörper wird dadurch vor Beschädi-

leitet werden kann, das durch eine Speiseleitung 16 gungen geschützt.

geliefert wird und zu einer Auslaßöffnung 11 α Diese Vorteile werden dadurch erreicht, daß bei strömt. Zwei diametral einander gegenüberliegende dem Fluß des Wassers in den Kanälen und Durchöffnungen 17 führen von dem ringförmigen Kanal 35 trittsöffnungen des Sondenkörpers 10 hohe Wasser-15 zu dem Hauptkanal 11 und unmittelbar zum gcschwindigkeiten an der Stelle des Transduktors 14 Transduktor 14. Fünf oder sechs gleichmäßig beab- vermieden werden können und somit praktisch keine standete Kanäle 18 verlaufen parallel zu dem Haupt- Gefahr von Wirbelbildungen am Transduktor 14 bekanal 11 und bilden ein Hilfsleitungssystem. Diese steht. Die Strömungslinien des Wassers am Ende der Kanäle 18 sind in dem Körper 10 um den Hauptka- 40 flexiblen Hülse verlaufen infolge der Zusammenwirnal 11 herum angeordnet. Dabei gehen diese Kanäle kung des Wassers aus dem Hauptkanal 11 mit dem 18 unmittelbar von dem ringförmigen Kanal 15 aus Wasser aus den Kanälen 18 so, daß eine gleichmä- und münden in Auslaßöffnungen 18 a. Man sieht so- ßige und glatte Wasserströmung erreicht wird. Man mit, daß das Wasser in die Kanäle 18 unmittelbar kann daher das Ende der flexiblen Hülse bis zu aus dem ringförmigen Kanal 15 fließt, während das 45 3 mm vom Prüfobjekt entfernt anordnen, so daß das Wasser zum Hauptkanal 11 nach rückwärts durch Ultraschall-Rauschen ehe sehr geringe Größe and^:e öffnungen 17 auf die Stirnfläche des Transduk- nimmt.

tors 14 fließt und sodann vorwärts durch den Haupt- Die Sonde kann auch für statische Ultraschall -

kanal 11. Die Zuführung des Wassers zum Irans- Messungen sowohl an der Oberfläche als auch für

duktor hat zur Folge, daß die Wirbelbildung in die- 50 Scherengskurven-Prüfung verwendet werden,

sem Punkte verkleinert wird, und bewirkt eine gute F i g. 2 und 3 zeigen eine andere Ausführungsform

Kopplung bei allen betriebsmäßig auftretenden Ge- einer Ultraschall-Sonde gemäß der Erfindung. Bei

schwindigkeüen. dieser Ausführungsform hat ein etwa zylindrischer

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. sind die Sondenkörper 110 eine axiale Mittelöffnung, welche Auslaßöffnungen 18 β aus den Kanälen 18 ein wenig 55 den Hauptkanal 111 bildet. Ein Gehäuse 112 besitzt hinter der Auslaßöffnung 11 α des Hauptkanals 11 einen zylindrischen Ansatz, in welchen der Sondenangeordnet. Kine flexible Hülse 19 ist an dem Son- körper 110 eingefügt wird. Ein Transduktor-Halter denkörper 10 angeordnet und umschließt die Auslaß- 113 ist in das eine Ende des Gehäuses 112 eingeöffnungen 18 α und 11 a. Die Hülse 19 ist in den schraubt und verschließt das eine Ende des zylin-Sondenkörper eingesteckt und läßt sich leicht aus 60 drischen Ansatzes. Ein Ultraschallgenerator in Form ihm herausnehmen. Sie wird durch eine Klammer 20 eines piezoelektrischen Transduktors 114 ist in dem gehalten und reicht beispielsweise höchstens etwa Halter 113 in Richtung des Hauptkanals 111 an-

I cm über den Auslaß des Hauptkanals 11 hinaus. geordnet.

Die Hülse best .ht aus flexiblem Polyvinylchlorid. Al- Der SonderJcörper 110 hat auf seinem Umfang

Ies Wasser der Kanäle 11 und 18 sammelt sich in der 65 eine ringförmige Nut, die einen ringförmigen Kanal

Hülse 19 und bildet zwischen den Auslaßöffnungen 115 zur Zufuhr von Wasser bildet, das durch eine

II α und 18 α sowie einem Prüfobjekt einen Weg für Einlaßöffnung 115 α im Gehäuse 112 aus einer Speidie Ultraschallenergie zu dem Prüfobjekt. seleitung 116 eingeleitet werden kann.

Mit vier gleichmäßig beabstandeten Schlitzen auf dem Umfang des Sondenkörpers 110 werden öffnungen 117 gebildet. Diese verlaufen in der Längsrichtung des Sondenkörpers 110 von dem ringförmigen Kanal 115 bis zu radialen Schlitzen 117 α, so daß das Wasser von; dem kanal 115 durch die öffnungen 117 und die Schlitze 117 a sowie über den Transduktor 114 in den Hauptkanal 111 eintreten kann. Dieses Wasser tritt sodann durch eine Austrittsöffnung in der Stirnfläche 119 des Sondenkörpers 110 hindurch.

Ein Hilfsleitungssystem wird durch acht gleichmäßig beabstandete Kanäle 118 gebildet. Diese Kanäle 118 sind als Längsschlitze auf dem Umfang des Sondenkörpers 110 vorgesehen und erstrecken sich von der ringförmigen öffnung 117 zu Auslaßöffnungen an der vorderen Stirnfläche 119 des Sondenkörpers 110.

Die Kanäle 118 und der Hauptkanal 111 werden also mit Wasser aus dem ringförmigen Kanal 115 ge-

S speist. Ein Teil des Wassers fließt durch die Kanäle 118 von dem Sondenkörper 110, ohne den Transduktor 114 zu berühren. Das durch die Schlitze 117 ο in den Hauptkanal 111 eintretende und das von dem Sondenkörper 110 gelieferte Wasser fließt über den

ίο Transduktor 114. Diese Teilung des Wasserstromes vermindert oder verhindert vollständig die Bildung von Luftblasen an der Stirnfläche des Transduktor: 114 und auch in dem Wasserstrom, welcher die Ultraschallenergie zwischen dem Transduktor 114 unc der Oberfläche des Prüfobjektes leitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Generators parallel oberhalb seiner Stirnfläche. Die Patentansprüche: »Hüfskanäle« sind zwei weitere flache Ausnehmungen, die von der gleichen Flüssigkeitsquelle wie der

1. Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von »Hauptkanal« gespeist werden und den Zweck ha-Werkstücken unter Verwendung einer Flüssigkeit 5 ben, das Prüfgerät an vom »Hauptkanal« entfernten zur Ultraschallkopplung, mit einem Hauptkanal, Steilen auf dem Werkstück in gleichmäßigem Abder im Gehäuse der Vorrichtung von der Stirn- stand zu lagern. Sowohl im »Hauptkan*.!« zwischen fläche eines Ultraschallgenerators ausgeht und dem, Ultraschallgenerator und dem Werkstück als diesen über die Flüssigkeit, die durch mindestens auch unter den Hilfskanälen bildet sich im Betrieb eine öffnung in den Hauptkanal geleitet wird, io eine relativ statische Flüssigkeitssäule aus. Ein Nachmit dem Werkstück koppelt, und mit Hilfskanä- teil des bekannten Gerätes besteht darin, daß sich an !en, durch welche Flüssigkeit strömt, die den Ul- der Stirnfläche des Ultraschallgenerators Blasen biltiaschallgenerator nicht berührt und neben der den und sammeln können, die den Prüfvorgang er-Auslaßöffnung des Hauptkanals ausströi.H, d a - heblich beeinträchtigen. Wesentlich ist auch, daß es durch gekennzeichnet, daß der Haupt- 15 bei der bekannten Konstruktion nicht möglich ist, die kanal (11, 111), der einen Flüssigkeitsstrahl auf Koppelflüssigkeit als Flüssigkeitsstrahl auf das Werkdas zu prüfende Werkstück richtet, durch eine stück zu richten, weil bei entsprechender Strömung solche öffnung (17, 117) gespeist wird, die direkt im Hauptkanal die Flüssigkeit ihren Kontakt mit der auf die Stirnfläche des Ultraschallgenerators (14, Stirnfläche des Ultraschallgenerators verlieren 114) mündet, und daß die Auslaßöffnungen 20 würde. Dies hat wiederum den Nachteil, daß das (18 a) der Hüfskanäle (18, 118) um die Auslaß- Prüfgerät keine hohen Relativgeschwindigkeiten zwiöffnung (lla) des Hauptkanals (11, 111) herum sehen Gerät und Werkstück zuläßt und insbesondere so angeordnet sind, daß von den Hilfskanälen er- keine schnelle Rotation um das Werkstück möglich zeugte Hilfsflüssigkeitsstiahlen am vom Hauptka- ist.

nal erzeugten Flüssigkeitsstrahl anliegen. 25 Die gleichen Nachteile treten auch bei anderen be-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- kannten Ultraschallprüfgeräten auf (vgl. »Stahl und kennzeichnet, daß die parallel zum Hauptkanal Eisen«, Bd. 81, S. 1119 und französische Patentill, 111) verlaufenden Hüfskanäle (18, 118) mit schrift 893 459).

symmetrischen Absiänden um den Hauptkanal Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

herum verteilt sind. 30 Ultraschallprüfvorrichtung anzugeben, die eine hohe

3. Vorrichtung nach Am jiuch 1 oder 2, da- Geschwindigkeit relativ zum Werkstück erlaubt und durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von bei allen Betriebsbedingungen eine gute Kopplung den Hauptkanal speisenden öffnungen (17, 117) zwischen Ultraschallgenerator und der Flüssigkeit vorgesehen ist, deren Mündungen bezüglich der gewährleistet.

Strömungsrichtung im Hauptkanal nach rück- 35 Die Erfindung besteht darii, daß bei einer Ultra-

wärts unmittelbar auf die Stirnfläche des Ultra- schälvorrichtung der eingangs genannten Art der