DE1648731C3 - Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von Werkstücken unter Verwendung einer Flüssigkeit zur Ultraschallkopplung - Google Patents

Description

am vom hauptkanal erzeugten Flüssigkeitsstrahl an-

45 liegen.

Wegen der Erzeugung eines vergleichsweise langen, sich verglcichweise 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 •challprüfung 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 alder Stirnfläche eines Ultraschallgenerators ausgeht ten Betriebsbedingungen stets eine ausgezeichnete ind diesen über die Flüssigkeit, die durch mindestens 55 Kopplung gewährleistet und zusätzlich erreicht, daß •ine öffnung in den Hauptkanal geleitet wird, mit gegebenenfalls, am Ultraschallgenerator entstehende #em Werkstück koppelt, und mit Hilfskanälen, durch Blasen sofort weggespült werden. Die von den Hilfs-•velche 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 1 322 950 ist halten, daß er die Ultraschallcnergie 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

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istreipnu Flüssigkeit wenigstens an die Vorderseite ⁹Σ _vQm Hauptkanal erzeugten Flüssigkeitsstrahl geiht wird d. h. an diejenige Seite, welche zur Bewerichtung des Prüfobjektes crtgegcngescizt ae-Set ist- So kann es z. B. notwendig sein, die Sonde ü-hnell um ein sich axial bewegendes Rohr rotieren ,lassen Jedoch ist die Erfindung auch für die Benminsbei ruhenden Prüfobjekten anwendbar. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin-„„ ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

einen Axialschnitt durch eine Ultraschal!-

.,„„„ ist
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«nde
pie ■< einen Axialschnitt durch eine Ultraschall-

inde eemäß einer anderen Ausführungsform, und »_Fig.:, einen Schnitt längs der Ebene IH-.H in

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nie" in Fig. 1 dargestellte Sonde enthält einen Sondenkorper 10 aus Teflon mit einer axialen Mittelhnhrun" welche einen Hauptkanal 11 liildet. Der Sondenlorper 10 ist in einem zylindrischen Gehäuse ]i och i'iert das aus einer Aluminiumlemeruna bc- «chi Ιι· eine Bohrung dieses Gehäuses 12 ist ein zy-

Jdri^hcr Halter 13 für einen Ultraschallgenerator ' "n,_ucs. !'.raubt, der einen flachen piezoelektrischen T an Jaktor 4 am einen Ende des Hauptkanals 11

,halt. Der Hauptkanal 11 hat die gleiche Qu.r-. ^ der Transduktor ,4 und ist mit die-Die Sonde kann dazu benutzt werden, em sich longitudinal bewegendes Rohr einer Prüfung zu unterwerfen und wird hierbei schnell um die Außenseite des Rohres herum bewegt. Die dargestellte Sonde>.*\ mit ihicr Achse unter einem Winkel von etwa 45 zu einer Tangente zu dem Rohr anzubringen. Das freie Ende der Hülse 19 ist zu der Achse der HuI e so geneigt, daß die ganze Kante des ^frf^ien _R ^E"^d" dicht an die Oberfläche des zu prüfenden Rohres jo herangerückt werden kann. Unter normalen Betriebsbedingungen kann die Sonde, um das zu prüfende Rohr herum mit Oberflächengeschw.nd.gkeiten bis zu I cm/s bewegt werden. Das Ende der Hülse« kann beispielsweise einen Abstand von bis zu 3 mm von der Rohroberfläche haben. ,

Die Sonde kann in Ultraschall-Prüfgeräten nach den britischen Patentschriften 1 038 491 und 1040 242 und nach der deutschen Auslegeschnft 1 648 722 benutzt werden. .. ..... ._!n(,

,o Die in Fig. 1 dargestellte Sonde ermöglich. e,nc eute akustische Ankopplung wahrend der Bewcgun der Sonde mit hoher Geschwindelt um das Prutobjekt herum. Ferner werden unerwünschte Ultra sehall-Rellexionen aus der Grenzfläche Wasser-Prutobjekt erheblich herabgesetzi, das Nutzsignal ist da her bc:. er identifizierbar. Der Abstand zwischen dem . . r>_::r~u:<,i.t ir_ann also g.o-

^Äärpcr 10 hat einen ringförmigen, zur Wasserzufuhr dienenden Kanal 15, in welchen über eine 1 mk.ßöffnung 15 a des Gehäuses 12 Wasser geleitet werden kann, das durch eine Speiseleitung edieren wird und zu einer Auslaßöffnung 11« U _im,. Zwei diametral einander gegenüberliegende «Mfnuneen 17 führen von dem ringförmigen Kanal 15 /u~dcm Hauptkanal 11 und unmittelbar zum Transduktor 14. Fünf oder sechs gleichmäßig beabstundete Kanäle 18 verlaufen parallel zu dem Hauptkanal 11 '..nd bilden ein Hilfslei.ungssvstem. Diese Kanälc 18 sind in dem Körper 10 um den Hauptkanal Il herum angeordnet. Dabei gehen d.ese Kanäle 8 unmittelbar von dem ringförmigen Kanal 15 aus der FaH wäre Die f^^^^^ höhungen auf dem PrufobJ^t h'n^gb B _di_

und der Sondenkorper wird dadurch vor

guiigen geschützt. _fHfllirch erreicht daß bei

Diese Vortci Ic werden d.ddu rcherreicm dem Fluß des W»^s^ «" gn^naten und inttsoffnungcn des So denke pe^ ¹^ _kt(jrs

geschwind.gkc.ten a.der SlcUe des 1 _{aktisch ke}inc vermieden ^n können^undsom, ^ ^

S^ Wassers am F.nde der ^ZTmoZ der Zusammenwir- ^ ^rS dem Sptkanal 11 mit dem kung des ^Wa,^sscrs '^..^™¹ _so ^l _{daß einc} glcichmä-Wasser aus den Kanälen 18 „ daß u ^ _M

die <)ffnungcn 17 auf die Stirnfläche des Transduktors 14 fließt und sodann vorwärts durch den Hauptkanal 11. Die Zuführung des Wassers zum Transduktor hat zur Folge, daß die W.rbclbildung in d.escm Punkte verkleinert wird, und bewirkt eine gute Kopplung bei allen betriebsmaß.g auftretenden Ge-

schwindigkeiten. . _u ,. _u · ■ 1 r

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, s.nd die Auslaßöffnungen 18« aus den Kanälen 18 ein wenig hinter der Auslaßöffnung ti α des Hauptkanals angeordnet. Einc flexible Hülse " «t an dem Sondenkörper 10 angeordnet und umschhel td« Auslaß-

SÄÄSfi SS ^Hf-2 M 5 -

I cm über den Auslaß des Hauptkanals 11 hinaus. Die Hülse besteht aus flexiblem Polyvinylchlorid. Alles Wasser der KanLle 11 und 18 sammelt sich m der Hülse 19 und bildet zwischen den Aus aßoffnungen

II α und 18 α sowie einem Prüf objekt einen Weg fur die Ultraschallenergii; zu dem Prüfobjekt.

nimmt _{hc ultrascha}ll-

D Sonde kann auch ._{che aU auch für}

™„ _ef_nc andere Ausführungsform ; ^ ^ ^f" ^e _{äß der Erfiri}dung. Be. jnc ^"«J«¹ ^ ^g _{hat cin etwa} zylindrischer i eine axiale Mittdöffnung, welche

! ⁿ _bi,_det Ein Gehäuse 112 besitzt lernet ^ ^^

^αΑ Ein Transduktor-Halter 110 *ngem_bt ^ _{1U eingc}..

^^,^Schließt das eine Ende des zylin-

SSaScS SAS

Sr^PTn'ikichtung des Hauptkana, IU angeordnet. _{sejncm Umfa}

^er Sondenkor^e 1 ringförmigen Kanal

eine "«Βξ™¹^ ^„'wasser bildet, das durch emc Π5 zur Zufuhr von ^ ^ ^

EUnUßoffnung; 11 _wefden ^

seleitung 110 eing

Mit vier gleichmäßig beabstandctcn Schlitzen auf dem Umfang des Sondenkörpers 110 werden öffnungen 117 gebildet. Diese verlaufen in der Längsrichtung des S'Ondenkörpers 110 von dem ringförmigen Kanal 1115 bis zu radialen Schlitzen 117«, so d:iß das Wasser vom dem Kanal 115 durch die öffnungen 117 und die Schlitze 117 a sowie über den Transduktor 11.4 in den Hauptkanal 11.1 eintreten kann. Dieses Wasser tritt sodann durch eine Austrittsöffnung in der Stirnfläche 119 des Sondenkörpers 110 hindurch.

Ein Hiif.'slcitungssystem wird durch acht gleichmäßig beabsta.ndete Kanäle 118 gebildet. Diese Kaniälc 118 sind als Längsschlitzc 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 mil Wasser aus dem ringförmigen Kanal 115 gespcisl. Hin Teil des Wassers fließt durch die Kanäle 118 von dem Sondenkörper 110, ohne den Transduktor 114 zu berühren. Das durch die Schlitze 117« in den Hauptkanal 111 eintretende und das von dem Sondenkörper 110 gelieferte Wasser fließt über den

to 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 und der Oberfläche des Prüfobjektes leitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Generators parallel oberhalb seiner Stirnfläche. Die Patentansprüche: »Hilfskanäle« 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, Stellen auf dem Werkstück m gleichmäßigem Abder im Gehäuse der Vorrichtung von der Stirn- stand zu lagern. Sowohl im »Hauptkanal« zwischen fläche eines Ultraschallgenerators ausgeht und dem Ultraschallgenerator und dem Werkstuck als diesen über die Flüssigkeit, die durch mindestens auch unter den Hilfskanälen bildet sich im Betrieb eine Öffnung in den Hauptkanal geleitet wird, m eine relativ statische Flüssigkeitssäule aus. Ein Nachmit dem Werkstück koppelt, und mit Hilfskanä- teil des bekannten Gerätes besteht darin, daß sich an len, durch weiche Flüssigkeit strömt, die den Ul- der Stirnfläche des Ultraschallgenerators Blasen biltraschallgeneratar nicht berührt und neben der den und sammeln können, die den Prüfvorgang er-Auslaßöffnung des Hauptkanals ausströmt, da- 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 Wcrkdas 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 verlierci; 114) müuJet, und daß die Auslaßöffnungen 20 würde. Dies hat wiederum den Nachteil, daß das (18 <i) der Hilfskanäle (18, 118) um die Auslaß- Prüfgerät keine hohen Relativgeschwindigkeiten zwiöffnung (11«) des Hauptkanals (11, 111) herum sehen Gerät und Werkstück zuläßt und insbesondre so ungeordnet sind, daß von den Hilfskanälen er- keine schnelle Rotation um das Werkstück möglich zeugte Hilfsflüssigkeitsstrahlen am vom Hauptka- ist.

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

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

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

herum vergilt sind. 30 Ultraschallprühorrichtung anzugeben, die ein^i hohe

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- Geschwindigkeit relativ zürn Werkstück erlaubt und durch gekennzeichnet, da^ eine Mehrzahl von bei allen Betriebsbedingungen eine gute Kopplung den Hauptkana! 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 darin, daß bei einer Ultra-

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

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

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden prüfende Werkstück richtet, durch eine solche Öff-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nung gespeist wird, die direkt auf die Stirnfläche des Auslaßöffnungen (11« bzw. 18«) des Hauptka- 40 Ultraschallgenerators mündet, und daß die Auslaßn.als (11, 111) und der Hilfskanäle (18, 118) von öffnungen der Hilfskanäle um die Auslaßöffnung des einer gemeinsamen äußeren flexiblen Hülse (19) Hauptkanals herum so angeordnet sind, daß die von umgeben sind. den Hilf malen erzeugten Hilfsflüssigkeitsstrahlen