DE1920680A1 - Pneumatische Zentriervorrichtung - Google Patents

Description

PatentsnwSlt· Dfpl.-ln·'. ü. Doeizu. Dipl.- Jr.-·?.· L: mprecht 410-14.515P( 14.516H) 23.4.1969

München 22, Stainsdorfstr. 10

Commissariat ά l^l6nergie Atomique, Paris (Frankreich)

Pneumatische Zentriervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische Zentriervorrichtun^, die insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, bei einem Gerät anwendbar ist, das zum Prüfen der Dicke oder der Homogenität von Metallteilen dient, die rohr- oder stabförmig sind, und in denen Foucault'sehe Ströme erregt werden; die Vorrichtung macht es möglich, eine genaue axiale Einstellung des zu prüfenden Stückes relativ zur Prüfvorrichtung dauernd zu gewährleisten, ohne daß eine unmittelbare Berührung notwendig ist»

Es ist bekannt, daß eine zerstörungsfreie Prüfung von ■Werkstücken, insbesondere zylindrischen Werkstücken, durch Induzieren von Foucault'sehen Strömen mit Hilfe von Geräten erfolgt, welche im allgemeinen eine Prüfsonde oder eine Meßspule aufweisen, die mehrere Windungen umfaßt und die man in der Nähe der äußeren oder inneren Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes verschiebt, das seinerseits voll oder hohl sein kann; ein Generator treibt einen Strom durch die

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•Spule, und feine Anordnung zum Feststellen oder Ermitteln der induzierten Ströme liefert die Unterlagen für die Beurteilung des zu prüfenden Werkstücks,, Die Verwendung derartiger Geräte stellt einige Probleme, insbesondere das Problem des Erzielens einer einwandfreien Zentrierung der Sonde oder Spule relativ zu dem Werkstück; dieses Zentrieren ist für die Durchführung einer genauen und einwandfrei wiederholbaren Messung unbedingt erforderlich; man muß jedoch jede Beschädigung der Oberfläche des Werkstücks vermeiden, wie sie durch Reibung an Teilen der Prüfgerätapparatur eintreten könnte.

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische Zentriervorrichtung zum Zentrieren eines Organs relativ zu einem zylindrischen Element; sie beseitigt die oben erwähnten Nachteile, indem sie insbesondere jede unmittelbare Berührung zwischen einer Meßapparatur und einem zu prüfenden. Werkstück unterbindet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekenn» zeichnet, daß sie eine fest mit dem Organ verbundene rohrförmige Hülse aufweist, die zusammen mit der Oberfläche des zylindrischen Elements zwei vorzugsweise gleiche Räume begrenzt, welche durch zwei fest mit der Hülse verbundene Abschlußstücke geschlossen sind und radiale Trennwände enthalten, die in jedem Raum aneinander angrenzende, ihrerseits durch das Element begrenzte Teilräume voneinander trennen, und daß■zumindest eine Einlaßöffnung für ein unter Druck stehendes Medium aufweist, das in den Teilräumen pneumatische Kissen zum.Zentrieren der Hülse relativ zu dem Element erzeugt.

Zweckmäßigerweise und nach einem anderen Erfindungsmerkmal haben die AbSchlußstücke in ihrer dem erwähnten Element zugewandten bzw. gegenüberliegenden Flächenteil Schi-

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kanen, in denen eine stufenweise Entspannung des Druckmediums beim Austreten aus den Räumen erfolgt. Vorzugsweise steht die Hülse mit einem Samme1-Hohlraum in Verbindung. in den die Öffnungen von ZuI ai31 ei tunken zu den Räumen münden; dieser Sammelhohlraum ist an eine Druckmedium-Speiseleitung angeschlossen.

Bei einem ersten Ausf iihrun^sbeispiel, das zur Zentrierung des Organs relativ zur äußeren Oberfläche des betreffenden Elements geeignet ist j sind die erwähnten Räume Ringräume und umgeben das Element von außen.

Bei einer zweiten Aus führung; s form, die zur Zentrierung des Organs relativ zur inneren Oberfläche des Elements geeignet ist, das dann ein hohler zylindrischer Körper sein muß, werden die Räume durch die innere Oberfläche des Elements begrenzt und der Sammelhohlraum ist in der Achse des Trägers oder der Haltevorrichtung vorgesehen.

Weitere Merkmale einer erfindun{,sjemäßen pneumatischen Zentriervorrichtung werden sich noch aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ergeben, das in der Zeichnung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Axialschnittdarsteilung durch eine Zentriervorrichtung nach einem ersten Ausfülirungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt län^-s der Linie H-II der Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Einzelheit eines zusätzlichen Bauteils, der mit der Vorrichtung nach Fig. 1 verbunden wird;

Figc k eine Axialschnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung«

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In dem Beispiel nach, den Fig. 1 und 2 ist die Zentriervorrichtung dazu bestimmt, eine zerstörungsfrei arbeitende • Prüfvorrichtung 2 außen um ein zylindrisches Werkstück 1 in Form eines metallischen Stabes mit vollem Stabquerschnitt zu zentrieren, dessen Prüfung insbesondere durch Erzeugung einer Induktion und anschließender Ermittlung der dabei auftretenden Foucault¹sehen Ströme erfolgt. Diese Vorrichtung umfaßt im wesentlichen einen ringförmigen Träger 3 für eine Wicklung, die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist und aus zwei elektrischen Spulen k und 4· besteht, deren Enden außerhalb der Vorrichtung über zwei Koaxialkabel 5 und 5¹ an eine Stromquelle angeschlossen sind. Der Träger 3 der Spulen ist starr mit einer Hülse 7 verbunden, die koaxial um das zu prüfende Werkstück 1 angeordnet und derart ausgebildet ist, daß sie beiderseits des Trägers 3 zwischen ihrer inneren Fläche und der äußeren Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes 1 zwei ringförmige Räume 8 und 9 begrenzt, welche vorzugsweise im wesentlichen die gleichen Abmessungen haben. Diese Ringräume sind an ihren dem Träger 3 gegenüberliegenden Enden durch zwei Abschlußstücke 10 und 11 geschlossen, welche gegenüber dem Werkstück 1 eine Reihe von Schikanen 12 aufweisen.

An ihrer Außenseite ist die Hülse 7 von einem dünnwandi-™ gen Metallgehäuse 13 umschlossen, das einen die Hülse 7 außen umgebenden Hohlraum lh begrenzt, in den eine Bohrung 15 eines Anschlußstutzens 16 mündet, der starr oder einstückig mit dem Gehäuse 13 verbunden ist. Über diesen Anschluß erfolgt die. Verbindung mit dem Ende einer Leitung 17» welche die Vorrichtung mit einer äußeren, nicht dargestellten Quelle eines unter Druck stehenden Mediums verbindet. Die Bohrung 15 gestattet außerdem das Hindurchführen der Enden der elektrischen Anschlüsse 5 und 5' für die Spulen k und 4', Der Gehäusehohlraum 14 steht mit den zylindrischen Räumen 8 und 9 über Durchlaßbohrungen, wie 18, in Verbindung, die derart duroh die Hülle 7 hindurchführen, daß deren Ringräume aus dem Hohlraum mit dem Druckmedium gespeist werden»

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Aus der Schnittdarstellung in Fig. 2 erkennt man, daß jeder der Ringräume 8 oder 9 durch radiale, stegartige Trennwände 19 in drei einander benaohbarte Teilräume unterteilt' ist} die Radial-Trennwände 19 haben an ihren Enden bzw. ihren inneren Rändern je einen Schlitz 20, der das Entspannen des Mediums beim Übergang von einem Teilraum in den anderen durch den Umfangsspalt, der zwischen den Trennwänden 19 und der äußeren Oberfläche des· Werkstückes 1 besteht, begrenzt.

Die Fig. 3 zeigt einen zusätzlichen Bauteil, der mit der "Vorrichtung benutzt wird, an dem Ende der Zuführleitung 17 angeschlossen wird und im wesentlichen ein Gehäuse 21 darstellt, in dem eine Trennung der Kabel 22 und 23 erfolgen kann, welche an die Enden 5 und 5¹ der Spulen 4 und 4¹ angeschlossen sind. Diese Kabel werden mit Anschlußklemmen 24 und 25 verbunden, die auf dem Gehäuse 21 sitzen, so daß der elektrische Anschluß unabhängig von der Speisung der Leitung 17 mit dem Druckmedium erfolgt, das dem Gehäuse 21 über die Leitung 26 zugeführt wird.

Die Wirkungsweise der,beschriebenen Zentriervorrichtung ergibt sich unter Hinweis auf die vorstehend gegebenen Darstellungen wie folgt:

Das Speisen der Ringräume 8 und 9 mit Druckmedium und. damit auch das Speisen der in diesen Räumen durch die Längetrennwände 19 abgegrenzten Teilräume schafft in diesen Räumen dauernd durch Druckluftzufuhr unterhaltene Luftkissen, welche die Zentrierung des Trägers 3 der Spule 4 relativ zu dem zu prüfenden Werkstück 1 bewirken, wobei insbesondere jede auch nur zufällige Berührung dieses Weitetückes mit dem Spulenträger untebunden wird. Jede zufällige Auslenkung aus der genau zentrisohen Lage führt sofort dazu, daß sich der Druck in zumindest zwei der am Umfang verteilten Teil-Luftkissen verringert} die auf diese Weise entstehenden Druck-

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.unterschiede führen sofort die Bauteile in ihre Ausgangsstellung zurück, in der die Resultierende der zwischen den Teilen wirkenden Kräfte Null ist« Selbstverständlich ist es möglich, die Anzahl der Teilräume im Inneren der Ringräume irgendwie beliebig zu wählen5 drei Räume, sind aber die Mindestzahl·

Die Fig. 4 gilt für eine andere Ausführungsvariante, bei der die innere Oberfläche eines Werkstücks in Form eines zylindrischen hohlen Rohres 30 geprüft werden soll* In diesem Fall hat das Prüfgerät einen Spulenträger 31 und eine Hülse 32} diese beiden sind derart gestaltet, daß die ringförmigen Räume 33 und 34, die beiderseits des Trägers 31 liegen, zwischen der inneren Oberfläche des Werkstückes 30 und der Hülse 32 begrenzt sind» Die Ringräume 33 und 34 werden durch zwei Abschlußstücke 35 und 3^ in Form von Kolben mit Umfangsspiel weitgehend abgedichtet, die an ihrer äußeren Fläche mit Sohikanen 37 versehen sind· Der Spulenträger 31 enthält zwei elektrische Spulen 38 und 38', deren Zufuhr- oder Anschlußleitungen 39 und 39' in Form von Koaxialleitungen außerhalb des Gerätes an eine geeignete Stromquelle angeschlossen sind.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Zufuhr des Druckmediums in die Räume 33 und 3^ über einen Hohlraum 40, der im Achsenbereich des Trägers 31 vorgesehen ist und mit den Ringräumen 33 und 3^· durch Öffnungen oder Bohrungen 41 in der Hülse 32 verbunden ist« Der Hohlraum 40 ist seinerseits an eine äußere Druckmediumquelle über eine Leitung 42 angeschlossen· .·

Bei dieser zweiten Ausführungsform ist das Funktionsprinzip der Vorrichtung das gleiche, wie es bereits bei Schilderung des Ausführungsbeispiels nach den Fig· I und 2. angegeben wurde. Die in den Teilräumen der Ringräume 33 und 34 erzeugten Luftkissen drücken auf die innere Wand des

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hohlzylindrischen Werkstückes 30 und. bedingen so die dauernd aufrechterhaltene Zentrierung der Prüfvorrichtung relativ zu dem Werkstück. Es ist jedoch darauf aufmerksam zu machen, daß im Falle dieser Ausführungsform der Erfindung, insbesondere dann, trenn das rohrförmige Werkstück einen kleinen Durchmesser hat, das Austreten des Druckmediums an der Seite des Abschlußstückes 36 stärker sein muß als an der Seite.des AbschlußStückes 35t damit auch die Anschlußleitung 42, die eine biegsame Schlauchleitung ist, dauernd mit gestützt und gehalten wird. Zu diesem Zweck hat das Abschlußstück 35 eine etwas größere Anzahl von Schikenen als das AbschlußstUck 36.

Die Beschreibung zeigt, daß ganz unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform durch die Bz)findung eine pneumatische Zentriervorrichtung sehr einfachen Aufbaues geschaffen wurde, die sich in ihrer Ausbildung etwas an die Ausbildung von bekannten Strömungslagern anlehnt} im Gegensatz zu derartigen Lagern zentriert sich jedoch das die Druckmediumkissen begrenzende Element auf dem zu prüfenden Element, während bei den Lagern die sich drehende Welle dauernd in der Achse des Lagers zentriert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt außerdem eine selbsttätige Zentrierung der Prüfgeräte gegenüber dem zu prüfenden Bauteil, ohne daß ein.unmittelbarer Kontakt oder eine unmittelbare Berührung zwischen diesen beiden Elementen zu fürchten wäre) infolgedessen kann der Oberflächenzustand des zu prüfenden Teiles einwandfrei erhalten bleiben und man erzielt sehr genaue und jeweils einwandfrei wiederholbare Messungen.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die beschriebenen und veranschaulichten Auaftihrungsbeispiele begrenzt | die Erfindung umfaßt vielmehr auch allmtliohe Äquivalente und Varianten.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ν 1 ο/ Pneumatische Zentriervorrichtung eines Organs relativ zu einem zylindrischen Element, g e k e η η ζ e i c h net durch eine rohrförmige Hülse (7)» die fest mit dem Organ (3» Ό verbunden ist und mit der Oberfläche des zylindrischen Elements (i) zwei Räume (8, 9) begrenzt, welche durch zwei fest mit der Hülse verbundenen Abschlußstükke (1O, 11) im wesentlichen abgeschlossen sind und radiale' Trennwände (19) enthalten, welche in jedem Raum einander benachbarte, durch das Element begrenzte Teilräume voneinander trennen, wobei in diese Räume zumindest eine Einlaßöffnung (18) für ein Drtickmedium mündet, das in den Teilräunien pneumatische Zentrierkissen für das Zentrieren der Hülse relativ zu dem Element erzeugt.

   2ο Vorrichtung- nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußstücke ("ΙΟ, 11) an ihrer dem Element zugewandten Oberfläche Schikanen (12) zum stufenweisen Entspann nen des Druckmediums bei seinem Ausströmen, aus den Räumen aufweisen.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiJ die Hülse mit einem S amme 1-Hohl raum (1 *0 in Verbindung steht, von dem die Durchlässe (i8) oder Bohrungen für den Einlaß des Druckmediums in die Räume ausgehen und der an eine Speiseleitung (i?) für die Zufuhr des Druckmediums angeschlossen ist. ·

   k. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai: die beider: Luftkissenräume (8, 9) ringförmig sind und das betreffende Element (1) außen umgeben.

   5· Vorrichtung nach Anspruch'Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkisseiirüume (33» 3*0 durch die innere Oberflache

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   (30) des Elements begrenzt sind, und daß der Sammelraum
   oder Sammelhohlraum (4o) längs der Achse eines Organträgers (3) angeordnet ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ aus zumindest einer elektrischen Wicklung (4, 4¹) besteht.

   7c Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (4, 4') auf einen zylindrischen Träger (3) gewickelt ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse (5> 5') der Wicklung (4, 4') an Anschlußklemmen (24, 25) angeschlossen sind, die sich im Inneren eines Aufteilgehäuses (21) befinden, in
   das eine Speisezulextung (26) für das Druckmedium mündet
   3).

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