DE2124273A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufspüren von Rissen in Hohlgefäßen - Google Patents

Description

Patentanwalt

Karl A. B r ο s e

DBr/Eo München-Pullach, 13· Mai 1971

REX CHAIKBELT INC., 4701 Vest Greenfield Avenue, Milwaukee, Wisconsin 53 201, USA

Verfahren und Vorrichtung zum Aufspüren von Rissen in Hohlgefäßen

Die Erfindung betrifft das Aufspüren von Rissen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufspüren eines Risses in der Wandung eines geschlossenen Hohlkörpers, der mit einem nicht verunreinigten Bezugsmedium gefüllt ist, durch Aufspüren der Anwesenheit einer Verunreinigung.

Bekannte Systeme vom Aufspüren eines Risses in der Wandung eines geschlossenen Hohlkörpers bestehen vornehmlich darin, " das Innere des Hohlkörpers mit einem Druck zu beaufschlagen, der größer ist als der Umgebungsdruck und dann den Druckabfall im Inneren des Hohlkörpers zu überwachen oder aufzuzeigen, der durch das Ausströmen des Druckgases durch einen Riß auftritt. Wenn der Hohlkörper jedoch eine Verbundbauweise aufweist, die aus mehr als einer umgebenden Schicht oder Wandung aufgebaut ist, kann durch dieses Verfahren ein Riß in der inneren Wandung nicht aufgespürt werden, wenn kein Riß oder Sprung in der Außenwandung vorhanden ist, da keine Leckverluste aus dem Inneren des Hohlkörpers durch den Riß auftreten, da der Riß wirksam mittels der äußeren Wandung gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Wenn beispielsweise die Verbund-

bauweise aus einer Innenwandung aus Metall und einer äußeren umgebenden Wandung aus Fiberglas besteht, wie dies allgemein bei den in Verbundbauweise hergestellten Rotorblättern für Hubschrauber der Fall ist, ist es von großer Wichtigkeit, Fehl-steilen oder Risse in der Innenwandung festzustellen, die zu einem Versagen des Rotorblattes führen können.

Andere bekannte Systeme zur Erfassung von Rissen bestehen darin, eine Kammer mit Gas zu füllen und anschließend unter Verwendung einer Vakuumpumpe ein gesteuertes Vakuum im Inneren der Kammer zu erzeugen, um auf diese Weise die Anwesenheit einer gasförmigen Verunreinigung im Inneren der Kammer nachzuweisen. Ein weiteres bekanntes Verfahren verwendete das Unterdrucksetzen eines Gases in einer inneren Kammer und das Unterdrucksetzen eines anderen Gases in einer äußeren, die innere Kammer umgebenden Kammer, wonach anschließend die Anwesenheit des Gases der einen Kammer beim Eintritt in die andere Kammer erfasst wird. Die beiden zuletzt erwähnten Arten bekannter Systeme beruhen auf einem statisch aufgebrachten Druckdifferential und benötigen äußere Mittel, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe, um dieses statische Druckdifferential zu erzeugen. Unter gewissen Umständen jedoch ist es von Vorteil und notwendig, die Risse unter dynamischen Belastungsbedingungen statt unter statischen Bedingungen nachzuweisen, wie dies beispielsweise bei dem Rotorblatt eines Hubschraubers der Fall ist, bei dem die dynamischen Belastungsbedingungen, welche jene Bedingungen sind, die wegen der Belastung und Entlastung des Blattes während dessen Drehung auftreten, eine vibrationsähnliche Belastungscharakteristik geben, die zu der Ermüdung des Blattes führen kann, welche letztlich aufgrund einer Rißbildung zum Bruch und Versagen des Blattes führt.Folglich ist unter diesen Umständen es wünschenswert, die Risse in dem Hohlkörper, oder in diesem

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Falle in dem Hubschrauberrotorblatt während der normalen Verwendung nachzuweisen, und hierbei sind die konventionellen statischen Erfassungs- und Prüfvorrichtungen, die eine zusätzliche Ausstattung wie beispielsweise die Vakuumpumpe benötigen, die normalerweise nicht beispielsweise am Flugfeld ohne weiteres vorhanden sind und gleichfalls für dynamische Vorsuche wegen der Tatsache, daß sie ein statisches Druckdifferential statt eines dynamischen Druckdifferentials erzeugen, unpraktisch sind, für diesen Zweck nicht ausreichend. Hinzu kommt, daß es mittels keinem der bekannten Systeme zum Hißnachweis möglich ist, einen Riß in der Innenwandung eines in Verbundbauweise hergestellten Hohlkörpers nachzuweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mittels dessen selbst unter dynamischen Lastbedingungen Risse in geschlossenen Hohlkörpern ungeachtet, ob es sich um Verbundkörper oder einschichtig ausgebildete Hohlkörper handelt, nachweisbar sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird im wesentlichen durch ein System zum Nachweis eines Risses in einer Wandung eines geschlossenen mit einem nicht verunreinigten Bezugsmedium gefüllten Hohlkörper gelöst, wobei Vorrichtungen vorgesehen sind, um auf gegenüberliegenden Seiten der Wandung ein Druckdifferential dynamisch aufzubringen, um dadurch bei Vorhandensein eine.s Risses in das Bezugsmedium eine Verunreinigung einzuleiten. Hierbei sind weiterhin Vorrichtungen vo!'gesehen, um die Anwesenheit der Verunreinigung in dem nicht verunreinigten Bezugsmedium nachzuweisen. Vorzugsweise steht das Bezugsmedium im wesentlichen unter atmosphärischem Druck. Bei der Durchführung des erfindungsgejnäßen Verfahrens wird das Innere des Hohlkörpers mit dem

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nicht verunreinigten Bezugsmedium im wesentlichen bei atmosphärischem Druck gefüllt, wobei die Verunreinigung in das Bezugsmedium bei Vorhandensein oder Entstehen des Risses eingeführt wird und die Anwesenheit der Verunreinigung in dem Bezugsmedium aufgespürt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachweis eines Risses in der Wandung eines geschlossenen Hohlkörpers,der mit einem Bezugsmedium gefüllt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Verunreinigung in das Bezugsmedium durch Aufbringen eines Druckdifferentiales auf gegenüberliegende Seiten der Wandung eingebracht wird und die Anwesenheit der Verunreinigung in dem nicht verunreinigten Bezugsmedium nachgewiesen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht auf das Rotorblatt eines Hubschraubers unter Verwendung des erfindungsgemäßen Riß-Kachweissystemes;

Fig. 2 einen Schnitt von Figur 1 längs der Linie 2-2;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Figur 2, in der eine andere Ausführungsform eines Rotorblattes eines Hubschraubers unter Verwendung des erfindungsgemäßen Riß- Wachweissystemes veranschaulicht ist;

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Pig. -4- und 5 skizzenhafte Ansichten, welche die vorbereitenden Schritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen; und

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Nachweisinstrumentes, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Verwendung finden f kann.

In den Zeichnungen, insbesondere in Fi^ur 1, ist zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Rotorblatt 10 eines Hubschraubers unter Verwendung des erfindungsgemäßen Riß-Nachweissystems veranschaulicht. Das Rotorblatt 10, welches von bekannter Bauweise derartiger Blätter ist, weist eine Vorderkantenverkleidung 12, einen mittleren Holmteil 14 und eine Hinterkantenverkleidung 16 auf. Die Vorderkantenverkleidung 12 ist der Teil des Rotorblattes, welches dem Wind' entgegendreht, wenn das Blatt 10 in der durch den Pfeil 44 angezeigten Richtung gedreht wird. Die Verkleidungen 12 und 16 sind | gebräuchlicherweise durch eine von einer Fiberglasschal-e umgebene Wabenstruktur (nicht dargestellt) gebildet und wie in den Figuren 2 und 3 veranschaulicht, mit dem mittleren Holmteil 14 verbunden.. Das Blatt 10 weist ein Spitzenende 18 und ein Fußende 20 auf. Eine übliche Nabenverbindung oder Rotorblattverbindungsfassung 22 ist an dem Blatt 10 am mittleren Holmteil 14 für die Befestigung des Blattes 10 am Fußende 20 an eine mittlere Nabe 24 befe.stigt, um dadurch drehbar zu sein. Falls gewünscht, kann die Nabenbefestigungspassung 22 als Teil des Blattes 10 ausgebildet sein. Die Nabe 24 ist auf gebräuchliche Weise über eine Antriebswelle und einen Getriebezug (nicht dargestellt) mit einem Motor 26 derart ver-

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bunden, um durch diesen angetrieben zu sein, damit das Blatt 10 in der durch den Pfeil 4-4- angezeigten Richtung gedreht wird. Es ist offensichtlich, daß üblicherweise die Habe 24-mit mehr als einem Blatt verbunden ist. Es ist jedoch nur ein Blatt 10 zur Erläuterung der Erfindung veranschaulicht.

In den Figuren 1 und 2 ist der mittlere Holmteil 14- des Blattes 10 vorzugsweise hohl ausgebildet und weist in der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform lediglich eine einzelne Umgebungswandung 28 auf,welche vorzugsweise aus Metall hergestellt ist und deren Form zur Veranschaulichung elliptisch dargestellt ist. Unter normalen Bedingungen des Betriebes ist der mittlere Holmteil 14- des Blattes 10, welcher den tragenden Bauteil desselben bildet, mit seinem Inneren vollständig" von der Umgebung isoliert, da die umgebende Wandung 28 eine geschlossene Wandung ist. Bei dem erfindungsgemaßen Hißerfassungssystem weist die umgebende Wandung 28 einen Verunreinigungsfühler zur Eißaufzeigung oder Nach v/eisgerät 30 auf, welches durch die Wandung derart hindurchgeführt ist, daß ein Teil desselben in Verbindung mit dem Inneren des hohlen Holmteiles 14- steht, wobei ein Reinigungs- und Auslaßventil 32 gleichfalls durch die Wandung 28 verlaufend vorgesehen ist, um das Innere des hohlen Holmes 14- gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Weise vorzubereiten, die im folgenden genauer beschrieben wird.

In den Figuren 4· und 5> in denen die Funktionsweise des Reinigungs- und Auslaßventiles 32 in Übereinstimmung mit der vorzugsweisen Durchführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens veranschaulicht ist, weist das Reinigungs- und Auslaßventil 32 vorzugsweise ein Paar konzentrischer zylindri scher Teile auf, die eine innere Reinigungskammer 34 und e^- ne äußere Auslaßkammer 36 bilden und weist weiterhin Jchließvorrichtungen 38 zum Abschließen und Öffnen der Kammern y^li

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und 36 des Ventiles zur Umgebung auf.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Einlaß zu dem Ventil 32, welcher den Einlaß zu der Reinigungskammer 34 darstellt, an eine Quelle einer korrodierenden Flüssigkeit 41, beispielsweise Kohlenstofftetrachlorid, wenn die Wandung 28 aus Metall besteht, angeschlossen. Die Flüssigkeit 41 wird in das Innere 40 des hohlen Holmes 14 vorzugsweise mittels einer Pumpe 42 eingepumpt, um das Innere 40 des hohlen Holmes oder Korpers 14 vollständig zu füllen. Die Flüssigkeit 41 verdrängt dadurch jegliche Luft oder andere gasförmige Verunreinigungen durch das Ventil 32 über die Auslaßkammer 36, in die Umgebung hinaus.

Venn das Innere 40 mit der Flüssigkeit 41 gefüllt ist, wird das Ventil 32 mittels der Schließvorrichtungen 38 geschlossen. Der Verunreinigungsfühler 30, der später noch genauer beschrieben wird, wird dann vorzugsweise durch die Umgebungswandung 28 derart eingeführt, daß er in Verbindung mit dem Inneren 40 des hohlen Holmes 14 steht. Anschließend wird die Pumpe an eine Quelle nicht verunreinigten Bezugsmediums angeschlossen, wobei das Medium ein Stoff ist, der den Stoff nicht enthält, dessen Anwesenheit aufgezeigt werden soll. Die Pumpe 42 bleibt an dem Einlaß der Reinigungskammer 34- des Ventiles 32 angeschlossen. Danach wird das Ventil 32 geöffnet, um den Durchstrom des Bezugsmediums durch das Ventil in das Innere 40 des hohlen Holmes 14 und das Ausströmen der darin enthaltenen nicht korrodierenden Flüssigkeit 41 durch die Auslaßkaaimer 36 in die Umgebung zu ermöglichen, bis vorzugsweise die gesamte Flüssigkeit 41 aus dem Inneren 40 des hohlen Holmes 14 herausgespült ist.

.•/unn die gesarate Flüssigkeit 41 aus dem Inneren 40 herausge- :;p^r;! t ίκ.t, wird das Ventil 32 geschlossen und die Quelle des

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Bezugsmediums (nicht dargestellt) von dem Einlaß des Ventiles 32 abgeschaltet. Vorzugsweise, wenn auch nicht unbedingt notwendigerweise, liegt der Druck des Bezugsmediums, welches vorzugsweise ein reines Gas ist, d.h. ein Gas, das die Verunreinigung oder Unreinheit, die aufgezeigt werden soll, nicht enthält, wie beispielsweise Stickstoff (Np), falls Sauerstoff (Op) die zu erfassende Verunreinigung ist, bei atmosphärischem Druck, welcher als der Druck der Umluft definiert ist, die zum Zeitpunkt der Vorbereitung des Blattes 10 für das erfindungsgemäße Riß-Nachweisverfahren herrscht. Wenn das gasförmige Bezugsmedium diesen Druck nicht aufweist, wird dann vorzugsweise vor dem Abschalten der Bezugsmedienquelle von dem Ventil 32 der Druck des Bezugsmediums durch ein Auslaßventil (nicht dargestellt) in der Zufuhrleitung entlastet, bis er den gewünschten atmosphärischen Druck erreicht oder wie es im folgenden erklärt wird, sogar darunter liegt. Danach wird das Reinigungs- und Auslaßventil 32 geschlossen und die Zufuhrleitung abgenommen. Das Innere 40 des hohlen Holmes 14- ist nun vorbereitet, um das Auftreten jeglicher Risse in der umgebenden Wandung 28 nachzuweisen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels dessen der Nachweis von Rissen in Hohlkörpern unter dynamischer Belastung möglich ist, wird das Blatt 10 dann, wie.im normalen Betrieb,mittels des Motors 26 und der Nabe 24- in der durch den Pfeil 44 in Figur 1 aufgezeigten Richtung gedreht. Die Drehung des Blattes 10 erzeugt auf dynamische Weise ein Druckdifferential sowohl auf gegenüberliegenden Seiten des Blattes 10 als auch auf gegenüberliegenden Seiten der umgebenden Wandung 28 wegen dieser Drehung. Dieses Phänomen ist ein Ergebnis der Anwendung des allgemein bekannten aerodynamischen Prinzipes, das über ein gewölbtes Blatt strömende Luft über die Länge des Strömungsweges über das Blatt 10 auf

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einen Druck abnimmt, der kleiner als der statische Umgebungsdruck idt. Es ist weiterhin allgemein bekannt, daß, um ein aerodynamisches Anheben zu ermöglichen, der obere Strömungsweg der Luft über das Blatt 10 langer sein soll als der untere Strömungsweg der Luft über das Blatt 10, so daß der Druck am unteren Teil des Blattes 10 größer ist als der Druck an dem oberen Teil des Blattes 10.

Weiterhin besteht dadurch, daß das Bezugsmedium im Inneren 40 des Holmes 14 bei statischem atmosphärem Druck befindlich ist, ein Druckdifferential zwischen dem Inneren 40 des Blattes 10 und dem Äußeren des Blattes 10 wegen der Druckverringerung längs der Luftströmungswege über das Blatt 10 und zwar auf einen Druck der kleiner ist als der statische Umgebungsdruck. Dies trifft auch zu, falls das Blatt 10 nicht gedreht wird, sondern stattdessen ein Luftstrom von einer äußeren Quelle (nicht dargestellt) über das Blatt 10 geleitet wird. Falls nun ein Riß (nicht dargestellt) in der Umgebungswandung 28 des Holmteiles 14 auftritt, bewirkt das dynamisch erzeugte Druckdifferential, daß das gasförmige Bezugsmedium aus dem Inneren 40 durch den Sprung in der Wandung 28 in die Umgebung ausfließt. Durch diesen Ausfluß wird der Druck im Inneren 40 des Holmes 14 verringert, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht wird und sich das Innere 40 wieder auf dem Umgebungsdruck befindet. Wenn der Druck der Umgebung vergrößert wird, entwedervor oder nach dem Gleichgewichtszustand, beispielsweise durch Nachlassen des Luftstromes über das Blatt 10, um so den Druck an der Umgebung des Blattes längs des vorherigen Luftstromes auf einen Umgebungsdruck zu bringen, welcher nicht höher als der Druck des Holminneren 40 ist, tritt die in der Umgebung enthaltene Verunreinigung oder der Stoff der nachgewiesen werden soll, in das Innere 40 des Holmes 14 wegen des dynamisch erzeugten Druckdifferentiales durch den Riß ein.

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Wenn die Verunreinigung in das Innere 40 des Hohlgefässes oder Holmes 14 eintritt, erzeugt das Verunreinigungsnachweisgerät 30 eine Anzeige der Anwesenheit dieser Verunreinigung. Die Anzeige dieses Nachweisgerätes ist für einen Beobachter der Nachweis, daß in der Wandung 28 ein Riß vorhanden ist, welches bei dem veranschaulichten Beispiel eines HubschrauberrotorblatfcesiO für den Beobachter eine kritische Anzeige darstellt, daß das Blatt 10 ersetzt werden muß, ehe ein Bruch oder Versagen wegen der Metallermüdung auftritt.

Ein weiteres Druckdifferential wird noch durch dynamische Weise an gegenüberliegenden Seiten der umgebenden Wandung 28 mittels der federnden Bewegungen des Hohlkörpers oder Holmes 14 durch die dynamischen Lastbedingungen erzeugt, die während des Normalbetriebes auftreten und die eine Pumpoder Mischwirkung an einem Riß in der umgebenden Wandung erzeugen. Wenn gewünscht, können diese dynamischen Lastbedingungen künstlich auf das Blatt 10 übertragen v/erden. Die dynamische Belastung, die an dem Blatt 10 erzeugt wird, während sich dieses dreht, führt zu einer vibrationsartigen Belastungscharakteristik für das Hubschrauberrotorblatt 10. Diese vibrationsartige Charakteristik tritt an dem drehenden Hubschrauberrotorblatt 10, welches auf normale Weise an der Nabe 24 geangelt ist, dadurch auf, daß das Spitzenende 18 wegen der Zentrifugalkraft nach außen gezwungen wird, wodurch die Neigung erzeugt wird, das Spitzenende 18 des Blattes nach außen zu ziehen, während das Blatt 10 sich dreht und bewi-rkt dadurch das Biegen des Blattes 10. Dieses federnde Biegen oder Vibration des Hubschrauberblattes 10 bewirkt, daß der Riß in der umgebenden Wandung 28 eine Art .Flatterbewegung durchführt, durch welche die Pump-und Mischwirkung am Riß erzeugt wird, welche das Bezugsmedium ausstößt und

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eine gasförmige Verunreinigung einzieht. Die Empfindlichkeit des Nachweisgerätes 30 wird vorzugsweise derart gewählt, daß es auf die Anwesenheit einerrelativ kleinen Menge der Verunreinigung anspricht, so daß die Verunreinigung lediglich einen kleinen Anteil der Umgebung bilden muß und nicht in einem wesentlichen prozentualen Gehalt in der Zusammensetzung dieser Umgebung enthalten sein muß.

Weiterhin wird ebenfalls auf dynamische Weise ein Druckdifferential auf gegenüberliegenden Seiten der Wandung 28 durch Änderungen der Höhe auf eine Höhe erzeugt, die einen Druck aufweist, der von dem Druck des gasförmigen Bezugsmediums im Inneren 40 des Holmes 14- abweicht. Beispielsweise nimmt, während das Blatt auf größere Höhen kommt, der Umgebungsdruck ab und das Bezugsmedium wird in die Umgebung ausgegossen, wodurch der Druck im Inneren 4-0 des Holmes 14- in Richtung des in dieser Höhe herrschenden Umgebungsdruckes verringert wird. Wenn das Blatt 10 anschließend auf eine niedrigere Höhe gebracht wird, nimmt der Druck der Umgebung auf einen Wert zu, der größer ist als das dynamisch erzeugte Druckdifferential des Inneren 40 und somit tritt das umgebende Medium, welches die Verunreinigung enthält, in das Innere 40 des Holmes 14 durch den Riß ein.

Das dynamisch erzeugte Druckdifferential kann folglich entweder während der normalen Verwendung des Blattes 10 oder künstlich erzeugt werden. Weiterhin kann, falls gewünscht, das Bezugsmedium anfänglich bei einem Druck, der wesentlich kleiner als Atmosphärendruck ist, befindlich sein, falls es angestrebt wird, das Druckdifferential zu dem umgebenden Medium zu vergrößern.

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In Figur 6 ist eine besondere Art von Verunreinigungsnachweisgerät 4-6 genauer veranschaulicht. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die nachzuweisende Verunreinigung jeder Stoff sein, der nicht in dem Bezugsmedium enthalten ist. Beispielsweise kann, falls das gasförmige Bezugsmedium durch ein anderes reines Gas als Sauerstoff gebildet ist, wie beispielsweise Helium oder Stickstoffgas, die nachzuweisende Verunreinigung Sauerstoffgas sein. In diesem Pail könnte das in Figur 6 genauer veranschaulichte Verunreinigungsnachweisgerät 4-6 anstelle des in den Figuren 1, 2,3 und 5 veranschaulichten Verunreinigungsnachweisgerätes 30 Verwendung finden. Dieses Sauerstoffverunreinigungsnachweisgerät 4-6 ist ein chemisches Absorptionsnachweisgerät mit direkter Ablesung, dessen Arbeitsweise im Prinzip der Arbeitsweise eines Ferritoxygenanalyzers entspricht,der von der Firma Bacharach hergestellt wird. Dieses Nachweisgerät 46 mit direkter Ablesung ist eine Vorrichtung mit Sichtkontrolle, welche im wesentlichen symmetrisch um deren Mittelachse ausgebildet ist. Das Sauerstoffnachweisgerät 4-6 weist eine Strömungsöffnung 50> eine Einlaßkammer 52, die in Verbindung mit der Strömungsöffnung 50 während der normalen Arbeitsweise der Vorrichtung 46 steht, eine Expansionskammer 5^-, die an einem Ende mit der Strömungsöffnung 50 und am anderen Ende mit einem Sauerstoffabsorptionsmedium, beispielsweise Natriumhydrοsulfid (Ns₂SpO^) steht, und einen Schutzschirm 57 (anti-slosh screen) auf, der zwischen der Expansionskammer 54- und dem Medium 55 derart angeordnet ist, um ein zufälliges Überschwappen des Mediums 55 in. die Kammer 54- lediglich durch die Drehung des Blattes 10 zu vermeiden, welches hierdurch eine falsche Anzeige geben würde.

Ein unter Federspannung gehaltener Ventilsitz 56 ist an einer stößelähnlichen Achse 58 befestigt. Dieser Ventilsitz 56

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dichtet die Strömungsöffnung 50 gegen die Einlaßkammer 52,
wie in Figur 6 veranschaulicht, ab, wenn der Stößel 58 nicht heruntergedrückt ist. Der unter Pedervorspannung stehende
Stößel 58 wird heruntergedrückt, wenn das Nachweisgerät 46
durch die Wandung 28 eingeführt und in seine Lage hineingeschraubt wird, da ein Vorsprung 59 im Bereich dessen Unterendes mit den Kanten der Wandung 28, die das-Loch für die
Einfügung des Nachweisgerätes umgeben, in Berührung kommt. g Dadurch ist ein Strömungsweg durch das Nachweisgerät 46 durch den Einlaß 52 der Öffnung 50 und die Expansionskammer 5^ zu dem oauerstoffabsorptionsmedium 55 geöffnet. Vorzugsweise
ist der Anschlußpunkt 61 zwischen der Einlaßkammer 52 und
der Strömungsöffnung 50 höher angeordnet als der Stand des
Mediums 41 im Inneren 40, während des Vorbereitungsschrittes, so daß, wenn das Nachweisgerät 46 in das Innere 40 eingeführt wird, das Medium 41 nicht in die Strömungsöffnung 50 eintritt und somit aus dem Inneren 40 mit der entsprechenden Menge des Mediums 41 herausgespült werden kann.

Das Sauerstoffabsorptionsmedium 55 dehnt sich vorzugsweise
in seinem Volumen auf das Zehnfache des Volumens des Hinges ^ oder Expansionskammer 5^ aus, wenn das Medium 55 Sauerstoff
absorbiert. Im Bereich der Expansionskammer 5^ ist ein Sichtfenster 60 angeordnet, so daß die Anwesenheit des Sauerstoffabsorptionsmediums in der Kammer 5^ durch dieses wahrgenommen werden kann, welches somit anzeigt, daß Sauerstoff im Inneren 40 des Hohlgefässes oder Holmes 14 anwesend ist, und daß folglich in der umgebenden Wandung 28 ein Riß aufgetreten ist.

Falls es gewünscht ist, kann das Verunreinigungsnachweisgerät 30 durch ein Nachweisgerät 62 ersetzt werden, welches die Anwesenheit von Feuchtigkeit oder Wasserdampf als Verunreinigung nachweist. In diesem Falle ist das in gestrichelten Linien in

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Figur 1 veranschaulichte Feuchtigkeitsnachweisgerät 62 vorzugsweise im Bereich der Spitze 18 des Blattes 10 statt am Fußende 20 desselben angeordnet, um die Wirkung der Zentrifugalkraft des Blattes 10 -auszunutzen, die jegliche im Inneren 40 anwesende Feuchtigkeit in Richtung der Spitze 18 des Blattes treibt. Weiterhin würde in diesem Falle das Innere 40 mit einem trockenen Gas statt mit einer Flüssigkeit oder einem flüssigen Medium gespült werden, um dadurch nicht irgendwelche Spuren einer Flüssigkeit im Inneren zu hinterlassen, die zwangsläufig das Nachweisgerät 62 betätigen würden. Beispielsweise kann das Feuchtigkeitsnachweisgerät 62 edne auf Feuchtigkeit ansprechende Vorrichtung, wie beispielsweise ein behandeltes Indikatorpapier enthalten, welches sauer wird und die Farbe ändert, wenn Wasserdampf vorhanden ist, oder es 'kann irgendein gebräuchlicher Feuchtigkeitsanzeiger Verwendung finden.

Weiterhin kann, wenn eine elektrische Ablesung der Anwesenheit einer Verunreinigung wie beispielsweise Sauerstoff statt einer direkten Sichtkontrolle gewünscht sein sollte, wie dies beispielsweise mittels einer in der Führerkanzel eines Hubschraubers während dessenBetriebes der Fall sein kann, so daß das Auftreten eines Risses in dem Holm 14 sofort zum Zeitpunkt des Auftretens entdeckt werden kann, ein .selbsterzeugender Sauerstoffanzeiger vom elektrolytischen Typ anstelle des Verunreinigungsnachweisgerätes 30 Verwendung finden, der einem Bacharach-Typ Modell K Gas Analyzer oder einem Beckman-Modell 715 Process Oxygen Monitor entsprechen kann. In diesem Falle ist das Nachweisgerät in Reihenschaltung (nicht dargestellt) mit einem Relais, einem bürstenlosen Generator mit einer Windung um die Nabe 24 und einem Magneten im Fußende 20 eines Jeden Blattes 10 und einem elektrisch betätigten Anzeigegerät

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in der Führerkansel geschaltet. Während sich das Blatt 10 di'eht, wird ein elektrisches Feld erzeugt. Wenn Sauerstoff im Inneren 40 des Holmes 14 vorhanden ist, wird ein Strom durch das Analysegerät erzeugt, der den Stromkreis schließt und somit das Anzeigegerät in der Führerkanzel betätigt.

In Figur 3 ist veranschaulicht, daß das erfindungsgemäße Verfahren gleichfalls bei in Verbundbauweise hergestellten Hohlkörpern Verwendung finden kann, die mehr als eine Umgebungswandung aufweisen, um Risse in jeder oder beiden umgebenden Wänden nachzuweisen. Die in Figur 3 veranschaulichte Ausführungsform zeigt ein in Verbundbauweise hergestelltes Rotorblatt 10a eines Hubschraubers mit einer Vorderkantenverkleidung 12a und einer Hinterkantenverkleidung 16a, die in der Bauweise den Verkleidungen 12 und 16 der in Figur 1 veranschaulichten Ausführungsform entsprechen, wobei ein mittlerer in Verbundbauweise hergestellter hohler Holmteil 64 vorgesehen ist. Dieser doppelschalige Holmteil 64 weist eine äußere umgebende Wandung 66, die als allgemein elliptisch veranschaulicht ist und eine innere umgebende Wandung 68 auf, welche gleichfalls elliptisch veranschaulicht ist, jedoch vorzugsweise nicht konzentrisch mit der äußeren umgebenden Wandung 66 angeordnet ist, um so zwei hohle Kammern 70 und 72 zu bilden. Die hohle Kammer 70 weist vorzugsweise eine umgebende Wandung gleichbleibender Dicke auf, die teilweise aus der Außenwandung 66 und teilweise aus der Innenwandung 68 besteht und die hohle Kammer 72 weist vorzugsweise einen Abschnitt auf, der aus einer umgebenden Wandung doppelter Dicke besteht, welche durch die Außenwandung 66 und die Innenwandung 68 gebildet ist, wobei ein anderer Teil durch eine Wandung lediglich einfacher Dicke gebildet ist und die Innenwandung 68 bildet.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachweis

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eines Risses in der hohlen Kammer 72 zum Zwecke der Erläuterung beschrieben. Die Außenwandung 66 ist mit der Innenwandung 68 vorzugsweise längs des gesamten Außenumfanges oder der Aussenf lache der Innenwandung verbunden oder verklebt, die in Berührung mit der Innenfläche der Wandung 66 steht und durch eine Linie 86a veranschaulicht ist, deren Dicke übertrieben ist. Vorzugsweise ist der Stoff, mittels dessen diese klebeartige Verbindung erzielt wird, durch ein Material gebildet, welches die Fähigkeit aufweist, zu entgasen oder während der normalen Verwendung Gas abzugeben. Ein Beispiel für ein derartiges Material ist ein Epoxyharzaminkondensat, welches gasförmiges Ammoniak (NH,) abgibt.

In diesem Fall ist die nachzuweisende Verunreinigung durch die gasförmige Verunreinigung gebildet, die aus dem Klebematerial 63 entgast wird, welche bei dem gewählten Beispiel gasförmiger Ammoniak ist. Bei normalen Bedingungen wird die gasförmige Verunreinigung im Bereich außerhalb der hohlen Kammer 62 gehalten. Wenn jedoch ein Riß in der inneren Umgebungswandung 68 auftritt, wird die entgaste Verunreinigung in das hohle Innere72 wegen eines innewohnenden Unterschieds in den Partiäldrücken zwischen dem nicht verunreinigten Bezugsmedium und dem Verunreinigungsmedium eintreten, und die Anwesenheit der Verunreinigung wird dann durch das Verunreinigungsnachweisgerät 30a erfasst, welches durch die umgebenden Wandungen 66 und 68 derart eingefügt wurde, daß es in Verbindung mit dem hohlen Inneren 72 steht. Vorzugsweise ist das Verunreinigungsnachweisgerät 30a derart ausgebildet, daß es die Anwesenheit einer Verunreinigung in der direkten Umgebung des Blattes 10a genau so gut nachweisen kann, wie die Verunreinigung, die aus dem Klebematerial 68 abgegeben wird, so daß ein Sprung sowohl in der äußeren Umgebungswanaunt'; 66 als auch

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in der inneren Umgebungswandung 68 nachgewiesen wird. Das hohle Innere 72 des Verbund-Holmteiles 64 wird mit dem gasförmigen Bezugsmedium in im wesentlichen gleicher Weise gefüllt, wie es bei der einschaligen Ausführungsform von Fig. 2 beschrieben wurde, obwohl in diesem Falle das Bezugsmedium wegen der innewohnenden Unterschiede der Partialdrücke im wesentlichen druckunabhängig ist. Auf diese Weise wird sogar ein Hiß in der Innenwandung 68 nachgewiesen, wenn in der Außenwandung 66 kein Riß auftritt, da die gasförmige Verunreinigung in das hohle Innere 72 eintritt.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Systemes zur Durchführung dieses Verfahrens können Ermüdungsfehler der Art, wie sie wegen der normalen Verwendung eines Hohlkörpers von entweder einschaliger oder mehrschaliger (mehr als eine Wandung, Verbundbauweise) auftreten, unter dynamischen Arbeitsbedingungen nachgewiesen werden, wie dies beim normalen Gebrauch der Fall ist, als es auch möglich ist, dies bei statischen Bedingungen zu tun, um somit die frühestmögliche Warnanzeige eines möglichen Bruches oder eines möglichen Versagens wegen des Auftretens eines Eisses zu schaffen, wobei dies in genauer, wirksamer und wirtschaftlicher, zerstörungsfreier Versuchsweise geschieht.

Der in der vorangegangenen Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen verwendete Ausdruck "hohl" soll alle Körper und otoffe einschließen, die nicht durch eine feste homogene durchgehende Struktur gekennzeichnet sind, und der Ausdruck "Atmosphärendruck" wird als der Luftdruck zum Zeitpunkt der Vorbereitung des Hohlkörpers für den Nachweis definiert, wobei dieser Zeitpunkt der Zeitpunkt ist, an dem das Bezugsmedium in das hohle Innere eingeführt und dieses mit dem Medium gefüllt wird.

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Weiterhin soll hervorgehoben werden, daß die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lediglich zum Zwecke der Erläuterung gewählt wurden und daß viele Änderungen und Ausfuhrungsformen der Erfindung hieraus abgeleitet werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (16)

P ATENTANöERÜ CHE

1. Verfahren zum Nachweis eines Risses in der Wandung eines geschlossenen Hohlkörpers, der mit einem Bezugsinedium gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Verunreinigung in das Bezugsmedium eingeleitet wird, indem ein Druckdifferential an gegenüberliegenden Seiten der Wandung erzeugt wird, und daß die Anwesenheit der Verunreinigung in dem nicht verunreinigten Bezugsmedium nachgewiesen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Hohlkörper eine Innenwandung und eine äußere Umgebungswandung aufweist, die miteinander durch ein Verbindungsmaterial verbunden sind, welches eine Verunreinigung gasförmig abgeben kann, und daß ein nicht verunreinigtes Bezugsmedium in das Innere des Hohlkörpers eingefüllt wird, die Verunreinigung in das Bezugsmedium eingeleitet wird und die Anwesenheit der Verunreinigung in dem Bezugsmedium nachgewiesen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführen der Verunreinigung den Verfahrensschritt einschließt, das Druckdifferential dynamisch zu erzeugen, indem die Wandung einer dynamischen Belastung unterzogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Hohlkörpers mit einer Flüssigkeit gefüllt wird und anschließend die Flüssigkeit aus dem Inneren des Hohlkörpers durch Füllen des Inneren mit dem Bezugsmedium herausgepült wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugsmedium ein Gas Verwendung findet.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllen den zusätzlichen Verfahrensschritt, das Entlasten des Bezugsmediums auf im wesentlichen atmosphärischem Druck nach dem dpülen einschließt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachweis die »Sichtanzeige der Anwesenheit der Verunreinigung einschließt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachweis durch Erfassen einer gasförmigen Verunreinigung erfolgt.

9- Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugsmedium bei im wesentlichen atmosphärischem Druck gehalten wird.

10. Vorrichtung zum Nachweis eines Risses in der Wandung eines geschlossenen Hohlkörpers, der mit einem nicht verunreinigten Bezugsmedium gefüllt ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen zur dynamischen Erzeugung eines Druckdifferentia-Ies auf gegenüberliegenden Seiten der Wandung (28, 66, 68) zum Einführen einer Verunreinigung in das Bezugsmedium und Vorrichtungen (30, 30a, 60, 62) vorgesehen sind, um die Anwesenheit der Verunreinigung in dem nicht verunreinigten Bezugsmedium nachzuweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugsmedium bei atmosphärischem Druck befindlich ist.

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BAD ORIGINAL

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugsmedium ein reines Gas Verwendung findet.

13· Vorrichtung nach Anspruch 1.0, dadurch gekennzeichnet, daß als Verunreinigung eine gasförmige Verunreinigung Verwendung findet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Verunreinigung Wasserdampf Verwendung findet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachweisvorrichtung durch eine chemische Absorptionsnachweiseinrichtung mit direkter Ablesung gebildet ist, die

cLxg
auf/Anwesenheit der Verunreinigung t anzeige dieser Anwesenheit zu geben,

auf^Änwesenheit der Verunreinigung anspricht, um eine Sicht-

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Verunreinigung gasförmiger Ammoniak Verwendung findet.

1 09849/ 1242

W.

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