DE2329183A1

DE2329183A1 - Rotierende ultraschallpruefeinrichtung

Info

Publication number: DE2329183A1
Application number: DE2329183A
Authority: DE
Inventors: Peter Atkinson; Matthew James Hetherington
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1972-06-08
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1974-01-03
Also published as: CA984954A; NL7307976A; BE800573R; FR2188848A5; DE2329184C2; BE800574A; LU67747A1; US3848461A; GB1428369A; GB1383528A; CA995348A; DE2329183C2; NL7307977A; US3854326A; DE2329184A1

Description

PAT E N TA N V/Ä L Γ Ε

DR. INC. A. VAN DER WERTH .DP. FRANZ LEDERER

21 HAMBURC 9O β MÖNCHEN 80

WlLlTO«rE» ST«. »J · TEL. .04 11! 77ΟββΙ LUCIIE-GRAHN.STR. 33 · TEL. ,08111472947

München, 7. Juni 1973 P/7338

BRITISH STEEL CORPORATION, 33 Grosvenor Place, London S.W. 1,

England

Rotierende Ultraschallprüfeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende Ultxaschallprüfeinrichtung, wie sie beispielsv/eise zum Prüfen von Stahlrohren etwa auf Risse oder Maßgenauigkeit durch Umdrehen einer Ultraschallabtastvorrichtung entlang einer Schraubenlinie niedriger Steigung um die Rohre verv/endet wird.

Durch die Erfindung sollen derartige rotierende Ultraschallprüfeinrichtungen geschaffen werden, bei denen der Vorteil besteht, daß sie schnell und einfach an Rohrprüflinge unterschiedlichen Durchmessers angepaßt werden können.

Nach der Erfindung umfaßt eine rotierende Ultraschallprüfeinrichtung einen ringförmigen Stator, der eine erste austauschbare hohle Rohrführung trägt, eine austauschbare ringförmige Ultraschallabtastvorrichtung, die jenseits von einem Ende des Stators angeordnet ist und drehbar am Stator montiert ist, und eine zweite austauschbare hohle Rohrführung, die getrennt vom Stator an der dem Stator gegenüberliegenden Seite der Abtastvorrichtung montiert ist.

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Die erste !Führung kann eine Muffe umfassen, die in den Stator einpaßbar ist und durch gleitende Bewegung vom Stator am der Abtastvorrichtung gegenüberliegenden Ende heraus austauschbar ist.

Die zweite Führung kann in gleicher Wed.se eine Muffe enthalten, die in eine ringförmige Halterung einpaßbar ist und durch Herausschieben aus der Halterung austauschbar ist. Die Ultraschallabtastvorrichtung kann an einem Ende einer Hülse befestigt sein, die um den Stator drehbar montiert ist.

Die erste und die zweite Führung können jeweils eng passende innere ringförmige Einsätze aufweisen, die Führungen enger Toleranz für die hindurchtretenden Rohre bilden.

Weitere Einzelheiten und Besonderheiten der Erfindung ergeben j3ich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels •unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die einen Längsschnitt durch eine rotierende Ultraschallprüfeinrichtung zum Prüfen von Stahlrohren zeigt.

Die dargestellte rotierende Prüfeinrichtung eignet sich beispielsweise zum Prüfen von Stahlrohren eines Außendurchmessers zwischen 1/2" und 2 1/4" und besteht im wesentlichen aus zwei Hauptteilen: Einem stationären Teil und einem rotierenden Teil. Der stationäre Teil umfaßt einen Träger 1 aus rostfreiem Stahl, der einen Stator in Form eines Axstutzens 2 aus Bronze mit einem Ringflansch 3 trägt. Ein entfernbares Rohr 4 aus rostfreiem Stahl, das eine erste Führung bildet, ist in den Axstutzen 2 eingesteckt und hat an einem Ende einen Flansch 5_t der gegen den Ringflansch 3 des Axstutzens 2 anliegt. An einem Ende des Rohrs 4 sitzt innen in strammem Sitz, jedoch entfernbar ein Ring 6, etv/a der Art, die unter der Handelsbezeichnung "Tufnol" bekannt ist. Der Ring 6 dient als Führungsstück enger Toleranz für Rohrprüflinge, wenn diese durch die Einrichtung geleitet werden. Mit dem Rohr 4 fluchtet ein feststehendes, einen Flansch aufweisendes Rohr 7» das eine zweite Führung bildet und das getrennt vom Rohr 4 auf einem Träger

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38 montiert ist. Das mit dem Flansch versehene Rohr 7 ist ebenfalls mit einem stramm sitzenden, jedoch entfernbaren inneren Ring 8 der als "Tufnol" bekannten Art ausgestattet, die als Führungsstück mit enger Toleranz für den Rohrprüfling dient.

Zum rotierenden Teil der Einrichtung gehört die Ultraschallabtastvorrichtung mit einem drehbaren Sondenvorrichtungsring 9, der koaxial zwischen den Rohren 4 und 7 angeordnet ist.

Der Ring 9 umfaßt eine ringförmige Kammer 10, in der vier Ultraschall-Sondenwandler 11 montiert sind, von denen nur einer dargestellt ist. Diese Wandler umfassen stutzenartige Körper aus Epoxyharz mit einem Bolzen von kreisförmigem Querschnitt, und in jedem Bolzen des Wandlers ist ein Wandler-Kristallelement 12 montiert.

Jeder der Wandler 11 ist in der Abtastvorrichtung um seine Längsachse drehbar montiert. Ein Schnecken- und Schneckenradmechanismus 39 dient der Justierung der Rotationsstellung jedes Wandlers, der somit sehr genau für die spezielle geforderte Richtung der Ultraschallschwingungs-Transmission ausgerichtet und justiert werden kann.

Der Vorrichtungsring 9 ist mit Hilfe von vier schneilösbaren Klammern 40, von denen in der Zeichnung nur eine sichtbar ist, mit einem Trägerring 41 verbunden, der seinerseits mit Hilfe von Schrauben 42 mit einer ringförmigen Rotorhülse 13 verbunden ist, die drehbar um den Axstutzen 2 gelegt ist. Zwischen der Rotorhülse 13 und dem Axstutzen 2 ist ein hydrostatisches Drehlager gebildet, das sich durch vier allgemein rechteckig geformte Ausnehmungen 14 um die Außenfläche des Axstutzens 2 ergibt. Jede Ausnehmung 14 ist über eine Einlaßöffnung 15 mit einem Wasserspeisungskanal 16 verbunden, von denen in der Zeichnung nur einer im Axstutzen oder im Flansch 3 sichtbar ist.

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Zusätzlich zur hydrostatischen Drehlagerung des rotierenden Teils beinhaltet die Vorrichtung auch eine hydrostatische Schublagerung zur Vermeidung einer Axialbewegung des rotierenden Teils, mit einem lagerring 17_t der auf jeder Seite eine ringförmige Nut 18 aufweist. Die Nuten 18 sind durch zwei diametral gegenüberliegende Wasserspeisungskanäle 43 (von denen in der Zeichnung nur einer sichtbar ist) über Drosselöffnungen 19 verbunden.

Der Lagerring 17 ist mit (nicht dargestellten) Schrauben an das Ende des Axstutzens 2 so angeschraubt, daß der genutete äußere Teil einer seiner Stirnflächen gegen das Ende der Rotorhülse 13 anliegt, während die andere genutete Stirnfläche gegen eine Seite des Sondenvorrichtungsrings 9 anliegt.

Im Betrieb sind die Ultraschallwandler 11 mit dem zu prüfenden Rohr durch V/asser gekoppelt, und für diesen Zweck ist die ringförmige Kammer 10 über eine Mehrzahl von um den Ring 9 verteilten Öffnungen 20 (von denen in der Zeichnung nur eine sichtbar ist) mit V/asser gefüllt und wird gefüllt gehalten. Die Öffnungen 20 haben Verbindung zu einer ringförmigen Nut 21 in der Stirnseite des Lagerrings 17. Die ringförmige Nut 21 ihrerseits ist mit zwei diametral gegenüberliegenden Wasserspeisungskanälen 22 verbunden, von denen in der Zeichnung nur einer sichtbar ist.

Die Rotorhülse 13 weist einen gezahnten Flansch 23 auf, an dem im Betrieb ein (nicht dargestellter) Treibriemen für die Drehung der Hülse angreift.

Die Rotorhülse 13 trägt integral eine Schleifringeinheit mit acht Schleifringen 24, die in einen ringförmigen Block 25 aus elektrisch isolierendem Material eingegossen sind. Jeder Wandler 11 ist mit einem separaten Paar der Schleifringe 24 verbunden, und zwar über (nicht dargestellte) elektrische Leitungen, die durch (nicht dargestellte) Bohrungen in der Rotorhülse 13 verlaufen, über vier koaxiale Steckverbindungen 44, 45 (von denen nur eine dargestellt

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ist), die jeweils in einem in eine Bohrung 26 im Trägerring 41 eingepaßten Isolierträger 27 montiert sind, über eine Karte 61 und über (nicht dargestellte) Leiter, die auf die Außenfläche der Karte 61 von der Buchse 45 der Steckverbindung zum Wandler gedruckt sind. Eine Bürstenanordnung 23 trägt Bürsten 29, die die Verbindung mit den Ringen 24 herstallen, wodurch die Sonden mit einer externen Stromquelle und einer Überwachungseinheit verbunden werden.

Es muß sichergestellt sein, daß im Beirieb kein Wasser von den Flüsaigkeitslagern oder von der Ultraschallkopplung zu den Schleifringen und Bürsten gelangt. Zu diesem Zweck wird Wasser, das vom !Drehlager am mit dem Plansch versehenen Ende austritt, am Eintritt in den Bereich der Schleifringe durch ein schraubenliniges Gewinde 30 gehindert, das sich an der Außenfläche der Rotorhülse 13 befindet, in engem Sitz in einem Gehäuse 51 läuft und in einem solchen Sinn geschnitten ist, daß das entwichene Wasser in einem Ringspalt 32 am Ende der Rotorhülse 13 zurückgehalten wird. Zum Abba\i eines sich im Ringspalt 32 bildenden Drucks ist dieser mit dem Inneren des Rohrs 4 aus rostfreiem Stahl über Abflußöffnungen 33 verbunden.

Am anderen Ende des Drehlagers ist die Schleifringanordnung gegen das Eindringen von V/asser mit Hilfe einer auf der Rotorhülse 13 montierten Spritzringanordnung 34 geschützt.

Zum Abführen von Flüssigkeitsdruck, der sich aufgrund von Leckverlusten von den hydrostatischen Lagern gebildet hat, erstrecken sich Abflußöffnungen 46 und 47 durch die Wand des Axstutzens 2 in das Innere des Rings 6 bzw. von einer Ringnut 48 im Lagerring 17 in das Innere des Rings 6.

Für den Betrieb der Einrichtung wird Wasser in die Wasserspeisungskanäle 16 und 43 eingespeist, das die Ausnehmungen 14 des Drehlagers und die Ringnuten 18 des Schublagers mit unter Druck befindlichem Wasser füllt, so daß die Lager hydrostatisch aktiv werden. Von den hydrostatischen Lagern entweichendes Wasser fließt durch die Abflußöffnungen 33, 46 und 47 ab.

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Außerdem wird Wasser in die Wasserspeisungskanäle 22 eingespeist, so daß die ringförmige Kammer 10 im Sondenvorrichtungsring 9 über die ringförmige Nut 21 und die Öffnungen 20 mit V/asser versorgt wird.

Sind die hydrostatischen Lager einmal in Betrieb gesetzt, so kann die Rotorhülse 13 und damit die Wandlervorrichtung gedreht werden. Wegen der Zentrifugalwirkung füllt sich die ringförmige Kammer 10 nicht vollständig mit Wasser und die Vorrichtung ist zur Aufnahme eines Rohrprüflings bereit. Dieser wird in Richtung eines Pfeils 37 eingeführt.

Das Rohr läuft nun durch den rotierenden Sondenvorrichtungsring 9 und wird, da die ringförmige Kammer 10 mit Wasser gefüllt ist, sofort über das V/asser mit den Wandlern 11 gekoppelt, so daß die Ultraschallprüfung des Rohrs sogleich beginnen kann.

Sollen Rohre unterschiedlicher Größe geprüft werden, so kann die Einrichtung leicht an die neue Größe angepaßt werden, indem das Stahlrohr 4 in Richtung seines mit dem Flansch versehenen Endes herausgo zogen wird und durch ein neues Rohr mit einem Ring 6 ersetzt wird, der eine für die neue Größe des rohrförmigen Prüflings geeignete Wanddicke aufweist. In gleicher Weise wird das Stahlrohr 7 ersetzt und wird der Vorrichtungsring vom Trägerring 41 abgenommen, indem die schneilösbaren Klammern 40 geöffnet werden und die Ringvorrichtung 9 in Querrichtung von der Vorrichtung entfernt wird, wodurch gleichzeitig die Steckverbindung 44, 45 geöffnet wird, und dann wird durch eine neue Vorrichtung geeigneten Innendurchmessers ersetzt.

Durch Anordnen der Abtastvorrichtung am einen Ende des Hauptstatorteils kann also die Einrichtung nach der Erfindung leicht und schnell so angepaßt v/erden, daß sie rohrförmige Prüflinge unterschiedlichen Außendurchmessers aufnimmt.

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Claims

-T- Patentanspruch e

1.)Rotierende Ultraschallprüfeinrichtung mit einem ringförmigen Stator, der eine erste austauschbare hohle Rohrführung trägt, gekennzeichnet durch eine austauschbare ringförmige Ultraschallabtastvorrichtung, die jenseits von einem Ende des Stators (2) angeordnet ist und drehbar am Stator montiert ist, und durch eine zweite austauschbare hohle Rohrführung (7), die getrennt vom Stator auf der dem Stator gegenüberliegenden Seite der Abtastvorrichtung montiert ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führung eine in den Stator (2) eingepaßte Hülse (4) umfaßt, die durch gleitendes Herausnehmen aus dem Stator an dem der Abtastvorrichtung gegenüberliegenden Ende austauschbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ZAveite Führung eine in eine ringförmige Halterung (38) eingepaßte Muffe (7) umfaßt, die durch gleitendes Herausbewegen .aus der Halterung austauschbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallabtastvorrichtung an einem Ende einer Hülse (13) befestigt ist, die drehbar auf dem Stator (2) montiert ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Führung eng passende innere ringförmige Einsätze (6, 8) aufweisen, die Führungen enger Toleranz für die hindurchtretenden Rohre bilden.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung eine ringförmige Kammer

(10) umfaßt, die an ihrer radial inneren Seite offen ist und innerhalb derer eine Mehrzahl von Ultraschall-Sondenwandlern

(11) monti ert s ind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet;, daß die Sondenwandler (11) an der Abtastvorrichtung bei der Montage für eine Ausrichtung relativ zum Prüfling justierbar sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenwandler (11) an der Abtastvorrichtung um eine Achse parallel zur Drehachse der Vorrichtung drehbar justierbar sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sondenwandler (11) einen zylindrischen Bolzen mit einem Ultraschall-Wandlerelement (12), das auf einer Seite des Bolzens getragen ist, aufweist und der Bolzen verdrehbar in einer Bohrung der Abtastvorrichtung montiert ist.

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