DE2335745A1

DE2335745A1 - Fuehrung zur unterstuetzung eines stangenfoermigen koerpers mit nominell kreisfoermigem querschnitt

Info

Publication number: DE2335745A1
Application number: DE19732335745
Authority: DE
Inventors: Claes Christian Agerup; Hans Erik Gundtoft; Torben Nielsen; Ole Olsen
Original assignee: Atomenergikommissionen
Current assignee: Atomenergikommissionen
Priority date: 1972-07-18
Filing date: 1973-07-13
Publication date: 1974-01-31
Also published as: DK127755B; DE2335745C3; JPS5435514B2; US3807618A; FR2193439A5; NO135268C; DE2335745B2; NO135268B; JPS4993085A; GB1420465A; CA978350A

Description

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ATOMENERGIKOMMISSIONEN, Kopenhagen, Dänemark

Führung zur Unterstützung eines stangenförmigen Körpers mit nominell kreisförmigem Querschnitt

Die Erfindung betrifft eine Führung zur Unterstützung eines stangenförmigen Körpers mit nominell kreisförmigem Querschnitt, der in seiner Längsrichtung durch die Führung vorgeschoben wird, insbesondere für die Anwendung in einer Vorrichtung für zerstörungsfreie Untersuchungen von Rohren«

An Führungen der genannten Art wird oft die Forderung nach äusserst genauer Zentrierung des unterstützten Körpers in bezug auf eine feste Mittellinie, z.B. auf die Achse eines um den Körper rotierenden Messkopfes, gestellt, u.z, unangesehen Variationen in den Abmessungen des Körpers, hierunter auch der Form seines Querschnitts, innerhalb eines gegebenen Toleranzbereiches· Ausserdem ist es wünschenswert, dass sich eine bestimmte Führung zur Unterstützung von Körpern mit verschiedenen nominellen Durchmessern benutzen lässt und dass die Bewegung des Körpers durch die Führung hindurch mit kleiner Reibung und ohne wesentliche Gefahr für eine Beschädigung seiner Oberfläche erfolgt.

Die genannten Forderungen werden von einer erfindungsgemässen Führung erfüllt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eins stationäre äussere Buchse umfasst, die auf einem Teil ihrer Länge enge Gleitpassung mit einer axial verschiebliehen Buchse hat, die an ihrem einen Ende eine inwendige, zylindrische oder hauptsächlich zylindrische, zur Auflage gegen die Oberfläche des stangonförmigen Körpers bestimmte Kontaktfläche besitzt, welche innere Buchse an ihrem genannten Ende axial so geschlitzt ist, dass Zungen gebildet werden, und eine in bezug auf die Achse der Führung schräggestellte äussere Auflagefläche hat, die gegen eine schräggestellte inwendige Auflagefläche der äusseren Buchse anliegt, und dass die Führung Federorgane enthält, die die innere Buchse so in Axialrichtung belasten, dass die beiden mit der äusseren Buchse koaxialen Auflageflächen gegeneinander anliegen.

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Die Anwendung einer geschlitzten inneren Buchse mit Zungon, die sich unter dem Einfluss der Federkraft gemeinsam auf die Oborfläche des stangenförmigen Körpers zu und wieder von dieser wegbewegön können, ermöglicht bei geeigneter Wahl der Federkraft ein Festhalten, welches eventuellen Noigungon zu seitlichen Verschiebungen des Körpers effektiv entgegenwirkt, ohne deshalb die in Längsrichtung erfolgende Bewegung des Körpers durch die Führung in wesentlichem Umfang zu bremsen» Die mit der Susseren Buchse koaxialen Auflageflächen sichern zusammen mit dem Umstand, dass dio beiden Buchsen an dem von den Zungen abgekehrten Ende der Führung relativ zueinander zentriert sind, auch im Falle von Abweichungen vom nominellen Stangenquerschnitt die bestmögliche Zentrierung.

Ein Aggregat mit einer geschlitzten inneren Buchse, wie sie hier vorgeschrieben wird, ist in etwas ähnlicher Ausführung von den sogenannten Spannzangen her bekannt, die in Werkzeugmaschinen Anwendung finden. In diesem Fall landolt es sich jedoch um die Lösung einer wesentlich abweichenden technischen Aufgabe, nämlich das maximale Festhalten doa eingespannten Gegenstandes zwecks Übertragung erheblicher Drehmomente, wogegen der vorliegenden Erfindung gemäss beabsichtigt wird, eino optimale Zentrierung mit aus Rücksicht auf di© axiale Bewegungsfreiheit des stangenförmigen Körpers so kleiner Haltekraft wie möglich zu erzielen, und die axialen und radialen Bewegungen der geschlitzten Buchse in einer Spannzange sind teils zwangsgeführt, teils wesentlich grosser als in der erfindungsgemässen Führung, da sie bewirken sollen, dass der Körper abwechselnd vollständig freigegeben und unbeweglich festgeklemmt wird.

Es ist auch bekannt, radial geschlitzte und aussen konische Lagerbüchsen für rotierende,axial fixierte Wellen zu benutzen, doch auch in diesem Fall ist die Ausführung der Buchsen von einer ganz anderen technischen Aufgabe abhängig, nämlich eine automatische Kompensation von Lagerspiel zu sichern, welches auf Abnutzung der relativ zueinander rotierenden Lagerflächen der Welle und der Buchse zurückzuführen ist.

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Die beiden Auf la geflachen können konisch sein, und zwar so, dass der Scheitelwinkel des Konus der inneren Buchse kleiner ist als der Scheitelwinkel der Auflagefläche der äusseren Buchse. Hierdurch werden Neigungen, dass sich die beiden Buchsen mit ihren Auflageflächen ineinander verklemmen, effektiv verhindert, denn ein derartiges Verklemmen würde den Vorschub des unterstützten Körpers im Falle lokaler Variationen in den Abmessungen erschweren. ·

Um sicherzustellen, dass das Zentrierareal zwischen den beiden Buchsen so gross wie möglich wird, können sich die Passungsflächen zwischen der äusseren und der inneren Buchse von dem dem geschlitzten Ende der inneren Buchse abgekehrten Ende bis wenigstens dorthin erstrecken, wo die Zungen beginnen.

Es wird bevorzugt, dass die Anzahl der Zungen an der inneren Buchse ungerade und speziell ein ungerades Vielfaches von drei, vorzugsweise neun, ist. Insbesondere wenn es sich bei den unterstützten Körpern um nahtlos gowalzte Rohre handelt, ist die Form des Querschnitts aufgrund des Herstellungsverfahrens oft schwach dreieckig, und ein derartiger Querschnitt wird dann optimal zentriert, wenn die Anzahl der Zungen durch drei teilbar ist. Eg hat sich ferner erwiesen, dass auch ovale Querschnitte durch Anwendung einer ungeraden Anzahl von Zungen mit grösstmöglicher Genauigkeit zentriert werden. Generell wird die Zentriergenauigkeit besser, je grosser die Anzahl der Zungen ist, doch wird es aus praktischen Gründen selten zweckmässig sein, mehr als neun Zungen zu benutzen, auch weil die mit Hilfe einer noch grösseren Anzahl erreichbare Verbesserung der Genauigkeit relativ bescheiden ist.

Erfolgt der Vorschub des stangenförmigen Körpers durch die Führung immer in derselben Richtung, kann dao geschlitzte Ende der inneren Buchse in dem in Bewegungsrichtung hinteren Ende der Führung liegen. Hierdurch wird die Gefahr vermieden, dass die axiale Reibungskraft zwischen dem Körper und den Führungsflächen der Zungen die innere Buchse stärker gegen die Auflagefläche der äusseron Buchse zieht und dadurch eine selbstverstärkende Erhöhung der Klemmkraft und damit der Reibung hervorruft·

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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bozugnahma auf die seheinatische Zeichnung näher erklärt. Es zeigt

Fig« 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung für die sr.erstörungsfreie Prüfung von Rohren, in welcher das Rohr von zwei
Führungen unterstützt wird, dio in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet sind,

Fig. 2 in grösserem Masstab eino '-ns einzelne gehende Ansicht eines Teils des Rohres und dor inneren Buchse der einen Führung, teilweise im Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 3, und

Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Buchse von der rechten Stirnseite her gesehen.

Die in Fig. 1 rein schematisch veranschaulichte Messanordnung umfasst ein stationäres Gehäuse, welches aus zwei axial voneinander getrennten und miteinander spiegelsymmotrischen Gohäuaeteilen 1 zusammengesetzt ist, zwischen welchen ein rotierender, von den Gehäuceteilen unterstützter, ringförmiger MooGkopf 2 mit nicht eingezeichneten Messgeräten zum Messen, Kontrollieren oder anderem Prüfen des mit gestrichelten Linien gezeichneten Rohre3 3 angebracht sein kann, welches kontinuierlich oder intermittierend
durch das Gehäuse 1,1 hindurch an den Messgeräten vorbeigezogen
wird. Hierbei kann es sich z.B. um Messungen von der Art handeln, die in der deutschen Parallelanmeldung Nr. P 21 48 976 beschrieben sind, hierunter Messungen des a'usseren und inneren Durchriiocsers des Rohres sowio der Wandstärke und/oder Nachweis eventueller Schäden oder Fehler im Rohr.

Das Rohr 3, welches in der vom Pfeil 4 in Fig. 1 angedeuteten
Richtung vorgeschoben wird, wird von zv.-oi Führungen 5 unterstützt, die in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgeführt und an je einem Ende des Gehäuses 1,1 angebracht sind. Jede Führung umfasst
eine ä'ussere Buchse 6, die unvorschioblich im betreffenden Gehäuseteil 1 befestigt ist und an ihrem einen Ende eine konische inwendige Auflagefläche 7 besitzt. Die in den Fig. 2 und 3 genauer dargestellte inwendige Buchse ß ist ausoen auf dem grössten Toil ihrer Länge zylindrisch und hat einen solchen Durchmesser, dass
sie enge Gleitpassung in einer Bohrung 9 in der äusseron Buchse hinter der konischen Auflagefläche 7 derselben hat. An ihrea vor-

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deren Ende ist die Buchso 8 mit einer aussen konischen Auflagefläche 10 versehen, die vorzugsweise etwas schlanker als die Fläche 7 ist. Beispielsweise kann der Scheitelwinkel dor Fläche 7 ca. 24° und der Scheitelwinkel der Fläche 10 ca. 18° sein. Eine Schraubendruckfeder /Stützt sich mit ihrem einen Ende gegen den Boden der Bohrung 9 und mit ihrem anderen Ende gegen die hintere Stirnseite der Buchse 8, so dass, die letztgenannte Buchse so nach vorn gepresst wird, dass die konischen Flächen 7 und 10 gegeneinander anliegen. Wenn die Konizität dieser beiden Flächen, wie weiter vorn erwähnt, verschieden ist, orfolgt die Auflage in der Praxis nur an der vorderen, eventuell leicht abgerundeten Kante der Auflagefläche 10.

Von ihrem vorderen, aussen konischen Ende ausgehend ist dio Buchse 8 mit Hilfe einer Anzahl achsparalleler Einschnitte 12 goschlitzt, und zwar im goaeigton Ausführungsbeispiel mit Hilfe von neun mit gleichen Winkeiabständen voneinander gelegten Schnitten, so dass zwischen den Einschnitten in Längsrichtung verlaufende, federnde Zungen 13 gebildet werden. Das vordere Ende jeder Zunge ist inwendig wie ein Teil einer Lagerfläche 14 ausgebildet, die im unverformten Zustand der Zunge kreisaylindrisch ist und deren Durchmesser dom nominellen Durchmesöer dos Rohres 3 entspricht. Hinter den Auflagoflachen ist die Innenwand der Buchse radial zurückgezogen, so dass das Rohr 3 ungohindert durch diesen Teil der Buchse, hierunter auch deren Bodenwand, gegen welche die Feder 11 anliegt, hindurchgehen kann.

Der massive Teil der hinter den Einschnitten 12 befindlichen Wand der Buchse 8 hat, wie bereits erwähnt, enge Gleitpassung in der Bohrung 9 der äusseren Buchse 6. Hierdurch wird eine· genaue,Zen-

aul

trierung der Buchse 8 in bezug auf die Buchse 6 und damit/das Gehäuse 1 und den rotierenden Mosskopf 2 sichergestellt. Die gleichmassig verteilten Auflagoflachen 14 an den Zungen 13 sichern eino entsprechend genaue Zentrierung des Rohres 3· Um zu verhindern, dass sich die Zungen 13 durch Ausdehnung in der Bohrung 9 verklemmen können, kann es zweckmässig sein, dem betreffenden Abschnitt der Länge der Buchse 8 in bezug auf die Bohrung 9 einen kleinen Spielraum zu geben. Da die Auflage zwischen den konischen Flächen 7 und 10 wegen des Unterschiedes zwischen den Scheitelwinkeln dor

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beiden Flächen vorzugsweise auf eino umlaufende Linie beschränkt ist, liesse sich die eine der Flächen durch eine sich stufenförmig verjüngende Zylindorfläche ersetzen, deren umlaufende Kante dann mit der gegenüberliegenden konischen Fläche der anderen Buchse zusammenwirken würde·

E3 ist zweckmässig, die a'ussere starre Buchae 6 aus Metall herzustellen, und falls die Führungen unter V/asser Anwendung finden sollen, was bei den oben erwähnten Messungen oft der Fall ict, empfiehlt es sich, ein genügend beständiges Metall, z.B. Kosuin^ oder rostfreien Stahl, anzuwenden» Dio inwendige federnde Buchuo ß wird zweckmässigerwoise aus einem geeigneten Kunststoff mit relativ kleinem Reibungskoeffizienten, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen, gefertigt.

Mit Führungen der oben beschriebenen Art ausgeführte Messungen haben gezeigt, dass die Zentriergenauigkeit dieser Führungen selbst bei langem Gebrauch sehr hoch ist, was vermutlich u.a. damit zusammenhängt, dass die Abnutzung der relativ zueinander beweglichen Teile verhältnismässig klein ist, v/ail nur verhältnismässig kleine Federkräfte benötigt werden, um die innere Buchse ausreichend um das Rohr zusaranengeklemmt zu halten, und gleichzeitig wird die Abnutzung gleichmässig auf die einzelnen Auflageflächen verteilt, und zwar sowohl die Auflageflächen zwischen den Buchsen, als auch zwischen der inneren Buchse und dem durch diese Buchse vorgeschobenen, stangenförmigen Körper.

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Claims

- 7 Patentansprüche

1. Führung zur Unterstützung eines stangenförmigen Körpers (3) mit nominell kreis für rnigum Querschnitt, der in seiner Längsrichtung durch die Führung (5) vorgeschoben wird, insbesondere für die Am/endung in einer Vorrichtung für zerstörungsfreie Untersuchungen von Rohren, dadurch r^onnsaichnot, dass "sie eine stationäre äussero Buchse (6) umfasst, dio auf einem Teil ihrer Länge ongo Gleitpassung mit oincr axial vorschiublichon inneren Buchse (tf) hat, die an ihrem einen Znde οine inwendige, zylindrische oder hauptsächlich zylindrische, aur Auflage gegen die Oberfläche dos stangenförmigen Körpers bustirrarioo Kontaktfläche besitzt, welche innere Bucnso (#) an ihrem genannten Ende axial so geschlitzt ist, dass Zungen (13) gebildet werden, und eine in bezug auf die Achse dor Führung schräggostolltu äusscro Auflagefläche (lo) hat, dio gegen oino schräggostellto inwendige Auflagefläche (7) der ausseron Buchse (6) anliegt, und dass dio Führung Fedororgar.e (11) onthält, die die innere Bucnso so in Axiairichtung belasten, dass die beiden mit aar feusseron Buchse koaxialen Auflageflächen (7, Io) gegeneinander anliegen.

2. Führung nach Anspruch 1, dadurch j *.?:onnzQichnet, dass die beiden Auflageflächen konisch sind, und dass der Scheitelwinkel des Konus (lo) dor inneren Buchse kleiner ist als der Scheitelwinkel der Auflagefläche (7) der äusseron Buchse.

3. Führung nach Anspruch 2, dadurch gokorinzoichnot, dass der Scheitelwinkel der inneren Buchse ca. 16° und der Scheitelwinkel der äusseren Buchse ca. 24° ist.

4· Führung nach jedem der Ansprüche 1-3, dadurch ^cltc-nnzclch'"·*t, dass sich die Passungsflächün zwischen der äusseren und der inneren Buchse (6, 6) von dem dem goschlitsten Ende der inneren Buchse abgekehrten Ende bis wenigstens dorthin erstrecken, wo die Zungen (13) beginnen.

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5. Führung nach jedem der Ansprüche 1-4» dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zungen (13) an der inneren Buchse ungerade ist·

6. Führung nach Anspruch 5, dadurch gokennzeichnot, dass die Anzahl der Zungen ein ungerades Vielfaches von drei, vorzugsweise neun, ist.

7. Führung nach jedem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Buchse aus Metall und die innere Buchse aus Kunststoff, z.B. Polytetrafluorethylen, hergestellt ist.

ß. Führung nach jedem der Ansprüche 1-7, und wobei der Vorschub de3 stangenförmigen Körpers (3) durch die Führung hindurch immer in derselben Richtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das geschlitzte Ende der inneren Buchse (6) in dem in Bewegungsrichtung (4) hinteren Ende der Führung liegt.

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