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Einrichtung zum Prüfen von Werkstücken.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen von Werkstücken
mit Hilfe einer in einer Bohrung des Werkstückes beweglichen Sonde, insbesondere
einer Ultraschallsonde zum Prüfen von Reaktordruckbehältern für Kernreaktoren. Sie
hat sich das Ziel gesetzt, den für die Prüfung erforderlichen Aufwand zu verringern.
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Da Fehler im Werkstück mit Sicherheit erkannt werden müssen, muß die
mit Sonden durzuführende Uberwachung genau auf das Werkstück abgestimmt sein, um
Fehlereinflüsse zu beseitigen.
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Hierzu gehört, daß die Sondenbewegung den zu durchfahrenden Bohrungen
relativ eng angepaßt sein muß.Die hierdurch bedingte Vielfalt von Sonden und zugehörigen
Antriebssystemen wird erfindungsgemäß so verringert, daß ein Stab mit einer an seinem
Ende vorgesehenen Befestigungseinrichtung für mindestens eine Sonde in einem Gehäuse
in seiner Längsrichtung beweglich geführt ist und daß das Gehäuse mit einem an unterschiedliche
Bohrungen anpaßbaren Aufsatz am Werkstück abgestützt ist.
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Bei der Erfindung wird die Anbringung unterschiedlicher Sonden oder
Sondensätze an einem zur Bewegung der Sonden dienenden Stab zur Vereinfachung der
Prüfeinrichtung ausgenutzt, weil es leichter ist, eine dem zu überwachenden Werkstück
angepaßte Sondenhalterung am Stab vorzusehen, als eine ganze Antriebseinrichtung
herzustellen, die schon von Haus aus umfangreicher ist und vor allem reproduzierbar
zu steuern sein muß. Der Aufsatz sorgt dabei für eine Anpassung der mit Antrieb
versehenen Gehäuseteile an das Werkstück. Dies kann, wie später noch gezeigt wird,
auch mit einem einzigen Aufsatz
für zwei verschiedene Bohrungen
erreicht werden, so daß dazu kein großer Aufwand erforderlich ist.
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Das Gehäuse kann an dem Aufsatz drehbar gelagert sein, wobei die Drehbarkeit
zur Prüfbewegung der Sonden dient. Hierfür kann an dem Aufsatz, der selbst gegenüber
dem drehbaren Gehäuse feststeht, auch ein Antrieb zur Drehung des Gehäuses angeordnet
sein. Für solche Antriebe kann eine elektrische, eine elektromagnetische oder auch
eine Druckmittelbetätigung gewählt werden, insbesondere unter Verwendung von Hydraulikflüssigkeiten.
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Der als Träger der Sonden dienende Stab kann mit einer Verzahnung
versehen sein, mit der der Stab in seiner Längsrichtung verfahren wird. Dabei kann
die Verzahnung ein Schraubengewinde sein, so daß der Stab wie eine Spindel mit Wandermutter
durch eine relative Drehbewegung bewegt wird. Man kann den Stab aber auch mit einer
geradlinig in Längsrichtung verlaufenden Verzahnung nach Art einer Zahnstange versehen.
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Hierbei empfiehlt es sich, den Stab im Gehäuse unverdrehbar zu führen.
Zu diesem Zweck kann das Gehäuse zum Beispiel ein mit dem Stab in Bewegungsrichtung
formschlüssig verbundenes Antriesbsglied enthalten, das zugleich die Betätigung
des Stabes übernimmt. Vorzugsweise ist dem Antriebsglied ein Stellungsmelder zugeordnet,
da ein solcher foraschlüssig mit dem Antriebsglied verbundener Stellungsmelder zwangsläufig
die richtige Lage des Stabes und damit auch der mit ihm fest verbundenen Sonden
erkennen läßt.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dazu ist in den Fig. 1 und 2 in zwei
im wesentlichen als Ansichten ausgeführten Darstellungen die gleiche Einrichtung
bei der Prüfung von zwei verschiedenen Werkstücken gezeichnet, von denen eins in
Fig. 3 in einer Draufsicht angedeutet ist.
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Die Einrichtung 1 dient zur definierten Bewegung von PrUfsonden,
die
zu mehreren zu einem Prüfsystem zusammengefaßt sein können. In Fig. 1 sind an einem
Halter 2, der über eine Flanschverbindung 3 mit einem in seiner Längsrichtung beweglichen
Stab 4 der Einrichtung verbunden erst, insgesamt zehn Prüfköpfe 6 zu einem Prüfsystem
7 zusammengefaßt. Dem PrUfsystem 7 ist ein unterer Endschalter 8 und ein oberer
Endschalter 9 zugeordnet. Damit kann die in Richtung des Pfeils 10 verlaufende Prüfbewegung
des Stabes 4 unterbrochen werden, wenn die Grenzen des Werkstückes erreicht sind.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das zu prüfende Werkstück
der mit seinem Flansch 11 versehene Deckel 12 des Reaktordruckbehälters eines Druckwasserreaktors.
Im Flansch 11 ist um den Umfang des Deckels gleichmäßig verteilt eine Reihe von
Bohrungen 13 vorgesehen, die zur Befestigung des Deckels mit Hilfe von Deckelschrauben
und Muttern dienen. Der Deckel kann dabei eine radial verlaufende Längsnaht 14 umfassen,
deren Untersuchung besonders wichtig ist. Die Längsnaht wird durch Beschallen von
benachbarten Bohrungen 13 aus untersucht.
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Der Stab 4 ist in einem Führungsrohr 15 der Einrichtung 1 längsverschieblich
gehalten. Zu diesem Zweck ist der Stab in nicht näher gezeichneter Weise mit einer
geradflankigen Verzahnung versehen, in die ein Ritzel 16 eingreift. Das Ritzel 16
sorgt durch seinen formschlüssigen Eingriff in den. Stab 4 für eine unverdrehbare
Festlegung des Stabes. Es ist ferner das Antriebsglied für die Bewegung des Stabes
4 in Richtung des Pfeils 10. Gleichzeitig ist es mit einer Anzeigevorrichtung verbunden,
so daß es als Stellungsmelderwirkt.
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Das Führungsrohr 15 ist Teil eines Gehäuses 18, zu dem zwei in Nuten
oder Abflachungen des Stabes 4 greifende Führungsrollen 19 und 20 gehören. Durch
die Rollen 19, 20 ist zusätzlich sichergestellt, daß sich der Stab 4 nicht gegenüber
dem Gehäuse 18 verdrehen kann. Außerdem läßt sich mit den Rollen 19, 20 die gleitende
Reibung im Führungsrohr 15 verringern.
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Das Ritzel 16, das zusammen mit einem geeigneten Antrieb im
Gehäuse
18 befestigt ist, kann ebenfalls zur Führung des Stabes 4 beitragen.
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An seiner Äußenseite tragt &-as Gehäuse 18 einen Zakering 22,
in den ein Ritzel 23 über ein Zahnrad 24 eingreift. Das Ritzel 23 ist mit einem
Kegelrad 25 gekoppelt, das von einem nicht weiter gezeichneten Drehantrieb 26 in
Bewegung gesetzt werden kann.
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Das Gehäuse 18 ist mit einem Wälzlager 28 gegenüber einem feststehenden
Aufsatz 30 drehbar abgestützt, der auf dem Deckel 12 sitzt. in den Bohrungen 13
des Deckels kann somit der Stab 4 zusammen mit dem Gehäuse 18 die durch den Pfeil
31 angedeutete Drehbewegung ausführen. Der Aufsatz 30 trägt die zur. Uterbringung
des Drehantriebes 26 dienenden Teile. Er ist mit einem Zentrierring 33 verschraubt,
der den Bohrungen 13 des Werkstückes angepaßt ist.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ragt der Aufsatz 30 mit der Außenseite
des Zentrierringes 33 möglichst spielfrei in die für die Deckelschrauben vorgesehene
Bohrung 13. In Fig. 2 ist dagegen gezeichnet, daß die Einrichtung 1 ohne wesentliche
Umbauten zur Untersuchung von Deckelschrauben 35 eingesetzt werden kann, die in
den Unterteil 36 des Reaktordruckbehälters eingelassen sind und Muttern 37 tragen,
die über angepaßte Zwischenringe 38 auf die Oberseite 39 des Deckelflansches 11
einwirken.
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Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt bei der Prüfung der Schrauben 35 die Innenseite
40 des Zentrierringes 33 die Oberseite der Deckelschrauben. Die Stange 4 trägt hierbei
an ihrem unteren Ende einen in eine zentrische Bohrung 41 der Schrauben 35 passenden
einzelnen Prüfkopf 42, der eine Ultraschallprüfung ermöglicht. Mit Hilfe eines geeigneten
Trägers können aber auch mehrere Ultraschallprüfköpfe in Längsrichtung des Stabes
4 zusammengefaßt sein, wie in der älteren Patentanmeldung
VPA 74/9402
vorgeschlagen wird. Sie haben als Befestigungseinrichtung entsprechend der Flanschverbindung
3 in Fig. 2 eine kardanische Verbindung 43 am Stab 4, mit der auch eine Einzelsonde
angebracht werden könnte. Die kardanische Verbindung 43 ermöglicht allseitige Bewegungen
bis zu einem Winkel von ca. 150, so daß sich die Sonden genau den Prüfflächen anpassen
können.
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Die Einrichtung 1 kann somit ohne zusätzlichen Aufwand für das Verfahren
des Prüfkopfes 42 auch bei der Schraubenprüfung eingesetzt werden. Dazu sind praktisch
keine Umbauten erforderlich. Es ist lediglich das der Unterseite des Stabes 4 zugeordnete
Prüfsystem 7 dem Werkstück, in erster Linie also dem Durchmesser der Bohrung 13
oder 41 anzupassen. Da der für die Anpassung an das Werkstück maßgebende Zentrierring
33 ein einfaches Bauteil ist, das bei geeigneter Gestaltung, nämlich abgestuften
inneren und äußeren Ringflächen, auch für unterschiedliche Bohrungen verwendet werden
kann, ergeben sich wesentliche Einsparungen. Im übrigen gestatten Flansche 45 und
46, mit denen der Zentrierring 33 des Aufsatzes 30 an den Werkstücken festgelegt
wird, bei Bedarf einen schnellen Austausch, so daß die Einrichtung 1 auch an Werkstücke
mit solchen unterschiedlichen Bohrungen leicht angepaßt werden kann, die nicht mehr
mit einem Zentrierring 33 zu erfassen sind.
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8 Patentansprüche 3 Figuren