DE2538757A1

DE2538757A1 - Verfahren zum ueberwachen von objekten auf risse

Info

Publication number: DE2538757A1
Application number: DE19752538757
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Affolter; Franz Dipl Ing Dr Buschor; Werner Buser; Pierre Dipl Phys Keller
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1975-08-12
Filing date: 1975-08-30
Publication date: 1977-02-24
Also published as: CH589286A5

Description

Verfahren zum Ueberwachen von Objekten auf Risse.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ueberwachen von Objekten - insbesondere bewegten Maschinenteilen - auf Risse.
Einige bekannte Methoden zur Rissdetektion umfassen die Untersuchung des Werkstückes mit Röntgenstrahlen, die Ultraschallprüfung, das Wirbelstromverfahren, die akustische Emission, die Infrarot-Thermographie u.a.m. Jedoch ist bei den bekannten Verfahren die Auswertung und Interpretation der Messresultate relativ umständlich, oder es können nur kleine Flächen gleichzeitig erfasst werden. Diese Verfahren eignen sich daher weniger zur kontinuierlichen Ueberwachung grösserer bewegter Maschinenteile während des Betriebes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass auf die Oberfläche des zu überwachenden Objektes ein System von n =' 1 bei Bruch signalisationsfähigen Leitern fest aufgebracht und mit der Oberfläche.innig verbunden ist, so dass bei einem Riss des Objektes mindestens ein Leiter ebenfalls reisst und den Riss signalisiert.
Die Leiter können hierbei als aufgeklebte, isolierte, drahtförmige elektrische Leiter ausgeführt sein, die von einem Strom durchflossen sind, so dass beim Auftreten eines oder mehrerer Risse quer zur Drahtrichtung der betreffende Draht zerreisst und der Strom unterbrochen wird, wobei die Stromunterbrechung der Signalisation dient.
Alternativ können anstelle elektrischer Leiter auch Lichtleiter verwendet werden, deren Dämpfung beim Auftreten rissbedingterunterbrechungen erhöht wird; diese Dämpfungsänderungen können zur Signalisation herangezogen werden.
Auch kann die Rissdetektion mittels Hochfrequenz oder Mikrowellen erfolgen; in diesem Fall wird anstelle von Drflhten ein System von Koaxial- oder Hohlleitern auf das Objekt aufgebracht.
Beim Auftreten von Rissen, die sich auch auf Leiter übertragen, ändert sich deren Dämpfungs- und Reflexionsverhalten, was zur Rissanzeige verwendet werden kann. Statt der Dämpfungs- bzw.
Reflexionsmessung kann nach Auftreten eines Risses auch die aus einem Leitersystem (z.B. Ringresonator) austretende Hochfrequenz detektiert werden.
E.ine we.i.terc Mgiichkc'it int die Anbringung eine3 Rohren oder Schaffung eines geeigneten Hohlraumes an der Oberfläche des zu überwachenden Objektes. Das Rohr wird mit einem Gas oder mit einer Flüssigkeit unter Druck gefüllt (oder evakuiert) und mit einem Drucksensor verbunden. Das System ist im Normalzustand in sich hermeEsch geschlossen; somit wird beim Auftreten eines Risses eine Druckänderung feststellbar sein, die zur Rissdetektion dient.
Im Ausführungsbeispiel der Figur ist die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens bei der Ueberwachung z.B. einer Schweissstelle an der Stirnwand des Rotors einer Zementmühle dargestellt. Man erkennt den auf der Schweissstelle, zwischen Stirnwand 4 und Rohrstutzen 5, angebrachten Riss-Sensor 3; dieser ist fest aufgeklebt oder aufgeschweisst und so verlegt, dass er von den zu erwartenden Rissstellen (Schweissnaht 2) mehrmals, und zwar möglichst quer zu seiner Achse, unterbrochen wird. Mit 1 ist die zugehörige Auswerteelektronik untergebracht. Die Speisung und die Signalabnähme kann z.B. induktiv erfolgen. Wird ein isolierter elektrischer Leiter als Riss-Sensor verwendet, so kann rein passiv Uber geeignete Koppelspulen die Information vom rotierenden auf den feststehenden Maschinenteil übertragen werden. Bei Verwendung eines Lichtleiters besteht die Möglichkeit, denselben direkt mit Licht anzustrahlen und die gewonnene Information fieber eine auf dem feststehenden Maschinenteil montierte Fotodiode abzunehmen.
Wird ein mit Druckluft gefülltes Rohr verwendet, so kann der Druck an einem Manometer überprüft werden, das sich ebenfalls auf dem rotierenden Teil befindet oder mit einem feststehenden Gasdetektor des Entweichen des speziellen Gases (z.B. Ile oder radioaktives Gas) festgestellt werden.
Mit dieser relativ billigen und wenig aufwendigen Anordnung können Maschinenteile bis zu sehr grossen Abmessungen auf Rissbildung Uberwacht werden. Es können entsprechende Gegenmassnahmen eingeleitet und dadurch Havarien grösseren Ausmasses verhindert werden. Die zu überwachenden Objekte können naturgemäss auch grösstenteils oder in ihrer Gesamt ausdehnung überwacht werden (wenn die zu erwartende Rissstelle nicht bekannt ist); dazu kann das Leitersystem die Gestalt eines Netzes oder einer Spirale haben.
Es sei noch bemerkt, dass es bereits bekannt ist, Schaufenster, und zwar speziell von Bijouterie-Geschä-ften, mit einem Einbruchs-Ueberwachungs- und Alarmsystem zu versehen, bei welchem im Inneren des Glases elektrische Signalisationsdrähte verlegt sind, die beim gewaltsamen Einschlagen der Scheibe reissen und die Detektion von Signalen ermöglichen. Abgesehen davon, dass eine Montage von Leitern im Inneren von Maschinenteilen bei neu anzufertigenden Teilen schwierig und mit Nachteilen verbunden, bei bereits gefertigten Teilen sogar unmöglich ist, versagt dieses System bei feinen Rissen (z.B. Haarrissen), weil der Leiter dabei nicht reisst. Demgegenüber weist zumindestens das oben vorgeschlagene Ueberwachungsprinzip mit Verwendung von Hohl- bzw. Mikrowellenleitern eine sehr starke Empfindlichkeit auf, die auch die Detektion von feinen Rissen ermöglicht.

Claims

Patentansprüche

9 verfahren zur Ueberwachung von Objekten auf Risse, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche des zu überwachenden Objektes ein System von n =-1 bei 13rauch signalisationsftthigen Leitern fest aufgebracht und mit der Oberfläche innig verbunden ist, so dass bei einem Riss des Objektes mindestens ein Leiter ebenfalls reisst und den Riss signalisiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter als aulwgelclebte, isolierte, drahtförmige elektrische Leiter ausgeführt sind, die von einem Strom durchflossen sind, so dass beim Auftreten eines oder mehrerer Risse quer zur Drahtrichtung der betreffende Draht zerreisst und der Strom unterbrochen wird, wobei die Stromunterbrechung der Riss-Signalisation dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter als Lichtleiter ausgeführt sind, deren Dämpfung/ Reflexionsverhalten beim Auftreten einer rissbedingten Unterbrechung erhöht/verändert wird, und dass die Dämpfungserhöhung/Reflexionsänderung zur Signalisation verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter Koaxial- bzw. Hohlleiter sind und die Signalisation mittels Hochfrequenz bzw. Mikrowellen verwirklicht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das sich beim Auftreten von Rissen ändernde Dämpfungs- und Reflexionsveralten der Leiter zur llissanzeige verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Auftreten eines Risses die aus dem Leitersystem austretende Hochfrequenz zwecks Signalisation detektiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gckentlzeichllet, dass die Leiter die Gestalt von hermetisch abzuschliessenden Rohren bzw. Hohlräumen haben und das ganze Rohrsystem in sich geschlossen ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre des Ueberwachungssystems mit einem Gas bzw. einer Flüssigkeit unter Druck gefüllt werden und das Rohrsystem mit einem Drucksensor verbunden ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre des Ueberwachungssystems evakuiert werden und das Rohrsystem mit einem Drucksensor verbunden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt sind, das sich mit einem Detektor im Aussenraum nachweisen lässt.