DE2636107C3 - Ultrasonic probe for the inspection of hollow cylindrical grains from their inner circumference, especially for hollow bored screws of reactor pressure vessels - Google Patents
Ultrasonic probe for the inspection of hollow cylindrical grains from their inner circumference, especially for hollow bored screws of reactor pressure vesselsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallsonde zur Inspektion hohlzylindrischer Körper von ihrem Innenumfang her, insbesondere für hohlgebohrte Schrauben von Reaktordruckbehältern, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher gekennzeichneten Aufbauform. The invention relates to an ultrasound probe for inspecting hollow cylindrical bodies Inner circumference, in particular for hollow bored screws of reactor pressure vessels, the term in the generic term of claim 1 further characterized design.
Eine solche Ultraschallsonde ist durch die DE-OS 03 635 bekannt. Insbesondere sind bei dieser bekannten Ultraschallsonde zwei einander diametral gegenüberliegende Prüfköpfe einer ersten achsnormalen Ebene mit ihrer Hauptstrahlungsebene zu derjenigen eines zweiten Prüfkopfpaares, das gleichfalls zwei s innerhalb einer zweiten achsnormalen Ebene einander diametral gegenüberliegende Prüfköpfe aufweist, um einen Winkel von 90° verdreht. Die einzelnen Prüfköpfe sind dabei begrenzt radial beweglich mittels Blattfedern innerhalb von Aussparungen des Trägers gelagert; die Dichtungskörper, als flache Scheiben ausgebildet, übernehmen auch die Zentrierfunktion. Durch diese bekannte Ultraschallsonde ist bereist die Aufgabe gelöst, die Prüfzeit bei der Ultraschallprüfung von Reaktorschrauben möglichst kurz zu halten undSuch an ultrasound probe is known from DE-OS 03 635. In particular, are at this known ultrasonic probe two diametrically opposite probes of a first axis normal Plane with its main radiation plane to that of a second probe pair, which is also two s has diametrically opposite probes within a second plane normal to the axis rotated an angle of 90 °. The individual probes are radially movable to a limited extent by means of leaf springs stored within recesses of the carrier; the sealing body, designed as flat discs, also take on the centering function. This known ultrasound probe has already completed the task solved to keep the testing time for the ultrasonic testing of reactor screws as short as possible and
is trotzdem eine genaue und reproduzierbare Prüfung zu erzielen. Dies liegt daran, daß aufgrund der Mehrfachanordnung der Prüfköpfe mit insbesondere mäanderförmigen Prüfbahnen nur Teilbereiche des Innenumfangs der Schraubenbohrung abgefahren zu werden brauchen, wobei die Prüfsignale einem mehrkanaligen Auswertgerät zugeleitet werden. Es hat sich indessen gezeigt, daß die bekannte Ultraschallsonde unter besonderen Einsatzbedinguiigen, insbesondere bei nicht genau zylindrischen Schraubenbohrungen bzw. kleinen Materialerhe-an exact and reproducible test is still required achieve. This is due to the fact that, due to the multiple arrangement of the probes with, in particular, meander-shaped Test tracks only need to be traced over parts of the inner circumference of the screw hole, whereby the test signals are fed to a multi-channel evaluation device. It has been shown, however, that the well-known ultrasound probe under special application conditions, especially in the case of not exactly cylindrical screw holes or small material elevations
2r> bungen, hinsichtlich der Genauigkeit ihres Ankopplungsspaltes verbesserungsbedürftig ist 2 r > exercises, is in need of improvement with regard to the accuracy of its coupling gap
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ultraschallsonde der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in jedem Falle eine genauerThe present invention is based on the object of the above-mentioned ultrasound probe Kind to train so that in each case one more precise
w Ankopplungsspalt zwischen den Prüfköpfen und den Wandungen der zu prüfenden Schraube erzielt werden kann.w coupling gap can be achieved between the test heads and the walls of the screw to be tested can.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Ultraschallsonde der eingangs definierten Art dadurchAccording to the invention, the object set is thereby achieved with an ultrasound probe of the type defined at the outset
>"> gelöst, daß die Prüfköpfe in Radialausnehmungen des Trägers zentriert vergossen sind und am Einführungsende sowie am rückwärtigen Ende des Trägers je eine elastisch deformierbare Zentriermanschette befestigt ist Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor> "> solved that the probes in radial recesses of the The carrier is cast in the center and one each at the insertion end and at the rear end of the carrier elastically deformable centering collar is attached The advantages achievable with the invention are before
*" allem darin zu sehen, daß die Prüfköpfe nun ein für alle mal genau zentriert innerhalb des Trägers vergossen sind und sich mithin beim Prüfvorgang innerhalb des Trägers nicht mehr bewegen können, wobei die genaue Zentrierung beim Prüfvorgang durch die Zentrierman-* "all in the fact that the probes are now one for everyone times are potted exactly centered within the carrier and therefore during the testing process within the Carrier can no longer move, the exact centering during the testing process by the centering
■*'· schetten erreicht wird, so daß mithin immer eine genau
zentrische Lage der Trägerachse und ein in Umfangsrichtung gleichförmiger Ankopplungsspalt zur Wandung
der zu prüfenden Schraube erzielt wird.
Aufbau und Wirkungsweise des Erfindungsgegen-This means that an exactly central position of the carrier axis and a coupling gap to the wall of the screw to be tested that is uniform in the circumferential direction is achieved.
Structure and mode of operation of the object of the invention
v> Standes, werden in folgendem anhand der zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung erläutert, in welcher zeigt v > Standes, are explained in the following with reference to the drawing showing two exemplary embodiments, in which shows
F i g. 1 in einem Axialschnitt einen Prüfkopfträger nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;F i g. 1 in an axial section a test head carrier according to an embodiment of the invention;
">r> F i g. 2 die Außenansicht des Gegenstandes nach Fig. 1;"> r > FIG. 2 shows the external view of the object according to FIG. 1;
Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Prüfkopfträgers, der an seinem einen Ende einen wasserdichten Stecker trägt, in entsprechender Darstellung zu3 shows a second embodiment of a test head carrier, who has a waterproof plug at one end, as shown
wi Fig. 1;wi Fig. 1;
Fig.4 die Außenansicht des Prüfkopfträgers nach Fig.3;4 shows the external view of the probe carrier according to Fig. 3;
Fig. 5 die Einzelheit X aus Fig. I in detaillierter Darstellung.FIG. 5 shows the detail X from FIG. I in a detailed representation.
<■'> Die in Fig. 1, 2 dargestellte Ultraschallsonde dient zur Materialprüfung, insbesondere an Schrauben von Reaktordruckbehältern. Die im folgenden als US-Sonde bezeichnete Ultraschallsonde ist am Ende eines die<■ '> The ultrasonic probe shown in Figs. 1, 2 is used for material testing, especially on the screws of reactor pressure vessels. Hereinafter referred to as the US probe labeled ultrasound probe is at the end of a die
US-Sonde in vertikaler Richtung auf und ab bewegenden sowie auch in bestimmte Winkellage drehenden Manipulators (nicht dargestellt) befestigt, und das Abfahren der Innenbohrung der zu prüfenden Schrauben erfolgt nach einem vorgegebenen Prüfprogramm längs mäanderförmiger Prüfbahnen. Die US-Sonde besteht im wesentlichen aus einem stabförmigen Träger 1 mit mehreren Prüfköpfen 2, die als US-Schwinger mit entsprechenden elektrischen Zuleitungen 2a ausgefüh-t und quer zur Längsachse 3 des Trägers 1 strahlend benachbart zueinander angeordnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind je zwei Prüfköpfe 2 innerhalb der achsnormalen Hauptebenen I und II angeordnet, wobei die Strahlungsachse des einen Schwingerpaares 2, 2 der Ebene I gegenüber den ir> Strahlungsachsen des anderen Schwingerpaares 2,2 der Ebene II um 90° gedreht ist Insgesamt ist somit je einem Prüfkopf ein Quadrant eines Koordinatensystems zugeordnet Die Strahlungsachsen 2b der Prüf Köpfe und dementsprechend die Achsen der Bohrungen 4 sind in 2η Einschubrichtung (Pfeil 5) zur Trägerlängsachse 3 hin geneigt und schließen mit dieser dementsprechend einen Winkel kleiner als 90° ein.US probe (not shown) which moves up and down in the vertical direction and also rotates in a certain angular position, and the inner bore of the screws to be tested is traversed according to a specified test program along meander-shaped test tracks. The US probe consists essentially of a rod-shaped carrier 1 with several test heads 2, which are designed as US oscillators with corresponding electrical leads 2a and are arranged radially adjacent to one another transversely to the longitudinal axis 3 of the carrier 1. In the illustrated embodiment two probes 2 are arranged within the axially orthogonal principal planes I and II, wherein the radiation axis of a transducer pair 2, 2 of the plane I with respect to the i r> radiation axes of the other transducer pair 2,2 of the plane is rotated 90 ° II Total a quadrant of a coordinate system is thus assigned to each test head.The radiation axes 2b of the test heads and accordingly the axes of the bores 4 are inclined in the direction of insertion (arrow 5) towards the longitudinal axis 3 of the carrier and accordingly form an angle smaller than 90 ° with this.
Die Prüfköpfe 2 sind nun in den Radialausnehmungen 4 des Trägers 1 zentriert vergossen, d. h. zentrisch zur ?·"> Längsachse 3 des Trägers 1. Damit diese zentrische Lage auch beim Einführen der US-Sonde in die Schraubenbohrung erhalten bleibt, ist am Einführungsende la sowie am rückwärtigen Ende Xb des Trägers je eine elastisch deformierbare Zentriermanschette C 1» befestigt. Dabei ist die einführungsseitige Zentriermanschette 6 im Anschluß an eine zur Grobzentrierung dienende konisch geformte Einführspitze 7 der US-Sonde angeordnet, wobei der Manschettenkragen 6a im Durchmesser etwas größer ist als der Fußkreis Ta der π Einführspitze 7. Dementsprechend befindet sich am rückseitigen Ende, der Manschette 6 vorgeschaltet, ein Führungsring 8, der auch zur Grobzentrierung dient und dessen Fußkreis 8a gleichfalls etwas kleiner als der Kragen 6a der Manschette 6 dimensioniert ist. 1»The probes 2 are now cast centered in the radial recesses 4 of the carrier 1, ie centrically to the longitudinal axis 3 of the carrier 1. So that this central position is also maintained when the US probe is inserted into the screw hole, la as well as an elastically deformable centering sleeve C 1 'is attached to the rear end Xb of the carrier Base circle Ta of the π insertion tip 7. Accordingly, at the rear end, upstream of the cuff 6, there is a guide ring 8, which is also used for coarse centering and the base circle 8a of which is also dimensioned somewhat smaller than the collar 6a of the cuff 6. 1 »
Die elastische Deformierbarkeit der Manschette bei genauer Zentrierung der US-Sonde kann dadurch besonders günstig gestaltet werden, wenn der von einem der Befestigung dienenden Halsteil 6b entgegen der Einschubrichtung 5 verlaufende Kragen 6a der -r> Zentriermanschette 6 durch über seinen Umfang verteilte Einschnitte 6c in Federzungen 6d unterteilt ist und wenn der Kragen 6a bzw. die Federzunge^ 6d mit einer verstärkten Anlagepartie 6eund sich von letzterer in beiden Achsrichtungen konisch verjüngenden Ein- "1» und Ausschub-Partien 6/ versehen sind. Bei 9 ist der Ankopplungsspalt angedeutet, der mit einer Ankopplungsflüssigkeit 10 aufgefüllt wird, wenn die US-Sonde in die Schraubenbohrung eingefügt ist. Zur Abdichtung des Ankopplungsspaltes 9 gegenüber dem übrigen v> Bohrungsraum der Schraube sind Dichtungsmanschetten 11 (dargestellt sind zwei axial mit Abstand zueinander angeordnete Dichtungsmanschetten) vorgesehen. The elastic deformability of the cuff with precise centering of the US probe can be designed particularly favorably if the collar 6a of the centering cuff 6, which runs counter to the insertion direction 5 of a neck part 6b serving for fastening, has incisions 6c in spring tongues distributed over its circumference 6d is subdivided and if the collar 6a or the spring tongue ^ 6d are provided with a reinforced contact part 6e and from the latter in both axial directions conically tapering in "1" and push-out parts 6 / when the US probe is inserted into the screw bore, sealing collars 11 (two axially spaced sealing collars are shown) are provided to seal the coupling gap 9 from the rest of the bore space of the screw.
Im einzelnen besteht die US-Sonde aus einem «1 Kopfstück 12 mit Außengewinde 12a, einem Mittelstück 13, das die Prüfköpfe 2 und die Bohrungen 4 enthält und einem Endstück 14, welches die rückwärtige Zentriermanschette 6 und den Zentrierring 8 haltert. Alle Teile 12, 13, 14 sind von einer Zentralbohrung 15 axial *"> durchdrungen, diese Bohrung dient der Entlüftung der Schrauben-Sacklochbohrung beim Einfügen der US-Sonde. Auf dem Kopfstück sitzen die schon erwähnten Dichtungstnanschetten 11 unter Zwischenlage eines Distanzstückes 11a und weitere Abstandshalteringe üb, wobei die Gesamtanordnung aus Zentriermanschette 6 mit zugehörigem Distanzstück 6g und die Dichtungsmanschetten 11 mit ihren Abstandshaltern Ua, lli> durch die Mutter i2b axial gegeneinander verspannt istIn detail, the US probe consists of a head piece 12 with an external thread 12a, a middle piece 13 which contains the test heads 2 and the bores 4 and an end piece 14 which holds the rear centering collar 6 and the centering ring 8. All parts 12, 13, 14 are axially penetrated by a central hole 15, this hole is used to vent the screw blind hole when inserting the US probe Spacer rings, the overall arrangement of the centering collar 6 with the associated spacer 6g and the sealing collars 11 with their spacers Ua, IIIi> being axially braced against one another by the nut 12b
Die Prüfköpfe 2 bestehen aus zylinder- bzw. kreisscheibenförmigen Kristallkörpern (vgl. Fig.5), wobei der Kristallkörper mit seinen Zuleitungen 2a innerhalb der Vergußmasse 16, z. B. aus Plexiglas, angeordnet ist und auf seiner Rückseite eine Schicht 17, bestehend aus Dämpfungsmasse, z. B. Kork, angeordnet ist und anschließend an diese Dämpfungsmasse 17 wieder die Vergußmasse 16 den Restraum der Bohrung 4 auffüllt Auf den Gewindehals 13a des Mittelstückes 13 ist das Endstück 14 aufgeschraubt, das aus den Teilen 14a, 146 und 14c besteht 146 ist eine Hülse, die als Abstandshalter dient und auf den Gewindehals 14a 1 aufgeschraubt ist Die Stifte 14c/, die in entsprechenden Sacklochbohrungen des Teiles 14a angeordnet sind, dienen zur Nullpunkt-Definition für den Manipulator. Auf dem Teil 14c sitzen die schon erwähnten Teile 8 und 6 (Zentrierung und Zentriermanschette), die mittels der Mutter 14c 1, die auf einem Gewinde 14c 2 sitzt, axial verspannt sind. Das Gewinde 14c 2 dient auch als Anschlußgewinde zur Befestigung am nicht dargestellten Manipulator. Die Prüfköpfe 2 könnten auch rechteckförmig sein.The test heads 2 consist of cylindrical or circular disk-shaped crystal bodies (see FIG. 5), the crystal body with its leads 2a within the potting compound 16, for. B. made of Plexiglas, is arranged and on its back a layer 17 consisting of damping mass, z. B. cork, is arranged and then to this damping compound 17 again the casting compound 16 fills the remaining space of the bore 4 On the threaded neck 13a of the middle piece 13, the end piece 14 is screwed, which consists of the parts 14a, 146 and 14c 146 is a sleeve, which serves as a spacer and is screwed onto the threaded neck 14a 1. The pins 14c /, which are arranged in corresponding blind holes of the part 14a, serve to define the zero point for the manipulator. On the part 14c sit the already mentioned parts 8 and 6 (centering and centering collar), which are axially braced by means of the nut 14c 1, which sits on a thread 14c 2. The thread 14c 2 also serves as a connecting thread for attachment to the manipulator, not shown. The test heads 2 could also be rectangular.
Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4, bei dem gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist die Anordnung im Prinzip gleichartig wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, 2 und 5. Hierbei sind allerdings Endstück und Mittelstück 13, 14 zu einem Bauteil vereinigt, und der Grobzentrierungs-Konus 7 ist zugleich als Kopfstück ausgebildet. Außerdem ist am rückseitigen Ende ein wasserdichter Stecker 18 in einer Ausnehmung 19 des Bauteils 13, 14 wasserdicht vergossen, wobei die Entlüftungsbohrung 15 nicht am rückwärtigen Ende des Trägers 1 austritt, sondern seitlich über Austrittskanäle 20, die über einen Ringraum 21 und Radialbohrungen 22 mit der Zentralbohrung 15 kommunizieren. Da die Zentralbohrung 15 nicht durchgehend ausgeführt ist, ist vom unteren Teil dieser Bohrung 15' noch über zwei Kanäle 24 (radial) und 25 (axial) die Verbindung zur Radialbohrung 22 für die Entlüftung hergestellt. Die Austrittskanäle 20 sind gegenüber dem Außenraum durch eine Abdeckhülse 23 abgedeckt, die mit ihrem Flansch 23a zusammen mit der rückwärtigen Zentriermanschette 6 auf dem Bauteil 13,14 sitzt. Der Fußteil 6b der Zentriermanschetten besteht aus einem Dichtungsmaterial ebenso wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel. Eine weitere Variante ergibt sich bei diesem Ausführungsbeispiel durch die etwas geänderte Form des Manschettenkragens 6a bzw. der Federzungen 6d Der Querschnitt der Federzungen 6d ist etwa keulenförmig, wobei das verdickte Ende der Federzungen jeweils auf dem der Einschubrichtung 5 abgewandten Seite liegt. Zu dem wasserdichten Stecker 18 führen die in F i g. 3 und 4 nicht dargestellten elektrischen Leitungen von den ebenfalls hier nicht eingezeichneten Prüfköpfen 4.In the embodiment according to FIG. 3 and 4, in which the same parts are provided with the same reference numerals, the arrangement is basically the same as in the embodiment according to FIGS. 1, 2 and 5. Here, however, the end piece and middle piece 13, 14 are combined into one component, and Cone 7 is also designed as a head piece. In addition, a watertight plug 18 is cast watertight in a recess 19 of the component 13, 14 at the rear end, the vent hole 15 not exiting at the rear end of the carrier 1, but laterally via outlet channels 20, which are connected to the via an annular space 21 and radial bores 22 Communicate central bore 15. Since the central bore 15 is not designed to be continuous, the connection to the radial bore 22 for ventilation is established from the lower part of this bore 15 'via two channels 24 (radial) and 25 (axial). The outlet channels 20 are covered with respect to the outer space by a cover sleeve 23, which sits with its flange 23a together with the rear centering collar 6 on the component 13, 14. The foot part 6b of the centering collars consists of a sealing material, just like in the first embodiment. A further variation is obtained in this embodiment by the slightly modified form of the cuff collar 6a and the spring tongues 6d The cross-section of the spring tongues 6d is approximately club-shaped, the thickened end of the spring tongues is located on the insertion direction 5 opposite side respectively. To the watertight plug 18 lead in FIG. 3 and 4, electrical lines (not shown) from the test heads 4 (also not shown here).
Claims (7)
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|---|---|---|---|
| DE2636107A DE2636107C3 (en) | 1974-01-25 | 1976-08-11 | Ultrasonic probe for the inspection of hollow cylindrical grains from their inner circumference, especially for hollow bored screws of reactor pressure vessels |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2403635A DE2403635A1 (en) | 1974-01-25 | 1974-01-25 | Ultrasonic testing of reactor pressure vessel bolts - using probe with heads scanning several regions simultaneously |
| DE2636107A DE2636107C3 (en) | 1974-01-25 | 1976-08-11 | Ultrasonic probe for the inspection of hollow cylindrical grains from their inner circumference, especially for hollow bored screws of reactor pressure vessels |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2636107A1 DE2636107A1 (en) | 1978-02-16 |
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| DE2636107C3 true DE2636107C3 (en) | 1979-05-03 |
Family
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (6)
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| ATE64487T1 (en) * | 1986-12-05 | 1991-06-15 | Siemens Ag | INTRACAVITARY ULTRASOUND SCANNING DEVICE. |
| EP0452516B1 (en) * | 1990-03-16 | 1995-09-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Ultrasonic measuring head and method of use thereof |
| US5078954A (en) * | 1990-04-17 | 1992-01-07 | Smith Thurman D | Method and apparatus for carrying out the in situ inspection of the shafts of pumps |
| DE19641888C2 (en) * | 1996-10-10 | 1998-10-29 | Siemens Ag | Test manipulator for eddy current and ultrasonic testing of hollow cylindrical nuclear reactor components, in particular control rod drive housings |
-
1976
- 1976-08-11 DE DE2636107A patent/DE2636107C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE2636107B2 (en) | 1978-09-14 |
| DE2636107A1 (en) | 1978-02-16 |
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