DE2824629A1 - Kalibriervorrichtung fuer ultraschall-inspektionsgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für Ultraschall-Inspektions geräte zur Überprüfung von Tanks bzw. Atomreaktorkesseln oder dergleichen.

Atomreaktoren für die kommerzielle Stromerzeugung verwenden in der Regel zylindrische Reaktorkessel, die am oberen und unteren Ende mit angeschweißten Flanschen versehen sind. Der zylindrische Teil des Kessels ist üblicherweise aus einer Reihe von kleineren Zylinderelementen zusammengeschweißt. Außerdem sind am Kessel eine Vielzahl über den Umfang verteilte Düsen eingeschweißt, so daß ein derartiger Kessel bei der Herstellung eine Vielzahl von Schweißnähten erforderlich macht. Diese Schweißnähte werden vor der Inbetriebnahme des Reaktors einer sehr sorgfältigen Überprüfung unterzogen. Dabei erfolgt die Überprüfung in der Regel zu einem Zeitpunkt, wo noch alle Teile des Kessels leicht zugänglich sind und bevor dieser mit dem Betonmantel umgeben wird. Jedoch auch während des Betriebs ist eine Inspektion und Überprüfung der Schweißnähte des Reaktorkessels nicht nur wünschenswert, sondern durch gesetzliche Maßnahmen erforderlich.

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Diese periodisch

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Diese periodisch durchzuführende Überprüfung dient dazu, einen einwandfreien Zustand des Reaktorkessels sicherzustellen. Eine Inspektion unter vollen Betriebsbedingungen macht Inspektionsgeräte erforderlich, die in der Lage sind, sowohl im Wasser als auch unter der radioaktiven Verseuchung einwandfrei zu arbeiten, wobei eine Fernsteuerung und eine genaue Bestimmung der Inspektionssensoren sowohl bezüglich ihrer Lage als auch ihrer Bewegung möglich ist.

Die Verwendung von Ultraschallwandlern zur Überprüfung von Schweißnähten ist bekannt (Zeitschrift"Materials Evaluation", Juli 1970, Band 28, Nr. 7, Seiten 162 bis 167). Bei dieser beschriebenen Inspektion findet ein Ultraschall wandler Verwendung, der eine Prüfung während des Reaktorbetriebs möglich macht.

Ein Inspektionsgerät für eine Ultraschall Überprüfung ist auch durch die US-PS 3 809 607 bekannt, mit dessen Hilfe ein Wandlerfeld innerhalb eines Atomreaktorskessels über eine Fernsteuerung genau positioniert werden kann. Dieses Gerät besteht aus einer Positionier- und Halterungseinrichtung, welche aus einem zentralen Körper besteht, von dem radial aus Arme verlaufen. Diese Arme erstrecken sich an bestimmte Stellen innerhalb des Reaktorkessels und liegen dort an, um ein Gitterwerk zu schaffen, mit dem die Position des Sensors bestimmt werden kann. Durch eine Längenänderung der einzelnen Arme kann das Inspektionsgerät an Reaktorkessel unterschiedlicher Durchmesser angepaßt werden. Der zentrale Körper, welcher sich in der Längsachse des Kessels erstreckt, ist mit Schlitten oder Halterungen versehen, welche die Inspektionssensoren tragen, wobei die Lage durch Positionsgeber ermittelt wird. Für die Inspektion sind drei spezielle Untereinheiten vorgesehen,, und zwar ein Flanschabtaster, ein Düsenabtaster und ein Kesselwandabtaster. Alle diese Abtaster bzw. Sensoren verwenden Ultraschall wandler mit welchen

eine

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eine genaue volumetrische Vermessung und Abtastung der Schweißnähte auf Unversehrtheit möglich ist.

Mit Hilfe dieses bekannten Inspektionsgerätes lassen sich die Anforderungen, die neuerdings gestellt werden, nicht mehr mit der notwendigen Sicherheit und Zuverlässigkeit erfüllen. Außerdem kann mit dem bekannten Inspektionsgerät eine genaue Vermessung bzw. Abtastung bestimmter Schweißnahtbereiche im Kessel nicht vorgenommen werden. Schließlich werden höhere Anforderungen an die Zuverlässigkeit und die Geschwindigkeit gestellt, mit der solche Inspektionen ausführbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kalibriervorrichtung für Ultraschallinspektionsgeräte zu schaffen, mit welcher eine genaue Lagenbestimmung der Ultraschallwandler innerhalb des zu überprüfenden Kessels jederzeit möglich ist, wobei die Inspektion mit höherer Zuverlässigkeit und schneller durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kalibriervorrichtung einen kugelförmigen Eichkörper mit einer ultraschallreflektierenden Oberfläche hat, welche zumindest einem zu eichend en Ultraschallwandler gegenüber eine feststehende Position einnimmt, und daß der Ultraschall wandler bezüglich der Position des Eichkörpers verstellbar und in eine Position einstellbar ist, in welcher sich die größtmögliche Amplitude für das am Eichkörper reflektierte Signal ergibt.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Mit Hilfe der Kalibriereinrichtung ist es möglich, bei Ultraschall-Inspektionsgeräten eine genaue Nullpunktlage innerhalb des Kessels

fest-

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festzulegen und von diesem aus alle Positionen von Schweißstellen eindeutig und genau zu vermessen. Damit lassen sich Mängel am Kessel jederzeit schnell und einfach ermitteln und bezüglich ihrer Lage bestimmen. Ferner läßt sich mit Hilfe der Kalibriervorrichtung die Positionierung der Ultraschallwandler an den Montagevorrichtungen überprüfen und eichen und insbesondere die gewünschte Winkellage für den Ultraschall wandler in einem Ultraschallwandlerfeld genau bestimmen und festlegen. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn während der Inspektion der Ultraschallwandler bzw. das Ultraschallwandlerfeld am Kessel oder einem Teil des Kessels anstößt und danach eine erneute Ausrichtung der Ultraschall wandler notwendig wird. Diese Ausrichtung kann nunmehr irr. Innern des Kessels erfolgen, ohne daß, wie bisher, das Inspektionsgerät herausgenommen werden muß. Der sich daraus ergebende Vorteil besteht vor allem in dem Zeitgewinn, da durch die Möglichkeit des Eichens innerhalb des Reaktorkessels kein Zeitverlust zur Beseitigung von Strahlungsverseuchung erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung besteht auch darin, daß vordereigentlichen Inspektion die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallstrahles im Arbeitsmedium leicht und einfach bestimmbar ist.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:'

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Inspektionsgerätes für Reaktorkessel mit einer Kai ibriervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Kalibriervorrichtung gemäß Fig. 1 in einer vom Ultraschall getroffenen Stellung

während

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während des Betriebs;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Kalibriervorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Manipulatorarmes und eines Ultraschallwandlerfeldes, wie sie in Verbindung mit der Kalibriervorrichtung Verwendung finden;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Kalibriervorrichtung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Montagevorrichtung und den Eichkörper der Kalibriervorrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Nahfeldeffekte und Fernfeldeffekte eines Ultraschallstrahles, wie es sich als Überlagerung über den Zielabstand gemäß Fig. 5 und 6 ergibt.

Das in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Inspektionsgerät für einen Atomreaktorkessel ist im Detail in der US-Patentanmeldung 781 403 beschrieben. Auf dieses Gerät wird nur insoweit eingegangen als es für die Erläuterung der Erfindung erforderlich scheint.

Im Betrieb wird das Inspektionsgerät in den Atomreaktorkessel eingeführt und abgesetzt. Die eigentliche Kesselinspektion wird dann mit Hilfe eines Manipulatorarmes 26 ausgeführt, der ein Ultraschallwandlerfeld 28 trägt und längs neun Bewegungsachsen verschiebbar ist, um eine Abtastung der Schweißnähte im Kessel zu ermöglichen.

Wie bereits erwähnt, muß,um Prüfsicherheit sicherzustellen,

der Ausgangspunkt des Ultraschallwandlerfeldes genau bekannt sein, da

eine

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eine gegebenenfalls festgestellte schlechte Schweißstelle bzw. Schadstellen bezüglich ihrer Lage daraus direkt abgeleitet werden. Deshalb wird zu Beginn der Überprüfung und nach gewissen Zeitintervallen das Ultraschallwandlerfeld 28 in eine direkte Lage gegenüber der Kalibriervorrichtung 300 gebracht, wie dies in den Fig. 2und 4 dargestellt ist. Wenn überdies während der Handhabung das Ultraschallwandlerfeld 28 zufällig mit irgendeinem Teil des Reaktorkessels in Berührung kommt oder zusammenstößt, ist es wünschenswert, die Positionierung erneut zu überprüfen, um zu vermeiden, daß das Inspektionsgerät entfernt und gereinigt werden muß, damit sichergestellt werden kann, daß keine Beschädigungen der Wandlermontage aufgetreten ist.

Aus der Fig. 3 geht die Kalibriervorrichtung 300 hervor, die aus einer rechteckigen als Reflexionsfläche dienenden Platte 301 besteht, um die rechtwinklige Anordnung und Montage des Ultraschallwandlerfeldes einstellen und eichen zu können. Etwa im Zentrum der Platte 301 ist ein Haltestab 304 vorgesehen, der an seinem vorderen Ende einen kleinen Ball bzw. eine kleine Kugel 302 trägt, die als unendlich kleine Reflexionsoberfläche gegenüber der Platte als unendlich große Reflexions oberfläche wirkt. Auf derselben Seite der Platte 301 sind ferner eine Viel zahl aufrechtstehender, abgestumpfter Kegel 306, .308, 310, deren Kegelstumpffläche unter einem Winkel verläuft, die der erwarteten Winkelstellung der im Feld 28 montierten Ultraschallwandler entspricht. Die Formgebung der Platte 301 sowie der Ort des Haltestabes 304 und der Ort der Kegelstumpfkörper 306, 308 und 310 werden von dem Fachmann in herkömmlicher Weise ermittelt und ausgewählt. Zur vergrößerten Einsatzmöglichkeit der Kalibriervorrichtung 300 können die Kegelstumpfkörper 306, 308 und 310 lagermäßig als Standardkörper vorrätig sein, wie dies auch für den Haltestab 304 gilt,und mit entsprechend bearbeiteten Kegelstumpfspitzen versehen sein, die unter einem gewünschten Winkel

verlaufen

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verlaufen oder auf einen, ge wünschten Winkel einstellbar sind, indem z.B. die Kegelstumpfspitzen ausgetauscht werden können. In jedem Fall sind die Kegelstumpfkörper und die einzelnen Teile der Kalibriervorrichtung 300 aus einem Material hergestellt, das resistent gegen die Umgebungseinflüsse aus der zu überprüfenden Umgebung ist.

Auf der Rückseite der Platte 301 ist eine Klemmvorrichtung 312 vorgesehen, welche am Stützarm 2OA des Inspektionsgerätes befestigt ist. Die Klemmvorrichtung ist mit einer Nut 314 versehen, in welche ein keilförmiger Vorsprung 316 auf der Außenseite des Stützarmes 2OA eingreift. Durch diese formschlüssige Verbindung zwischen dem keilförmigen Vorsprung 316 und der Nut 314 ist eine eindeutige Ausrichtung der Kalibriervorrichtung 300 an dem Stützarm sichergestellt. Die Klemmvorrichtung 312 ist ferner mit Bolzen 320 versehen, mit denen eine starre Verbindung zwischen dem Stützarm 2OA und der Kalibriervorrichtung 300 sichergestellt wird.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Platte 301 dargestellt, aus der die Anordnung der Kugel 302 und der Kegelstumpfkörper 306, 308 sowie 310 hervorgeht. Die Abstände der einzelnen Körper untereinander und von einem beliebig angenommenen Nullpunkt auf der Platte 301 sind bekannt. Die Kegelstumpfspitzen der Kegelstumpfkörper 306, 308 und 310 sind bei der dargestellten Ausführungsform unter einem Winkel von 10 , 19 bzw. 23 verlaufend ausgebildet, jedoch können diese Winkel verändert bzw. an bestimmte Winkel angepaßt werden, unter welchen die Ultraschallwandler im Feld 28 montiert sind.

Im Betrieb ist die Kalibriervorrichtung 300 in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Weise mit dem Stützarm 20A verbunden. Dadurch ist die Lage der Kalibriervorrichtung im Reaktorkessel grob bekannt. An einer Ständersäule 24

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säule 24 kann ein Schlitten 82 vertikal derart verschoben werden, daß die Platte 40 mit dem Ultraschallwandlerfeld gegenüber der Kalibriervorrichtung gemäß Fig. 4 zu stehen kommt. In dieser Lage wird einer der rechtwinklig montierten Ultraschall wandler im Feld 28 auf den Ball 302 bzw. die Kugel ausgerichtet. Der vereinfachten Darstellung wegen ist in den Fig. 2 und 4 lediglich ein Ultraschallwandler 244 des Feldes dargestellt.

Sobald der Ultraschall wandler 244 grob auf den Ball 302 ausgerichtet ist, wird ein Ultraschallstrahl 303 gemäß Fig. 2 ausgesandt. Dieser Strahl erfährt eine Reflexion am Ball 302, wobei dieses Reflexions signal eine winkelabhängige Amplitude hat. Durch kontinuierliches Verfahren des Wandlerfeldes 28 mit Hilfe des Manipulatorarmes 26 kann der Ultraschallwandler in eine Lage gebracht werden, in der das von dem Ball 302 reflektierte Signal das größtmögliche empfangene Signal ist. In dieser Position des größtmöglichen empfangenen Signals wird am Vertikalpositionsgeber 102 die Position des Ultraschallwandlerfeldes 28 bzw. des Schlittens 82 abgelesen, die mit allen nachfolgenden Ablesungen in Bezug gesetzt wird, um die jeweilige Lage des Ultraschallwandlerfeldes 28 in bezug auf die Nullposition, d. h. die Ausgangsposition zu bestimmen. Gleichzeitig kann die lotrechte Ausrichtung des Ultraschallwandlers 244 überprüft werden, wie dies auch für alle anderen Wandler des entsprechend montierten Feldes 28 der Fall ist.

Da die erwähnte Überprüfung in der in den Reaktorkessel eingefahrenen Lage des Inspektionsgerätes 14 erfolgt, kann die Kalibriervorrichtung auch zur Überprüfung und zur Messung der Geschwindigkeit des Ultraschallstrahles 303 im Betriebsmedium benutzt werden, das im vorliegenden Fall Wasser ist. Wenn der Ultraschallwandler 244 erregt wird, ergibt sich ein Ultraschallstrahl 303 mit einer geringen Divergenz, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Der mittlere Teil 305 des Ultraschallstrahles 303 trifft

den Ball

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den Ball 302., der eine verhältnismäßig kleine Oberfläche darstellt, und wird zum Ultraschallwandler 244 zurückreflektiert. Der äußere Teil 307 des Ultraschallstrahles 303 erfährt eine Reflexion an der Platte 301, die eine verhältnismäßig große Oberfläche, z.B. im Bereich 309 darstellt, wobei diese Reflexion zeitlich um den Abstand des Balls 302 von der Platte 301 verzögert ist und gleichzeitig von der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallstrahles 303 im Medium abhängt. Da der Abstand des Balls 302 aufgrund der Länge des Haltestabes 304 von der Platte 301 bekannt ist, kennt man auch die Wegstrecke im Wasser zwischen diesen Teilen. Mit Hilfe eines Oszillographen oder anderer geeigneter Meßgeräte kann nunmehr die Zeit pro Entfernungseinheit für den Ultraschallstrahl 303 im Betriebsmedium ermittelt werden. Diese Ermittlung bzw. Eichung wird später dazu benutzt, um im Inspektionsfall den Abstand des Wandlerfeldes 28 oder irgendeines Ultra schallwandl er s desselben von der Kesselwand oder eines Teiles desselben festzustellen bzw. nachzuprüfen.

Nach der Feststellung bzw. Eichung des Ausgangspunktes bezüglich der vertikalen Achse und der Ausbreitungsgeschwindigkeit pro Entfernungseinheit im Betriebsmedium kann anschließend die Winkelposition oder winklige Montage der verschiedenen Ultraschallwandler im Feld unter Ausnutzung . der Winkellage der Kegelstumpffläche der einzelnen Kegelstumpfkörper 306, 308 und 310 ermittelt werden. Zu diesem Zweck wird das Ultraschallwandler feld in eine Lage gegenüber der Kalibriervorrichtung 300 gebracht, die der gemäß Fig. 4 entspricht. In dieser Lage wird ein anderer Ultraschallwandler und nicht der Ultraschallwandler 244, welcher unter einem Winkel im Feld montiert ist, auf einen der Kegelstumpfkörper 306, 308 oder 310 ausgerichtet. Dieser Ultraschallwandler wird erregt und die maximale Reflexions energie ausgemessen, welche nur dann erhalten wird, wenn der

Montagewinkel

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Montagewinkel dem Winkel der Kegelstumpffläche, auf welcher der Wandler ausgerichtet ist, entspricht. Auf diese Weise kann die korrekte Montage der einzelnen Ultraschall wandler im Feld zu jeder Zeit, während, bevor und nach einem Inspektionsgang überprüft werden. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Kegelstumpfflächen der Kegelstumpfkörper 306, 308 und 310 auf bestimmte Winkel durch maschinelle Bearbeitung eingestellt. Es ist jedoch auch möglich, die Kegelstumpfkörper derart als Standardkörper herzustellen, daß diese Kegelstumpfflächen bezüglich des winkligen Verlaufs der Kegelstumpffläche verstellbar oder durch austauschbare Teile veränderbar sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht eine Kalibriervorrichtung vor, mit der sowohl die Position als auch die Orientierung der Ultraschall wandler zur Inspektion von Kesselwänden und insbesondere Atomreaktorkesseln festgestellt werden kann, wobei diese Kalibriervorrichtung verschiebbare Montageeinrichtungen hat, mit welchen innerhalb eines Tankes oder Kessels Ultraschall wandler verstellbar in der normalen Inspektionslage festgehalten werden können.

Die Montage einrichtungen sind mit Antriebsmitteln versehen, um die Wandler in dem Kessel bzw. Tank in unterschiedliche Positionen bezüglich eines Zielkörpers zu bringen, der seinerseits im Kessel oder Tank verstellbar in einer bestimmten Entfernung von dem Ultraschallwandler angeordnet ist, wobei der Abstand derart ausgewählt wird, daß keine Stör effekte im Nahfeld aufgrund der Ultraschallwandlerleistung entsteht. Die Antriebs vorrichtungen sind mit einer Kalibrierung versehen, damit man visuell die Entfernungen ablesen kann, um welche die Montagevorrichtung verstellt wurde. Die Art der Kalibrierung ist beliebig und kann sowohl im Innern als auch außerhalb des Tankes in Verbindung mit entsprechenden Ablesemöglichkeiten angebracht sein.

Eine der-

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Eine derartige weitere Ausführungsform einer Kalibriervorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt, wobei jeder einzelne Ultraschallwandler zusammen mit seiner Halterung 266 in einem mit Wasser 403 gefüllten Eichtank 402 angeordnet ist. Die Montagevorrichtung 404 zur Halterung des Prüf-Ultraschallwandlers 244 ist verschiebbar innerhalb des Eichtankes angeordnet. Diese Montagevorrichtung 404 besteht vorzugsweise aus einer runden Schiene 258 und einer rechtwinklig abgebogenen Schiene 252, welche zusammen mit Bolzen dazu dienen, die Halterung 266 an einer Platte zu befestigen, wie aus Fig. 6 hervorgeht. Die mit der Platte 406 verbundenen Schienen 252 und 258 sind ihrerseits wieder an der Montagevorrichtung 404 mittels Bolzen befestigt.

Auf der Rückseite der Montagevorrichtung 404 ist ferner ein Gleitstein 410 vorgesehen mit einer Gewindebohrung 412, welche auf einer Gewindespindel 414 läuft. Diese Gewindespindel 414 ist am Boden des Tanks und am oberen Ende in Lager 416 drehbar gelagert. Das obere Ende der Gewindespindel 414 trägt eine Xurbel 418,mit welcher die Spindel in Drehung versetzt und damit die Montagevorrichtung 404 vertikal nach oben und unten verschoben werden kann. Zwischen der Kurbel 418 und dem oberen Lager 416 der Spindel 414 ist eine Scheibe 420 mit einer Winkelteilung 422 vorgesehen. Mit Hilfe dieser Winkelteilung kann die Anzahl der Drehungen bzw. Drehschritte ermittelt werden und damit aufgrund der Steigung der Spindel die vertikale Verschiebung der Montagevorrichtung 404. Selbstverständlich ist es auch möglich, an der Seitenwand des Tankes 402 eine nicht dargestellte Skala auszubilden, mit deren Hilfe durch einen transparenten Abschnitt der Tankwand die Lage der Montagevorrichtung 404 ablesbar ist.

Auf der anderen Seite im Innern des Tankes 402 ist ein Zielkörper bzw. Eichkörper 425 ausgebildet, der mit Hilfe einer Basisplatte 424 und darin vorgesehener Längsschlitze 427 am Boden des Tankes mit Bolzen

festge -

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festgehalten wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Eichkörper in Längsrichtung der Schlitze 427 zu verschieben und zu verstellen. Mit der Basisplatte 424 ist ein Haltestab 426 verbunden, der grundsätzlich rechteckig sein kann und an seinem oberen Ende eine Kugel bzw. einen Ball 428 trägt. Wie noch erläutert wird, wirkt der Haltestab 426 als verhältnismäßig große Reflexionsfläche, wogegen die Kugel 428 als verhältnismäßig kleine Reflexionsfläche wirksam ist.

Der Zielkörper 425 ist in einer bestimmten Entfernung von der Montagev orrichtung 404 und dem zu eichenden Ultraschallwandler 244 angeordnet. Die Entfernung wird derart ausgewählt, daß Störungen 435 im Nahfeld 434 des Ultraschallstrahles 432 möglichst vermieden werden. Deshalb wird der Eichkörper 425 gemäß Fig. 7 in einem Punkt B positioniert, der im Fernbereich 436 des Ultraschallstrahles 432 liegt. Die in Fig. 7 mit A bezeichnete Linie stellt den Grenzbereich des sich auf die Übertragungsstrecke erstreckenden Ultraschallstrahles dar, in welchem der Nahbereich in den Fernbereich übergeht. Der Punkt B und damit der Ort des Eichkörpers 425 wird so ausgewählt, daßer jenseits der Linie bzw. des Übergangsbereiches A, und zwar grundsätzlich im linearen und st örungsfreien Bereich des Ultraschallstrahles liegt. Damit erreicht man, daß die Eichung nicht von den Störungen des Nahfeldes beeinträchtigt wird.

Die Kalibriervorrichtung 400 wird wie folgt betrieben. Der Ultraschallwandler 244, welcher zu eichen ist, wird in der vorausstehend beschriebenen Weise an der Halterung 266 bzw. an der Montagevorrichtung 404 befestigt. Durch Betätigung der Kurbel 418 wird der Ultraschall wandler 244 dann an eine Position gebracht, wie sie in Fig. 5 gestrichelt angedeutet ist. In dieser Position ist er auf den Haltestab 426 ausgerichtet. Im erregten Zustand trifft der Ultraschallstrahl 432 auf den Haltestab im wesentlichen rechtwinklig auf. Die Bedienungsperson kann den reflektierten Ultraschallstrahl mit einer geeigneten Meßeinrichtung verfolgen und ferner

mit

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— J. ο —

mit geeineten Hilfsmitteln die Befestigungsbolzen lösen, um den Ultraschallwandler in eine Position zu bringen, in der sich eine maximale Reflexion, dh. grob eine im wesentlichen rechtwinklige Lage zur Reflexionsfläche ergibt. Nach einer solchen Grobeinstellung wird der Ultraschall wandler 244 in eine Position gebracht, in der er die Kugel 428 direkt trifft. Da lediglich ein einziger Punkt der Kugeloberfläche eine maximale Reflexion bewirkt, d.h. in diesem Punkt sich keine Streuung aufgrund eines nicht rechtwinkligen Auftreffens einstellt, ist eine Feinpositimierung des Ultras challwandlers 244 möglich, indem nunmehr seine Position so lange verändert wird, bis sich eine maximale Reflexion des ausgesandten Ultraschallstrahles ergibt. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann jegliche seitliche Versetzung oder Ausrichtung eines Ultraschallwandlers korrigiert werden.

Wenn der Ultraschallwandler 244 im Feld unter einem bestimmten Winkel montiert werden soll, dann kann seine lotrechte Anordnung ebenfalls in Ausrichtung auf den Haltestab 426 und den Ball bzw. die Kugel 428 grundsätzlich in derselben Weise überprüft werden. Der Ultraschallwandler 244 wird vom Nullpunkt, welcher durch das Auftreffen des Ultraschallstrahles auf den Ball 428 bestimmt wird, nach oben verschoben. Der Montagewinkel wird durch den Winkel -Θ- gemäß Fig. 5 beschrieben. Da der Abstand vom Ball 428 zum Ultraschallwandler 244 im Nullpunkt bekannt ist oder gemessen werden kann, läßt sich die Höhenverstellung, d. h. der horizontale Abstand 440 vom Nullpunkt mit Hilfe des Tangents des Winkels ·& errechnen. Dazu wird der horizontale Abstand 440 im Nullpunkt, welcher bekannt ist, durch den vertikalen Abstand 442 , über welchen der Ultraschall wandler 244 verschoben wird, geteilt. Dieser Abstand ist ebenfalls, wie bereits vorausstehend erwähnt, ablesbar bzw. durch die Handhabung der Höhenverstellung bekannt. In der in Fig. 5 ausgezogen dargestellten Position des Ultraschallwandlers wird dessen Winkelvers teilung so lange geändert,

bis

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bis sich vom Ball 428 eine maximale Reflexion des Ultraschallstrahles 430 ergibt. In dieser Position ist der Ultraschallwandler korrekt unter dem gewünschten Winkel ausgerichtet und kann in dieser Winkelstellung fixiert werden. Nach der Eichung des Ultraschallwandlers 244 wird dieser auf der Platte 40 des Ultraschallwandlerfeldes befestigt und montiert.

Der Eichkörper 425 kann, wie bereits erwähnt, bezüglich des Abstandes 440 vom Ultraschallwandler durch Lösen der Bolzen 429 und Verschieben der Basisplatte verändert werden. Damit wird sichergestellt, daß der Eichkörper im Fernfeldbereich des Ultraschallstrahles liegt. Ferner können die geometrischen Bedingungen aufgrund des Dreieckes, welches durch die Eckpunkte Ultraschallwandler 244,den Eichkörper 425 und den Nullpunkt aufgrund des horizontalen Abstandes 440 vom Eichkörper bestimmt ist, nachgestellt bzw. fein eingestellt werden.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Kalibriervorrichtung für Ultraschall-Inspektionsgeräte zur Überprüfung von Atomreaktorkesseln oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriervorrichtung (300, 400) einen kugelförmigen Eichkörper (302, 428) mit einer ultraschallreflektierenden Oberfläche hat, welche zumindest einem zu eichenden Ultraschallwandler (244) gegenüber eine feststehende Position einnimmt, und daß der Ultraschall wandler bezüglich der Position des Eichkörpers verstellbar und in eine Position einstellbar ist, in welcher sich die größtmögliche Amplitude für das am Eichkörper reflektierte Signal ergibt.

2. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Vielzahl in einem Feld montierten Ultraschall wandlern, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichkörper an einer bestimmten Stelle des Inspektionsgerätes montiert ist, und daß die Position des Ultraschallwandlerfeldes (28) sowohl bezüglich der Ausgangsposition (Nullposition) als auch einer beliebigen Position im Reaktorkessel mit Hilfe des Eichkörpers ausmeßbar ist.

3. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriervorrichtung eine verhältnismäßig große ebene Fläche (Platte 301; Oberfläche 226) aufweist, die in einem solchen bestimmten Abstand von dem Eichkörper angeordnet ist, daß der von dem Ultraschall wandler (244) ausgehende Ultraschallstrahl früher

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OHiGiKAL INSPECTED

- 2 auf den Eichkörper als auf die ebene Fläche auftrifft.

4. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriervorrichtung zumindest eine weitere reflektierende Oberfläche aufweist, die unter einem Winkel zu der ebenen Fläche (Platte 301 ) verläuft.

5. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unter einem Winkel verlaufende weitere Reflexionsfläche von der Kegelstumpffläche zumindest eines Kegelstumpfkörpers (306,308, 3 10) gebildet wird.

6. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriervorrichtung in einem eine Flüssigkeit aufnehmenden Kessel oder Tank verschiebbar angeordnet ist und Vorrichtungen zum Montierendes Ultraschallwandlers (244) trägt, und daß in dem Tank ein Eichkörper in einem Abstand montiert ist, der außerhalb des Nahfeldes des Ultraschallstrahles liegt.

7. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagevorrichtung für den Ultraschallwandler längs einer Spindel verschiebbar gehaltert ist, und daß die Spindel mit einer Meßeinrichtung versehen ist, an der die Höhenlage der Montagevorrichtung ablesbar ist.

8. Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultras challwandler an der Montage vorrichtung winkelverstellbar montiert ist.

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