DE2948547C2 - Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung langgestreckter Prüfstücke mit Ultraschallimpulsen - Google Patents

Description

Wasserverlust muß in benachbarten Meßwannen-Abteilungen aufgefangen und in ein VersorgungsgefäB gepumpt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die eine umfangssymmetrische Anordnung der Prüfköpfe, eine kontinuierliche und automatisierbare Prüfung langgestreckter und nicht notwendigerweise rotationssymmetrischer Prüfstücke auch mit kleinen Querabmessungen bei geringem konstruktiven Aufwand ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche gelöst.

Eine beispielhafte Ausführungsform einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung ist anhand der einzigen Figur beschrieben. Bei noch nicht in die Prüfkammer 5 eingelaufenem Prüfstück 8 ist, wie in der oberen Hälfte der Figur dargestellt, nur der Bereich V der Prüfkammer mit Wasser gefüllt. Die Prüfkammer 5 wird seitlich durch die äußeren Kammerwände 9 und 10 abgeschlossen und nach unten durch den Boden 13. Die vorderen und hinteren Wände sind nicht dargestellt Die Kammer 5 kann naciii oben hin offen sein, in dieser Kammer ist ein vorzugsweise zylinderföriniges Führungselement 1 und vorzugsweise zentrisch zur Prüfstückachse vorhanden. In dieser Führung befindet sich ein Schieber 2, der mit der oder den Dichtungen 16 gegen die Führung 1 abgedichtet ist. Dieser Schieber ist somit in Richtung der Priifstückachse bzw. der Ein- und Auslaufrichtung des Prüfstückes verschiebbar. Die Verschiebung wird mit einer Verschiebevorrichtung 4 z. B. einer pneumatischen Vorrichtung vorgenommen. Ist das Prüfstück 8 noch nicht in die Prüfkammer eingelaufen, wird die Stirnfläche 6 des Schiebers 2 bzw. eine vorspringende Nase 6a dieser Stirnfläche gegen die Wand 10 der Prüfkammer 5 mit einer scheibenförmigen Dichtung 12, die eine Doppelfunktion erfüllt, abgedichtet. In der oberen Hälfte der Figur ist diese Stellung des Schiebers als »Stellung Ak dargestellt. In dieser Stellung des Schiebers 2 wird nur der mit !-'bezeichnete Bereich der Prüfkammer mit Wasser bzw. Ankoppelfiüssigkeit gefüllt sein, in der Wand 9 der Prüfkammer 5 befindet sich eine öffnung mit einer Weite, die größer als die größte Querabmessung der Prüfstücke ist. Da der Kammerbereich um diese Öffnung herum durch den Schieber 2 abgeschlossen ist, können durch diese Öffnung keine Leckverluste an Ankoppelfiüssigkeit auftreten, in dem Bereich Vder Prütkammer 5 befinden sich vorzugsweise rotationssymmetrisch angeordnete Prüfköpfe 17a und 17i'usw. Läuft von rechts kommend, also in Einlaufrichtung, ein Prüfstück 8 in die Prüfkammer 5 ein, wird von einem neben der Wand 9 außerhalb der Prüfkammer 5 befindlichen Signalgeber 18 z. B. eine Lichtschranke mit einer Zeitverzögerung, die sich aus der Vorschubgeschwindigkeit des Prüfstükkes und dem vom Signalgeber bis zur Stirnfläche 6 des Schiebers 2 notwendigen Weg ergibt, die Schiebevorrichtung 4 derart in Betrieb gesetzt, daß der Schieber 2 in die im unteren Teil der Figur dargestellte Stellung B gebracht wird. Dadurch wird der Bereich Oder Kammer für die Ankoppelflüssigkeit freigegeben, die sich entsprechend der rückläufigen Bewegung des Schiebers 2 mit Ankoppelflüssigkeit füllt. Eine gegenseitige Führung von Prüfstück und Prüfkammer wird durch Lager oder Führungsbuchsen 11 und 14 in den Wänden 10 und 6 erreicht. In dieser Arbeitsstellung B wird die Prüfkammer durch eine Flachdichtung 7, die sich auf der Stirnwand 6 des Schiebers befindet und mit einer Flachdichtung 12, die sich auf der Innenseite der Wand 10 der Kammer 5 befindet, gegen das Prüfstück bzw. Oberfläche des Prüfstückes abgedichtet. Diese Dichtungen sind vorzugsweise scheibenförmige Dichtungen aus einem Gummi oder gummiähnlichen Material, die sich auch bei nicht rotationssymmetrischen Prüfstücken dem Prüfstückprofil anpassen können.

Da sich der Kammerraum O mit dem Zurückziehen des Schiebers 2 zeitgleich mit Ankoppelfiüssigkeit füllt, kann die Beschallung des Prüfstückes unverzögert einsetzen, so daß vorzugsweise ein lediglich geringer Anfangsbereich des Prüfstückes und nachher auch Endbereich des Prüfstückes ungeprüft bleiben. Es ist vorteilhaft bei dieser Vorrichtung, daß bei einer Veränderung der Querabmessung der Prüfstücke nur die Führungsbuchsen oder Lager 10. und 14 und die Dichtungen 12 und 7 ausgetauscht zu werden brauchen. Ein unterer Flüssigkeitspegel in d.r Kammer 5 wird durch die Zufuhr von AnkoppelfiCssi^keit über die Rohrleitung 19 aufrechterhalten. Der Zufluß kann über einen Vorratsbehälter oder über eine Pumpeinrichtung erfolgen. Die gesamte Kammer 5 kann in eine Wasserauffangkammer 15 gestellt werden, die die durch Leckagen austretende Ankoppelfiüssigkeit sammelt, und über einen Abfluß 20, ein Rohrsystem und eine Pumpanordnung der Kammer wieder zuführt. Es ist vorteilhaft, daß sich über die Federele.nente 3, die eine Grundposition der Kammer, d. h. eine fluchtende Einstellung der öffnungen in den Wänden 9 und 10 zur Einlauflage des Prüfstückes, allgemein gegeben durch vorgeschaltete Rollgänge, ermöglichen, die Kammer mit einer nur kurzen Führungsstrecke (dem Abstand der Lager 11 und 14) den Ungradheiten und der radialen Schlagbewegung eines Prüfstückes anpassen kann.

Außerdem ist es vorteilhaft, daß der Verschiebeweg des Schiebers 2 nur so groß zu sein braucht, win es die Anordnung bzw. Abmessungen der Prüfköpfe erforderlich macht. In einer Abwandlung dieses Beispiels kann die Stirnwand 6 des Schiebers 2 konisch oder ähnlich, jedenfalls strömungsgünstig, gestaltet sein, so daß der Volumenunterschied zwischen der Stellung A und der Stellung B des Schiebers in der Kammer sehr gering ist und die Kräfte für die Verschiebung des Zylinders sehr klein bleiben, bzw. die notwendige Zeit zum Öffnen und Schließen des Schiebers gering ist.

Ist das Prüfstück durch die Prüfkammer hindurchgelaufen, schaltet der Signalgeber 18 die Prüfköpfe ab und drückt den Schieber 2 in die Stellung A. Geringe Flüssigkeitsmengen aus dem Bereich O können durch das Lager oder die Fübmngsbuchse 11 in der Wand 10 pust-it.jn und werden von der Auffangwanne 15 aufgenommen.

Die Vorrichtung erlaubt die Anwendung der Tauchtechnik bei sehr geringen Abmessungen der Flüssigkeitskammer, sh ermöglicht eine kontinuierliche und automatische Prüfung. Das notwendige Volumen an Ankoppelfiüssigkeit ist sehr gering, so daß es auch wirtschaftlich ist, bei Prüfstücken, die gegen Wasser als Ankoppelmedium empfindlich sind, andere Ankoppelflüssigkeiten einzusetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung länglicher, relativ zur Prüfkammer mit einer überlagerten Dreh- und Schiebebewegung geführter Prüfstücke mit Ultraschall-Impulsen, die eine mit Koppelflüssigkeit gefüllte wannenförmige Prüfkammer aufweist, in der Ultraschallwellen erzeugende Prüfköpfe angeordnet und in zwei gegenüberliegenden Kammerwänden zur Durchführung der Prüfstücke Öffnungen mit Führungsbuchsen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,

— daß im Innern der Prüfkammer (5) an der äußeren Kammerwand (9) um die Durchführungsöffnung {9a) für das Prüfstück ein diese umschließendes rohrförmiges, sich in Richtung auf die Öffnung der gegenüberliegenden äußeren Kammerwand (10) erstreckendes Führungselement (1) vorgesehen ist,

— daß im abdichtendem Wirkeingriff mit dem Führungselement (1) ein zu diesem mittels einer Verschiebevorrichtung (4) beweglicher Schieber (2) vorgesehen ist, der in seiner äußersten Stellung mit seiner Stirnseite (6) an der äußeren Kammerwand (10) der wannenförmigen Prüfkammer (5) abdichtend anliegt und in seiner entgegengesetzten Endstellung einen Zwischenraum zwischen seiner Stirnseite (6) und der äußeren Kammerwand (10) bildet, die mindt-tens der Querabmessung der in der Prüfkammer vorgesehenen Ultraschall-Prüfköpfe (17a, 176; entspricht und daß der Schieber (2) in seiner Stirnseite '5) eine Öffnung zur abdichtenden Durchführung des Prüfstückes aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung an die Querschnittsform des Prüfstückes (8) die Führungsbuchsen (11, 14) mit den Dichtungen (7,12) auswechselbar sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung länglicher, relativ zur Prüfkammer mit einer überlagerten Dreh- und Schiebebewegung geführter Prüfstücke mit Ultraschall-Impulsen, die eine mit Koppelflüssigkeit gefüllte wannenförmige Prüfku mmer aufweist, in der Ultraschallwellen erzeugende Prüfköpfe angeordnet und in zwei gegenüberliegenden Kammerwänden zur Durchführung der Prüfstücke Öffnungen mit Führungsbuchsen vorgesehen sind.

Bei der Ultraschallprüfung von Rohren, Stangen, Knüppeln und anderen langgestreckten Prüfstücken werden Ultraschall-Impulse in das Prüfstück eingeleitet. Diese Impulse werden an inhomogenen Stellen im Prüfstück reflektiert und können von dem schallaussendenden Schwinger im Ultraschall-Prüfkopf oder einem nur als Empfänger wirkenden Schwinger im selben oder einem anderen Ultraschall-Prüfkopf empfangen werden. Aus der Größe der reflektierten und empfangenen Ultraschallintensität und aus der Laufzeit des Ultraschallimpulses wird ein Befund über das Prüfstück gebildet. In einer anderen Auslegung dieser Technik können auch die an inhomogenen Prüfstücken nicht reflektierten Ultraschallimpulse, also die durchgelassenen Ultraschallimpulse, zur Befundbildung ausgewertet werden, wobei allerdings die Information aus der Impulslaufzeit entfällt. Bei diesen Prüftechniken ist es notwendig, die Ultraschallwelle vom aussendenden Prüfkopf in das Prüfstück und zurück wieder vom Prüfstück in den empfangenden Prüfkopf, der derselbe sein kann wie der sendende Prüfkopf, über ein Ankoppelmittel zu übertragen, wobei als Ankoppelmittel Flüssigkeiten, insbesondere Wasser verwendet

ίο werden. Es sind mehrere Ankoppeltechniken bekannt, so z.B. die Pfützentechnik bei der wassergefüllte Prüfkammern, die über den Prüfköpfen angebracht sind und nach oben offen sind, von unten an die Prüfstückoberfläche herangebracht werden. Es ist auch bekannt, in Abwandlung dieser Pfützentechnik diese Kammern so auszugestalten, daß sie der Oberfläche des Prüfstückes angepaßt sind und erst mit Wasser gefüllt werden, wenn sie auf die Prüfstückoberfläche aufgesetzt worden sind. Das erlaubt eine umfangssymmetrische Anordnung der Prüfköpfe um das Prüfstück. Bei der Prüfung reiten diese Kammern auf einem Wasserfürn über das sich vorschiebende und drehende Prüfstück. In einer weiteren Technik werden die Prüfstücke in eine Tauchwanne eingebracht, die mit Ankoppelflüssigkeit, insbesondere Wasser, gefüllt ist und in der sich auch die Prüfköpfe, ebenfalls unter Wasser, befinden. Diese Prüftechniken sind' beschrieben von J. u. H. Krautkrämer, Werkstoffprüfung mit Ultraschall, 3. Auflage, Springer Verlag 1975 auf den Seiten 450 bis 454. Die drei genannten Prüftechniken haben wesentliche Nachteile. Bei der Pfützentechnik können die Prüfstücke nur von unten an das Prüfstück angekoppelt werden, eine rotations- bzw. umfangssymmetrische Anordnung der Prüfköpfe um das Prüfstück ist nicht möglich. Bei der Ankopplung über Kammern, die durch die Prüfstückoberfläche selbst abgeschlossen werden, ist es nachteilig, daß für jede Prüfstückabmessung angepaßte Kammerwände, bzw. SchleiDsohlen erforderlich sind. Die Kammern können erst nach wn Aufsetzen auf das Prüfstück mit Wasser gefüllt werden und es ist ein hoher Leckverlust an Wasser vorhanden, da die Kammern auf einem Wasserfilm über das Prüfstück reiten. Weiter ist es hierbei sehr nachteilig, daß nur rotationssymmetrische Prüfstücke prüfbar sind. Außerdem sind kleinere Abmessungen wegen der Anpassung der Kammern an die Priifstückkrümmung nicht mehr prüfbar. Insgesamt erfordert diese Technik einen großen konstruktiven Aufwand. Beim Einsatz von Eintauchwannen, der sogenannten Tauchtechnik, muß die eine Längsabmes sung der Wanne größer sein als die Länge des Prüfstückes. Das ergibt sehr lange Wannen, einen komplizierten Drehantrieb für das Prüfstück und sehr hohe Mengen von Ankoppelflüssigkeit. Es sind auch hier Techniken bekannt, bei der die Eintauchwanne verkleinert werden kann, und in ihren Seitenwänden Öffnungen enthält zur Durchführung des Prüfstückes. Jedoch muß beim Wechsel eines Prüfstückes ständig der Wasserspiegel unter die Höhe dieser seitlichen Öffnungen abgesenkt werden, dann müssen diese Öffnungen im Betrieb gegen das Prüfstück abgedichtet werden, so daß es unmöglich ist, hier eine kontinuierliche und damit auch automatische Prüfung durchzuführen.

Aus der DE-AS 21 21 412 ist eine Einrichtung bekannt, die den Wasserspiegel in einer mittleren Abteilung einer Meßwanne konstant halten soll. Hierbei tritt aber auch beim Wechsel der Prüfstücke ein wesentlicher Wasserverlust aus der mittleren Abteilung, die die eigentliche Prüfkammer darstellt, ein. Dieser