DE3202931C2 - Sonde zur zerstörungsfreien Prüfung von zylindrischen Hohlräumen, insbesondere von Dampferzeugerrohren - Google Patents

Abstract

Bei einer Sonde zur zerstörungsfreien Prüfung von zylindrischen Hohlräumen wird ein rotierender Prüfkopf (1) von einem Motor (58) angetrieben, der in einem außen zylindrischen Gehäuse (3) angeordnet ist, in dem auch der Prüfkopf (1) gelagert ist. Das Gehäuse umfaßt einen Schalenkörper (36), der im Bereich des Motors (58) als Halbzylinder (54) mit kleinerem Durchmesser ausgeführt und mit einem Rohr (37) verschlossen ist. Der Schalenkörper weist mindestens eine Passung (61) zur definierten Festlegung des Motors auf. Die Erfindung ist insbesondere zur Ultraschallprüfung von Dampf erzeugerrohren in Kernkraftwerken vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonde zur zerstörungsfreien Prüfung von zylindrischen Hohlräumen, insbesondere von Dampferjeugcrrohren, mit einem rotierenden Prüfkopf, der in einem außen zylindrischen Gehäuse gelagert ist und von einem darin angeordneten Motor angetrieben wird. Diese Konstruktion soll im Hinblick auf die Herstellung verbessert werden, weil es wegen der durch die Dampferzeugerrohre begrenzten Raumverhäitnisse darauf ankommt, den Motor /war gut festzulegen, aber auch möglichst zugänglich anzuordnen, so daß er leicht zu montieren und zu reparieren ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Gehäuse einen Schalenkörpcr umfaßt, der im Bereich des Motors als Halbzylinder mit kleinerem Durchmesser ausgeführt und dort mit einem Rohr verschlossen ist, und daß der Schalenkörper mindestens eine Passung zar definierten Festlegung des Motors aufweist Hierbei sorgt der Schalenkörper für die genaue Festlegung, obwohi der Motor im wesentlichen zugänglich ist, weil lediglich das den Schalenkörper umgebende Rohr den Zugang versperrt. Andererseits ist die Abstützung sehr raumsparend, weil der Schalenkörper die für das Sondengehäuse erforderliche Festigkeit liefert und das Rohr damit dünnwandig sein kann.

Die Passung kann vorteilhaft eine zentrische Bohrung in einem quer zur Zylinderachse verlaufenden Steg umfassen, in die ein die Motorwelle umgebender Stutzen des Motorgehäuses eingefügt ist. Der Stutzen kann dabei ein Gewinde zum Einschrauben in den Schalenkörper aufweisen, so daß zusätzlich zu der räumlichen Fixierung in einfacher Weise die Motorbefestigung gewährleistet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform de;· Erfindung ist vorgesehen, daß im Bereich der Passung eine Antriebswelle des Prüfkopfes gelagert ist, die mit der Motorweiie über eine Steckverbindung gekuppelt ist. Damit gelingt es, den Motor mit einer einzigen Befestigungsstelle auszubilden, nach deren Lösung ein Motorausbau möglich ist. Zugleich kann der Prüfkopf unmittelbar nach der dem Motor abgekehrten Seite aus der Steckverbindung gelöst werden, ohne daß der Motor gesondert abgebaut werden muß. Dies ermöglicht einen schnellen Austausch defekter Prüfköpfe.

Der Schalenkörper kann an der dem Prüfkopf abgekehrten Stirnseite vorteilhaft mit einem Stecker verschlossen sein, der Anschlußleitungen für den Motor und den Prüfkopf führt. Damit wird die Festigkeit des Schalenkörpers zur Bildung eines dichten Raumes ausgenutzt, in dem der Motor geschützt untergebracht ist. Ferner kann der Schalenkörpcr noch einen Bereich zur Aufnahme von Kontaktkörpern aufweisen, die Schleifringen an einer zum Prüfkopf führenden Antriebswelle zugeordnet sind. Damit sind die elektrischen Komponenten, die besonders empfindlich Sied, geschützt in einen gemeinsamen Raum zusammengefaßt.

Auf die dem Prüfkopf zugekehrte Seite des Schalenkörpcrs kann eine Haube aufgeschraubt werden, die ein Wälzlager für den Prüfkopf umfaßt. Die gleiche Haube kann auf der Außenseite das Widerlager für eine V-Ring-Dichtung bilden, mit der das Innere des Schalenkörpers abgedichtet wird. Die V-Ring-Dichtung stützt sich vorteilhaft gegen den Prüfkopf ab. so daß sie in einem Spalt geschützt untergebracht ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführutigsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die

F i g. I die Sonde als Ganzes in einer Seitenansicht. Die

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt im größeren Maßstab, während die

F i g. 3, 4, 5 und 6 Querschnitte an den aus F i g. 2 ersichtlichen Stellen darstellen.

Die Uliraschallsondc besitzt als wesentlichen Teil den drehboren Priifkopf 1. der in einer Führungsspitze 2 und einem zylindrischen Mittelteil 3 drehbar gelagert ist. An das Mittelteil 3 schließ! sich ein weiteres Fiihrungsteil 4 mit einem Abdichtungskörper 5 an, an dem ein Schubschlauch f> befestigt ist. Zwischen dem Führungsteil 4 und dem Mittelteil 3 ist eine Steckverbindung 7 mit einem Bajonettverschluß vorgesehen.

Der Priifkopf 1 umfaßt einen Haltekörper 10. der in einer radial, el. h. quer zur Längsachse der Sonde verlau-

fenden Bohrung 11 den Ultraschallschwinger 12 enthält. Der Ultraschallschwinger ist in der Bohrung 11 in radialer Richtung verschiebbar gelagert und mit einer Madenschraube 13 festgeklemmt.

Die Madenschraube 13 sitzt in einer Gewindebohrung 14, die durch einen Wellenzapfen 15 verläuft, auf dem die Führungsspitze 2 gelagert ist. Wie man sieht, ist die Madenschraube 13 wesentlich kürzer als die Länge der Gewindebohrer^ 14. In das freie Ende ist ein konisch zugespitztes Endstück 16 mit einem Zapfen 17 eingeschraubt, mit dem ein Kugellager 18 auf den Weilenzapfen 15 festgelegt ist. Außerdem wird mit dem Endstück 16 die Gewindebohrung 14 verschlossen, so daß die Klemmung des Schwingers 12 mit der Madenschraube 13 gesichert ist.

Wie man sieht, ist die Bohrung 11 des Prüfkopfes 1 am einen Ende mit einer Nut 20 versehen, in der ein Rundschnurring 21 für eine Abdichtung sorgt. Das andere Ende der Bohrung 11 ist mit einer gekrümmten Metallplatte 22 dicht verschlossen, die auch einen Hohlraum 23 zur Aufnahme der elektrischen Anschiußieitungen 24 des Schwingers 12 und eines Abgleichwiderslandes 25 abdeckt In den Hohlraum 23 führt ein Kabel 2g. das durch eine zentrische Bohrung 27 einer Antriebswelle 28 verläuft, mit der der Prüfkopf 1 im Mittelteil 3 gelagert und mit einem als Ganzes mit 57 bezeichneten Antrieb verbunden ist. In F i g. 3 ist zu sehen, daß die Platte 22 der zylindrischen Form des Haltekörpers 10 angepaßt ist, an dem sie mit Schrauben 105 befestigt ist.

Die Führungsspitze 2 umfaßt einen geschlitzten Mantel 30, der von dem Wälzlager 18 und von einem zweiten Wälzlager 31 mit Flansch 32 gehalten wird. Der geschlitzte Mantel 30 bildet mit radial vorspringenden Fingern 34 Lamellen zur Führung der Sonde an der zu prüfenden Rohrwand.

Das Mittelteil 3 hat als wesentlichen Bestandteil einen Schalenkörper 36, der von einem zylindrischen Rohr 37 umschlossen und mit diesem über eine Schraube 38 verbunden ist. Das dem Prüfkopf 1 zugekehrte Ende des Schalenkörpers 36 ist mit einer Haube 42 verschlossen, die auf ein Gewinde 43 des Schalenkörpcrs 36 aufgeschraubt ist, wobei eine Dichtung 39 zwischen der Haube 42 und dem Rohr 37 verspannt wird. Zwischen der Haube 42 und der Antriebswelle 28 sitzt ein Kugellager 44, das mit einer Ringmutter 45 auf de-· Antriebswelle festgelegt ist. Ferner ist zwischen der Haube 42 und dem Haltekörper 10 des Prüfkopfes 1 eine V-Ring-Dichtung 40 verspannt.

Das dem Prüfkopf 1 abgekehrte Ende 46 der Antriebswelle 28 sitzt in einem zweiten Wälzlager 47, das im Schalenkörper 36 festgelegt ist. Im Raum 48 zwischen der Ringmutter 45 und dem Wälzlager 47 sind verschiedene Schleifkontakte angeordnet, mit denen die über das Kabel 26 übirtragenen elektrischen Werte des Schwingers 12 auf feststehende Anschiußieitungen übertragen werden, die in der Figur als Kabel 49 und 50 zu sehen sind und zu einem Stecker 53 an dem dem Prüfkopf 1 abgekehrten Ende des Schaleiikörpcrs 36 führen.

Der Schalenkörper 36 bildet mit einem halbzylindrischen Teil 54 einen von dem Rohr 36 oben abgeschlossenen Raum 56, in dem als Antrieb 57 für den Prüfkopf 1 eine Kombination aus einem Elektromotor 58 und einem Untersetzungsgetriebe 59 angeordnet ist. Das mit dem Motor 58 zusammengebaute Getriebe ist mit einem Gewindestutzen 60 in eine zentrische Bohrung 61 in einem Steg 62 des Schalenkörpers 36 eingeschraubt, so daß eine paßgenaue Festlegung des Antriebes 57 gegeben ist.

Im Bereich des Sieges 62 ist die Getriebewelle 63 mit einem Schlitz 64 über einen Bolzen 65 geführt, der durch die Bohrung 27 der Antriebswelle 28 ragt. Dadurch em's steht eine lösbare Steckkupplung als mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor 58 und dem zu drehenden Prüfkopf 1.

Der Stecker 53 ist in ein hohlzylindrisches Ende 68 des Sehalcnkörpers 36 eingeschraubt und abgedichtet,

ίο zum Beispiel dadurch, daß der Raum 56 mit Kunstharz ausgegossen wird. Der Stecker 53 gehört zu einem Bajonettverschluß 66. von dem ein abgewinkelter Schlitz 70 zu sehen ist. in den Bolzen 71 eingreifen können. Dadurch entsteht eine leicht lösbare elektrische und mechanische Steckverbindung zwischen dem Mittelteil 3 und dem Führungsteil 4.

Ähnlich wie die Führungsspitze 2 besitzt das Führungsteil 4 eine nach außen vorspringende Erweiterung 72, die in Längsrichtung der Sonde geschlitzt ist, so daß Lamellen entstehen. Die Erweiterung f/iiört zu einem Rohrslück 73, das auf einen innenkörper 75 aufgeschraubt und dort mit einer Schraube 74 gesichert ist. Der Innenkörper 75 umschließt die in F i g. 6 dargestellten und später näher beschriebenen Leitungen, die zu dem dem Fährungsteil 4 zugeordneten Stecker 69 führen. Dieser gehört zum Bajonettverschluß 66 und ist mit einer Haube 76 nach Art einer Überwurfmutter festgelegt.
Auf dem Innenkörper 75 ist die als Ganzes mit 5 bezeichnete Dichtung angeordnet. Sie umfaßt zwei ebene Gummischeiben 78 und 79. die bei einer Dicke von 0,8 mm zwei unterschiedliche Außendurchmesser, nämlich 20 mm für die Scheibe 78 und 21 mm für die Scheibe 79, besitzen. Die beiden Gummischeiben 78,79 sind mit

r> Hilfe von drei gleichen, ringförmigen Spannringen 80 festgelegt, die an den den Gummischeiben 78, 79 zugekehrten Stirnflächen 81 eine durch eine Riffelung aufgerauhte Oberfläche aufweisen. Die Spannringe 80 undjjie Gummischeiben 78, 79 werden dadurch gegeneinander gepreßt, daß ein rohrförmiger Anschlußkörper 84 auf einen Mbsalz 85 des Innenkörpers 75 aufgespannt wird.

Auf dem Anschlußkörper 84 sitzt der Schubschlauch

6. Dies ist ein Kunststoffschlauch mit einem Außendurchmesscr von 18 mm und einer Wandstärke von 1,5 mm. Der Schlauch besteht zum Beispiel aus Polyäthylen. Er besitzt eine längs einer Mantellinie verlaufende Perforierung mit kreisförmigen Löchern 88, die einen Durchmesser von 3 mm haben und mit einer Teilung Tvon 18 mm längs einer Mantellinie des zylindrisehen Schlauches 6 angeordnet sind.

Der Schubschlauch 6 umgibt, wie die F i g. 6 zeigt, ein Koaxialkabel 89 für die Übertragung der Meßwerte der Ultruschdllsonde. Ein Kabel 90 dient der Spannungsversorgung des Motors 58, der vorzugsweise mit Gleicb-

ϊ5 strom betrieben wird. Ein weiteres Kabel 91 überträgt Impulse, die für die Drehzahl und Winkelstellung des Prüfkopfcs 1 charakteristisch sind. Außerdem ist im Schubschlauch 6 noc^h ein Schlauch 93 untergebracht, der mit einer Bohrung 94 im Innenkörper 75 in Verbin-

w) dung steht. Dadurch kann zur Ankopplung des Schwingers 12 dienende Flüssigkeit, vorzugsweise Wesser, in den durch die Scheiben 78 und 79 einerseits abgeschlossenen Raum geführt werden.

Die F i g. 5 zeigt die Anschlußklemmen 95 und % des

h5 Elektromotors 58, der von dem halbzylindrischen Teil 54 des Schalcnkörpers 36 umfaßt wird, sowie die durch eine Ausnehmung in dem Steg 62 verlaufenden Kabel 49 und 50.

Die Kabel 49 dienen der Übertragung von Impulsen, die mit Hilfe eines mehrteiligen Schleifringes 100 erzeugt werden. Der Schleifring ist mit dem Prüfkopf 1 über die Antriebswelle 28 unmittelbar gekoppelt. F.r umfaßt bei der Ausführungsform nach Fig.4 eine metallische Hülse 101. die von der Antriebswelle 28 durch eine Isolierstoffhülse 102 elektrisch getrennt ist. Auf der metallischen Hülse 101 gleitet ein federnder Kontaktbügel 103, der mit einer ortsfesten Klemmstclle 104 befestigt ist.

Zur Erzeugung von Impulsen kann die metallische Hülse 101 längs einer Mantellinic durch Isolierstoffstreifen unterbrochen werden, die den elektrischen Kontakt zwischen dem Schleifer 103 und der Hülse 101 je nach der Winkelstellung der Hülse 101 aufheben. Die Impulse sind ein Maß für die Drehzahl des Prüfkopfes I und für dessen Winkellage. Andererseits kann mit der in V i g. 4 dargestellten geschlossenen Hülse 101 eine Übertragung der üitraschaiimeSwurie vorgenommen werden, so daß mit dem Kabel 50 eine Verlängerung des Kabels 26 über die Schleifringe gegeben ist.

Das Ende des Schlauches 6 ist an einem Koppelstück 110 eines Anschlußkastens 111 mit einer Schelle 112 festgeklemmt. In dem Anschlußkasien 111 ist eine Durchführung 114 für das Koaxialkabel 89 angebracht, das die Meßwerte des Ultraschallkopfes 1 führt. Zwei weitere Durchführungen 117 und 118 sind für die Anschlußleitungen 90 und 91 vorgesehen, die den Motorstrom bzw. die für die Drehzahl und Winkellage gekennzeichneten Impulswerte übertragen. Zum Anschluß des Schlauches 93 für die Ankopplungsflüssigkeit ist eine Schlauchverbindung 120 in dem Kasten 111 angeordnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Sonde zur zerstörungsfreien Prüfung von zylindrischen Hohlräumen, insbesondere von Dampfer- ■> zeugerrohren, mit einem rotierenden Prüfkopf, der in einem außen zylindrischen Gehäuse gelagert ist und von einem darin angeordneten Motor angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Schalenkörper (36) umfaßt, der im Bereich des Motors (58) als Halbzylinder (54) mit kleinerem Durchmesser ausgeführt und dort mit einem Rohr (37) verschlossen ist und daß der Schalenkörper (36) mindestens eine Passung (61) zur definierten Festlegung des Motors (58) aufweist. 1■>

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung eine zentrische Bohrung (6t) in einem quer zur Zylinderachse verlaufenden Steg (62) umfaßt, in die ein die Motorwelle umgebender Stutzen (60) des Motorgehäuses eingefügt ist.

3. Sonde jych Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (60) ein Gewinde zum Einschrauben in den Schalenkörper (36) aufweist.

4. Sonde nach Anspruch 1, 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Passung cine Antriebswelle (28) des Prüfkopfes (t) gelagert ist. die mit der Motorwelle (63) über eine Steckverbindung (64,65) gekuppelt ist.

5. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Schalenkörper (36) jo an der dem Priifkopf (1) abgekehrten Stirnseite mit einem Stecker (53) verschlossen ist, der Anschlußleitungen für den Moto? (58) /id den Prüfkopf (1) führt.

6. Sonde nach einem der At prüche 1 bis 5, da- « durch gekennzeichnet, daß der Schalenkörper (36) an dem dem Prüf kopf (t) zugekehrten Ende Kontaktkörper (103) für Schicirringe (100) enthält, die auf einer zum Prüfkopf (1) führenden Antriebswelle (28) sitzen.

7. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die dem Prüfkopf (1) zugekehrte Stirnseite des Schalenkörpers (36) eine Haube (42) aufgeschraubt ist. die ein Wälzlager (44) fürden Prüfkopf (1) umfaßt. ν,

8. Sonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Haube (42) eine V-Ring-Dichtung (40) angeordnet ist, die das Innere (56) des Schalenkörpcrs (36) abdichtet und sich gegen den Prüfkopf (1) abstützt. -«