DE3202977C2 - Ultraschallsonde zur Prüfung von zylindrischen Hohlräumen, insbesondere von Dampferzeugerrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallsonde zur Prüfung von zylindrischen Hohlräumen, insbesondere von Dampferzeugerrohren, mit einem rotierenden Prüfkopf, der von einem Motor angetrieben wird, und mit einem abgedichteten Raum, durch dessen Wand eine steckbare elektrische Leitung führt.

Bei der aus der DE-OS 30 03 349 bekannten Ultraschallsonde der eben genannten Art sitzt der Prüfkopf in einer Kammer, die mit Hilfe der zu prüfenden Rohrwand zu dem abgedichteten Raum ergänzt wird, so daß er eine Ankopplungsflüssigkeit aufnehmen kann, während der Bereich außerhalb der Kammer flüssigkeitsfrei ist. Dort verläuft ein äußeres Kardangelenkgestänge, mit dem die Kammer in Rotation versetzt wird. Durch die Kammerwand führt ein sogenanntes Versorgungskabel, das offenbar mit Hilfe eines Schlauches abgedichtet ist und wahrscheinlich die Meßwerte des Prüfkopfes überträgt.

Die bekannte Ultraschallsonde ist für gedrängte Raumverhältnisse, wie sie bei Dampferzeugerrohren vorliegen, nicht geeignet. Schon die Abdichtung mit Hilfe eines Schlauches muß mindestens dann zu Schwierigkeiten führen, wenn die Länge der zu untersuchenden Rohre wie bei Dampferzeuger für Kernkraftwerke viele Meter beträgt. Aber auch bei in radialer Richtung weniger beengten Verhältnissen und kürzeren Rohrlängen dürfte das mit einem Schlauch abgedichtete Versorgungskabel bei der Drehbewegung des Prüfkopfes Schwierigkeiten machen, weil es leicht zu einem Aufwickeln der Versorgungsleitung auf das Antriebsgestänge kommen kann.

Demgegenüber geht die Erfindung von der Aufgabe aus, eine Sonde zu schaffen, die für die Prüfung unter gedrängten Raumverhältnissen besser geeignet ist und auch größere Vorschublängen ermöglicht

to Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Motor im abgedichteten Raum in einem Gehäuse untergebracht ist, das auf den> dem Prüfkopf abgekehrten Ende mit dem den Motürstrom und die Meßwerte des Prüfkopfes übertra-

!5 genden Stecker einer elektrischen Steckverbindung wasserdicht abgeschlossen ist, und daß das Gehäuse am anderen Ende mit einer V-Ring-Dichtung abgeschlossen ist, die eine den Prüfkopf mit dem Motor verbindende Welle eng umschließt

Bei der Erfindung ist der Motor zur Rotation des Prüfkopfes in die Ultraschallsonde integriert Er kann so mit dem Prüfkopf auch in enge Bohrungen und über große Rohrlängen eingefahren werden. Die Koppelflüssigkeit umspült dabei die Sonde. Deswegen spielt die Abdichtung eine besondere Rolle, zumal bei den gewünschten kleinen Abmessungen nur kleinste Drehmomente vom Antriebsmotor zu erwarten sind.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt mit der Abdichtung an der den Prüfkopf mit dem Motor

jo verbindenden Welle wegen des kleinen Durchmessers nur geringe Reibungsmomente. Außerdem ist durch die in Form einer Steckverbindung ausgeführte Abdichtung am anderen Ende des Sondengehäuses für eine leichte Auswechselbarkeit gesorgt, so daß im Schadensfall eine

jo Reparatur leicht möglich ist, zum Beispiel durch Auswechseln der Sonde.

Die Erfindung ist auch nicht mit anderen aus den US-Patentschriften 37 86 684 und 42 1&923 bekannten Untersuchungseinrichtungen liür Rohrleitungen zu ver-

•40 gleichen, die offensichtlich erheblich größere Durchmesser als die üblichen Rohre von Dampferzeugern haben, denn diese Untersuchungseinrichtungen sind mit einer Vielzahl von Prüfköpfen ausgerüstet, die am Umfang eines Zylinders nebeneinander und hinterein-

·»· ander liegen. Zum anderen haben die Untersuchungseinrichtungen besondere Stönzräder zur Führung der Sonde an der Rohrwandung. Auch die dabei vorgesehenen vielen Anschlüsse in Form von Steckverbindungen sind umständlich ausgeführt Ein leichtes Auswechseln der Sonden ist jedenfalls nicht möglich.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Gehäuse einen Schalenkörper, der im Bereich des Motors als Halbzylinder mit kleinerem Durchmesser ausgeführt und dort mit einem

ji Rohr verschlossen ist und der mindestens eine Passung zur definierten Festlegung des Motors aufweist. An dem dem Prüfkopf abekehrten Ende dieses Schalenkörpers ist der Stecker angebracht, der für den wasserdichten Abschluß vorgesehen ist. Der Stecker kann zum Beispiel

w) Teil einer mit einem Bajonettverschluß ausgebildeten Steckverbindung sein.

Angesichts der schon erwähnten engen Raumverhältnisse ist es günstig, wenn die Passung eine zentrische Bohrung in einem quer zur 21ylinderachse verlaufenden

t>"> Steg umfaßt, in die ein die Motorwelle umgebender Stutzen des Motorgehäuses eingefügt ist. Dabei kann der Stutzen ein Gewinde zum Einschrauben in den Schalenkörper aufweisen. Damit sind die durch die

Passung gegebene Zentrierung und eine mechanische Festlegung baulich zusammengefaßt. Im Bereich der Passung kann außerdem eine Antriebswelle des Prüfkopfes gelagert sein, die mit der Motorwelle über eine Steckverbindung gekuppelt ist. Dies ergibt den Vorteil, daß die an der Steckverbindung wirksamen Kräfte unmittelbar auf den Schalenkörper übertragen werden, so daß die auftretenden Momente sehr klein sind. Auf die dem Prüfkopf zugekehrte Stirnseite des Schatenkörpers kann eine Haube aufgeschraubt sein, die ein Wälzlager für den Prüfkopf umfaßt. Das Wälzlager ist mit der Haube leicht zugänglich ausgebildet

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführun-gsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die

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

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

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

Die Ultraschallsonde besitzt als wesentlichen Teil den drehbaren Prüfknopf I₁ der in einer Führungsspitze 2 und einem zylindrischen Mittelteil 3 drehbar gelagert ist An das Mittelteil 3 schließt sich ein weiteres Führungsteil 4 mit einem Abdichtungskörper 5 an, an dem ein Schubschlauch 6 befestigt ist. Zwischen dem Führungsteil 4 und dem Mittelteil 3 ist eine Steckverbindung 7 mit einem Bajonettverschluß vorgesehen.

Der Prüfkopf 1 umfaßt einen Haltekörper 10, der in einer radial, d. h. quer zur Längsachse der Sonde verlaufenden Bohrung 11 den Ultraschallschwinger 12 enthält. Der Ultraschallschwinger ist in der Bohrung 11 in radialer Richtung verschiebbar gelagert und mit einer Madenschraube 13 festgeklemmt. a

Die Madenschraube 13 sitzt in einer Gewindebohrung 14, die durch einen Wellenzapfen 15 verläuft, auf dem die FüLungsspitze 2 gelagert ist. Wie man sieht, ist die Madenschraube 13 wesentlich kürzer als die Länge der Gewindebohrung 14. In das freie Ende ist ein *o konisch zugespitztes Endstück 16 mit einem Zapfen 17 eingeschraubt, mit dem ein Kugellager 18 auf den Wellenzapfen 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 >o Metallplatte 22 dicht verschlossen, die auch einen Hohlraum 23 zur Aufnahme der elektrischen Anschlußleitungen 24 des Schwingers 12 und eines Abgleichswiderstandes 25 abdeckt. In den Hohlraum 23 führt ein Kabel 26, 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 Fig.3 ist zu sehen, daß die Platte 22 der zylindrischen Form des Haltekörpers 10 angepaßt ist, an dem sie mit Schrauben &o 105 befestigt ist.

Die Führungsspitze 2 umfaßt einen geschlitzten Mantel 30, der von dem Wälzlager 18 und von einem zweiten Wälzlager 31 mit Flanschen 32 gehalten wird. Der geschlitzte Mantel ..0 bildet mit radial vorspringenden Fingern 34 Lamellen zur Führung der Sonde an der zu prüfenden Rohrwand.

Das Mittelteil 3 hat ;..; wesentlichen Bestandteil ein Gehäuse 55 mit einem 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 Schalenkörpers 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 der Antriebswelle festgelegt ist. Ferner ist zwischen der Haube 42 und dem Haltekörpor 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 übertragenen elektrischen Werte des Schwingers 12 auf feststehende Anschlußleitungen 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 Schalenkörpers 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 Steges 62 ist die Getriebewelle 63 mit einem Schlitz 64 über einen Bolzen 65 geführt, der durch die Bohrung 27 der Antriebswelle 28 ragt. Dadurch entsteht 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 Schalenkörpers 36 eingeschraubt und abgedichtet, 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 73, die in Längsrichtung der Sonde geschlitzt i«t, so aaß Lamellen entstehen. Die Erweiterung gehört zu einem Rohrstück 73, das auf einen Inninkörper 75 geschraubt 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 Führu ,gsteil 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 Canzes mit 5 bezeichnete Dichtung angeordnet. Sie umfaßt zwei ebene Gummischeiiien 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 Hilfe von drei gleichen, ringförmigen Spannringen 80 festgelegt, tue an den den Gummischei-

ben 78, 79 zugekehrten Stirnflächen 81 eine durch eine Riffelung aufgerauhte Oberfläche aufweisen. Die Spannringe 80 und die Gummischeiben 78, 79 werden dadurch gegeneinander gepreßt, daß ein rohrförmiger Anschlußkörper 84 auf einen Absatz 85 des Innenkörpers 75 aufgespannt wird.

Auf dem Anschlußkörper 84 sitzt der Schubschlauch 6. Dies ist ein Kunststoffschlauch mit einem Außendurchmesser 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 Γ von 18 mm längs einer Mantellinie des zylindrischen Schlauches 6 angeordnet sind.

Der Schubschlauch 6 umgibt, wie die F i g. 6 zeigt, ein Koaxialkabel 89 für die Übertragung der Meßwerte der Ultraschallsonde. Ein Kabel 90 dient der Spannungsversorgung des Motors 58, der vorzugsweise mit Gleichstrom betrieben wird. Ein weiteres Kabel 91 überträgt Impulse, die für die Drehzahl und Winkelstellung des Prüfkopfes 1 charakteristisch sind. Außerdem ist im Schubschlauch 6 noch ein Schlauch 93 untergebracht, der mit einer Bohrung 94 im Innenkörper 75 in Verbindung steht. Dadurch kann zur Ankopplung des Schwingers 12 dienende Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, in den durch die Scheiben 78 und 79 einerseits abgeschlossenen Raum geführt werden.

Die F i g. 5 zeigt die Anschlußklemmen 95 und 96 des Elektromotors. 58, der von dem halbzylindrischen Teil 54 des Schalenkörpers 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. Er 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 Klemmstelle 104 befestigt ist.

Zur Erzeugung von Impulsen kann die metallische Hülse 101 längs einer Mantellinie 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 1 und für dessen Winkellage. Andererseits kann mit der in F i g. 4 dargestellten gescniössenen Hülse JOl eine Übertragung der Ultraschallmeßwerte vorgenommen werden, so daß mit dem Kabel 50 eine Verlängerung des Kabels 26 über die Schleifringe gegeben ist.

Das Ende des Schubschlauches 6 ist an einem Koppelstück 110 eines Anschlußkastens 111 mit einer Sci.elle 112 festgeklemmt. In dem Anschlußkasten 111 ist eine Durchführung 114 für das Koaxialkabel 89 angebracht, das die Meßwerte des Ultraschallkopfes 1 führt. Zw.ji 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 Ai:kopplungsflüssigkeit ist eine Schlauchverbindung 120 in dem Kasten 111 angeordnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ultraschallsonde zur- Prüfung von zylindrischen Hohlräumen, insbesondere von Dampferzeugerrohren, mit einem rotierenden Prüfkopf, der von einem Motor angetrieben wird, und mit einem abgedichteten Raum, durch dessen Wand eine steckbare elektrische Leitung führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (58) im abgedichteten Raum (56) in einem Gehäuse (35) untergebracht ist, das auf dem dem Prüfkopf (1) abgekehrten Ende mit dem den Motorstrom und die Meßwerte des Prüfkopfes übertragenden Stecker (53) einer elektrischen Steckverbindung wasserdicht abgeschlossen ist, und daß das Gehäuse (35) am anderen Ende mit einer V-Ring-Dichtung (40) abgeschlossen ist, die eine den Prüfkopf (1) mit dem Motor (58) verbindende Welle (28) eng umschließt.

2. UltraschaiJsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (35) 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 der mindestens eine Passung (61) zur definierten Festlegung des Motors (58) aufweist, und daß an dem dem Prüfkopf (1) abgekehrten Ende des Schalenkörpers (36) der Stecker (53) angebracht ist

3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung eine zentrische Bohrung (61) in einem quer zur Zylinderachse verlaufenden Stegs (62) umfaßt, in die ein die Motorwelle umgebender Stutzen (60) des Motorgehäuses ein;; 'fügt ist.

4. Sonde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die dem Prüfkopf (1) zugekehrte Stirnseite des Schalenkörpers (36) eine Haube (42) aufgeschraubt ist, die ein Wälzlager (44) für den Prüfkopf (1) umfaßt.