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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschall-Prüfmaschine für längliche Prüfstücke nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Eine
derartige Ultraschall-Prüfmaschine
ist aus
US 4 052 887
A bekannt. Bei der vorbekannten Prüfmaschine ist der Rotor aus
einer Vielzahl von einzelnen Bauteilen zusammengesetzt, darunter auch
ein Rohrstück,
das speziell bearbeitet ist, selbst nicht mindestens einen Prüfkopf trägt und auch
nicht mit den Wälzlagern
in Kontakt ist. Auch der Stator ist aus einer Vielzahl von Bauteilen
zusammengesetzt, zu denen ein kurzes Rohrstück gehört, das sich zwischen zwei
vertikalen Stützplatten
befindet, welche die Wälzlager
tragen. Zwischen Rotor und Stator befindet sich kein erkennbarer
Zwischenraum. Die vorbekannte Prüfmaschine
ist dafür
ausgelegt, in einen Wassertank eingebracht zu werden, der Rotor
hat an seinen beiden Enden keine Abdichtungen für das Prüfstück.
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Ultraschall-Prüfmaschinen
dieser Art sind zudem auch aus mehreren Vorveröffentlichungen bekannt, verwiesen
wird beispielsweise auf das DE-Buch "Werkstoffprüfung mit Ultraschall", Autoren J. Krautkrämer und
H. Krautkrämer,
4. Aufl., in dem auf Seite 455 eine typische Rotationsprüfanlage
für Rohre
zwischen 20 und 180 mm Durchmesser gezeigt ist. Weiterhin wird verwiesen
auf die DE-38 32 223 A1 sowie die DE-40 36 005 A1. Bei diesen bekannten
Ultraschall-Prüfmaschinen
ist der äußere Stator
eine massive Stahl- oder Schweißkonstruktion oder
ist aus einem extra angefertigten Gussteil hergestellt. Er hat,
wie aus den Vorveröffentlichungen
ersichtlich ist, eine Vielzahl von Abstufungen, erfordert somit
eine erhebliche Bearbeitung. Ebenfalls ist der innere Rotor typischerweise
ein Massivstück,
das bei kleineren Anlagen aus einem Stangenabschnitt herausgearbeitet
wird. Bei größeren Anlagen
wird ein Rohling aus Rotguss erstellt, der später bearbeitet wird. Dies ermöglicht es,
relativ lange radiale Bohrungen im Rotor vorzusehen, in diese Bohrungen
können
Prüfeinschübe eingefügt werden.
Derartige Prüfeinschübe sind
aus der genannten DE-40 36 005 A1 bekannt. Sie ermöglichen
eine universelle Einstellung und Zuordnung von Prüfköpfen zum
Prüfstück.
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Diese
vorbekannten Rotationsprüfmaschinen
haben einen hohen Stand der Entwicklung erreicht. Nachteilig ist
aber, dass die Kosten für
die Herstellung des Stators und des Rotors hoch sind und der Gesamtpreis
der Anlage wesentlich durch die Kosten des Stators und des Rotors
mitbestimmt werden.
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Hier
setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine
preiswerte Ultraschallprüfmaschine
(Rotationsprüfmaschine)
anzugeben, die einen einfachen Aufbau aufweist, sich für normale
Prüfaufgaben
eignet und sich einfach fertigen läßt.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Ultraschallprüfmaschine mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1.
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Bei
der erfindungsgemäßen Ultraschallprüfmaschine
bestehen somit Rotor und Stator im wesentlichen jeweils aus einem
Rohrstück,
die beiden Rohrstücke
sind gleichachsig ineinander gesetzt. Sie sind über die endseitig vorgesehenen
Wälzlager
so miteinander verbunden, daß der
Rotor gegenüber dem
Stator drehbar ist. Der Stator ist in bekannter Weise festgelegt,
beispielsweise über
Füße an einem Gestell
befestigt. Der Zwischenraum zwischen den beiden Rohrstücken ist
durch eine Dichtungsanordnung abgedichtet, diese Dichtungsanordnung
befindet sich außerhalb
der Wälzlager
und schützt
somit diese sowie den Innenraum zwischen den beiden Rohrstücken vor
einem Zutritt von Wasser. Wasser wird üblicherweise als Kopplungsflüssigkeit
eingesetzt und befindet sich bei der praktischen Prüfung im Innenraum
des Rotors.
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Erfindungsgemäß sind somit
Rotor und Stator aus Teilen hergestellt, die nicht speziell angefertigt werden
müssen,
sondern standardmäßig von
Rohrherstellern angeboten werden. Als Rohrstücke werden normale Eisen- oder Stahlrohre
in gängigen
Maßen
eingesetzt, es können
aber auch Rohre aus einem anderen Metall Verwendung finden. Die
Rohre müssen
eine so ausreichends Materialfestigkeit aufweisen, daß die auftretenden
Lagerkräfte
aufgenommen werden. Als Dichtungsanordnung wird vorzugsweise eine
Gleitringdichtung eingesetzt, es kann aber auch eine Labyrinthdichtung
benutzt werden. Eventuell in den Zwischenraum zwischen dem Rotor-Rohrstück und dem
Stator-Rohrstück
eingedrungenes Wasser sammelt sich unten im Stator-Rohrstück und kann
dort entnommen und rückgeführt werden.
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In
einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung ist das Stator-Rohrstück auf seiner
inneren Zylinderwand endseitig so weit abgedreht, daß ein Paßsitz für das Wälzlager
entsteht und eine Schulter für
den Anschlag des Wälzlagers
ausgebildet ist. Ebenso ist das Rotor-Rohrstück auf seiner äußeren Zylinderwand
endseitig so abgedreht, daß ebenfalls ein
Paßsitz
für das
Wälzlager
und eine Schulter für den
Anschlag des Wälzlagers
gebildet werden. Nach außen
hin sind die Wälzlager
jeweils durch einen Ring gehalten, ein Ring ist am Rotor-Rohrstück mittels
Schrauben befestigt, ein entsprechender größerer Ring ist am Stator-Rohrstück ebenfalls
mittels Schrauben befestigt. Hierdurch wird die Konstruktion erheblich
vereinfacht.
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Die
Dichtungsanordnung befindet sich in unmittelbarer Nähe der Wälzlager,
aber außerhalb
dieser. Dadurch ist die Dichtungsanordnung präzise geführt.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist das Stator-Rohrstück etwas
länger
als das Rotor-Rohrstück,
typischerweise zwischen 5 und 15% länger. Dies ermöglicht es,
Abdichtungen und Einführungen für das Prüfstück von den
Endbereichen des Stator-Rohrstücks
radial nach innen hin vorspringen zu lassen, ohne daß das Rotor-Rohrstück dabei
stört. Weiterhin
kann im Bereich des Überstandes
auch die Wasserzuführung
in den Innenraum des Rotor-Rohrstücks erfolgen.
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In
an sich bekannter Weise ist zwischen dem Rotor-Rohrstück und dem
Stator-Rohrstück
eine Übertragungseinrichtung
für die
Zuleitungen zu den Prüfköpfen angeordnet.
Auch diese befindet sich in unmittelbarer Nähe, aber auf der Innenseite,
eines Wälzlagers,
wodurch eine präzise
Führung
erreicht ist.
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Bei
der gewählten
Konstruktion von Stator und Rotor aus im wesentlichen handelsüblichen Rohrstücken entfällt bei
normalen Prüfgeschwindigkeiten
ein spezielles Auswuchten.
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Im
Stator-Rohrstück
ist in bevorzugter Ausbildung eine Öffnung vorgesehen, durch die
ein Riemen hindurchragt, der das Rotor-Rohrstück umgreift und der von einem
Motor angetrieben wird. Weiterhin hat das Stator-Rohrstück im Bereich
des mindestens einem Prüfkopfes
ein Beobachtungsfenster, durch das die Prüfköpfe erreichbar und einstellbar
sind.
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In
bevorzugter Ausführung
sind die Prüfköpfe in Öffnungen
des Rotor-Rohrstücks angeordnet und
vorzugsweise innerhalb dieser Öffnungen
verstellbar gehalten. Dadurch wird die Konstruktion und Wartung
besonders einfach.
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Weitere
Vorzüge
und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie
der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu
verstehenden Ausführungsbeispiels der
Erfindung, das im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird.
In dieser zeigen:
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1 einen
axialen Längsschnitt
durch eine Ultraschall-Prüfmaschine
nach der Erfindung,
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2 eine
Draufsicht auf die Ultraschall-Prüfmaschine gemäß 1,
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3 eine
schematische Darstellung in Blickrichtung entlang der Prüfstückachse
auf einen Rotor mit einem Prüfkopf
sowie auf ein Prüfstück,
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4 eine
Darstellung entsprechend 3 in geänderter Ausführung der
Einstellung des Prüfkopfes
und
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5 eine
Darstellung entsprechend 3, mit wiederum geänderter
Ausbildung der Einstellvorrichtung des Prüfkopfes.
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Die
Ultraschall-Prüfmaschine
nach den 1 und 2 hat einen
Rotor 20, der im wesentlichen aus einem Rotor-Rohrstück 22 besteht.
Dieses hat eine Länge
von etwa 600 mm, einen Außendurchmesser
von etwa 220 mm und eine Wandstärke von
25 mm. Verwendet wird ein handelsübliches Rohr.
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Auf
dem äußeren Zylindermantel
ist das Rotor-Rohrstück 22 endseitig
abgedreht, dadurch wird ein Paßsitz
für jeweils
ein Wälzlager 24 geschaffen, das
zur Rohrmitte hin an einer Schulter 26 anliegt. Nach außen hin
ist es durch einen Ring 28 gesichert, der mit dem Rotor-Rohrstück 22 über radial
verlaufende Schrauben verbunden ist.
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Das
Rotor-Rohrstück 22 wird
von einem gleichachsigen Stator-Rohrstück 30 umgriffen, das im
wesentlichen den Stator 32 bildet. Bei dem Stator-Rohrstück 30 ist
ebenfalls die zylindrische Innenfläche jeweils endseitig so weit
abgedreht, daß Paßsitze für die Wälzlager 24 gebildet
werden, es wird auch wiederum eine Schulter 34 ausgebildet,
die sich jeweils auf derselben Radialebene wie die Schulter 26 befindet.
Durch einen Ring 36 ist das Wälzlager 24 am Stator-Rohrstück 30 festgelegt,
auch dieser Ring 36 wird durch radial verlaufende Schrauben
fixiert.
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Unmittelbar
angrenzend an die Wälzlager 24,
aber außerhalb
dieser, befindet sich auf jeder Seite eine Dichtungsanordnung 40,
die nach dem Stand der Technik ausgeführt ist, insbesondere als Gleitringdichtung
ausgebildet ist. Das Stator-Rohrstück 30 hat eine Länge von
etwa 680 mm, der Rohraußendurchmesser
liegt bei ca. 380 mm, die Wandstärke beträgt ebenfalls
25 mm. Das Stator-Rohrstück 30 ist mit
Füßen 41 versehen,
mit denen es auch fixiert werden kann. Es ist weiterhin mit einem
Motor 42 verbunden, der über einen Antriebsriemen 44 den
Rotor 20 antreibt. Für
den Antriebsriemen 44 ist ein Langloch 46 im Stator-Rohrstück 30 vorgesehen.
Der Antriebsriemen 44 umgreift das Rotor-Rohrstück 22.
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In
unmittelbarer Nähe
des rechten Wälzlagers 24 und
auf der Innenseite hiervon ist eine Übertragungseinrichtung 48 vorgesehen,
sie entspricht dem Stand der Technik. Die dargestellte Einrichtung hat
Schleifringe, die auf dem Rotor-Rohrstück 22 angeordnet sind
und die mit Bürsten
in Kontakt stehen, welche am Stator-Rohrstück 30 gehalten sind.
In einer anderen Ausführung
ist eine kapazitive Übertragung
oder eine andere Datenübertragung
möglich.
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An
den stirnseitigen Endflächen
des Stator-Rohrstücks 30 sind
Einlaß-
bzw. Auslaßführungen
bekannter Bauart befestigt, sie sind durch eine Gummidichtblende 50 jeweils
nach außen
hin abgeschlossen und erstrecken sich in den Innenraum des Rotor-Rohrstücks 22 hinein.
Zwischen ihnen und der Dichtungsanordnung 40 sowie dem
Rotor-Rohrstück 22 bleiben
Spalte 51 frei, durch die Ankopplungsflüssigkeit zugeführt werden
kann. Die Ankopplungsflüssigkeit
fließt über eine
Wasserrückführung (siehe 53) zurück, die
ebenfalls nach dem Stand der Technik ausgeführt ist und hier nur angedeutet
ist.
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Im
Mittelbereich des Rotor-Rohrstücks 22 wird
ein im wesentlichen zylindrischer Prüfraum 52 ausgebildet,
der beim praktischen Betrieb mit Wasser gefüllt ist. In diesem Bereich
sind die Prüfköpfe 54, 56 angeordnet.
Jeweils ein Prüfkopf 54 bzw. 56 ist
in einem Durchlaß 58 des
Rotor-Rohrstücks 22 gehalten und
durchgreift diesen Durchlaß 58.
Der Prüfkopf
ist, wie anhand der 3-5 noch ausgeführt werden
wird, innerhalb des Durchlasses 58 einstellbar, um die
Ultraschall-Prüfmaschine
auf unterschiedliche Durchmesser der zu prüfenden Prüfstücke einstellen zu können.
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Außerhalb
der Prüfköpfe 54, 55 ist
im Stator-Rohrstück 30 eine Öffnung 60 vorgesehen,
durch die ein Zugriff auf die Prüfköpfe 54, 56 möglich ist. Dadurch
können
diese justiert, ausgetauscht und gewartet werden.
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In 3 ist
dargestellt, wie ein Prüfkopf 54 auf
unterschiedliche Prüfstückdurchmesser
eingestellt werden kann. Ein Prüfstück 62 (in
ausgezogenen Strichen dargestellt) in Form eines Rohres mit relativ
kleinem Durchmesser und ein Prüfstück 64 (gestrichelt
dargestellt), das den größten zu
prüfenden Durchmesser
aufweist, sind abgebildet. Der Prüfkopf 54 ist gegenüber dem
Rotor-Rohrstück 22 einstellbar,
die beiden unterschiedlichen Positionen des Prüfkopfes sind in gleicher Darstellung
wie die jeweiligen Prüfstücke 62, 64 dargestellt.
In beiden Fällen wird
der für
die Einstellung benötigte
19 Grad-Winkel erreicht.
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Eine
andere Einstellmöglichkeit
zeigt 4. Auch hier wiederum ist ein kleineres Prüfstück 62 und ein
Prüfstück 64 mit
dem Maximaldurchmesser gezeigt. Der Prüfkopf kann im Sinne des Pfeiles 66 in seinem
Durchlaß 58 gegenüber dem
Rotor-Rohrstück 22 verschoben
werden. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel
nach 3 erfolgt die Einschallung nicht in der 12 Uhr-Position,
sondern außerhalb dieser,
nunmehr aber in vertikaler Richtung. Dadurch wird ebenfalls der
nötige
19 Grad-Einschallwinkel für unterschiedliche
Rohrdurchmesser erreicht, diesmal durch die angegebene Querverschiebung
im Sinne der Pfeile 66.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 5 schließlich
ist der Prüfkopf 54 um
eine Schwenkachse 68 kippbar und einstellbar im Durchlaß 58 des
Rotor-Rohrstücks 22 befestigt.
Durch Einstellen der Neigung wird die jeweils notwendige Einschallrichtung für ein kleines
Prüfstück 62 bzw.
ein großes
Prüfstück 64 erreicht.
Auch hier erfolgt die Einschallung nicht stets in der 12 Uhr-Position.
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Die
Erfindung bringt insgesamt den Vorteil, daß eine Ultraschall-Prüfma schine
mit relativ einfachen Mitteln aufgebaut werden kann. Durch die Befestigung
der Prüfköpfe 54, 56 unmittelbar
am Rotor-Rohrstück 22 wird
zusätzlich
erheblicher Aufwand gespart.