DE4421847C2 - Vorrichtung zum Messen von Unregelmäßigkeiten in Behälterinnenwänden mit Ultraschall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen von Unregelmäßigkeiten in Behälterinnenwänden mittels Ultraschall, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2, wie er aus der EP 0 493 146 A1 bekannt ist.

Sie wird insbesondere zum Vermessen von Unregelmäßigkeiten wie Fehlstellen und Wanddickenänderungen in Rohrleitungen verwen­ det. Die Ultraschallstrahler sind dabei üblicherweise in Form eines Ringes auf einer Außenoberfläche eines Zylinders ange­ ordnet. Der Zylinder dient als Prüfsystemträger und wird konzentrisch hinsichtlich des zu prüfenden Rohres angeordnet. Üblicherweise ist das Rohr mit Wasser gefüllt. Zum Vermessen der Unregelmäßigkeiten des Rohres wird der Zylinder durch das wassergefüllte Rohr bewegt. Dabei werden die Unregelmäßigkeiten in den Rohrinnenwänden durch Nachweis des von den Ultraschall­ strahlern emittierten, an der Rohrinnenwand und von Fehlern in einer bestimmten Tiefe unter der Behälterinnenwand reflektier­ ten und von der Nachweiseinrichtung nachgewiesenen Ultraschalls vermessen.

Das Nachweisvermögen dieser bekannten Vorrichtung ist dadurch begrenzt, daß die Fokussierung einer Gruppe von Ultraschall­ strahlern schwierig ist. Dies liegt zum einen daran, daß auf­ grund der ringförmigen Anordnung die einzelnen Ultraschall­ strahler einer Gruppe voneinander wegstrahlen, was eine natür­ liche Defokussieren des Schallfeldes zur Folge hat. Des weiteren ist der Abstand zwischen der zu vermessenden Rohrinnenwand und dem zylindrischen Prüfsystem gering, was zur Folge hat, daß die Schallfelder von nur wenigen der einzelnen Ultraschallstrahler überlagerungsfähig sind. Somit ist die Fokussierung des Prüf­ systems nur schwach ausgeprägt.

Aus der US-PS 3,916,675 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Untersuchung von Behäl­ tern bekannt. Die Ultraschallsonden sind auf eine außerhalb und zentrisch zu dem Behäl­ ter angeordneten Spirallinie angeordnet und strahlen durch den Behälter auf den Ultra­ schallempfänger, der auf der Achse des Behälters angeordnet ist.

Diese Vorrichtung ist demnach anders aufgebaut als die Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem besseren Nachweisvermögen für Fehlstellen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß die von den einzelnen Ultraschallstrahlern emittierten Schallfelder aufeinander zu gerichtet sind. Hierdurch wird eine natürliche Fokussierung des gesamten Ultraschallfeldes der Ultraschall­ strahler erreicht, so daß eine verbesserte Fokussierung mit der Vorrichtung erzielt werden kann.

Vorteilhafterweise sind die Ultraschallstrahler auf der Innen­ fläche eines Hohlzylinders angeordnet. Dies ist dann zweck­ mäßig, wenn die Vorrichtung zum Vermessen von Rohrinnenwänden und von Fehlern in einer bestimmten Tiefe unter der Rohrinnen­ wand verwendet wird, da dann der Hohlzylinder achsensymmetrisch in dem Rohr angeordnet werden kann. Die Ultraschallstrahler können ringförmig auf der Innenfläche des Hohlzylinders angeordnet sein. Zusätzlich zu der besseren Fokussierung aufgrund der konkaven Innenfläche des Hohlzylinders wird die Fokussierung bei dieser Anordnung dadurch verbessert, daß der Abstand zwischen den Ultraschallstrahlern und der zu vermes­ senden Behälter-/Rohrinnenwand und von Fehlern in einer be­ stimmten Tiefe unter der Rohrinnenwand, auf welche der Ultraschall fokussiert wird, relativ groß ist. Dadurch kann eine größere Anzahl von Ultraschallstrahlern zu dem Schallfeld im Fokus auf der Rohrinnenwand beitragen und die Fokussierung wesentlich verbessern. Da bei dieser Anordnung das Meßsignal erheblich vergrößert wird, wird ebenfalls eine Verbesserung der Prüfempfindlichkeit und des Signal-zu-Rauschverhältnisses erreicht. Insgesamt führt dies zu einer Verbesserung des Nach­ weisvermögens von Unregelmäßigkeiten wie Fehlstellen und Wand­ dickenänderungen. Diese Anordnung der Vorrichtung ist bei­ spielsweise auch zum Vermessen von ringartigen Behältern oder zum Vermessen von Turbinenwellen mit Zentralbohrung vorteil­ haft.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Hohlzylinder jeweils auf der den Ultraschallstrahlern gegen­ überliegenden Seite für Ultraschall durchlässig. Dann kann das Ultraschallfeld der Ultraschallstrahler bzw. einer Gruppe der Ultraschallstrahler so gewählt sein, daß der Ultraschall in einer senkrechten Richtung zu der Hohlzylinderfläche abge­ strahlt wird. Der Ultraschall kann auf der durchlässigen Seite des Hohlzylinders aus letzterem austreten und auf die Innenwand des Rohres oder in eine bestimmte Tiefe unter der Rohrinnen­ wand, worauf er fokussiert wird, auftreffen, wobei die Rohr­ innenwand bzw. die darunter liegende Stelle auf Unregelmäßig­ keiten in Form von Fehlstellen, Rissen, Korrosion ect. überprüft wird. Günstigerweise können die Ultraschallstrahler auf Wandsegmenten des Hohlzylinders angeordnet sein, und der Hohlzylinder kann gegenüber den Wandsegmenten jeweils eine Aussparung aufweisen. Hierdurch wird eine mechanisch einfache Realisierung des erfindungsgemäßen Hohlzylinders erreicht.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Wandsegmente als zu der Hohlzylinderachse symme­ trische Streifen entlang eines Teilumfangs des Hohlzylinders ausgebildet sein. Die Wandsegmente sind dann in zu der Hohl­ zylinderachse senkrechten Ebenen angeordnet und es ergibt sich eine einfache Geometrie. Die Wandsegmente können sowohl in Umfangsrichtung als auch axial zueinander versetzt sein. Somit kann mit den auf den Wandsegmenten angeordneten Ultraschallstrahlern ein großer Bereich der zu vermessenden Rohrinnenwand und der darunter­ liegenden Volumenbereiche abgedeckt werden. Durch die Verset­ zung der Wandsegmente werden die Aussparungen des Hohlzylinders automatisch gebildet. Ferner können die Wandsegmente axial zueinander beabstandet und über Verbindungselemente miteinander verbunden sein. So kann die gesamte Hohlzylinderwand in einfacher Weise aus Wandsegmenten gebildet werden. Auch können die Wandsegmente so zueinander in Umfangsrichtung versetzt sein, daß das jeweils zu einem ersten Wandsegment axial benachbarte Wandseg­ ment die Fortsetzung in Umfangsrichtung des ersten Wandsegments bildet, und der gesamte Hohlzylinderumfang durch die Wandsegmente abgedeckt wird. Auf diese Weise können die Schallfelder der Ultraschallstrahler, welche auf den Wandsegmenten angeordnet sind, auf den gesamten Umfang der zu vermessenden Rohrinnenwand oder in eine bestimmte Tiefe unter die Rohrinnenwand fokussiert werden, und die Rohrinnenwand kann an verschiedenen Stellen entlang der Rohrlänge vermessen werden.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wand des Hohlzylinders als ein spiralförmig angeordneter bandartiger Streifen ausgebildet sein. Durch diese spiralförmige Anordnung wird erreicht, daß der dem Band bzw. der darauf angeordneten Ultraschallstrahler gegenüberliegende Bereich des Hohlzylinders kein Material aufweist und somit für den Ultraschall durchlässig ist. Die Steigung der Spirale muß geeignet gewählt werden, daß der von den Ultraschallstrahlern emittierte Ultraschall auf die gegenüberliegende zu vermessende Rohrinnenwand gerichtet werden kann.

Auch kann es vorteilhaft sein, wenn eine Gruppe der Ultra­ schallstrahler geneigt angeordnet ist. Dann kann auch ein Bereich der Rohrinnenwand und von Fehlern in einer bestimmten Tiefe unter der Rohrinnenwand vermessen werden, der den Ultraschallstrahlern nicht in der zu der Hohlzylinderachse senkrechten Ebene gegenüberliegt, sondern entsprechend darüber oder darunter liegt. Durch eine derartig geneigte Anordnung der einzelnen Elemente können unterschiedliche Fokussierungen in Rohrachsenrichtung erreicht werden.

Gemäß einem weiteren günstigen Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung kann eine Gruppe der Ultraschallstrahler derart geneigt angeordnet sein, daß ihre Ultraschallfelder an einem gegenüber­ liegenden Ende des Hohlzylinders vorbeistrahlen. Bei dieser Anordnung kann ein normaler Hohlzylinder mit durchgehender Zylinderwand verwendet werden, welcher in seiner Herstellung besonders einfach ist. Auch hier wird die bessere Fokussierung durch Anordnung der Ultraschallstrahler auf der konkaven Innen­ wand des Zylinders und aufgrund der längeren Laufwege des Ultraschalls von den Ultraschallstrahlern zu der zu vermessen­ den Rohrinnenwand und der damit verbundenen geringeren Laufwegunterschiede der einzelnen Ultraschallstrahler erreicht.

Günstigerweise sind die Ultraschallstrahler derart phasenan­ steuerbar, daß sie auf einen bestimmten Fokusabstand einstell­ bar sind. Der Fokusabstand kann somit auf einfache Weise an verschiedene zu vermessende Rohrinnendurchmesser angepaßt werden. Auch können die Ultraschallstrahler derart phasenan­ steuerbar sein, daß eine Schallabstrahlrichtung in Umfangsrichtung einer Gruppe der Ultraschallstrahler wählbar ist. Somit können mit der gleichen Gruppe der Ultraschallstrahler verschiedene Bereiche in Umfangsrichtung der Behälterinnenwand vermessen werden. Wenn nur ein Teilbereich der Innenfläche des Hohlzylinders, wie etwa die Wandsegmente, mit Ultraschallstrahlern versehen ist, kann auf diese Weise bei geeigneter Anordnung der Wand­ segmente der gesamte Rohrumfang ohne Drehen des Zylinders vermessen werden.

Vorteilhafterweise kann eine Verschiebeeinrichtung zum Bewegen des Hohlzylinders in Richtung seiner Achse vorgegeben sein. Somit kann durch einfaches Verschieben des Hohlzylinders in Achsenrichtung die gesamte Innenwand eines Rohres in axialer Richtung vermessen werden. Die Fokussierung der Ultraschall­ strahler in axialer Richtung des Zylinders bzw. des zu vermes­ senden Rohres wird somit einerseits durch die Fokussierung der einzelnen Ultraschallstrahler und andererseits durch die axiale Position des Zylinders hinsichtlich des zu vermessenden Rohres erreicht. Auch kann der Hohlzylinder um seine Achse drehbar sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Ultra­ schallstrahler so angeordnet sind, daß nicht durch ihre Phasen­ ansteuerung der gesamte Umfang der Rohrinnenwand vermessen werden kann. Das Vermessen des Gesamtumfanges erfolgt in diesem Fall durch Drehen des Hohlzylinders.

Auch ist es möglich, daß die verschiedenen Ausführungsbeispiele des Hohlzylinders miteinander kombiniert werden

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer in einem zu vermessenden Rohr angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer in einem Rohr ange­ ordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Überla­ gerung der Schallfelder von Ultraschallstrahlern gezeigt ist;

Fig. 3 und 4 eine prinzipielle Darstellung der Vorrichtung aus Fig. 2, bei der der Ultraschall einer Gruppe von Ultraschall­ strahlern auf die Rohrinnenwand fokussiert wird;

Fig. 5 eine prinzipielle perspektivische Darstellung eines Aus­ führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 6 eine prinzipielle perspektivische Darstellung eines wei­ teren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine prinzipielle Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine prinzipielle Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung ist in einem Rohr 1 angeordnet. Ultraschallstrahler 2 sind ent­ lang einer konkaven Fläche der Vorrichtung angeordnet. Die konkave Fläche wird hier durch eine Wandsegment 3 eines Hohlzy­ linders 4 gebildet. Auf der den Ultraschallstrahlern 2 gegen­ überliegenden Seite des Hohlzylinders 4 weist dieser eine Aussparung 5 auf, so daß der von den Ultaschallstrahlern 2 emittierte Ultraschall zu der gegenüberliegenden Innenwand des Rohres 1 gelangen kann. Der Hohlzylinder 4 ist achsensymme­ trisch zu der Rohrachse 6 des Rohres 1 angeordnet. Die Anordnung der Ultraschallstrahler 2 auf der Innenwand des Hohlzylinders 4 ist ringförmig. Für eine Gruppe aus fünf Ultraschallstrahlern 2 ist in der Figur dargestellt, daß die Strahlrichtungen der Ultraschallstrahler 2 aufgrund der konkaven Geometrie aufeinander zu gerichtet sind. Es wird somit eine natürliche Fokussierung der Ultraschallelemente 2 erreicht.

In Fig. 2 ist eine entsprechende Anordnung von Ultraschall­ strahlern 2 auf einem Wandsegment 3 eines Hohlzylinders 4, welcher konzentrisch zu der Rohrachse 6 des Rohres 1 angeordnet ist, gezeigt. Es ist für die Gruppe aus fünf Ultraschall­ strahlern 2 gezeigt, wie durch Anlegen von Signalen 7 Ultra­ schallfelder 8 von den Ultraschallstrahlern 2 emittiert werden und sich gegenseitig überlappen. Aufgrund der konkaven Geo­ metrie der Anordnung überlagern die Ultraschallfelder 8 von mehreren Ultraschallstrahlern 2 als bei einer nicht konkaven Anordnung. Somit trägt auch eine höhere Anzahl von Ultraschall­ strahlern 2 zu dem resultierenden Schallfeld in dem zu vermes­ senden Rohr 1 bei. Hierdurch wird eine verbesserte Fokussierung des Ultraschalls erreicht. Da sich das Signal erhöht, erhält man auch ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis und eine bessere Prüfempfindlichkeit der Vorrichtung. Die Anregung der Ultraschallstrahler 2 zum Aussenden von Ultraschall erfolgt mit einer in der Figur nicht gezeigten Anregungseinrichtung, welche die Signale 7 erzeugt. Die Ultraschallstrahler 2 weisen übli­ cherweise piezoelektrische Elemente auf, so daß die Anregung mittels elektrischer Signale erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird üblicherweise zum Vermessen von Unregel­ mäßigkeiten, wie Fehlstellen und Wanddickenänderungen in Rohrleitungen verwendet. Es wird somit die gesamte Rohrwandung auf Unregelmäßigkeiten vermessen. Hierzu ist etwa ein Puls- Echo-Verfahren zweckmäßig, bei dem die von den Ultraschall­ strahlern 2 emittierten Pulse an der Rohrinnenwand des Rohres 1 reflektiert und von den Ultraschallstrahlern 2 wieder empfangen und in elektrische Signale verwandelt werden. Die elektrischen Ausgangssignale der Ultraschallstrahler 2 werden von einer in der Figur nicht gezeigten Nachweiseinrichtung nachgewiesen und weiterverarbeitet. Das Rohr 1 ist mit Wasser gefüllt und die die Ultraschallstrahler 2 enthaltende Vorrichtung, das Prüf­ system, wird auf geeignete Weise, konzentrisch zu der Rohrachse 6 angeordnet und entsprechend zu dieser bewegt, und zwar abhän­ gig davon, wie die Innenwand des Rohres 1 vermessen werden soll.

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung aus Fig. 2. Für die Gruppe aus fünf Ultraschallstrahlern 2 ist dargestellt, wie durch geeig­ nete Phasenansteuerung der einzelnen Ultraschallstrahler 2 mit den Signalen 7 ein gewünschter Fokusabstand des von der Gruppe der Ultraschallstrahler 2 emittierten Ultraschalls eingestellt werden kann. In der Figur ist die Phasenansteuerung so gewählt, daß der Fokus der Gruppe der Ultraschallstrahler 2 auf der gegenüberliegenden Innenwand des Rohres 1 liegt. In Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit der Phasenansteuerung derselben Gruppe von Ultraschallstrahlern 2 gezeigt, bei welcher der Fokus der Gruppe der Ultraschallstrahler 2 ebenfalls auf der Innenwand des Rohres 1 liegt. In diesem Fall ist jedoch die Phasenver­ schiebung zwischen den die Ultraschallstrahler 2 anregenden Signalen und damit zwischen dem von ihnen emittierten Ultra­ schall so gewählt, daß der Fokus hinsichtlich der Zeichnung in Fig. 3 axial versetzt wird. In Fig. 4 wird der Ultraschall durch die Phasenansteuerung schräg, in Fig. 3 senkrecht hin­ sichtlich der Symmetrieachse durch die Anordnung der Gruppe der Ultraschallstrahler 2 in das Rohr 1 eingestrahlt. Es kann also aufgrund der Phasenansteuerung der Ultraschallstrahler 2 mit einer Gruppe ein Bereich in Umfangsrichtung in einer axialen Höhe des Rohres 1 vermessen werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Ultraschallstrahler 2 auf einer konkaven Fläche hat auch einen langen Laufweg des Ultra­ schalls von den Ultraschallstrahlern zu der Rohrinnenwand zur Folge. Zum einen hat dies den Vorteil, daß die Ultraschall­ felder einer größeren Anzahl von Ultraschallstrahlern 2 über­ lagerungsfähig sind und sich somit eine schärfere Fokussierung erreichen läßt. Zum anderen hat der längere Laufweg auch zur Folge, daß für eine gewünschte Phasenansteuerung, aufgrund welcher der Ultraschall schräg in Rohrumfangsrichtung einge­ strahlt werden kann, geringere Phasenunterschiede zwischen den Ultraschallstrahlern 2 erforderlich sind, um einen bestimmten Bereich des Rohres 1 zu vermessen. Zum Vermessen des Rohres 1 kann das Prüfsystem zum einen durch eine nicht gezeigte Verschiebeeinrichtung in Richtung der Achse 6 des Rohres bewegt werden. Ferner kann das Prüfsystem um die Rohr­ achse 6 gedreht werden, um weitere Bereiche des Rohres 1 auszumessen. Die Drehung des Prüfsystems um die Rohrachse 6 kann auch durch eine geeignete versetzte Anordnung von ver­ schiedenen Gruppen von Ultraschallstrahlern 2 und durch deren Phasenansteuerung, wie sie oben beschrieben wurde, ersetzt werden.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Die Vorrichtung bzw. das Prüfsystem ist in einem Rohr 1 symmetrisch zu der Rohrachse 6 angeordnet. Der Hohlzylinder besteht in dem gezeigten Beispiel aus drei Wandsegmenten 3. Die Wandsegmente 3 sind als zu der Hohlzylinderachse 6 symmetrische Streifen entlang eines Teilum­ fangs des Hohlzylinders ausgebildet. Die Wandsegmente 3 sind axial gegeneinander versetzt und zueinander beabstandet und über Verbindungselemente 9, welche hier stabförmig ausgebildet sind, miteinander verbunden. Ferner sind die Wandsegmente 3 derart versetzt, daß ein Wandsegment 3 jeweils in Umfangsrichtung die Fortsetzung des vorhergehenden Wandsegments 3 bildet, und der gesamte Hohlzylinderumfang durch die drei Wandsegmente 3 abgedeckt wird. Auf den Wandsegmenten 3 sind die Ultraschallstrahler 2 ringförmig angeordnet. Die Ultraschallstrahler 2 werden in Gruppen, wie in Fig. 2 bis 4 gezeigt, angesteuert, so daß ihr Fokus auf der Innenwand des Rohres 1 liegt, und das Rohr 1 auf Fehlstellen vermessen werden kann. Durch entsprechende Phasenansteuerung der Ultraschallstrahler 2 können somit große Umfangsbereiche des Rohres 1 vermessen werden. Da die Wand­ segmente 3 und damit die Ultraschallstrahler 2 in Umfangsrichtung gegen­ einander versetzt sind, kann mit der gezeigten Anordnung durch rein axiale Verschiebung des Prüfsystems der gesamte Umfang des Rohres 1 in einem bestimmten axialen Bereich des Rohres 1 vermessen werden. Verschiedene axiale Bereiche des Rohres 1 können ebenfalls durch axiale Verschiebung des Prüfsystems vermessen werden.

In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Das hohlzylinderartige Prüfsystem ist hier ebenfalls achsensym­ metrisch zu der Rohrachse 6 des Rohres 1 angeordnet. Die Wand des Hohlzylinders 4 ist hier als ein spiralförmig angeordneter bandartiger Streifen 10 ausgebildet. Der Spiralabstand bzw. die Steigung der Spirale ist derart gewählt, daß jeweils eine Gruppe von auf dem Spiralstreifen 10 angeordneten Ultraschall­ strahlern 2 kein Teilbereich des bandartigen Streifens gegen­ überliegt, so daß der Ultraschall dieser Ultraschallstrahler 2 durch den entsprechenden Bereich des Hohlzylinders 4 hindurch­ dringen und auf die Innenwand des Rohres 1 fokussiert werden kann. Das Fokussieren des Ultraschalls erfolgt auf die in Zusammenhang mit den obigen Figuren beschriebene Art und Weise. Das Vermessen von Fehlstellen in dem gesamten Rohr 1 erfolgt ebenfalls wie in Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben.

In Fig. 7 ist eine weitere schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. In dem zu vermessenden Rohr 1 ist achsensymmetrisch ein Hohlzylinder 4 als Prüfsystem angeordnet. In dem Hohlzylinder 4 sind die Ultraschallstrahler 2 nach unten geneigt angeordnet. Die Neigung ist derart gewählt, daß die Ultraschallfelder der Ultraschallstrahler 2 an dem unteren Ende des Rohres 4 vorbei­ laufen und unterhalb des Rohres 4 auf die Innenwand des Rohres 1 gerichtet sind. Durch entsprechende Phasenansteuerung der Ultraschallstrahler 2 kann der Ultraschall auf die Rohrinnen­ wand fokussiert werden, wo dann wie oben beschrieben Fehlstel­ len nachgewiesen werden können. Aufgrund der Neigungswinkel der Ultraschallstrahler 2 und der durch die Phasenansteuerung gewählten Fokussierung kann das Rohr in diesem Fall auch mit der Anordnung der Ultraschallstrahler in einem Hohlzylinder ohne Unterbrechungen, d. h. der nicht segmentiert oder spiral­ förmig aufgebaut ist, verwendet werden. Es ergibt sich hier wie oben aufgrund der längeren Laufwege des Ultraschalls und der damit verbundenen geringeren Laufwegsunterschiede der einzelnen Ultraschallstrahler 2 eine bessere Fokussierung. Diese Anord­ nung ist für die Prüfung auf in Rohrumfangsrichtung orientierte Fehler geeignet. Zum Vermessen der Fehler in verschiedenen axialen Bereichen des Rohres 1 kann hier das Prüfsystem, also der Hohlzylinder, durch das Rohr 1 bewegt werden. Es wird durch geeignete Phasenansteuerung eine Fokussierung in Rohrumfangs­ richtung und durch die Neigung oder Krümmung der einzelnen Ultraschallstrahler eine Fokussierung in Rohrachsenrichtung erreicht. Es ist auch möglich, die Anordnung der Fig. 7 mit einem der in Fig. 5 und 6 gezeigten Au≠ührungsbeispiele zu kombinieren.

Im folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand des Beispieles aus Fig. 5 beschrieben. In dem mit Wasser gefüllten Rohr 1 wird das hohlzylinderartige Prüfsystem in einem bestimmten axialen Bereich des Rohres 1 symmetrisch zu der Rohrachse 6 angeordnet. Die auf den Wandseg­ menten 3 des Prüfsystems angeordneten Ultraschallstrahler 2 werden gruppenweise mittels einer nicht gezeigten Anregungs­ einrichtung zum Aussenden von Ultraschall angeregt. Die Fokus­ sierung des von einer jeweiligen Gruppe emittierten Ultra­ schalls erfolgt durch geeignete Phasenansteuerung der einzelnen Ultraschallstrahler 2. Durch entsprechendes Takten mit der Anregungseinrichtung wird die Phasenansteuerung der einzelnen Ultraschallstrahler derart geändert, daß mit einer jeweiligen Gruppe ein gewünschter Bereich der Innenwand des Rohres 1 auf Fehlstellen vermessen werden kann. Bei jeder Messung werden die von den Ultraschallstrahlern 2 emittierten Pulse von der Innenwand und von Fehlern in einer bestimmten Tiefe unter der Innenwand des Rohres zurückreflektiert und von den Ultraschallsendern nachgewiesen. Die von den Ultraschall­ strahlern aufgrund dieser Signale abgegebenen elektrischen Signale werden einer Nachweiseinrichtung zugeführt, in welcher der Nachweis und ein entsprechendes Auswerten der Daten sowie ein Ermitteln der Fehlstellen erfolgt. Das Meßverfahren erfolgt über eine Puls-Echo-Methode. Wenn die Meßwerte in einer be­ stimmten axialen Position des Rohres 1 aufgenommen worden sind, wird das Prüfsystem innerhalb des Rohres 1 in axialer Richtung in eine weitere vorbestimmte Position verschoben. Dort wird der oben beschriebene Meßvorgang wiederholt. Die Messung in ver­ schiedenen axialen Positionen des Rohres 1 erfolgt solange, bis der erwünschte Rohrbereich bzw. das gesamte Rohr vermessen worden ist.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Vermessen von Unregelmäßigkeiten in rohrähnlichen Behälter­ innenwänden mittels Ultraschall, mit Ultraschallstrahlern, einer Anregungsein­ richtung zum Anregen der Ultraschallstrahler zum Emittieren von Ultraschall, wobei die Ultraschallstrahler so in Gruppen angeordnet sind, daß der von einer Gruppe emittierte Ultraschall jeweils in Richtung der Behälterinnenwand fokus­ sierbar ist, und mit einer Nachweiseinrichtung zum Nachweisen des an der Behäl­ terinnenwand reflektierten Ultraschalls, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallstrahler (2) konkav in der Vorrichtung (1) derart angeordnet sind, daß durch die konkave Anordnung ein Fokussieren der Ultraschallstrahler in Abstrahlrichtung der fokussierten Ultraschallstrahlen erfolgt und die Vorrichtung (1) für Ultraschall durchlässig ausgebildet ist in Richtung der fokussierten Strah­ lung.

2. Vorrichtung zum Vermessen von Unregelmäßigkeiten in rohrähnlichen Behälter­ innenwänden mittels Ultraschall mit Ultraschallstrahlern, einer Anregungseinrich­ tung zum Anregen der Ultraschallstrahler zum Emittieren von Ultraschall, wobei die Ultraschallstrahler so in Gruppen angeordnet sind, daß der von einer Gruppe emittierte Ultraschall jeweils in Richtung der Behälterinnenwand fokussierbar ist, und mit einer Nachweiseinrichtung zum Nachweisen des an der Behälterinnen­ wand reflektierten Ultraschalls, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallstrahler (2) konkav in der Vorrichtung (1) derart angeordnet sind, daß durch die konkave Anordnung ein Fokussieren der Ultraschallstrahlen in Abstrahlrichtung der fokussierten Ultraschallstrahlen erfolgt, und derart geneigt zur Vorrichtung so angeordnet sind, daß die fokussierten Ultraschallstrahlen in Abstrahlrichtung an dem gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung vorbeistrah­ len.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Hohlzylinder (4) ist und die Ultraschallstrahler (2) auf der Innenfläche auf Wandsegmenten (3) des Hohlzylinders (4) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (4) auf der den Wandsegmenten (3) gegenüberliegenden Seite jeweils eine Aussparung (5) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandsegmente (3) als zu der Hohlzylinderachse symmetrische Streifen entlang eines Teilumfangs des Hohlzylinders (4) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandsegmente (3) sowohl in Umfangsrichtung als auch axial zueinander versetzt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandsegmente (3) axial zueinander beabstandet und über Verbindungs­ elemente (9) miteinander verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandsegmente (3) so zueinander in Umfangsrichtung versetzt sind, daß das jeweils zu einem ersten Wandsegment (3) axial benachbarte Wandsegment (3) in Umfangsrichtung die Fortsetzung des ersten Wandsegments (3) bildet, und der gesamte Hohlzylinderumfang durch die Wandsegmente (3) abgedeckt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Hohlzylinders (4) als ein spiralförmig angeordneter, bandartiger Streifen ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallstrahler (2) derart phasenansteuerbar sind, daß sie auf einen bestimmten Fokusabstand einstellbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallstrahler (2) derart phasenansteuerbar sind, daß eine radiale Schallabstrahlung einer Gruppe der Ultraschallstrahler (2) wählbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschiebeeinrichtung zum Bewegen des Hohlzylinders (2) in Richtung seiner Achse vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (2) um seine Achse drehbar ist.