DE8012257U1 - Vorrichtung für die Fehlerprüfung von metallischem prüfgut durch Wirbelströme - Google Patents

Description

Anmelder: Institut Dr. Friedrich Förster Prüfgerätebau Unser Zeichen: A 288

Vorrichtung für die Fehlerprüfung von metallischem Prüfgut durch Wirbelströme

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Fehlerprüfung von metallischem Prüfgut durch Wirbelströme, mit einer Erregerspule, die unter der Oberfläche des §3rüfgutes Wirbelströme erzeugt, mit mindestens einer Empfängerspule, die nur eine oder einige Windungen aufweist und in die die von den Wirbelströmen ausgehender sekundären Magnetfelder Signalspannungen in-

duzieren, wenn die Wirbelströme durch der Empfängerspule gegenüberliegende Fehler in der Oberfläche gestört sind, mit mindestens einem übertrager, dessen Eingang an die Empfängerspule angeschlossen ist, und der in unmittelbarer Nachbarschaft der Empfänger-

spule untergebracht ist.

In der DE-OS 2426270 sind Vorrichtungen der oben definierten Art beschrieben, bei denen die Nachteile die mit der Verwendung von nur ein oder zwei Windungen für die Erreger- oder Empfängerspule verbunden sind, durch Anpassungsübertrager überwunden werden. Häufig ist jedoch der Einsatz von Anpassungsübertragern in der unmittelbaren Nachbarschaft der Prüfspule nicht möglich, nämlich immer dann nicht, wenn mittels eines Magnetjoches das Prüfgut während der Prüfung in magnetische Sättigung gebracht wird. Magnetische Sättigung des Prüfgutes ist immer dann erforderlich, wenn bei ferromagnetischem oder austenitischem Prüfgut Schwankungen der magnetischen Per- ^⁵ meabilität die Prüfergebnisse beeinträchtigen könnten. Die zur magnetischen Sättigung des Prüfgutes erforderlichen starken Magnetfelder würden auch die Kerne von Übertragern in unmittelbarer Nähe der Prüfspulen und damit des Prüfgutes in die Sättigung treiben. Für die Dauer der Anwesenheit des Magnetfeldes wären die Über-

0 trager unbrauchbar.

Die Erfindung macht sich zur Aufgabe eine Vorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, die ohne weiteres auch innerhalb eines Magnetjoches zur magnetischen Sättigung des Prüfgutes eingesetzt werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Übertrager in einem Schirm aus weichma.jnetischem Material eingebaut ist, der den Übertrager rundum verschließt. Vor-"1 ο teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 genannt.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht in der Einfachheit ihrer Ausführung. Darüberhinaus gewährt der magnatische Schirm auch Schutz vor mechanischer Beschädigung und bietet einfache Möglichkeiten zur Halterung des oder der Übertrager.

Im folgenden wird die Erfindung an zwei Beispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Segmentspulenanordnung Figur 2 eine Durchlaufspulenanordnung.

Die Segmentspulenanordnung 10 nach Figur 1 wird zum Prüfen der Oberfläche eines schmalen Profilbereichs, etwa des Bereichs der Schweißnaht 11 des Rohres 12 eingesetzt. Das Magnetjoch zur magnetischen Sättigung

3Q des Rohres 12 ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Es besitzt Polschuhe, die in Längsrichtung des Rohres 12 beabstandet sind und zwischen denen sich die Spulenanordnung 10 befindet. Das vom Magnetjoch ausgehende starke magnetische Gleichfeld durchsetzt die Spulenanordnung 10 in Richtung senkrecht zur Zeichenebene. Zur Erregung von Wirbelströmen im Prüfgerät dient die Erregerspule 13. Diese besteht.in einem freitragend gewickelten, mehrlagigen, im vorliegenden

Beispiel etwa 2 cm breiten rechteckigen Spulenrahmen, in den an einer Seite eine Einbuchtung 14 mit einem dem Halbmesser des Prüfgutprofils entsprechenden Krümmungsradius gedrückt wurde. Erregerspule 13 wird von einem Montagebrett 15 aus Isoliermaterial getragen, auf dem sie mittels zweier Klötzchen 16 und eines Klebemittels befestigt ist. Die Anschlußdrähte 17 der Erregerspule 13 führen zu zwei Lötstützpunkten 18 im Montagebrett 15, das über Drähte 19 mit einer Wechsel-Stromversorgung im zugehörigen Prüfgerät verbunden ist. Die Empfängerspule 20 besteht in einem Streifen 21 aus flexiblem Trägermaterial für gedruckte Schaltungen und einem Leiterzug 22, der in der bekannten Technik der gedruckten Schaltungen auf dem Streifen 21 hergestellt wurde und der die einzige Windung der Empfängerspule 20 darstellt. Empfängerspule 20 ist in Figur 1b in gestrecktem Zustand herausgezeichnet. Aus Figur 1a ist zu erkennen, daß der Streifen 21 an die Form der Erregerspule 13 angepaßt wurde, mit der er durch ein Klebemittel verbunden ist. Die beiden Enden 23 des Leiterzuges 22 sind an zwei Lötstützpunkte 24 angelötet, von denen nur einer in Figur 1a sichtbar ist. Die Rückseite des Streifens 21 kann einen geschlossenen leitenden Belag aufweisen, der als elektrischer Schirm an Masse liegt.

An der Unterseite des Montagebrettes 15 ist mit Hilfe zweier Kunststoffbänder 25 ein magnetischer Schirm 26 befestigt, in dessen Innerem ein Übertrager 27 untergebracht ist. Der Schirm 26 besteht in einem dickwandigen Rohrstück^ 28, das in einfachster Weise durch Abschneiden von einem längeren Rohr aus weichmagnetischem Werkstoff hergestellt wurde. In der Mitte der Bohrung des Rohrstückes 28 befindet sich der Übertrager 27, der durch einen Schlauch 29 aus Isolierstoff gehaltert und gegen Berührung mit der Rohrwand geschützt ist. Er besitzt einen Ringkern 30 aus Ferrit, auf den die Windungen der Sekundärwicklung 31 toroidförmig aufgebracht sind. Die Drahtenden 32 der Sekundärwicklung 31

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. sind über Lötstützpunkte 33 und Anschlußdrähte 34 nach draußen geführt. Als Primärwicklung des Übertragers 27 wirkt eine einzige um den Ringkern 30 geschlungene Windung 35, deren Drahtenden 36 über die Lötstützpunkte 24 mit der Empfängerspule 22 verbunden sind.

Die gesamte Spulenanordnung 10 ist in ein handliches Gehäuse eingebaut, das der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt wird und dessen dem Prüfgut zugewendete Vorderseite in einem dünnen Schutzblech aus elektrisch schlecht leitendem amagnetischem Werkstoff, z.B. Austenit, besteht.

Die Arbeitsweise der Spulenanordnung 10 ist etwa die folgende. Die von der Erregerspule 13 erzeugten magnetischen Feldlinien verlaufen unter normalen Bedingungen im Bereich der Empfängerspule 22 parallel zu der von der letzteren aufgespannten Ebene, schneiden sie also nicht und induzieren infolgedessen auch keine elektrisehe Spannung in ihr. Erst wenn durch Inhomogenitäten im Prüfgut 12, z.B. durch Schweißnahtfehler, Verzerrungen des von den Wirbelströmen im Prüf gut 12 ausgehenden sekundären Magnetfeldes verursacht werden, ergeben sich in der Empfängerspule 22 Signalspannungen, mit deren Hilfe das Vorliegen solcher Schweißnahtfehler

nachgewiesen werden kann. Aufgabe des Übertragers 27 . ist es, die Signalspannungen auf einen höheren Pegel anzuheben und damit zu vermeiden, daß in den weiteren Übertragungswegen Verfälschungen der Signalspannung durch Fremdeinstreuungen auftreten. Der Schirm 26 sorgt dafür, daß der Übertrager 27 auch bei sehr großen Vormagnetisierurigsfeidern funktionsfähig bleibt.

Als besonders günstig hat sich der Schirm in Form eines Rohrstückes erwiesen, insbesondere, wenn dessen Achse senkrecht zum Magnetfeld verläuft, da wegen des hohen Entmagnetisierungsfaktors eines solchen Schirmes relativ wenige Feldlinien zum Schirm hin abgelenkt werden.

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Von Vorteil ist es auch, die Bohrung des Rohrstückes möglichst knapp zu dimensionieren, d.h. nur wenig größer als die größte Abmessung des Übertragers, der in ihr Platz finden soll. Wenn möglich, wird man die Länge des Rohrstückes 28 so bemessen, daß dieses den Übertrager 27 um ein Mehrfaches seiner maximalen Abmessung überragt. Es empfiehlt sich, bei Verwendung von einfachem Weicheisen die Wand des Schirmes einige Millimeter stark auszuführen. Als sehr vorteilhaft hat sich der Einsatz von Ringkernübertragern gezeigt, da Ringkerne zum einen von außen her schwer zu magnetisieren sind und zum anderen kleine Übertragerabmessungen möglich machen.

Figur 2 zeigt, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf Segmentspulenanordnungen beschränkt ist. Die Durchlauf spulenanordnung 40 -besitzt eine Erregerspule 41, die im oberflächennahen Bereich des Prüfgutes Wirbelströme erzeugt. Die drei Empfängerspulen 42 sind wie die Empfängerspule . 20 nach Figur 1b aufgebaut und verfügen über eine Windung in gedruckter Schalttechnik auf einem flexiblen Trägerstreifen. Sie sind an der Innenseite der Erregerspule 41 in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet und überlappen sich gegenseitig, damit der Umfang des Prüfgutes vollständig erfaßt werden kann. Die mit den Empfängerspulen 42 verbundenen |, Anschlußdrähte 43 führen jeweils zur Primärwicklung | von Übertragern, die in gleicher Weise wie in Figur 1a dargestellt in Schirm 44 eingebaut sind und an deren Sekundäranschlüssen 45 die Signalspannungen aus den Empfängerspulen abgenommen werden können. Durchlaufspulenanordnungen mit mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten, sich überlappenden Empfängerspulen haben gegenüber Durchlaufspulenanordnungen mit den ganzen Umfang umfassenden, meist paarweise in Differenz geschalteten Empfängerspulen den Vorteil der größeren Fehlerauflösung und der Möglichkeit, einen

Fehler einem bestimmten Teil des Umfanges zuzuordnen. Unabhängig davon, ob von der einen oder von der anderen Art der Empfängerspulen Gebrauch gemacht wird, läßt sich die Erfindung immer dann anwenden, wenn Übertrager zum Einsatz kommen, die starken Gleichfeldern ausgesetzt sind.

Claims (7)

Anmelder: Institut Dr. Friedrich Förster Prüfgerätebau Unser Zeichen: A 288 Vorrichtung für die Fehlerprüfung von metallischem Prüfgut durch Wirbelströme. Schutzansprüche

1) Vorrichtung für die Fehlerprüfung von metallischem Prüfgut durch Wirbelströme, mit einer Erregerspule, die unter der Oberfläche des Prüfgutes Wirbelströme erzeugt, mit mindestens einer Empfängerspule, die nur eine oder einige Windungen aufweist und in die die von den Wirbelströmen ausgehenden sekundären Magnetfelder Signalspannungen induzieren, wenn die Wirbelströme durch der Empfängerspule gegenüberliegende Felder in der Oberfläche gestört sind, mit mindestens einem Übertrager, dessen Eingang an die Empfängerspule angeschlossen ist und der in der unmittelbaren Nachbarschaft der Empfängerspule untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet ist,

daß der Übertrager (27) in einen Schirm (26) aus weichmagnetischem Material eingebaut ist, der den übertrager rundum umschließt.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schirm (26) in einem Rohrstück (28) besteht.

3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bohrung des Rohstückes (28) nicht viel größer ist als die größte Abmessung des Übertragers (27) .

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4) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Länge des Rohrstückes (28) den Übertrager (27) um ein Mehrfaches der maximalen Abmessungen des Übertragers (27) überragt.

5) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wandstärke des Rohrstückes (28) einige Millimeter beträgt.

6) Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet,

daß die Längsachse des Rohrstückes (28) senkrecht zum für die magnetische Sättigung des Prüfgutes vorgesehenen magnetischen Gleichfeld angeordnet ist.

7) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Übertrager (27) einen Ringkern (30) besitzt, durch dessen Öffnung Primär- und Sekundärwicklung des Übertragers (27) geschlungen sind.