DE8435914U1

DE8435914U1 - Wirbelstromsonde

Info

Publication number: DE8435914U1
Application number: DE8435914U
Authority: DE
Original assignee: Manatech Services Inc New York Ny Us
Current assignee: Manatech Services Inc New York Ny Us
Priority date: 1983-12-07
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1985-05-15
Also published as: US4625165A

Description

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HOFFMANN.·¹

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.^ING. W, EITLE < DR, RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN f§

DIPL.-INQ.K, FÜCHSLE · DR, RER, NAT. B. HANSEN · DR, RER. NAT. H-A. BRAUNS ■ DIPL.-INQ, K, GDRQ DIPL.-ING. K, KOHLMANN < RECHTSANWALT A. NETTE

Manatech Services Inc. 41 245

New York / USA

Wirbelstromsonde

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Oberflächenmeßtechnik und betrifft insbesondere eine Wirbel- I stromsonde zum Einsetzen in ein Rohr o. ä. , gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, um Änderungen und Fehler in der Rohrwand aufzuspüren , auch wenn die Innenform | des Rohres nicht regelmäßig zylindrisch ist. ™

Die Erfindung wurde bei dem Versuch gemacht, Verfahren zur Untersuchung des Inneren von Verdampferrohren zu untersuchen und wird deshalb in Verbindung mit einer derartigen Verwendung beschrieben. Es ist jedoch verständlich, daß die Erfindung ebenfalls anderen Verwendungszwecken dienen kann, wie z. B- der Untersuchung des Inneren"von größeren oder kleineren Rohren oder rohrförmigen Teilen, oder dem Inneren von Gasleitungen oder anderen Leitungen.

Dem Fachmann auf dem Gebiet der Verdampfer ist es bekannt, daß beim Abstellen derartiger Anlagen die Rohre des Verdampfers untersucht werden müssen, und daß defekte Rohre verschlossen oder instandgesetzt werden

ARABELLASTRASSE 4 - D-SOOO Mtw6iiHN 81i '■ ! TELEFON "φ ESJ 911Ο87 - TELEX 5-29619 CPATHEJ . TELEKOFiERER 91 S3 5S

	Es	ist	fl I i · ·	* · · * * · ·	* · β • · ·	c	, daß Verdampferrohre
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müssen.		ebenfalls	bekannt

jjj Vorsorglich verschlossen werden, bevor tatsächlich

Leckagen auftreten, wenn die Untersuchung des Inneren

des Rohres zeigt, daß eine höhe Spannung vorhanden 5 ist, oder daß die Rohrwand fehlerhaft ist, was wiederum

\ einen möglichen Beginn eines Bruches anzeigt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirksames Mittel zur Untersuchung des Inneren eines Rohres zu schaffen, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein derartiger Spannungen oder Fehler festzustellen, was wiederum die Möglichkeit eines Rohrbruchs beim erneuten Inbetriebnehmen des Rohres anzeigt oder nicht.

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Eine Deformation des Rohrinneren, gewöhnlich "Verbeulen" genannt, ist als das Ergebnis von ungleichförmigen Spannungen im Metall bekannt, aus dem das Rohr hergestellt ist. Hohe Spannungen machen das Rohr anfällig für Spannungskorrosionsrißbildung, die in ihrem frühesten Stadium unmöglich durch gewöhnliche Wirbelstromuntersuch^ngen feststellbar ist, da die "verbeulte" Deformation des Rohres ein überlagertes Wirbelstromsignal erzeugt. Die Bestimmung derartiger Rißbildung oder anderer Fehler durch eine genauere Wirbelstromuntersuchung eines deformierten Rohres mit der eine Vorhersage hinsichtlich der Rohrrißbildung verbessert werden kann, ist somit ein wichtiges Ziel der Erfindung. Somit wird mit der Erfindung beabsichtigt, eine Innensonde für Rohre zu schaffen, wie z. B. Verdampferrohre, um

Rohrwandfehler in deformierten oder "verbeulten"Rohren genauer zu erfassen.

Beispielsweise tritt insbesondere in modernen Druckwasserreaktorverdampfern das "Verbeulen" während des Betriebs aufgrund einer Ansammlung von Korrosionspro-

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dukten zwischen den Rohrtragplatten und den Rohren selbst auf. Diese Deformation führt zu einer Spannung, die, wenn sie hoch genug ist, das Rohr für eine Spannungskorförsionsrißbildung anfällig macht. In der Vergangenheit wurden Wirbelstromuntersuchungsverfahren verwendet, um die Größe dieser "Beulen" festzustellen. Derartige zerstörungsfreie Untersuchungen der Verdampferrohre wurden aufgrund bereits bekannter Wirbeistromverfahren zur Erfassung von Rohr fehlem, wie z.B. '[< 10 bestehende Risse u. ä. , entwickelt, und die Auswertung \\ der das Vorhandensein der Beulen anzeigenden Wirbel-

(L Stromsignale beruht auf einen Vergleich mit standardi-

(ι* sierten bekannten Signalen. Obwohl die Beulenbildung

auf diese Weise quantifiziert werden kann, hat sich herausgestellt, daß Wirbelstrommessungen für diesen Zweck im allgemeinen ungenau sind, da sie im besten Fall lediglich den mittleren Rohrdurchmesser an irgendeiner Stelle innerhalb der Rohrlänge messen. Das Wirbelst rommeß signal von lediglich einer kleinen Beule ist daher im Vergleich zu den von einem schmalen Riß stammenden Signal groß, so daß das letztere Signal beim Vorhandensein des ersteren Signals nicht erscheint. Entsprechend konnten mit den Wirbelstrommessungen Liohe Leckagen nicht genau vorhergesagt werden.

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Die oben genannte Aufgabe wird durch die in Anspruch ϊ gekennzeichnete Erfindung gelöst, d. h., mit der Erfindung wird eine Wirbelstromsonde geschaffen, die einen motorangetriebenen Drehkopf aufweist, der zur Drehung um die Längsachse der Sonde an ihr befestigt ist. Der Drehkopf trägt einen sich quer nach außen erstreckenden und radial bewegbaren Fühler, der in Außenrichtung vorgespannt ist und sich in Berührung mit der Innenwandfläche dreht, wenn die Sonde in Längsrichtung durch das zu untersuchende Rohr bewegt wird. Der Fühlergleiten somit sowohl nach innen und außen,

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wobei die Rohroberfläche kontinuierlich in einer Spiralform abgetastet wird, wobei Veränderungen des j

Innenradius des Rohres von der Mittellinie der Sonde i gemessen werden. j

Gemäß der Erfindung trägt der radial bewegbare Fühler in der Nähe seiner Spitze eine Wirbelstromspule, so daß die Spule immer in einem festen Abstand von der Innenwandfläche des Rohres angeordnet ist, wenn sich die Sonde in Längsrichtung durch das Rohr bewegt. Änderungen der Wanddicke oder örtliche Fehler wie Beulen oder sonstiges längs der Rohrwand bewirken Veränderungen des durch die Spule fließenden Stroms, die erfaßt und aufgezeichnet werden, und aus denen Vergleichsmaße des Verlustes der Wanddicke und somit die Wanddicke oder örtliche Fehler im Rohr festgestellt werden können.

Der Drehkopf ist mittels eines elektrischen Getriebemotors, der innerhalb des Grundkörpers der Sonde befestigt ist, angetrieben und dreht sich kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit.

Jede radiale Bewegung des Fühlers bewirkt eine Veränderung des elektrischen Zustands innerhalb der Sonde.

Somit werden ständig Daten über die Rohroberfläche gesammelt/ aus denen das vollständige Rohrprofil gezeichnet werden kann. In dieser Anmeldung der Sonde werden die radialen Messungen nicht überwacht, sondern die Wirbelstromantwort wird mittels eines elektrischen Fühlers überwacht und entweder aufgezeir^«^*- ^<=idirekt in einen Rechner eingegeben, um das Vorhandensein von Rohrwandfehlern und ihre Größe zu bestimmen.

Die WirbelstrOmsonde ist am Ende eines steifen»jedoch \ flexiblen hohlen KunststoffSchlauches befestigt/ der |' die elektrischen Leitungen für die Sonde enthält/ und I,

mittels dem sie in das Rohr gedrückt oder aus dem Rohr gezogen wird, dessen Profil bestimmt werden soll. Um eine genauer steuerbare und gleichmäßige Geschwindigkeit zu erhalten, werden die gleichzeitigen Lteßergebnisse von dem Drehkopf und der sich nicht drehenden Wirbelstromspule nur abgenommen, wenn die Sonde von dem gegenüberliegenden Ende des Rohres zurück zum offenen Ende bewegt wird, in das die Sonde anfänglich eingesetzt und zum entfernteren Ende des Rohres gedruckt wurde, indem der flexible Schlauch in das Rohr eingeführt wurde. Ein motorisiertes Zugsystem wird zum Herausziehen des Kabels verwendet, so daß sich die Sonde mit gleichförmiger Geschwindigkeit in Längsrichtung bewegt, die vermindert wird, oder die unterbrochen wird, wenn die Sonde Rohrzonen von möglichem größeren Interesse erreicht, um enger beabstandete Meßergebnisse vom Drehkopf zu erhalten, der sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Die elektrischen innerhalb des flexiblen Schlauches bzw. Kabels angeordneten Leitungen verbinden den Fühler entweder mit einem Aufzeichnungsschreiber oder direkt mit einem Rechner. Wenn der sich drehende, radial bewegbare Wirbelstromfühler eine Änderung in der Rohrwanddicke anzeigt, wird das Rohr natürlich vorsorglich geschlossen, wenn die Rohrwanddicke an irgendeiner Stelle nicht mehr zulässig ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. \ Es zeigen:
30

Fig. 1 eine teilweise perspektivische Ansicht von |

einem Ende eines vertikalen Verdampferrohr- ]

bündeis, mit einer Sonde vor ihrem Einsetzen

in eines der Rohre des Bündels; 35

Fig. 2 eine vergrößerte geschnittene Teilansicht

eines Rohres an einer Tragplatte, mit einer

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in dem Rohr angeordneten Sonde;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III

in Fig. 2;
5

Fig. 4 eine weitere vergrößerte Teilansicht im Schnitt zur Darstellung der Einzelheiten der Sonde von Fig. 1 bis 3; und

Fig. 5 eine geschnittene Teilansicht eines in Fig. dargestellten Teils.

In Fig. 1 ist eine Wirbelstromsonde 20 vor dem Einsetzen in irgendein Rohr 21 eines Rohrbündels 22, z.B.

eines vertikal angeordneten Verdampfers, gezeigt, um das Innenprofil des Rohres aufzunehmen. Obwohl nicht dargestellt, kann der Verdampfer,in dem das Rohrbündel 22 angeordnet ist, ein gewöhnlicher vertikaler Mantel und U-Rohr Wärmetauscher der Art sein, die in der Kernenergieindustrie als ein Teil einer Druckwasrerreaktoranlage (PWR) verwendet wird , die den Dampf zum Antrieb der die elektrische Energie erzeugenden Anlage, nicht dargestellt, erzeugt. Derartige Verdampfer haben mehr als 3.000 Rohre 21 aus Inconel, die bündelartig sich von einer Stahlplatte 23 am oberen Ende U-förmig umgebogen und dann zur Stahlplatte 23 zurückführend nach oben erstrecken. Die Rohre werden zu den benachbarten Rohren über ihre gesamte Länge beabstandet gehalten, indem man sechs oder sieben in Längsrichtung beabstandete Stahlrohrhalterungen 24 (siehe Fig. 2) verwendet. Bekanntermaßen strömt Wasser mit hohem Druck und hoher Temperatur (Primärwasser) durch die U-Rohre 21, und Wasser mit relativ niedrigem Druck und relativ niedriger Temperatur (Sekundärwasser) strömt im Verdämpfer¹ während des Betriebs rings um das Rohrbündel. Das Primärwasser strömt von einer Wärmequelle, z. B.

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einem Kernreaktor, und überträgt die dort aufgenommene • Wärme durch die Wände der Rohre 21 auf das Sekundär-

, wasser, welches hierdurch verdampft.Nach dem Durchströmen des Kernreaktors kann das Primärwasser durch Strahlung verschmutzt sein, so daß es notwendig ist, daß irgendeine derartige Verschmutzung innerhalb der Primärseite des Systems verbleibt und nicht durch irgendf ein Rohr 21 auf die Sekundärseite gelangt. Obwohl die

Größe einer derartigen Radioaktivität im Pr-'märwasser gering sein kpnn, ist irgendein bezeichnender Austritt dieses Wasser in das Sekundärwassersystem nicht annehmbar und erfordert ein Abstellen der Kernenergiean-[ lage.

Derartige Leckagen durch irgendein Rohr 21 können möglicherweise die Ursache einer Korrosionsrißbildung des Rohres sein, wie dies am besten bei 21a, (Fig. 3) gezeigt ist, die das Ergebnis einer Ansammlung von Korrosionsprodukten 25 zwischen irgendeinem Rohr 21 und irgendeiner Rohrhalterung 24 oder den Rohrplatten ■ 23 ist. Eine derartige Ansammlung tritt infolge der

kleinen Temperaturunterschiede zwischen dem die Rohre umgebenden Wasser und den Tragplatten innerhalb des Mantels und der Temperatur des Wasser/Dampfes in den Ringen zwischen den Rohren und den in den Tragplatten gebohrten Löchern, durch die die Rohre verlaufen, auf, wodurch sich innerhalb der Ringe Unreinheiten aus dem Wasser absetzen. Die Korrosion der Oberfläche der in die Stahltragplatten gebohrten Löcher wird beschleunigt, da die Korrosionsprodukte ein größeres Volumen haben, als der Stahl, von dem sie erzeugt werden, so daß die Rohre deformiert oder "eingebeult" werden, wie

(| dies in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn die Deformation

|lj zunimmt, ergeben sich die unterschiedlichsten Rohrformen/

35 und da die Spannung in der Rohrwand zunimmt, wird das κ, Rohr immer anfällige! gegen Spannungskorrosionsrißbil™

"■ dung und wird schließlich zerstört«

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Wie man in Fig* 1 sieht, ist am Ende eines steifen jedoch flexiblen Schlauches eine Wirbelstromsonde 20 mit Drehkopf befestigt. Der Schlauch wird im folgenden als Kabel 26 bezeichnet, mittels den die Sonde in das zu untersuchende Rohr 21 hineingedrückt bzw. herausgezogen wird» Das Kabel 26 weist elektrische Leitungen 27 auf. Die elektrischen Leitungen sind mit einem Rechner und/oder Aufzeichnungsgerät 28 verbunden. Der elektromechanische Betrieb der Sonde 20 wird mittels einer äußeren elektrischen Quelle (nicht dargestellt), die innerhalb des Rechners/Aufzeichners 28 angeordnet werden kann, in dem der elektromechanische Ausgang von der Sonde 20 aufgezeichnet oder verwertet wird, mit Energie versorgt. Das flexibxe Kabel 26 ist natürlich länger als die Länge irgendeines Rohres 21.

Um eine größere Genauigkeit zu erzielen werden Meßwerte von der Wirbelstromsonde nur dann abgenommen, wenn sie vom gegenüberliegenden Ende des Rohres 21 zurück zum offenen Ende, durch welches sie anfänglich eingesetzt wurde zurückgezogen wird. Eine dauernde Spannung und Ziehbewegung vom Kabel 26 wird mittels eines Gleichstromschrittmotors (nicht dargestellt) gesteuert, der ein Paar Spannungsantriebsrollen 29a, 29b antreibt, zwischen denen das Kabel 26 hindurchläuft.

Die Wirbelstromsonde 20 besteht aus nicht magnetischem Material , vorzugsweise rostfreiem Stahl, und umfaßt einen Grundkörper 30, an dessen einem Ende 30a das flexible Kabel 26 mittels einer Kabelkupplung 26a angebracht ist. Am Grundkörper 30 ist ein um die Längsachse drehbarer Drehkopf 31 am gegenüberliegenden freien Ende 30b angebracht, und eine stationäre Wirbelstromlokalisierungsspule 32 ist an einer Stelle in der Nähe des freien Endes 30b angebracht, wie weiter unten beschrieben. Zusätzlich weist der Grundkörper 30 ein

Paar beabstandeter federnder Zentrierungsführungen 33a 33b in der Nahe der Enden 30a, 30b auf. Die Zentrierungsführungen 33a, 33b sind am Grundkörper 30 stationär angeordnet. Am Drehkopf 31 ist ein querverlaufender sich seitlich erstreckender bewegbarer Fühler 34 angeordnet, dessen Zweck weiter unten beschrieben wird. Wie mittels des Pfeils A in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, wird, wenn sich die Sonde 20 innerhalb irgendeines Rohres 21 befindet, der Drehkopf 31 innerhalb des Rohres zentriert/und der Fühler 34 berührt die Innenfläche des Rohres und bewegt sich spiralförmig zur Erfassung des Profils, wenn der Drehkopf 31 gedreht und die Sonde 20 durch das Rohr 21 in Längsrichtung gezogen wird, wie dies mittels des Pfeils B in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Drehung des Drehkopfes 31 wird bewirkt und mit konstanter Geschwindigkeit mittels des Getriebemotors 35 aufrechterhalten (siehe Fig. 4), der eine sich drehende Ausgangswelle 35a aufweist, die mittels einer Feststellschraube 36 am unteren Ende 31a des Drehkopfes 31 befestigt ist. Der Getriebemotor 35 ist innerhalb des Grundkörpers 30 angeordnet und weist elektrische Leitungen 37 auf, die durch einen geeigneten Kanal 38 verlaufen, um mit der elektrischen Leitung 27 verbunden zu werden (Fig. 1).

Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, trägt der Drehkopf 31 einen in Querrichtung gleitbar angeordneten Fühler 34, der ein saphirbestücktes Ende 122 aufweist, das die Oberfläche der Innenwand irgendeines Rohres "oder einer Leitung, dessen bzw. deren Profil bestmmt werden soll, gleitend berührt. Der Fühler 34 wird mittels einer Schraubenfeder 123 radial nach außen vorgespannt, wobei seine Bewegung mittels eines festen Stiftes 124 geführt wird, der auf der Innenfläche 125a des im Drehkopf 31 ausgebildeten Gleitschlitzes 125 ruht. Der Fühler

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34 hat einen vorstehenden Abschnitt 121a, der gegen einen Einstellschraubenanschlag 126 angeschlägt und verhindert, daß der Fühler 34 aufgrund der Vorspannung der Feder 123 sich vom Schlitz 125 löst. 5

Eine zylindrische Wirbelstromspule 127 ist um den Fühler 34 verlaufend in den Fühler 34 eingesetzt und wird mittels der elektrischen Leitungen 128 mit Energie versorgt, die über Kontakte 129 mit Schleifringen 130 in Berührung stehen, die wiederum mit Leitungen 27 im Kabel 26 über elektrische Leitungen 37 innerhalb des Leitungsschlitzes 38 des Grundkörpers 30 der Sonde verbunden sind. Da das saphirbestückte Ende dauernd gegen die Innenwandfläche der Leitung oder des Rohres 21 gedrückt wird, weist die Wirbelstromspule 127 immer einen festen Abstand von der Wandoberfläche auf. Somit wird, wenn sich der Drehkopf 31 dreht, die Wirbelstromspule kontinuierlich über eine unverbeulte Länge des Rohres oder eine Länge mit konstanter Wanddicke des Rohres bewegt, wobei keine Änderung des elektrischen Zustandes der Spule 127 auftritt. Wenn sich die Spule jedoch einem verbeulten Rohrabschnitt oder einem Rohrabschnitt mit veränderter Wanddicke oder einer örtlichen Fehlstelle nähert, wird in dem durch die Spule 127 fließenden elektrischen Strom eine Änderung induziert. Diese Änderung wird mittels des Aufzeichners/Rechners 28 (Fig. 1) erfaßt, so daß irgendeine Änderung der Wanddicke oder irgendeine örtliche Fehlstelle erfaßt wird.

Man sieht aus den Fig. 1 und 2, daß der Sondenkörper innerhalb irgendeines Rohres 21, wenn er durch das Rohr 21 bewegt wird, mittels des Paares Zentrierungsführungen 33a, 33b zentriert wird. Jede der Führungen 33a oder 33b ist zylindrisch, blütenförmig angeordnet und besteht aus mehreren sich nach außen neigenden

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Jf Blattfedern 113, die im gleichen Abstand rings um den

f. Umfang der Sonde angeordnet sind. Die Führungen sind

Ιί^; mittels eines Preßsitzes oder auf andere Weise am Grund-

körper im Abstand zueinander am gegenüberliegenden

! 5 Ende des Sondenkörpers angebracht, wobei die Führung

33b in der Nähe des Drehkopfes und die Führung 33a in der Nähe der Kabelkupplung 2 6a angeordnet ist. Somit wird die Sonde beim Durchgang durch irgendein Rohr 21 stabilisiert, um ein Versetzen oder Verspannen zu

% 10 verhindern, so daß die genaue Anordnung in bezug auf lip, die Innenwand des Rohres aufrechterhalten wird. Bei

(I der dargestellten Ausführung dex Zentrierungsführungen

Il 33a, 33b, sind Blattfedern 113 am Sondenkörper an einem

seiner Endenangebracht, wobei die sich gegenüberliegen-15 den nach außen erstreckenden Enden 113a frei sind. A Die Enden Il3a haben nach innen umgebogene Spitzen,

um eine störungsfreie Bewegung zu gewährleisten, wenn sie in Längsrichtung durch das Rohr gleiten. Diese Führungen 113 sind in der geeigneten Weise flexibel und verbiegen sich einzeln , wenn Einbuchtungen des » Rohres angetroffen werden. Sie bestehen aus nichtmag-

! netischem Federstahl, so daß sie die elektromagnetische

• Arbeitsweise der Sonde nicht beeinträchtigen.

Wie man in Fig. 2 sieht, ist die Wirbelstromlokalisie-

rungsspule 32 an einer Stelle längs der Länge des Grund- ; körpers 30 der Sonde angeordnet, und zwar in der Nähe

des Drehkopfes 31, und besteht in bekannter Weise aus einem um den Körper gewickelten Draht. Die Spule 32 weist elektrische Leitungen 114 innerhalb des Grundkörpers 30 auf, die ebenfalls mit entsprechenden Leitungen innerhalb des Kabels 26 verbunden sind.

Der Sondengrundkörper 30, der Drehkopf 31 einschließlieh des Fühlers 34 und das Kabel 26, wie auch die Kupplung 26a bestehen alle aus nichtmagnetischem

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Material. Beispielsweise besteht der Sondengrundkörper fj* und der Drehkopf vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, U₁

sie können jedoch ebenfalls aus geeignetem Kunststoff bestehen, wenn dies geeigneter erscheint. Die Zentrie- ι rungsführungen 33a, 33b bestehen aas nichtmagnetischem Federstahl, wie bereits erwähnt, oder aus Aluminium,

ι oder möglicherweise ebenfalls aus Kunststoff, wenn dies geeignet erscheint. Ähnlich kann das Kabel 26 aus Gummi oder kunststoffbeschichtetem Draht bestehen.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 i

die Arbeitsweise der Wirbelstromsonde 20 beschrieben werden, wenn sie zur Erfassung des Innenprofils irgendeines Verdampferrohres 21 verwendet wird. Diesbezüglich wird angenommen, daß die Rohre 21 umgekehrt U-förmig ausgebildet sind und sich etwa 12,192 m zur Oberseite des Verdampfers und von dort zum gegenüberliegenden offenen Ende wieder zurück zum Boden des Verdampfers zur Rohrplatte 23 erstrecken. Die Rohre 21 haben jeweils einen Durchmesser von 22,225 mm. Der Durchmesser des Grundkörpers 30 der Sonde als auch der des Drehkopfes 31 ist somit etwas geringer, z. B. etwa 12,7 mm. Der Durchmesser der sich nacn außen erstreckenden Zentrierungsführungen 113 liegt etwas über 25,4 mm, so daß sie fest mit der Innenwand des Rohres in Eingriff stehen. Die Gesamtlänge der Sonde beträgt etwa 190,5 mm oder weniger, wodurch sie auch der schärfsten Krümmung aller U-förmigen Rohre am oberen Ende folgen kann.

Wie man in Fig. 1 sieht, ist die Sonde unterhalb des offenen Endes eines Rohres 21 angeordnet und wird in das Rohr eingeführt und durch das Rohr nach oben, um die Oberseite des U's und darauf zum Boden des Rohres , am gegenüberliegenden offenen Ende geführt, wobei die , Strecke etwa 24,36 m beträgt. Ebenfalls kann die Sonde in das Rohr eingeführt und bis zu einer vorbestimmten :

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Strecke, die geringer als die Gesamtlänge des Rohres ist, bewegt werden. Die Sonde und das Kabel 26 werden durch das Rohr 21 mittels des Antriebs der Antriebsrolle 29a, 29b bewegt, Die Rollen 29a, 29b werden von einem Gleichstromschrittmotor (nicht dargestellt)angetrieben um die Geschwindigkeit der Rollen auf bequeme Weise zu ändern. Der Drehkopf 31 wird zu diesem Zeitpunkt nicht gedreht,und die Fühlelemente der Sonde werden nicht mit Energie versorgt.
10

Nachdem die Sonde vollständig in das Rohr bis zum gegenüberliegendenEnde eingeführt wurde, wird die Sonde durch Erregung der Wirbelstromspulen 32 im Grundkörper

30 und der Wirbelstromspule 127 im Fühler 34 aktiviert. Weiter wird der getriebene Motor 35 gestartet, um eine Drehung des Drehkopfes 31 mit einer konstanten Geschwindigkeit von etwa einer Umdrehung pro Sekunde zu drehen. Die Drehrichtung der Antriebsrollen 29a, 29b wird umgekehrt, so daß das Kabel 26 und die Sonde 20 aus dem Rohr 21 herausgezogen werden, wobei die Meßwerte von der Sonde aufgenommen werden. Die Ziehgeschwindigkeit der Sonde innerhalb des Rohres wird zwischen einer relativ schnellen Geschwindigkeit von etwa 0,3045 m/sec. zwischen den Rohrhalterungen24 und einer relativ geringen Geschwindigkeit von etwa 3,175 m/sec. oder einer momentanen Unterbrechung in der Nähe der Rohrhalterungen 24 geändert, wobei letztere die Stellen von Interesse sind, an denen Einbeulungen, örtliche Fehlstellen und Änderungen der Rohrdicke am meisten auftreten. Die Wirbelstromlokalisierungsspule 32, die in der Nähe, jedoch vor dem Drehkopf 31 angeordnet ist, erfaßt und lokalisiert jede Halterung 24 bevor der Drehkopf

31 ankommt, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde an jeder dieser Stellen vermindert oder unterbrochen werden kann, um eine größere Anzahl von Meßergebnissen zu liefern. Wennsich die Wirbelstromlokalisie^

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rungsspule 32 über die eingebeulte Stelle bewegt und

* signalisiert, daß sie sich jetzt längs einer mittleren

Länge des Rohres bewegt, kann die Geschwindigkeit der Antriebsrollen 29a, 29b erhöht werden, so daß relativ 5 wenig oder keine Umdrehungen des Drehkopfes 31 statt

finden, wenn sich die Sonde längs dieser Zonen bewegt.

Da der Drehkopf 31 der Sonde 20 kontinuierlich aus dem Rohr 21 gezogen wird, und das mit dem Saphir bestückte Ende 122 des sich drehenden Fühlers 34 gegen die Innenwand des Rohres gedrückt wird, weist die Wirbelstromj spule 127 immer einen konstanten Abstand von der Innen

fläche der Wand des Rohres 21 auf. Die Dicke der Wand des Rohres 21 wird somit kontinuierlich gemessen, aufgezeichnet und kann graphisch mittels des Rechners/Aufzeichners 28 angezeigt werden. Diese Anzeige wird ebenfalls mit den Stellen an den Rohrhalterungen, wie oben erwähnt, in Beziehung gebracht.

Weitere Änderungen der Konstruktion und/oder der Anordnung der Sonde sollen in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Beispielsweise kann, obwohl dies nicht dargestellt ist, die Wirbelstromlokalisierungsspule 32 (Fig. 1 und 2) an einer mittleren Stellung längs der Länge des Sondengrundkörpers 30 zwischen den Zentrierungsführungen 33a, 33b statt unmittelbar benachbart zum Drehkopf 31, wie dargestellt, angeordnet sein.

Bei einer anderen Anordnung kann der Antriebsmotor 35 innerhalb des Drehkopfes 31 selbst mit einer geeigneten Verbindung der dann umgekehrten Antriebswelle 35a zum Grundkörper 30 mit einer geeigneten Lagerung angeordnet sein. Hierdurch wird eine größere Kompaktheit der Sonde und eine kürzere Lange ermöglicht, wodurch die Sonde durch schärfere Krümmungen der Rohre oder Leitungen geführt werden kann.

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Ebenfalls kann die Sonde einen größeren Durchmesser oder der sich seitlich von ihr erstreckende Fühler

. eine größere Lange aufweisen, um die Innenwandflächen

von größeren Rohren, z. B. mit einem Durchmesser von 25,4 cm oder 30,5 cm zu untersuchen. Ebenfalls kann

die Sonde kleiner als die beschriebene Ausführungsform sein, um sie für andere Zwecke in geeigneter Weise

' zu verwenden.

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Claims

HOFFMANN1· EITLE'&·^ARTNIER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝΘ. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL-INe. W. LEHN DIPL-INQ. K. FDCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS . DIPL-ING. K. QDRS DIPL-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE Manatech Services Inc. 41 245 New York / USA Wirbelstromsonde Schutzansprüch e

1. Wirbelstromsonde zum Einsetzen in ein Rohr o. ä. zum Erfühlen der Dicke und örtlicher Fehler der Rohrwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (20) einen Grundkörper (30) mit einer Längsachse, einen am Grundkörper (30} zur Drehung

um die Längsachse befestigten Drehkopf (31), einen

\ Antrieb (35) in der Sonde (20) zur Drehung des Dreh-

\ kopfes (31), einen nach außen vorstehenden Fühler

^: - (34) , der am Drehkopf (31) radial nach innen und

: 10 außen bewegbar befestigt ist und ein äußeres Ende

zur Berührung der Oberfläche der Rohrinnenwand aufweist, Mittel (123, 124) zum Vorspannen des Fühlers

: (34) in Außenrichtung der Sonde (20) und eine am

Fühler (34) befestigte Wirbelstromspule (127) umfaßt.

2. Wirbelstromsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (34) linear gleitbar am Drehkopf (31) befestigt ist.

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3. Wirbelstromsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Sonde an ihr befestigte Zentrierungsführungen (33a, b) aufweist, um die Längsachse des Grundkörpers (30) im wesentliehen innerhalb des Rohres (21) zentriert zu halten.

4. Wirbelstrohisonde nach Anspruch 3, dadurch g e -

' kennzeichnet, daß die Zentrierungsführungen (33a, b) mehrere sich radial nach außen erstreckende umfangsmäßig beabstandete federnde Gleitmittel am Grundkörper (30) umfassen.

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5. Wirbelstromsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierungsführungen (33a, b) ein zweites Gleitmittel am Grundkörper, bestehend aus mehreren sich radial erstreckender, umfangsmäßig beabstandeter am Grundkörper befestigter federnder Mittel ,umfassen die zu dem ersten federnden Gleitmittel in Längsrichtung beabstandet angeordnet sind.

6. Wirbelstromsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (20) eine Wirbelstromlokalisierungspule (32) umfaßt, die am Grundkörper (30) befestigt und in Längsrichtung von dem Fühler (34) beabstandet ist.

7. Wirbelstromsonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (20) ein den Drehkopf (31) umfassendes freies Ende und ein den Grundkörper (30) umfassendes entgegengesetztes Ende aufweist, daß im Grundkörper (30) weiter elek-

<f. trische Leitungen (37) angeordnet sind, die sich

] von der Wirbelstromspule (127) am Fühler (34) und

von der am Grundkörper (30) befestigten Wirbelstrom-¹ lokalisierungsspule (32) zum gegenüberliegenden

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Ende der Sonde (20) erstreckt, und daß die Wirbel^ ^lJ' stromlokalisierungsspule (32). am GfundkÖrper (30) zwischen dem Drehkopf (31) und dem gegenüberliegenden Ende der Sonde (20) angeordnet ist.