DE8630250U1

DE8630250U1 - Device for non-destructive testing of cylindrical workpieces

Info

Publication number: DE8630250U1
Application number: DE19868630250
Authority: DE
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1986-11-12
Filing date: 1986-11-12
Publication date: 1987-10-01

Description

NUKEM GmbH
Rodenbacher Chaussee 6
6450 Hanau (Main) 11NUKEM GmbH
Rodenbacher Chaussee 6
6450 Hanau (Main) 11

BeschreibungDescription

Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von zylinderförmigen "Werkstücken Device for non-destructive testing of cylindrical "workpieces

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von zylinderförmigen Werkstücken wie insbesondere Schwarzrohren oder Stangen mittels Ultraschall mit zumindest einem in einer mit Wasser gefüllten um das Werkstück rotierenden Kammer angeordneten Prüfkopf, wobei die Kammer zum Ableiten von Schmutz in dem dem Werkstück abgewandten Bereich zumindest eine Aust»~ittsöffnung aufweist.The invention relates to a device for the non-destructive testing of cylindrical workpieces such as in particular black tubes or rods by means of ultrasound with at least one test head arranged in a chamber filled with water that rotates around the workpiece, the chamber having at least one outlet opening for draining dirt in the area facing away from the workpiece.

Entsprechende auch als Ultraschall-Rotationsanlagen bekannte Vorrichtungen eignen sich für die Kontrolle von Rohren und Stangen mit rundem Querschnitt. Dabei können während des Durchlaufs von Rohren durch die rotierenden Prüfköpfe sowohl Längs- und Querfehlerprüfungen an der äußeren und inneren Rohroberfläche sowie im Inneren der Rohrwand als auch Dimensionsprüfungen vorgenommen werden. Je nach Applikation werden Einzel-Schwinger- oder Vielfach-Schwinger-Prüfköpfe eingesetzt. Grundsätzlich müssen die zu überprüfenden Werkstücke sauber und frei von losen bzw. lösbaren Zunder- und Schmiermitteln sein, d.h., daß die Werkstückoberfläche so beschaffen sein muß, daß der Ultraschall ungehindert und ohne zusätzliche Brechung in den Prüfling eindringen kann. Die mitCorresponding devices, also known as ultrasonic rotation systems, are suitable for checking pipes and rods with a round cross-section. During the passage of pipes through the rotating test heads, both longitudinal and transverse defect tests on the outer and inner pipe surface and inside the pipe wall as well as dimensional tests can be carried out. Depending on the application, single-oscillator or multiple-oscillator test heads are used. Basically, the workpieces to be checked must be clean and free of loose or soluble scale and lubricants, i.e. the workpiece surface must be such that the ultrasound can penetrate the test object unhindered and without additional refraction. The

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solchen Anlagen durchgeführten FehlerprUfungen bzw. Dimensionsbestimmungen bieten eine außergewöhnliche Genauigkeit.The error checks and dimensional determinations carried out on such systems offer exceptional accuracy.

Bei der Prüfung von Schwarzrohren, die auf der Oberfläche Zunder aufweisen, muß darauf geachtet werden, daß die gelösten Schmutzpartikel in dem Ankopplungsmedium Wasser die Ultraschallmessungen nicht verfälschen, d.h., die Kammern müssen in regelmäßigen Abständen gereinigt werden. Hierdurch bedingt muß die automatische Prüfung der Werkstücke unterbrochen werden, ein Nachteil, der insbesondere beim Einbau entsprechender Ultraschallrotationsanlagen in Produktionslinien vermieden werden sollte.When testing black pipes that have scale on the surface, care must be taken to ensure that the dissolved dirt particles in the coupling medium water do not distort the ultrasonic measurements, i.e. the chambers must be cleaned at regular intervals. This means that the automatic testing of the workpieces must be interrupted, a disadvantage that should be avoided, especially when installing corresponding ultrasonic rotation systems in production lines.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß problemlos zylinderförmige Werkstücke mit verschmutzter Oberfläche wie insbesondere Schwarzrohre mit hoher Genauigkeit geprüft werden können, ohne daß die sich im Ankopplungsmedium von der Werkstückoberfläche gelösten Schmutzpartikel die Messung verfälschen, also die sich in der Kammer ansammelnden Partikel nicht zur fehlerhaften Prüfung führen.The object of the present invention is to design a device of the type mentioned at the outset in such a way that cylindrical workpieces with a dirty surface, such as black pipes in particular, can be tested with high accuracy without any problems, without the dirt particles detached from the workpiece surface in the coupling medium distorting the measurement, i.e. the particles accumulating in the chamber do not lead to incorrect testing.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Austrittsöffnung in einer Ableitung mündet, die in etwa inThe object is achieved according to the invention in that the outlet opening opens into a discharge line which is approximately

tangentialer Verlängerung von der Innenwandung des ■!.tangential extension from the inner wall of the ■!.

Kammermantels verläuft. Erfindungsgemäß nutzt man demzufolgeAccording to the invention, one therefore uses

die bei der Rotation auftretenden Zentrifugalkräfte aus, um die % the centrifugal forces occurring during rotation to determine the %

gegenüber dem Ankopplungsmedium schwereren Schmutzpartikel an gjcompared to the coupling medium heavier dirt particles at gj

die Außenwandung zu drücken, damit diese dann über die Austrittöffnung abgeleitet werden können. Dabei schließt sich erfindungsgemäß einer Austrittsöffnung eine verschließbare Ableitung an, in der zunächst der Schmutz gesammelt wird, bevor er endgültig abgeführt wird. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Schmutzpartikel unmittelbar aus der Kammer entfernt werden, ohne daß das Ankopplungsmedium notwendigerweisethe outer wall so that they can then be discharged via the outlet opening. According to the invention, an outlet opening is followed by a closable drain in which the dirt is initially collected before it is finally discharged. This ensures that the dirt particles are immediately removed from the chamber without the coupling medium necessarily

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zumindest teilweise abgelassen werden muß, wodurch sich ein druckabfall in der Kammer ergeben würde. Zwangsläufig hierdurch wäre die Messung zu unterbrechen.must be at least partially drained, which would result in a drop in pressure in the chamber. This would inevitably mean that the measurement would have to be interrupted.

Um zu gewährleisten, daß die Schmutzpartikel problemlos in die •uch als Ansatz zu bezeichnende verschließbare Ableitung gedrückt werden können, setzt sich die Ableitung in tangentialer Verlängerung der Innenwandung des Kammermantels fort. Um zu verhindern, daß in der Ableitung angesammelter Schmuiz wieder in die Kammer treten kann, wird in einer weiteren hervorzuhebenden Ausgestaltung der Erfindung der Querschnitt der Austrittsöffnung gegenüber dem der Ableitung durch vorzugsweise eine sich in Verlängerung der Innenwandung erstreckende Nase verkleinert. Diese Nase stellt demzufolge eine Rückstauplatte dar, die verhindert, daß Schmutz in die Kammer zurückgelangt. Dabei erstreckt sich die Nase entgegen der Drehrichtung der Prüfköpfe.In order to ensure that the dirt particles can be easily pressed into the closable drain, which can also be referred to as an attachment, the drain continues as a tangential extension of the inner wall of the chamber casing. In order to prevent dirt that has accumulated in the drain from re-entering the chamber, in another embodiment of the invention that is worth highlighting, the cross-section of the outlet opening is reduced compared to that of the drain by preferably a nose that extends as an extension of the inner wall. This nose therefore represents a backflow plate that prevents dirt from getting back into the chamber. The nose extends in the opposite direction to the direction of rotation of the test heads.

Um im gewünschten Umfang die Ableitung zu säubern, um also Ilen dort angesammelten Schmutz abzuführen, wird nach einem «igenerfinderischen Vorschlag eine Schleuse in der Ableitung angeordnet, die gewährleistet, daß beim Ableiten des Schmi-tzes «in unerwünschter Druckabfall innerhalb der Kammer unterbleibt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Messungen auch beim Entleeren der Ableitung vorgenommen werden kann. Mit einfachen hydrodynamischen Maßnahmen ohne Hervorrufung großer Turbulenzen und ohne bemerkenswerten Druckabfall kann demzufolge ein Schmutzaustrag erfolgen.In order to clean the drain to the desired extent, i.e. to remove any dirt that has accumulated there, an inventive proposal is to install a lock in the drain, which ensures that there is no undesirable pressure drop within the chamber when the dirt is drained. This has the advantage that measurements can also be taken when the drain is being emptied. Dirt can therefore be removed using simple hydrodynamic measures without causing major turbulence and without a noticeable pressure drop.

Um insbesondere auch Rohre mit nach innen und außen gestauchten Enden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kontinuierlich prüfen zu können, wird nach einem selbständigen Lösungsvorschlag der Erfindung eine Abdichtung der Kammer im Randbereich ihrer Seitenwandungen durch eine Wasserschicht vorgeschlagen, die zwischen den für das Werkstück benutzten zentrischen Öffnungen dsr Seitenwandungen und dem WerkstückIn order to be able to continuously test pipes with inwardly and outwardly compressed ends with the device according to the invention, an independent solution proposal of the invention proposes sealing the chamber in the edge area of its side walls by means of a layer of water that is between the central openings in the side walls used for the workpiece and the workpiece.

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selbst aufgebaut wird. Der lichte Abstand zwischen den zentrischen Öffnungen und dem Werkstück ist dabei so gewählt, daß die Enden problemlos durch die Kammer geführt werden können, ohne daß jedoch bei der Prüfung zwischen den Enden über die seitlichen Öffnungen ein zu großer die Messungen beeinflussender Druckabfall firfolgt.itself is built up. The clear distance between the central openings and the workpiece is chosen so that the ends can be guided through the chamber without any problems, but without causing too great a pressure drop during the test between the ends via the side openings, which would affect the measurements.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung •rgeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-•ondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels.Further details, advantages and features of the invention emerge not only from the claims, the features derived from them - individually and/or in combination - but also from the following description of a preferred embodiment shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Längsschnitt eines Ausschnitts einer Prüfkammer undFig. 1 a longitudinal section of a section of a test chamber and

Fig. 2 ein Querschnitt der Kammer nach Fig. 1 entlang der Linie 11-11 in Fig. 1.Fig. 2 is a cross-section of the chamber of Fig. 1 taken along line 11-11 in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer Hälfte einer Prüfkammer (14) dargestellt, die einen gegenüber Führungswänden (10) und (12) drehbar gelagerten Innenkörper (50) umfaßt, in dem eine Oder mehrere Prüfköpfe (16) angeordnet sind. Im Abstand zu dem Innenkörper (50) verläuft eine als Mantel zu bezeichnende Wandung (26), die sich zwischen den Führungswänden (10) und (12) erstreckt. Der Innenkörper (50) setzt sich vorzugsweise aus «inen Käfig bildenden Stegen (54), (56), (58) zusammen, von denen beispielhaft nur drei in der Fig. 2 eingezeichnet sind. Bei dem Prüfkopf kann es sich um einen Einzel- oder Vielfach-Schwinger handeln. In der Kammer (14) befindet sich ein Ankopplungsmedium in Form von Wasser, das über nicht dargestellte Zuleitungen möglichst radial innen in die Kammer (14) eingeführt wird. Der Prüf kopf (16) ist fest an den Innenkörper (50) angeordnet und rotiert mit diesen um die Längsachse (20) eines zu überprüfenden zylinderförmigenFig. 1 shows a longitudinal section of one half of a test chamber (14) which comprises an inner body (50) which is rotatably mounted relative to guide walls (10) and (12) and in which one or more test heads (16) are arranged. A wall (26) which can be referred to as a casing runs at a distance from the inner body (50) and extends between the guide walls (10) and (12). The inner body (50) is preferably made up of webs (54), (56), (58) which form a cage, of which only three are shown in Fig. 2 as examples. The test head can be a single or multiple oscillator. In the chamber (14) there is a coupling medium in the form of water which is introduced into the chamber (14) as radially as possible via supply lines (not shown). The test head (16) is fixed to the inner body (50) and rotates with it around the longitudinal axis (20) of a cylindrical

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Werkstücks (22), das vorzugsweise ein Schwarzrohr sein kann. Der von dem Prüf kopf (16) emittierte Ultraschall wird über das in der Kammer (14) befindliche Wasser auf das Werkstück (22) angekoppelt, um in diesem Fehler zu erkennen oder Dimensionsprüfungen vorzunehmen. Dabei kann mit getrennten Sender- und Empfängerprüfköpfen oder mit der Einkopfmethode gearbeitet werden. Bei der Dimensionsprüfung, insbesondere Außen- und Innendurchmesserprüfung werden grundsätzlich zwei um 180° versetzte Prüf köpfe benutzt, wobei zusätzlich ein dritter Prüfkopf, ein sogenannter Referenzkopf mit einem Referenzreflektor zur Kompensation des Wassertemperatureinflusses ' auf die Meßgenauigkeit in dem Rotationskörper VerwendungWorkpiece (22), which can preferably be a black tube. The ultrasound emitted by the test head (16) is coupled to the workpiece (22) via the water in the chamber (14) in order to detect errors in it or to carry out dimensional tests. In this case, separate transmitter and receiver test heads or the single-head method can be used. In the dimensional test, in particular external and internal diameter testing, two test heads offset by 180° are generally used, with a third test head, a so-called reference head with a reference reflector to compensate for the influence of the water temperature ' on the measurement accuracy in the rotating body.

findet.finds.

Um zu verhindern, daß von der Oberfläche des Werkstückes (22) innerhalb der Kammer (14) abgelöste Schmutzpartikel zu einer Verschmutzung und damit zu einer Verfälschung der Meßergebnisse führen und um zu vermeiden, daß die Kammer nicht unnötig häufig geöffnet und gesäubert werden muß, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß durch den rotierenden Innenkörper (50), der sich aus Seitenwandungen (30) und (32) und diese verhindernden Stegen, die grundsätzlich zur Halterung der Prüf köpfe dienen, zusammensetzt, der Schmutz radial nach außen gedrückt wird. (In der Fig. 1 ist rein schematisch eine Bohrung (52) dargestellt, gleichwenn der Schmutz durch die zwischen den in Fig. 2 dargestellten Stegen (54), (56), (58) vorhandenen Freiräume nach außen zum Mantel (26) gelangt. Dabei besteht ein Abstand zwischen den die Prüfköpfe haltenden einen Käfig bildenden Stegen (54), (56) und (58) und dem Mantel (26)). An der Innenwandung (24) des Mantels (26) ist zumindest eine Austrittsöffnung (28) vorgesehen ist, über die in nachstehend beschriebener Art unri Weise Schmutz aus der Kammei ausgetragen werden kann. Vor.··.!»■:-weise ist die Austrittsöffnung (28) im mittleren Bereich der Außenwandung (26) der Kammer (14) vorgesehen. Von der Austrittsöffnung (28) geht ein Ansatz (34) aus, der eine über Ventile (36) und (38) verschließbareIn order to prevent dirt particles detached from the surface of the workpiece (22) within the chamber (14) from causing contamination and thus falsifying the measurement results, and to avoid the chamber having to be opened and cleaned unnecessarily frequently, the invention proposes that the dirt is pressed radially outwards by the rotating inner body (50), which is made up of side walls (30) and (32) and webs that prevent them and basically serve to hold the test heads. (In Fig. 1, a bore (52) is shown purely schematically, even if the dirt gets outwards to the casing (26) through the free spaces between the webs (54), (56), (58) shown in Fig. 2. There is a distance between the webs (54), (56) and (58) that form a cage and hold the test heads and the casing (26)). At least one outlet opening (28) is provided on the inner wall (24) of the casing (26), through which dirt can be removed from the chamber in the manner described below. Preferably, the outlet opening (28) is provided in the middle area of the outer wall (26) of the chamber (14). A projection (34) extends from the outlet opening (28) which has a

Ableitung ist. Dabei erstreckt sich der von der Kammer (14) ausgehende Abschnitt in tangentialer Richtung von der Innenwandung (24) und in Drehrichtung der Kammer (14). die durch Pfeile (40) und (42) angedeutet ist. Wird nun der Innenkörper (30), (32), (50) zusammen mit dem Prüfkopf (16) in Rotation versetzt, so wird aufgrund der Zentrifugalkraft der Schmutz zur Innenwandung (24) des Mantels (26) und sodann in den Ansatz (34) gedrückt. Hier wird zunächst der Schmutz gesammelt, bevor er über das durch die Ventile (36) und (38) vorzugsweise in Form von Schiebern gebildete Schleusensystem ausgetragen wird.The section extending from the chamber (14) extends in a tangential direction from the inner wall (24) and in the direction of rotation of the chamber (14), which is indicated by arrows (40) and (42). If the inner body (30), (32), (50) is now rotated together with the test head (16), the centrifugal force pushes the dirt towards the inner wall (24) of the casing (26) and then into the attachment (34). The dirt is initially collected here before it is discharged via the lock system formed by the valves (36) and (38), preferably in the form of slides.

Um zu verhindern, daß der in dem Ansatz (34) angesammelte Schmutz zurück in die Kammer (14) gelangt, weist die Öffnung (28) eine Rückstauplatte (44) in Form einer Nase auf, die sich in Verlängerung der Innenwandung ,24) des Kammermantels (26) erstreckt und von diesem gegen die Drehrichtung verläuft.In order to prevent the dirt accumulated in the projection (34) from returning to the chamber (14), the opening (28) has a backflow plate (44) in the form of a nose, which extends in extension of the inner wall (24) of the chamber casing (26) and runs from it against the direction of rotation.

Durch das Schleusensystem wird ferner sichergestellt, daß beim Austragen des Schmutzes aus dem Ansatz (34) ein unzulässiger Druckabfall innerhalb der Kammer (14) unterbleibt, da zunächst das Ventil (36) geöffnet wird, um ein Teil des Schmutzes in den Raum zwischen den Ventilen (36) und (38) fließen zu lassen, wonach anschließend nach Schließen des Ventils (36) das Ventil (38) geöffnet und somit der Schmutz über eine nicht näher dargestellte Leitung ausgetragen werden kann.The lock system also ensures that an unacceptable pressure drop within the chamber (14) is avoided when the dirt is removed from the attachment (34), since the valve (36) is first opened to allow some of the dirt to flow into the space between the valves (36) and (38), after which, after the valve (36) is closed, the valve (38) is opened and the dirt can thus be removed via a line (not shown in detail).

Erfindungsgemäß wird demzufolge eine Ultraschallrotationsvorrichtung vorgeschlagen, in der problemlos von der Oberfläche des Werkstücks (22) gelöster Schmutz gesammelt und abgeleitet werden kann, ohne daß es einer Unterbrechung der Messung und ein Öffnen der Kammer bedarf. Die Kammer (14) ist dabei quasi als "Kreiselpumpe", die einen automatischen Schmutzaustrag ermöglicht, zu bezeichnen.According to the invention, an ultrasonic rotation device is proposed in which dirt released from the surface of the workpiece (22) can be easily collected and removed without interrupting the measurement and opening the chamber. The chamber (14) can be described as a kind of "centrifugal pump" that enables automatic dirt removal.

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An Hand der Fig. 2 soll auf ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen werden. Um auch Werkstücke mit nach außen gestauchten Enden kontinuierlich prüfen zu können, sind die für das Werkstück (22) erforderlichen zentralen Öffnungen (46) und (48) in den Seitenwandungen (30) und (32) größer als der normale Werkstückdurchmesser. Dabei ist die Querschnittsabweichung so gewählt, daß ein unzulässiger Druckabfall innerhalb der Kammer U4) nicht auftritt. Mit anderen Worten bildet sich innerhalb der Öffnungen (46) und (48) zwischen den Seitenwandungen (30) und (32) und dem Werkstück (22) jeweils eine Wasserschicht, die als Dichtung wirkt.With reference to Fig. 2, reference should be made to a further feature of the device according to the invention. In order to be able to continuously test workpieces with outwardly compressed ends, the central openings (46) and (48) in the side walls (30) and (32) required for the workpiece (22) are larger than the normal workpiece diameter. The cross-sectional deviation is selected so that an unacceptable pressure drop does not occur within the chamber (U4). In other words, a layer of water forms within the openings (46) and (48) between the side walls (30) and (32) and the workpiece (22), which acts as a seal.

Claims

STRASSE & STOFFREGEN s;, ,;,, Patent Attorneys · European Patent Attorneys NUKEM GmbH Rodenbacher Chaussee 6 Hanau (Main) 11 Protection claims Device for non-destructive testing of cylindrical workpieces

1. Device for the non-destructive testing of cylindrical workpieces such as in particular black tubes or rods with ultrasound with at least one test head arranged in a chamber filled with water and rotating around the workpiece, the chamber having at least one outlet opening for draining off dirt in the area facing away from the workpiece,

characterized,
that the outlet opening (28) opens into a discharge line (34) which runs approximately in tangential extension of the inner wall (24) of the chamber jacket (26).

2. Device according to claim 1,
characterized,

that the cross-section of the outlet opening (28) is smaller than that of the adjacent discharge line (34).

: & FABRIC RAIN

' European Patent Attorneys' European Patent Attorneys

3. Device according to claim 2,

characterized in that the change in cross-section between the outlet opening (28) and the discharge line (34) is formed by a projection (44) such as a nose running in extension of the inner wall (24) of the chamber casing (26).

C- Device according to claim 3,

characterized in that the nose (44) extends from the inner wall (24) and against the direction of rotation of the test head (16).

5· Device according to claim 1,

characterized in that a lock (36, 38) is arranged in the discharge line (34).