DE9216927U1

DE9216927U1 - Tragvorrichtung für Sonden zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken

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Publication number: DE9216927U1
Application number: DE9216927U
Authority: DE
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2002-12-17
Also published as: WO1994014158A1

Description

Dipl.-Phys. Dr. H.-H. Stoffregen Seite 1

Palcntanwalt-Buropean Patent Attorney

NUKEM GmbH

Industriestraße 13

8755 Alzenau

Beschreibung

Tragvorrichtung für Sonden zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragvorrichtung mit auf einer Basisplatte angeordneten Sonden für die zerstörungsfreie Prüfung von Werkstücken sowie mit neben den Sonden angeordneten Gleitelementen, die sich bei einer Relativbewegung zwischen der Tragvorrichtung und den Werkstücken gegebenenfalls auf den Werkstücken abstützen.

Eine derartige Tragvorrichtung ist bekannt (DE 40 02 100 C2). Bei dieser Tragvorrichtung sind eine Reihe von Sonden entlang einer Linie auf der Basisplatte angeordnet. Die Sonden sind elektrodynamische Ultraschallwandler mit Empfangsspulen und Sendespulen. Die Sende- und Empfangsspulen sind in einer verschleißfesten Vergußmasse eingebettet, wobei die dem Werkstück zugewandte Fläche plan überschliffen ist. Eine Keramikschutzscheibe deckt die Vergußmasse ab und erstreckt sich über die aneinandergereihten Sonden. Die Vergußmasse und die Keramikschutzscheibe sind durch Halterungen gesichert. Diese werden wiederum von einer Abdeckung oder Kappe gehalten, die mit der Basisplatte verschraubt ist.

Im Bereich der Stirnenden der Tragvorrichtung ist die Abdeckung bzw. Kappe von den als Gleitsteine ausgebildeten Gleitelementen durchsetzt. Die Gleitsteine bestehen aus Keramik und weisen eine hohe mechanische Festigkeit auf. Mit Nieten, die von der auf der Basisplatte aufliegenden Seite in Löcher der Gleitsteine ragen und sich nicht bis zum Ende der Gleitsteine erstrecken, werden die Gleitsteine mit der Abdeckung bzw.

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Kappe verbunden. Die Gleitsteine können daher durch einen Austausch der Kappen ausgewechselt werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Tragvorrichtung mit auf einer Basisplatte angeordneten Sonden und mit neben den Sonden angeordneten Gleitelementen zu entwickeln, bei der die Gleitelemente für sich ausgetauscht werden können.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleitelemente je mit wenigstens einem Fuß, der von einer der Gleitfläche abgewandten Seite der Gleitelemente ausgeht, versehen sind und form- und kraftschlüssig mit einem den Fuß umgreifenden Halter verbunden sind, der auswechselbar an der Basisplatte befestigt ist.

Bei dieser Vorrichtung können die Gleitelementen jeweils für sich und gegebenenfalls unabhängig voneinander ausgewechselt werden, das heißt, bei unerwünscht stark verschlissenen Gleitelementen werden diese von der Basisplatte entfernt und durch neue Gleitelemente ersetzt. Dieser Wechsel läßt sich ohne Eingriff in die übrigen auf der Basisplatte angeordneten Bauelemente vornehmen. Es werden daher die vorwiegend dem Verschleiß unterworfenen Gleitelemente von Zeit zu Zeit ausgetauscht, wodurch die den Werkstücken zugewandten Oberflächen der anderen Bauelemente auf dem Tragkörper weniger durch Verschleiß beansprucht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Gleitelemente zwei Füße auf, die jeweils von einer Längsseite vorspringen, wobei der die Füße umgreifende Halter mit nur einer Schraube an der Basisplatte anschraubbar ist. Die Schraubverbindung läßt sich schnell und einfach herstellen und lösen, so daß das Auswechseln der Gleitelemente wenig Zeit beansprucht. Ein Verdrehen des Gleitelements wird durch eine Kappe verhindert. Es ist bei dieser Art der Halterung möglich, Gleitelemente mit großen Reibflächen zu verwenden, so daß auch die Standzeiten der Gleitelemente wesentlich höher werden. Da in den Gleitelementen keine Löcher für Nieten benötigt werden, wird sowohl die Gleitfläche vergrößert, als auch die Festigkeit erhöht.

Vorzugsweise sind mit den Haltern Gewindebolzen verbunden, die in Löcher der Basisplatte eingesetzt und mittels Muttern an der Basisplatte befestigt sind. Die Muttern

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sind von der den Werkstücken abgewandten Seite der Tragvorrichtung leicht zugänglich, so daß sie schnell und einfach zum Zwecke des Auswechselns der Gleitelemente gelöst werden können.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Gleitelemente mit den Haltern in Aussparungen einer Kappe eingefügt, die an der Basisplatte befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform schützt die Kappe die Halter und die innerhalb des Rands der Abdeckung liegenden Teile der Gleitelemente.

Vorzugsweise ist der jeweilige Halter als Schiene ausgebildet, in die ein Gleitelement von der Seite aus einschiebbar ist. Die Schienen können aus Metall bestehen, was insbesondere bei hohen Temperaturen günstig ist, die während des Prüfbetriebs durch die Reibung entstehen.

Die Schienen enthalten insbesondere jeweils eine Basisplatte, die einen rechteckigen Querschnitt hat, und von den Längskanten der Basisplatte ausgehende hakenförmige Abschnitte, die an die Abmessungen der Füße der Gleitelemente angepaßt sind. Derartige Schienen lassen sich kostengünstig im Stranggußverfahren herstellen.

Vorzugsweise sind die Gleitelemente mit den Haltern jeweils nahe an den stirnseitigen Enden der Basisplatte an dieser befestigt, wobei die Gleitelemente mit den Haltern jeweils bündig mit den Stirnseiten der Kappe abschließen und neben einer an der Stirnseite der Kappe befestigten Platte angeordnet sind.

Vorzugsweise ist zwischen der Basisplatte und den Haltern jeweils wenigstens ein Abstandselement angeordnet. Das Abstandselement kann als Unterlegplatte mit Löchern für die Gewindebolzen ausgebildet sein. Das oder die Abstandselemente ermöglichen es, die Gleitflächen der Gleitelemente bzw. Gleitsteine auf ein gewünschtes Niveau im Vergleich zu der den Werkstücken zugewandten Oberfläche der Kappe einzustellen. Von Zeit zu Zeit können zusätzliche Abstandselemente zwischen der Basisplatte und den Haltern angebracht werden, um den Verschleiß der Gleitelemente auszugleichen.

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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der folgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Tragvorrichtung mit elektrodynamischen Sonden in Draufsicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Tragvorrichtung gemäß Fig. 1, teilweise im Längsschnitt,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A der in Fig. 1 dargestellten Tragvorrichtung und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie B-B der in Fig. 1 dargestellten Tragvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellten Tragvorrichtung bildet einen Wandlerkopf (10) mit Sonden für die elektrodynamische Erzeugung von Ultraschallwellen, mit denen Werkstücke zerstörungsfrei geprüft werden. Das hierzu erforderliche Magnetfeld wird mit einem nicht dargestellten Elektromagneten erzeugt, wobei der Wandlerkopf (10) mit einem beweglichen Polschuh des Magneten verbunden ist.

Der Wandlerkopf (10) enthält eine Basisplatte (12), die mit dem Polschuh über Verbindungselemente, z. B. in Fig. 1 nicht näher bezeichnete Schrauben, verbunden ist. Auf der Basisplatte (12) sind Sonden in einer Reihe nebeneinander, also entlang einer Linie, angeordnet.

In Fig. 1 sind drei derartige Sonden mit Bezugszeichen den (14), (16), (18) versehen. Die Sonden enthalten jeweils eine Sendespule (20) und eine Empfangsspule (22). Die Spulen (20), (22) sind über Steckkontakte mit nicht näher bezeichneten Anschlüssen verbunden. Jede Sendespule (20), die z.B. aus Kupferdraht besteht, ist auf einem nicht

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näher bezeichneten Magnetfeldkonzentrator angeordnet, der aus Material von geringem magnetischen Widerstand besteht. Jede Empfangsspule (22), die aus Widerstandsdraht besteht, ist werkstückseitig, also über der Sendespule (20), angeordnet.

Sende- und Empfangsspule (20), (22) sind in einer verschleißfesten Vergußmasse (24) eingebettet, wobei die dem Werkstück zugewandte Oberfläche plan überschliffen ist. Die Vergußmasse (24) wird von einer Keramikschutzscheibe (26) abgedeckt, die durch in Längsrichtung verlaufende Z-förmige Halterungen (28), (30) gesichert ist. Diese wiederum sind von einer Abdeckung oder Kappe (32) gehalten, die mit der Basisplatte (12) verschraubt ist. Die Keramikschutzscheibe (26) erstreckt sich z.B. über sämtlich aneinandergereihte Sonden bzw. Schwinger, bildete also eine Einheit oder ist in Teilabschnitte unterteilt.

Die Keramikschutzscheibe (26) ist 0,3 bis 0,5 mm dick und abrieb- und schlagfest. Zwischen den Sondenoberflächen, also der plan geschliffenen Vergußmasse (24) und der Keramikschutzscheibe (26) befindet sich zusätzlich eine adhäsive Zwischenschicht z.B. aus Silicon.

Nahe an den stirnseitigen Enden des Wandlerkopfs (10) sind jeweils Gleitelemente (34), (36) in Form von Gleitsteinen aus Keramik angeordnet. Die Gleitelemente (34), (36) haben in etwa eine Quaderform, wobei die den Werkstücken zugewandte Gleitfläche auf diesen gleitet und dadurch entsprechend geformt wird. Die Gleitelemente (34), (36) sind in Haltern (38) form- und kraftschlüssig befestigt, die auswechselbar an der Basisplatte (12) befestigt sind. In der Kappe (32) sind nahe an den stirnseitigen Enden jeweils Aussparungen (40) vorhanden, die an die seitlichen Abmessungen der Halter (38) angepaßt sind, und sich über die gesamte Stärke der Kappe (32) erstrecken. Die Aussparungen (40) sind darüber hinaus zu den Stirnseiten der Kappe (32) hin offen.

Die Gleitelemente (34), (36) sind auf ihren den Gleitflächen (42) abgewandten Seiten jeweils mit wenigstens einem Fuß versehen, der sich in Richtung der Längsseiten des Wandlerkopfs (10) erstreckt.

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Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Gleitelemente (34), (36) enthalten jedoch zwei Füße (44), (46), die nach Art einer Fußplatte vom Gleitelement (34) bzw. (36) ausgehen. Die Halter (38) sind an die Gleitelemente (34), (36) insbesondere im Bereich der Fußplatte angepaßt und umgreifen die Fußplatte. Die aus den Gleitelementen (34), (36) und den Haltern (38) bestehenden Einheiten sitzen in den Aussparungen (40), wobei die Halter (38) den Raum zwischen den Wänden der Aussparungen (40) und der Basisplatte (12) bis auf einen gewissen Abstand zum oberen Rand der Aussparungen (40) ausfüllen.

Es günstig, wenn die Halter (38) aus Metall bestehen, das höheren Temperaturen ohne weiteres Stand hält. Die Halter aus Metall sind als Schienen ausgebildet, die eine Grundplatte mit rechteckigem Querschnitt und von den Längsseiten der Grundplatte vorspringende hakenförmige Abschnitte (45), (47) aufweisen, die jeweils die Füße (44), (46) umgreifen. Die Schiene kann kostengünstig aus Stranggußmaterial hergestellt werden, das auf die gewünschte Länge abgeschnitten wird.

Im Boden der Schiene sind Gewindebohrungen angeordnet, in denen Gewindebolzen (48) sitzen, die auf der dem jeweiligen Gleitelement abgewandten Halterseite nach außen ragen. Bei der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung ist eine Gewindebohrung und ein Gewindebolzen (48) vorgesehen. Bei in die Aussparungen (40) eingesetzten Einheiten aus Haltern und Gleitelementen ragt der Gewindebolzen (48) durch eine Bohrung (50) in der Basisplatte (12) hindurch. An die Bohrung (50) schließt sich in der Basisplatte (12) ein Abschnitt (52) mit größerem Querschnitt an, der bis zu der den Werkstücken abgewandten Seite der Basisplatte (12) verläuft. In dem Abschnitt (52) ist eine Unterlegscheibe (54) eingesetzt, die sich an den Schultern zwischen den Abschnitten (52) und den Bohrungen (50) abstützt und eine nicht näher bezeichnete Bohrung aufweist, durch die der Gewindebolzen (48) hindurchragt. Die Länge des Gewindebolzens (48) ist auf die Stärke der Halter und der Basisplatte (12) derart abgestimmt, daß der Gewindebolzen (48) nicht über die Außenseite der Basisplatte (12) hinausragt. Auf dem Gewindebolzen (48) ist eine Mutter (56) aufgeschraubt, die an der Unterlegscheibe (54) anliegt und den Halter (38) über den Gewindebolzen (48) fest mit der Basisplatte (12) verbindet.

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Durch Einfügen von Abstandselementen zwischen der Basisplatte (12) und den Haltern (38) kann das Niveau der Gleitflächen (42) gegenüber dem Niveau der den Werkstücken zugewandten Seite (57) der Kappe (32) auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Es ist z.B. möglich, in Abhängigkeit vom Verschleiß der Gleitelemente (34), (36) Abstandselemente einzufügen, um einen gewissen Mindestniveauunterschied aufrechtzuerhalten.

Die Abstandselemente sind z.B. als dünne Metallplättchen mit Bohrungen für die Gewindebolzen (48) ausgebildet und in der Zeichnung nicht näher dargestellt.

Die Gleitelemente (34), (36) und die Halter (38) erstrecken sich bis zur jeweiligen Stirnseite der Kappe (32). Eine an der Kappe (32) befestigte Platte (58) ist an jeder Stirnseite der Kappe (32) befestigt und liegt am jeweiligen Gleitelement (34), (36) und dem zugehörigen Halter (38) an.

Die Gleitelemente (34), (36) haben einen festen Sitz in den Haltern, so daß sie sich bei der Gleitbewegung auf den Werkstücken nicht verschieben. Falls ein Abstandselement bzw. zusätzliche Abstandselemente eingefügt werden sollen, werden die Muttern (56) gelöst, worauf die Gleitelemente (34), (36) mit den zugehörigen Haltern (38) aus den Aussparungen (40) herausgenommen werden können. Dann können die Abstandselemente in den Ausnehmungen (40) auf die Basisplatte (12) gelegt werden. Bedarfsweise können auch die aus den Haltern (38) und den Gleitelementen (34), (36) bestehenden Einheiten ausgewechselt werden. Weiterhin können die Gleitelementen (34), (36) aus den Haltern (38) herausgenommen werden. Danach können neue Gleitelemente in die Halter eingesetzt werden. Anschließend werden die aus Gleitelementen und Haltern bestehenden Einheiten wieder in die Ausnehmungen (40) eingefügt und an der Basisplatte (12) angeschraubt.

Es ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der die aus den Gleitelementen und den Haltern bestehenden Einheiten bei von der Basisplatte aufgenommener Kappe ausgetauscht werden. In diesem Fall kann der Halter größere Abmessungen haben als die Aussparungen an ihrem oberen Rand, d. h. den Öffnungsquerschnitten der Ausnehmungen.

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Nahe an der Basisplatte haben die Ausnehmungen dagegen größere Querschnitte und können die Halter aufnehmen. Bei dieser Ausführungsform können die Öffnungsquerschnitte der Ausnehmungen an die Abmessungen der Gleitelemente angepaßt werden. Dies bedeutet, daß die Kappe die Halter zur Werkstückseite hin abdeckt und daher besonders gut schützt. Die Abnahme der Kappe von der Basisplatte ist immer dann nötig, wenn Abstandselemente zwischen Basisplatte und Halter eingefügt werden sollen. Ein Gleitstein kann aber auch von der Stirnseite des Wandlerkopfs (10) aus in den Halter eingeschoben werden, wenn die an der Stirnseite der Kappe befestigte Platte abnehmbar ausgebildet ist.

Die Halter können auch aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff bestehen, der zugleich elektrische Isoliereigenschaften hat. In diesem Fall ist es möglich, für die Gleitelemente auch geeignete Metalle, z.B. Hartmetalle, vorzusehen, die bei geringem Verschleiß hohe Standzeiten haben.

Die oben beschriebenen Tragvorrichtungen erlauben einen einfachen und schnellen Austausch von Gleitelementen. Darüber hinaus ist die Höhenverstellung besonders einfach. Für die Einstellung der Gleitelemente sind nur zwei Flächen maßgebend, nämlich die Fläche der Basisplatte und die Flächen der Halter. Hierdurch wird die Einstellung ebenfalls vereinfacht.

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Claims

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Ansprüche

Tragvorrichtung für Sonden zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken

1. Tragvorrichtung mit auf einer Basisplatte angeordneten Sonden für die zerstörungsfreie Prüfung von Werkstücken und mit neben den Sonden angeordneten Gleitelementen, die sich bei einer Relativbewegung zwischen der Tragvorrichtung und den Werkstücken gegebenenfalls auf diesen abstützen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Gleitelemente (34, 36) je mit wenigstens einem Fuß (44, 46) versehen sind, der von einer der Gleitfläche (42) abgewandten Seite der Gleitelemente (34, 36) ausgeht, und daß die Gleitelemente (34, 36) form- und kraftschlüssig mit einem den Fuß (44, 46) umgreifenden Halter (38) verbunden sind, der auswechselbar an der Basisplatte (12) befestigt ist.

2. Tragvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Gleitelemente (34, 36) zwei Füße aufweisen, die jeweils von einer Längsseite vorspringen, und daß der die Füße umgreifende Halter (38) mit einer Schraube (48) an der Basisplatte (12) anschraubbar ist.

3. Tragvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß mit den Haltern (38) Gewindebolzen (48) verbunden sind, die in Löcher der

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Basisplatte (12) eingesetzt und mittels Muttern (56) an der Basisplatte (12) befestigt sind.

4. Tragvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Gleitelemente (34, 36) mit den Haltern (38) in Aussparungen (40) einer Kappe (32) eingefügt sind, die an der Basisplatte (12) befestigt ist.

5. Tragvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der jeweilige Halter (38) als Schiene ausgebildet ist, in die ein Gleitelement von der Seite aus einschiebbar ist.

6. Tragvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Gleitelemente (34, 36) mit den Haltern (38) jeweils nahe an den stirnseitigen Enden der Basisplatte (12) an dieser befestigt sind und daß die Gleitelemente (34, 36) mit den Haltern (38) jeweils bündig mit den Stirnseiten der Kappe (32) abschließen und neben einer an der Stirnseite der Kappe (32) befestigten Platte (58) angeordnet sind.

7. Trangvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen der Basisplatte (12) und den Haltern (38) jeweils wenigstens ein Abstandselement angeordnet ist.

7,

8. Tragvorrichtung nach Anspruch

dadurch gekennzeichnet,

daß das Abstandselement plattenförmig ausgebildet und mit Löchern für die Gewindebolzen versehen ist.

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9. Tragvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (40) in der Kappe mit ihren Offnungsquerschnitten an die Abmessungen der Halter (38) angepaßt sind.

10. Tragvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in der Kappe an ihren Offnungsquerschnitten an die Abmessungen der Gleitelemente und am Sitz der Halter an deren Abmessungen angepaßt sind.

11. Tragvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter aus einem hitzebeständigen Kunststoff bestehen.

12. Tragvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitelemente aus Metall bestehen.

13. Tragvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter aus Metall bestehen.

14. Tragvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Gleitelemente aus Keramikmaterial bestehen.

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