NO814322L - Fremgangsmaate og anordning for overvaaking av forekomst og videreutvikling av sprekker i maskindeler og byggeelementer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og-en anordning for overvåking av forekomst og videreutvikling av sprekker i

maskindeler og byggeelementer, spesielt i roterende aksler

i kraft- og arbeidsmaskiner. En slik overvåking er påkrevet,

da brudd i slike maskin- og byggeelementer ofte fører til betydelige skader, med omfattende reparasjoner, kostbare an-skaffelser av reservedeler og til dels lange stanstider som følge...

Kontroll av maskin- og byggeelementer med tanke på sprekker,

ér oppgaven for den såkalte ikke-destruktive materialprøving. Herunder er det utviklet tallrike fremgangsmåter for å oppdage sprekker i byggeelementer, med røntgen- og gammastråling,

ultralydprøving, kapillær-'og diffusjonsprøving, elektro- og magnetinduktive metoder, anvendelse av strekklapper. og sikrings-tråder, klangprøvemétoden og svingningsmålemetoden som de viktigste representanter. Felles for mange av disse fremgangsmåter er at undersøkelsen ikke kan foretas på det roterende byggeelement, slik at en undersøkelse kun kan gjennomføres dis-kontinuerlig, og anlegget må settes ut av drift før hver under-søkelse og iblant vedkommende byggeelement demonteres. Ved klarigprøven vises tilstedeværelsen av sprekker ved anslag. Ofte er imidlertid'anslag på byggeelementer i drift ikke mulig, eller en sprekk fører ikke til noen registrerbar klangendring p.g.a. størrelsen av byggeelementet. Ved svingningsmåling av byggeelementer registreres endringer i amplityde eller frekvens og derav trekkes slutninger på forandringer i byggeelementet. Selv om svingninger er relativt nøyaktig målbare, så svikter fremgangsmåten når det oppstår en sprekk under f.eks. et annet påkrympet byggeelement,' da det.her.ikke oppstår noen registrerbar svingnings-endring på grunn av støttevirkningen fra det andre byggeelementet. Dessuten foreligger ulempen at ved roterende deler kan et bygge-, elements svingninger kun måles indirekte., f.eks. over en lager-blokk.

Alle kjente fremgangsmåter har den ulempe, at de, spesielt

ved roterende maskindeler, skjulte sprekker, bestemte materialer

eller i eksplosjonsfårlige områder, kun er betinget anvendelige,

og at en kontinuerlig overvåking med overføring av målesignaler ikke er mulig.

Oppfinnelsen har derfor som formål å utvikle en fremgangs måte og en anordning som kan bestemme forekomsten av en sprekk i et byggeelement, fast innspen.t eller i bevegelse, som kan

overvåke videreutviklingen av sprekken kontinuerlig, og som via en måleinnretning kan anvise både forekomst og videreutvikling av sprekken.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved én fremgangsmåte, hvorved det i det ikke sprukne avsnitt av byggeelementet sørges for minst.én, for et medium gjennomtrengelig sone som skjærer det mulige sprekkplan-, den gjehnomtrengelige sone fylles

med et medium, mediet innstilles på et definert, fra omgivelsestrykket avvikende trykk, den gjennomtrengelige sone lukkes mot omgivelsene og forbindes ledende med en anordning som. anviser den av sprekken fremkalte trykkendring.

I en fordelaktig utføringsform er den gjennomtrengelige sone utført som utboring, hvorved det i utboringen innbrakte

medium, ved komprimering eller evakuering, er innstilt på et. trykk høyere eller lavere enn.omgivelsestrykket, utboringen er utstyrt med et stengsel mot omgivelsene og via et rør for- . bundet med et utstyr som anviser en av sprekken fremkalt trykkendring i mediet som befinner seg i utboringen.

For å.øke trykksenkningen henholdsvis trykkstigningen kan det i det ikke sprukne eller i det allerede sprukne avsnitt av byggeelementet være anbrakt minst en'utluftingsboring som skjærer det mulige sprekkplan, og som ligger mellom den eksisterende eller ventede sprekk og utboringen.

Utstyret som benyttes for anvisning av trykksenkning hen-. holdsvis trykkstigning kan opptre i- form av en trykk-vei-omformer, hvorved trykk-vei-omformeren er utrustet med enten et berøringsløst målesystem for anvisning av trykkendring, eller med en kontaktgiver for anvisning av trykkendringens over- "■ skridelse av en grenseverdi.

Som et ytterligere tiltak for anvisning av trykksenkning og derved for anvisning av en forandring av sprekken, kan det., mellom utboringen og utstyret som'benyttes for å anvise trykksenkning, sørges for en buffer-beholder som står under samme

trykk som utboringen.

Som medium kan' benyttes gasser og- væsker.

Oppfinnelsens enkeltheter er fremstilt ved hjelp av to

.tegnede utførelseseksempler, og skal i det følgende.beskrives nærmere..'.""' Figur 1 viser et lengdesnitt av en veivaksel med; påkrympet sidestykke og en anordning for registrering av trykkendring.. Figur 2 viser projeksjon av et sidestykke som er- påkrympet

en veivaksel.

Figur 3 viser sideprojeksjonen av en sylinderkompressor. Figur 4 viser ét utsnitt av sylinderkompressoren som er fremstilt i figur 3, og en anordning for registrering av trykkendring. Figur 5 viser en delpro j eks jon' av sylinderkompressoren som

er fremstilt i figur 3.

Ifølge figurene 1 og 2 er sidestykket 3 påkrympet veiv-akselens 2 krumtapp 1. Krumtappen 4 er innkrympet i sidestykket 3. Under sidestykket 3 ligger, skjult av dette, en sprekk' 5. Under bruddlinjen anbringes en utluftingsboring 6 og en utboring 7 som er forbundet med et rørledningssystem 8. Over rørlednings-systemet 8 er utbor.ingen 7 forbundet med en trykk-vei-omformer 9. Denne . trykk-vei-omformeren 9 består av en trykkmålebelg 10, enmotfjær 11 og en overføringsanordning 12 for berøringsfritt uttak.

Utboringen 7, rørledningssystemet'8 og trykkmålebelgen 10 stilles,under trykk og lukkes tett. Utluftningsboringen 6 forblir uten'trykk. Når sprekkfronten 5 utvikler seg videre frem til utboringen 7, inntrer i- utboringen 7, i rørlednings-systemet 8 og i trykkmålebelgen 10 en trykksenkning. Denne overføres til en veiendring ved hjelp av trykk-vei-omformeren 9, og overføringsanordningen 12 flyttes i retning av trykkmålebelgen 10. Denne veiendringen måles, berøringsf ritt induktivt,'kapasi-tivt, pneumatisk eller hydraulisk med kjent måle- og regulerings-utstyr som er å få i handelen.. Utboringen 6 bidrar herunder

til en 'tidsmessig. raskere trykkendring.

I et annet utførelseseksempel, fremstilt i figurene 3 til 5, var det nødvendig å overvåke videreutviklingen av sprekken hos en kvelstoff-sylinderkompressor med én på forhånd sprukket veivaksel 13, da betydelige skader kunne oppstå ved ukontrollert

videre drift av kompressoren og.plutselig brudd av veivakselen. Sprekken, som befinner seg .under det påkrympede sidestykket 15,

var på forhånd konstatert ved hjelp av ultralydprøving ved

maskinstillstand. Oppbygningen av trykksystemet 16, fremstilt

av høytrykksrørledninger med 3 mm 0, ble i dette tilfellet vanskeliggjort, idet rørledningen måtte legges bak sidestykket

1.5 og føres gjennom krumtappen 17, slik at' en overføring av måleverdier kunne foretas i motorakselens akse. Denne omstende-lige oppbygning av trykksystemet 16 kan forekomme ved motorer og.turbokompressorer. Trykksystemet 16 er forbundet med en trykk-vei-omf ormer 25 - bestående av trykkmålebelg 18, motfjær 19 og

overf øringsanordning 20. for berør ingsf ritt uttak. Som berørings-fri veimåler 21 benyttes en elektrisk-induktiv opptaker som er

å få i handelen, og som igjen er forbundet med en vanlig måleforsterker 22 for melding og kobling.

Ved videreutvikling av sprekken 14 forbi.utluftingsboringen

23 til utboringen 24, som ér forbundet med trykksystemet 16, reduseres trykket i det innestengte, komprimerte mediet via den .

fremskredne sprekken 14 og utluftingsboringen 23. Derved blir,

i trykk-vei-omformeren 25, trykkmålebelgen 18 presset sammen av motfjæren 19, og overføringsanordningen 20 for bérøringsfritt uttak beveges i retning av veivakselen. Denne bevegelsen måles elektrisk-induktivt i vei.måleren 21, og endringen av strømstyrken benyttes ved hjelp av en vanlig måleforsterker 22 til faremelding og 'utkobling av kompressoren.

Fordelene som oppnås med oppfinnelsen ligger, særlig i at

med konvensjonelle tiltak, kan, også hos'roterende byggeelementer,

skjulte sprekker, som fra utsiden ikke er synlige, overvåkes materialuavhengig, vedlikeholdsfritt og kontinuerlig under drift.

I tillegg er plassbehovet minimalt. Mediet som utløser måle-signalet må bare bringes inn en gang, og■energitap må ikke dekkes.

Anvendelsesmuligheter for oppfinnelsen foreligger ved alle sprekk- eller ' bruddutsatt.e . byggeelementer ,' som for eksempel .motoraksler, veivaksler, valseverk-aksler, krananlegg, bære- og støttebjelker..

Claims (8)

1. .1. Fremgangsmåte for overvåking av forekomst og videreutvikling av sprekker i maskindeler og byggeelementer, spesielt, i roterende aksler- i kraft- og arbeidsmaskiner, karakterisert ved at det i det ikke sprukne avsnitt av byggeelementet sørges for minst én, for et medium gjennomtrengelig sone som skjærer det mulige sprekkplan (5), den-gjennomtrengelige sone fylles med et medium, mediet innstilles på et definert, fra omgivelsestrykket avvikende trykk, den gjennomtrengelige sone lukkes mot omgivelsene' og forbindes ledende med en anordning som anviser den av sprekken fremkalte trykkendring.
2. 2. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, k a r a k t. e r' i sert ved at det i det ikke sprukne, avsnitt av byggeelementet er anbrakt minst én utboring som skjærer det mulige sprekkplan, utboringen er fylt med en gass henholdsvis væske, gassen henholdsvis væsken, er innstilt på et trykk høyere enn omgivelsestrykket, utboringen er utstyrt med et stengsel mot omgivelsene og via et rør forbundet med et utstyr som anviser en .trykksenkning i mediet som befinner seg i utboringen.
3. 3. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at det i det ikke sprukne avsnitt-av byggeelementet er.anbrakt minst én utboring som skjærer det mulige sprekkplan, utboringen er fylt med en gass, gassen er innstilt på- et trykk, lavere enn ■ omgivélsestrykket, boringen (7) er utstyrt med et stengsel mot omgivelsene og via et rør (8)' forbundet med et utstyr- som anviser en trykkøkning i gassen som befinner seg i utboringen.
4. 4. Anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at det for å øke trykksenkningen henholdsvis trykkstigningen i det ikke sprukne eller i det-allerede, sprukne avsnitt av byggeelementet er anbrakt minst én utluftingsboring (6) som skjærer det mulige sprekkplan, og. som ligger mellom den eksisterende eller ventede sprekk og utboringen (7).
5. 5. Anordning, ifølge kravene 2 til 4, karakterisert ved at utstyret for anvisning av en trykksenkning.henholdsvis trykkstigning opptrer i form av en trykk-vei-omformer (9).
6. 6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at trykk-vei-omformeren (9) er utstyrt med et berøringsfritt målesystem for anvisning av trykkendringen.
7. 7. ' Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at trykk-vei-omformeren (9) er utrustet med. en kontaktgiver for anvisning av en grenseverdioverskridelse.
8. 8. Anordning ifølge kravene 2 eller 4, karakterisert ved at det mellom utboringen (7) og utstyret for anvisning av en trykksenkning er sørget for en' buffer-beholder som står under samme trykk som utboringen.