WO1992006372A1 - Antriebsvorrichtung für einen rohrrundnaht-prüfkopf - Google Patents

Antriebsvorrichtung für einen rohrrundnaht-prüfkopf Download PDF

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Stephan BÖRNER
Jochem Essers
Joachim Klude
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Usp Ultraschall Prüf-Service Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
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    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a circular seam test head with a cantilever-supporting bracket, an electric motor-driven two-axis, four-wheel chassis for the cantilever and a transmission means enclosing a tube section adjacent to the tube seam to be tested under frictional engagement.
  • ultrasonic probes For non-destructive testing and monitoring of the quality of welded circular seams of pipes, ultrasonic probes are usually used, which with the interposition of a coupling agent, such as. B. water, scan the area of the pipe seam meandering.
  • the test head can be guided by hand;
  • Drive devices of the type mentioned at the outset are used to automate testing and monitoring processes.
  • a known device of this type uses ball bearings as chassis wheels, the outer shells of which run on a roll jacket applied to the pipe to be tested. Toothed belts are used as transmission means, which ensure the frictional engagement of the drive device with the roller jacket.
  • the toothed belts not only have to exert or transmit the force which causes the frictional engagement, they are also loaded with different weights by the cantilever which supports the test head and which protrudes over the circular seam during the test.
  • the test head is usually pressed onto the round seam in a spring-loaded manner, which increases the load on the transmission medium. This requires careful adjustment and preparation work on the pipe to be tested, which is time-consuming.
  • the invention is based on the object of specifying an easily mountable drive device of the type mentioned at the outset, which can be attached to a pipe to be monitored in the shortest possible time without the use of additives.
  • this object is achieved by a chain forming the transmission means, which can be closed with a chain lock, and by a spring-loaded chain tensioner, which loads the chain between the wheel axles of the chassis.
  • a chain that is highly resilient to toothed belts is used as a length-stable transmission medium which, with suitable pretensioning, provides frictional engagement with the pipe jacket in the region of the pipe seam to be tested without additional means, e.g. B. enforces a roll coat.
  • the time to be provided for the application of the roll cover can thus be omitted, since even dusty or rusty pipes do not lead to any change in the frictional connection in the case of the direct contact of the chassis with the pipe cover provided in the context of the invention.
  • the significantly higher transferable tensile forces of the chain provided according to the invention allow the use of elongated arms, e.g. B.
  • the spring-loaded chain tensioner both the forces required for weight compensation of the boom and test head on the one hand and frictional engagement of the chain on the pipe jacket on the other hand as well limited length compensation for adaptation to slightly different pipe diameters. Thieves- Load the chain between the wheel axles of the chassis creates the conditions for a compact, easy-to-use drive device that can be installed quickly and quickly.
  • the chain can be driven in a torque-locking manner by a chain wheel connected to an electric motor.
  • a chain wheel connected to an electric motor.
  • a compact, easy-to-use design of the drive device according to the invention is achieved if the chain wheel is arranged between the wheel axles.
  • the drive motor and any gearbox that may be required can thus be integrated into the drive device without increasing the external, usually limited, dimensions.
  • each of the wheel axles of the chassis has a deflection roller which guides the chain, which can also be equipped with a toothed ring.
  • the chain tensioner loads the chain between the chain wheel and one of the deflection rollers, after the chain lock has been closed, the chain tensioning work and the length compensation on the chain tensioner that may be required can be carried out with a motor-driven one Tool in the area of the compact chassis.
  • the necessary set-up and on-time can be shortened further if the outer condition of the outer pipe no need to be considered when using the drive device according to the invention;
  • the wheel axles of the chassis carry heavy-duty castors as wheels with an elastically deformable jacket that can be loaded by the force of the chain tensioner.
  • the chain tensioner provided in the invention is compensation means for the deformation of all four wheel jackets, which compensate for contamination, unevenness or deformations of the tubular jacket without impairing the drive properties.
  • FIG. 1 shows schematically in a view the drive device according to the invention placed on a welded pipe for a pipe seam test head.
  • FIG. 2 the drive device according to the invention is shown schematically in a side view associated with FIG. 1 with a section through the tube.
  • FIG. 3 schematically shows a detail from FIG. 2 on an enlarged scale.
  • a drive device 1 which carries a test head 3, in particular an ultrasound test head, for a circular seam A in the direction of arrow 5, by means of an elongated arm 2.
  • the drive device 1 is driven by an electric motor and has a chassis la which has two axles 6, 6a and four wheels 7a, b, c, d.
  • the drive device 1 is further provided with a transmission means in the form of a chain 8 encloses the pipe section 9 adjacent to the pipe round seam A to be tested with frictional engagement.
  • the chain 8 has a chain lock 8a for connecting the two free chain ends 8b, c when mounting the drive device 1.
  • the schematic illustration in FIG. 2 shows the chain 8 surrounding the pipe section 9 and its guidance in the area of the drive device 1.
  • the chain 3 runs, as can be seen particularly well from the enlarged section according to FIG.
  • a deflection roller 10 which is seated on the axle 6a carrying the wheels 7a, b, to a sprocket rotatably arranged between the axle 6a and the second axle 6b 13 and via a further deflection roller 14 and from there over the circumference of the pipe section 9 to be tested.
  • the two deflection rollers 10, 1A have sprockets 15 for receiving the chain 8.
  • the chain wheel 13, which drives the chain 8 with a torque fit, is in turn driven by an electric motor 16 driven by the interposition of a gear transmission 16a, b.
  • the chain 8 is loaded in the area between the wheel axles 6a, 6b and in particular between the wheel axle 6a and the sprocket 13 by a chain tensioner 17, which has a chain tappet 18 with a runner 19, a tension spring 20 and an adjusting screw 21 for force adjustment and for limited length compensation the chain 8 has.
  • the wheel axles 6a, 6b of the undercarriage la carry heavy-duty castors 22 of a commercially available type, which roll on the outer circumference of the tubular section 9 and each have an elastically deformable jacket 23 which is loaded by the force of the chain tensioner 17.
  • the arm 2 carrying the test head 3 is first positioned above the circular seam 4, the two chain ends 8b, c by means of the chain Lock 8a closed and the chain 8 biased by turning the spring 21 loading screw 21.
  • the production of the frictional connection and the transmission of the driving force thereby caused is possible within a very short time, so that the assembly personnel are not exposed to any major radiation exposure.
  • the meandering scanning movement of the test head 3 is carried out by the electric motor 16 in connection with a further step drive for the test head 3 in not shown
  • the signal evaluation of the ultrasound test head 3 is likewise carried out by means of remote transmission at a remote measuring station.
  • Pipe section 9 passed through an opening 24 of a radiation protection wall 25 which allows the boom 2 to pass through.
  • the chain tensioner 17 and the adjusting screw 21 lie in the radiation shadow due to the selected actuation position of the chain tensioner 17 on the chain 8 between the axis 6a and the chain wheel 13. This favorable arrangement and the possibility of time-saving assembly result in secure Working conditions for the test and assembly staff.
  • the chain 8 can be positively guided via a guide element formed from two half-shells with a U-shaped cross-section and with a half-shell diameter adapted to the tube diameter, in which the half-shells receive the chain 8 with their two U-legs between them.
  • the two half-shells are pressed by the force of the spring 20 tensioning the chain 8 against the outer wall of the pipe 9 to be tested.

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leicht montierbare Antriebsvorrichtung (1) für Prüfköpfe (3) anzugeben, die mit geringstmöglichem Zeitaufwand ohne Zusatzmittel auf ein zu überwachendes Rohr (9) aufsetzbar ist. Das Fahrgestell (1a) der Antriebsvorrichtung (1) trägt einen Ausleger (2), der einen Rohrrundnaht-Prüfkopf (3) verschiebbar führt. Zum Antrieb des Fahrgestells (1a) dient als Transmissionsmittel eine Kette (8), die mit einem Kettenschloss (8a) verschliessbar und die von einer Kettenspannfeder belastet ist. Der Kettenspanner, der zwischen den Radachsen (6, 6a) des Fahrgestells (1a) angeordnet ist, drückt auf die Kette (8). Die Erfindung wird zur Prüfung von Rundnähten (4) geschweisster Rohre (9) angewendet, die gefährliche Stoffe, wie z.B. explosive oder radioaktive Substanzen, leiten.

Description

Antriebsvorrichtung für einen Rohrrundnaht-Prüfkopf
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für einen Rohrrundnaht-Prüfkopf mit einem diesen verschiebbar tragenden Ausleger, einem elektromotorisch angetriebenen zwei¬ achsigen, vierrädrigen Fahrgestell für den Ausleger und einem einen der zu prüfenden Rohrnaht benachbarten Rohrabschnitt unter Reibschluß umschließenden Transmissionsmittel.
Zum zerstörungsfreien Prüfen und Überwachen der Güte geschweißter Rundnähte von Rohren werden üblicherweise Ultraschallprüfköpfe eingesetzt, die unter Zwischenlage eines Ankopplungsmittels, wie z. B. Wasser, den Bereich der Rohrnaht mäanderförmig abtasten. Die Führung des Prüfkopfes kann von Hand geschehen; zur Automatisierung von Prüf- und Überwachungs¬ vorgängen werden Antriebsvorrichtungen der eingangs genannten Art eingesetzt. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art benutzt als Fahrgestellräder Kugellager, deren Außenschalen auf einem auf das zu prüfende Rohr aufgebrachten Rollmantel ablaufen. Dabei finden als Transmissionsmittel Zahnriemen Verwendung, die den Reibschluß der Antriebsvorrichtung mit dem Rollmantel sicherstellen. Die Zahnriemen müssen jedoch nicht nur die den Reibschluß bedingende Kraft aufbringen bzw. übertragen, sie werden auch von dem den Prüfkopf tragenden Ausleger, der während der Prüfung über die Rundnaht überkragt, mit unterschiedlichem Gewicht belastet. Zur sicheren Ankopplung wird der Prüfkopf in der Regel federbelastet an die Rundnaht angedrückt, was die Belastung des Transmissionsmittels erhöht. Dies erfordert am zu prüfenden Rohr sorgfältige Einstell- und Vorbereitungsarbeiten, die zeitaufwendig sind.
Bei der Anwendung solcher Antriebsvorrichtungen ist aber eine Verringerung des Zeitaufwandes für Einstell- und Vorbereitungs- arbeiten dann geboten, wenn die zu prüfenden und zu überwa¬ chenden Rohre zur Leitung gefährlicher Stoffe, wie z. B. explo¬ siver oder radioaktiver Substanzen bestimmt sind, die zum Schutz des Bedienungspersonals eine Fernsteuerung des Meß-, Prüf- und Überwachungsvorganges erforderlich machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leicht montier¬ bare Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit geringstmöglichem Zeitaufwand ohne Zusatzmittel auf ein zu überwachendes Rohr aufsetzbar ist.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine das Transmissionsmittel bildende Kette, die mit einem Kettenschloß verschließbar ist, und durch einen federbelasteten Kettenspanner, der die Kette zwischen den Radachsen des Fahrge¬ stells belastet.
Durch Anwendung der Erfindung wird eine gegenüber Zahnriemen hochbelastbare Kette als längenstabiles Transmissionsmittel eingesetzt, die bei geeigneter Vorspannung den Reibschluß zum Rohrmantel im Bereich der zu prüfenden Rohrnaht ohne zusätzliche Mittel, z. B. einen Rollmantel, erzwingt. Damit kann die für die Aufbringung des Rollmantels vorzusehende Zeit entfallen, denn selbst staubige oder rostige Rohre führen bei dem im Rahmen der Erfindung vorgesehenen direkten Kontakt des Fahrgestells mit dem Rohrmantel zu keiner Änderung des Reib¬ schlusses. Die wesentlich höheren übertragbaren Zugkräfte der nach der Erfindung vorgesehenen Kette erlauben den Einsatz von langgestreckten Auslegern, z. B. von mehr als 100 cm Länge, und erwünschten ausreichend hohen Andruckkräften des Prüfkopfes über den gesamten Rohrumfang der zur prüfenden Rundnaht, wobei der federbelastete Kettenspanner sowohl die erforderlichen Kräfte zur Gewichtskompensation von Ausleger und Prüfkopf einerseits und Reibschluß der Kette am Rohrmantel andererseits als auch einen begrenzten Längenausgleich zur Anpassung an geringfügig unterschiedliche Rohrdurchmeser ermöglicht. Die Be- lastung der Kette zwischen den Radachsen des Fahrgestells schafft die Voraussetzung für eine kompakte, leicht handhabbare Antriebsvorrichtung, die schnell und zeitsparend montiert werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist die Kette von einem mit einem Elektromotor verbundenen Kettenrad drehmomentenschlüssig antreibbar. Zur Erzielung der mäanderförmigen Abtastbewegung des Prüfkopfes ist eine solche Ausführung wegen der Start - Stop - Steuerung günstig, und zwar weitgehend unabhängig davon, ob Schrittmotoren oder andere Servomotoren verwendet werden.
Eine kompakte, leicht handhabbare Gestaltung der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung wird erzielt, wenn das Kettenrad zwischen den Radachsen angeordnet ist. Damit kann der Antriebsmotor und ein ggf. erforderliches Getriebe in die Antriebsvorrichtung ohne Erhöhung der äußeren, zumeist begrenzten Abmessungen integriert werden.
Die Führung der Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich bei einer weiteren Ausgestaltung verbessern, wenn jede der Radachsen des Fahrgestells eine die Kette führende Umlenkrolle aufweist, wobei diese auch mit einem Zahnkranz ausgestattet sein kann.
Wenn der Kettenspanner, wie es bei einem anderen Ausführungs¬ beispiel des Erfindungsgedankens vorgesehen ist, die Kette zwi¬ schen dem Kettenrad und einer der Umlenkrollen belastet, kann nach dem Schließen des Kettenschlosses die Kettenspannarbeit und der ggf. erforderliche Längenausgleich am Kettenspanner mit einem motorisch betriebenen Werkzeug im Bereich des kompakten Fahrgestells ausgeführt werden.
Die notwendige Rüst- und' ontagezeit läßt sich weiterhin verkürzen, wenn auf die äußere Beschaffenheit des äußeren Rohr- mantels beim Einsatz der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung keine Rücksicht genommen werden muß; insbesondere ist dies dann möglich, wenn die Radachsen des Fahrgestells als Räder Schwerlastrollen mit einem elastisch deformierbaren Mantel tragen, der von der Kraft des Kettenspanners belastbar ist.
Der bei der Erfindung vorgesehene Kettenspanner ist bei diesem Ausführungsbeispiel Kompensationsmittel für die Verformung aller vier Radmäntel, die Verunreinigungen, Unebenheiten oder Verformungen des Rohrmantels ohne Beeinträchtigung der Antriebseigenschaften ausgleichen.
Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.
Die Fig. 1 zeigt schematisch in einer Ansicht die auf ein geschweißtes Rohr aufgesetzte erfindungsgemäße Antriebsvor¬ richtung für einen Rohrrundnaht-Prüfkopf.
In Fig. 2 ist schematisch in einer zur Fig. 1 zugehörigen Seitenansicht mit einem Schnitt durch das Rohr die erfindungs¬ gemäße Antriebsvorrichtung dargestellt.
Die Fig. 3 zeigt schematisch in einem vergrößerten Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine Antriebsvorrichtung 1 gezeigt, die über einen langgestreckt ausgebildeten Ausleger 2 einen Prüfköpf 3, insbesondere einen Ultraschallprüfkopf, für eine Rohrrundnaht A in Pfeilrichtung 5 verschiebbar trägt.
Die Antriebsvorrichtung 1 ist elektromotorisch angetrieben und hat ein Fahrgestell la, das zwei Achsen 6, 6a und vier Räder 7a,b,c,d aufweist. Die Antriebsvorrichtung 1 ist ferner mit einem Transmissionsmittel in Form einer Kette 8 versehen, die den der zu prüfenden Rohrrundnaht A benachbarten Rohrabschnitt 9 unter Reibschluß umschließt. Die Kette 8 hat ein Kettenschloß 8a zum Verbinden der beiden freien Kettenenden 8b, c beim Montieren der Antriebsvorrichtung 1. Die schematische Darstellung in Fig. 2 zeigt die den Rohrabschnitt 9 umschließende Kette 8 und ihre Führung im Bereich der Antriebs¬ vorrichtung 1. Die Kette 8 läuft, wie der vergrößerte Aus¬ schnitt nach Fig. 3 besonders gut erkennen läßt, über eine Umlenkrolle 10, die auf der die Räder 7a,b tragenden Achse 6a sitzt, zu einem zwischen der Achse 6a und der zweiten Achse 6b drehbar angeordneten Kettenrad 13 und über eine weitere Umlenkrolle 14 sowie von dort über den Umfang des zu prüfenden Rohrabschnitts 9. Die beiden Umlenkrollen 10, 1A haben Zahnkränze 15 zur Aufnahme der Kette 8. Das Kettenrad 13, das die Kette 8 drehmomentenschlüssig antreibt, wird seinerseits von einem Elektromotor 16 unter Zwischenschaltung eines Zahnradgetriebes 16a,b angetrieben.
Die Kette 8 wird im Bereich zwischen den Radachsen 6a,6b und insbesondere zwischen der Radachse 6a und dem Kettenrad 13 von einem Kettenspanner 17 belastet, der einen Kettenstößel 18 mit einer Kufe 19, eine Spannfeder 20 und eine Einstellschraube 21 zur Krafteinstellung und zum begrenzten Längenausgleich der Kette 8 aufweist.
Die Radachsen 6a,6b des Fahrgestells la tragen als Räder Schwerlastrollen 22 handelsüblicher Bauart, die am äußeren Umfang des Rohrabschnitts 9 abrollen und je einen elastisch deformierbaren Mantel 23 haben, der von der Kraft des Ketten- Spanners 17 belastet wird.
Bei einer Montage der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 auf einem zu prüfenden Rohrabschnitt 9, der beispielsweise zur Leitung von radioaktiven Substanzen bestimmt ist, wird zunächst der den Prüfkopf 3 tragende Ausleger 2 über der Rundnaht 4 positioniert, die beiden Kettenenden 8b,c mittels des Ketten- Schlosses 8a geschlossen und die Kette 8 durch Verdrehen der die Feder 20 belastenden Schraube 21 vorgespannt. Die Herstellung des Reibschlusses und die hierdurch bewirkte An¬ triebskraftübertragung ist innerhalb kürzester Zeit möglich, so daß das Montagepersonal keiner größeren Strahlenbelastung ausgesetzt ist.
Die mäanderförmige Abtastbewegung des Prüfkopfes 3 wird durch den Elektromotor 16 in Verbindung mit einem weiteren nicht weiter dargestellten Schrittantrieb für den Prüfkopf 3 in
Pfeilrichtung 5 ferngesteuert. Die Signalauswertung des Ultra¬ schall-Prüfkopfes 3 erfolgt ebenfalls über Mittel der Fernüber¬ tragung an einem ferngelegenen Meßplatz.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Rohrabschnitt 9 durch eine Öffnung 24 einer Strahlenschutzmauer 25 hindurchgeführt, die den Durchtritt des Auslegers 2 erlaubt. Wie die Fig. 3 zeigt, liegt der Kettenspanner 17 und die Ein¬ stellschraube 21 im Strahlungsschatten aufgrund der gewählten Betätigungslage des Kettenspanners 17 an der Kette 8 zwischen der Achse 6a und dem Kettenrad 13. Diese günstige Anordnung und die Möglichkeit der zeitsparenden Montage ergeben sichere Arbeitsbedingungen für das Prüf- und Montagepersonal.
Für Rohre 9 mit größerem Durchmesser kann die Kette 8 über ein aus zwei Halbschalen mit U-förmigem Querschnitt und mit einem dem Rohrdurchmesser angepaßten Halbschalendurchmesser gebildetes Führungselement zwangsgeführt werden, in dem die Halbschalen die Kette 8 mit ihren beiden U-Schenkeln zwischen sich aufnehmen. Die beiden Halbschalen werden von der Kraft der die Kette 8 spannenden Feder 20 gegen die Außenwand des zu prü¬ fenden Rohres 9 gedrückt. 1 Bezugszeichenliste
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35

Claims

Ansprüche
1. Antriebsvorrichtung für einen Rohrrundnaht-Prüfkopf mit einem diesen verschiebbar tragenden Ausleger, einem elektromo- torisch angetriebenen zweiachsigen, vierrädrigen Fahrgestell für den Ausleger und einem einen der zu prüfenden Rohrnaht benachbarten Rohrabschnitt unter Reibschluß umschließenden Transmissionsmittel, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine das Transmissionsmittel bildende Kette (8), die mit einem Kettenschloß (8a) verschließbar ist, und einen federbelasteten Kettenspanner (17), der die Kette (8) zwischen den Radachsen (6,6a) des Fahrgestells (la) belastet.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, daß die Kette (8) von einem mit einem
Elektromotor (16) verbundenen Kettenrad (13) drehmomenten- schlüssig antreibbar ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kettenrad (13) zwischen den Radachsen (6,6a) angeordnet ist.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jede der Radachsen (6,6a) des Fahrgestells eine die Kette führende Umlenkrolle (10,14) aufweist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kettenspanner (17) die Kette (8) zwischen dem Kettenrad (13) und einer der Umlenkrollen (10,14) belastet.
6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Radachsen (6,6a) des Fahrgestells (la) als Räder (7a-d) Schwerlastrollen mit einem elastisch deformierbaen Mantel (23) tragen, der von der Kraft des Kettenspanners (17) belastbar ist.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kette (8) in einem U-förmigen, aus zwei Halbschalen gebildeten Füh¬ rungselement läuft, dessen U-Schenkel die Kette (8) zwischen sich aufnehmen.
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