WO2008083993A1 - Verfahren und vorrichtung zur in-situ-untersuchung von mechanisch belasteten prüfobjekten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Röntgenprüfanlage mit einer Strahlenquelle (3) und einem Detektor (5) sowie einer dazwischen angeordneten Untersuchungsvorrichtung, wobei die Untersuchungsvorrichtung eine Belastungseinheit (6) aufweist, die einen feststehenden Teil (8) und einen linear dazu bewegbaren Stempel (14) aufweist, zwischen die ein Prüf Objekt (15) zur mechanischen Belastung, insbesondere Beaufschlagung mit Druck, bringbar ist. Ein Widerlager (21) mit dem feststehenden Teil (8) über eine Röhre (10) verbunden ist, deren Querschnitte über die Länge der Röhre (10) keine unstetigen Stellen aufweisen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme von Strukturen, insbesondere Deformationen und Defekten, wie Risse (16), in einem Prüf objekt (15), indem das Prüfobjekt (15) in eine Röntgenprüfanlage eingebracht wird, dort eine mechanische Belastung auf das Prüfobjekt (15) wirkt und eine Röntgenaufnahme in diesem belasteten Zustand gemacht wird.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung von mechanisch belasteten Prüfobjekten
Die Erfindung befasst sich mit einer Rötgenprüfanläge, insbesondere mit einer Röntgen-CT-Anlage, mit einer Strahlenquelle und einem Detektor sowie einer dazwischen angeordneten Untersuchungsvorrichtung. Außerdem befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren zur diskreten oder kontinuierlichen Aufnahme von in einem Prüfobjekt vorhandenen oder erzeugten Strukturen, z.B. Deformationen und Defekten, mittels einer Röntgenprüfanläge.
Die oben genannten Röntgen-CT-Anlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Mit ihnen werden PrüfObjekte, die auf der Untersuchungsvorrichtung positioniert werden, untersucht. Solche Materialanalysen werden entweder bei feststehender Strahlenquelle-Detektor-Vorrichtung und darin rotierendem, auf einem Drehtisch angeordneten Prüfobjekt durchgeführt oder das Prüfobjekt steht fest und die Strahlenquelle-Detektor- Vorrichtung wird um dieses PrüfObjekt herum rotiert. Die zweite Methode wird beispielsweise bei medizinischen Anwendungen verwendet.
Bei der Materialanalyse ist u.a. das Verhalten eines Prüfkörpers oder Bauteils unter statischer oder dynamischer Last von Interesse; eine solche Belastungsform ist die nicht-isotrope Druckbelastung. Neben den standardisierten Prüfverfahren (z.B. Druckfestigkeitsprüfung) zur produktionsbegleitenden Ermittlung von Werkstoffkennwerten begleiten solche Untersuchungen die Entwicklung und Optimierung neuer Werkstoffe. Dabei sind häufig nicht allein einzelne Kennwerte, sondern das Verhalten (z.B. Deformations- oder Rissverhalten) des Werk- Stoffs unter Last von Bedeutung. Je nach Werkstoff sind die aufzubringenden (Druck-) Lasten sehr hoch, z.B. bei Hochleistungsbetonen > 60N/mm, weshalb Prüfkörper typischer Größe
(Würfel mit 150 mm Kantenlänge) mit 150 Tonnen Bruchlast zu beaufschlagen sind. Die zugehörigen, marktgängigen Prüfein- richtungen sind entsprechend massiv aufgebaut. Insbesondere ist es, bedingt durch die Bauform und -große solcher herkömm- liehen Prüfeinrichtungen nicht möglich, in-situ-
Untersuchungen mittels Computertomographie durchzuführen. Allenfalls kann das Prüfobjekt in einer Prüfeinrichtung belastet, mechanisch verspannt, und mitsamt der Verspannung in einem Tomographen zur Untersuchung platziert werden. Ein sol- ches Vorgehen ist allerdings sehr aufwendig, da zwei verschiedene Anlagen betrieben werden müssen und das Prüfobjekt, ohne Eingriff oder ungewollte Zustandsänderung, von einer Prüfeinrichtung in die Durchstrahlungsanlage gebracht werden muss. Dynamische Belastungen sind gänzlich unmöglich.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Röntgenprüfanläge so weiterzuentwickeln, dass Röntgenaufnahmen von mechanisch auf Druck belasteten Objekten einfacher, vielfältiger und weitestgehend ohne durch die Prüfeinrichtung hervorgerufene Bildstörungen vorgenommen werden können.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Röntgenprüfanla- ge mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Belastungseinheit Teil der Untersuchungsvorrichtung ist, muss das PrüfObjekt nicht mehr in einer separaten Prüf- einrichtung belastet, dort verspannt, und zur Untersuchung in die Röntgenprüfanläge gebracht werden. Dies erlaubt das Anfertigen von in-situ Röntgenaufnahmen, insbesondere CT- Aufnahmen, während der mechanischen Druckbelastung, d.h. ohne Umsetzen des PrüfObjekts. Dadurch, dass die Querschnitte der Röhre über deren Länge keine unstetigen Stellen aufweisen, ist es möglich, Artefakte bei der Aufnahme möglichst klein zu halten, da unabhängig vom jeweiligen Drehwinkel immer die gleiche Gesamtdicke der Röhre durchdrungen werden muss und somit die Schwächung der Röntgenstrahlung immer die gleiche ist — die Röhre wird praktisch „nicht gesehen" . Es wird hierbei von der vorteilhaften Ausgestaltung ausgegangen, dass die
Dicke der Röhrenwand — außer einem geringen Toleranzbereich — durchgängig konstant ist. Die Definition von „unstetigen Stellen" folgt im Wesentlichen dem Verständnis der Analysis, so dass hierunter in der Praxis vor allem das Fehlen von Kni- cken im Querschnitt zu verstehen ist. Unter einer Röhre im Sinne der Erfindung wird deshalb nicht nur ein Gegenstand mit kreisförmigem, gleich bleibendem Querschnitt über seine gesamte Länge verstanden. Vielmehr ist es neben der oben genannten Bedingung der Stetigkeit der Querschnitte nur nötig, dass die Querschnitte in sich geschlossen sind.
Besonders vorteilhaft sind kreisförmige oder ovale Querschnitte.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Röhre aus einem Werkstoff mit hoher Zugfestigkeit und niedrigem Röntgenabsorptionskoeffizienten, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (allgemein als CFK bezeichnet) oder einem hochfesten Leichtmetall- Werkstoff, besteht. Eine solche Röhre bietet die zur Kompensation der in der Belastungseinheit auf das Prüfteil wirkenden Druckspannung erforderliche Zugfestigkeit der äußeren Halterung, schwächt jedoch die bildgebende Röntgenstrahlung nur wenig. Dies ist umso bedeutender, als dass die Röntgen- Strahlung unter jedem Drehwinkel der Untersuchungsvorrichtung die das Prüfobjekt vollständig umschließende Röhre im Untersuchungsbereich zweimal durchdringen muss (Doppelwanddurch- strahlung). Dadurch ist es möglich, eine Strahlenquelle mit geringer Leistung und daher besseren Abbildungseigenschaften zu verwenden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Röhre als Vorfilter zur Reduzierung unerwünschter Strahlaufhärtungseffekte ausgebildet ist. Dies erfolgt dadurch, dass das Material der Röhre auf die Strahlung (Energieverteilung) und die Prüfaufgäbe abgestimmt wird, beispielsweise durch Materialkombination und/oder adaptierte
Wanddicke. Diese Materialkombination kann sowohl durch die Röhre selbst als auch durch auswechselbare, röhrenförmige Einsätze innerhalb oder außerhalb dieser Röhre realisiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Widerlager lösbar mit der Röhre verbunden ist. Die Belastungseinheit ist damit sehr einfach stempelfern zu beladen, da das Widerlager einfach für den Be- bzw. Entlade- Vorgang von der Röhre gelöst und danach wieder mit dieser verbunden wird. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Widerlager mindestens einen Haltebolzen umfasst, der mit der Röhre verbunden wird, beispielsweise indem er in dort ausgebildete Löcher eingeschoben werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenwand der Röhre gegenüberliegend ein Einsatz aus einem mechanisch stabilen Material, wie einem Leichtmetall oder einem schlagfesten Kunststoff, angeordnet ist. Dadurch wird die Röhre gegen während der Beaufschlagung mit Druck ggf. abplatzende Teile des PrüfObjekts geschützt. Damit werden sowohl sicherheitsrelevante Schäden (Faserbruch bei Composites) als auch die Abbildungsqualität beeinträchtigende Beschädigungen (Kratzer und Deformationen bei metalli- sehen Röhren) vermieden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass es sich um eine Röntgen-CT-Anlage handelt, wobei die Strahlenquelle mit dem Detektor einerseits und die Untersuchungs- Vorrichtung andererseits rotierbar zueinander ausgebildet sind. Es ist aber auch möglich, andere Röntgenprüfverfahren, wie beispielsweise Durchleuchtungsverfahren, anzuwenden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strahlenquelle und der Detektor räumlich fixiert sind und die Untersuchungsvorrichtung einen Drehtisch aufweist. Dadurch ist es nicht nötig, wie beispielsweise bei
den medizinischen Röntgen-CT-Anlagen, eine sehr aufwendig zu konstruierende und herzustellende rotierende Gantry zu verwenden, welche die gesamte und üblicherweise fest installierte Prüfeinrichtung umkreist.
Besonders bevorzugt ist die Röhre konzentrisch zur Drehachse des Drehtischs angeordnet. Dadurch ist die Masse der Röhre, die durchstrahlt wird, unter jedem Winkel der CT-Messung gleich groß und die durch sie bewirkten Störungen des Rönt- genbildes des untersuchten Körpers können gut herausgerechnet werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Belastungseinheit lösbar mit dem Drehtisch ver- bunden ist. Dadurch kann die Röntgenprüfanläge sehr einfach auch für andere Anwendungen umgebaut werden, da die Belastungseinrichtung als autarke Einheit ausgeführt ist, d.h. sie kann als eigenständiger Aufsatz auf handelsüblichen CT- Anlagen betreiben werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der feststehende Teil der Belastungseinheit einen Führungsabschnitt, zur Führung des Stempels aufweist. Eine solche Belastungseinheit ist so ausgestaltet, dass sie zuver- lässig arbeitet und dennoch konstruktiv nicht übermäßig komplex aufgebaut ist.
Dies gilt insbesondere bei einer Weiterbildung der Erfindung, bei der der Abstand zwischen dem Führungsabschnitt und dem Widerlager konstant ist.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sie eine Kraftumlenkvorrichtung aufweist, die Scherkräfte auf das PrüfObjekt überträgt. Dadurch können ne- ben der reinen Druckbelastung auch Belastungen unter verschiedenen Richtungen durchgeführt werden.
Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Wie oben schon zur Vorrichtung ausgeführt, ist es auch hier nicht nötig, das Prüf- objekt von einer ersten Vorrichtung, in der es mit mechanischer Belastung, insbesondere Druck, ausgesetzt wird, in eine zweite Vorrichtung, in der eine Röntgenaufnahme gefertigt wird, zu transportieren. Neben dem dadurch erreichten verringerten Aufwand, wird auch noch die Möglichkeit gegeben, eine dreidimensionale Ansicht des Prüfobjekts unter kontinuierlicher Druckbeaufschlagung zu erhalten. Es handelt sich somit um ein Echtzeit- bzw. echtzeitnahes Verfahren, bei dem Kenntnisse gewonnen werden können, die bei einer Belastung in einer separaten Belastungseinheit und danach Aufnahme unter Wegfall des Drucks unter Umständen nicht mehr gegeben sind.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Anlage,
Figur 2 eine Ansicht der Röntgen-CT-Anlage der Figur 1 von oben,
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung nur der Belastungseinheit aus Figur 1 und
Figur 4 eine Ansicht der Belastungseinheit der Figur 3 von oben.
Die Figur 1 zeigt eine seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Röntgen-CT-Anlage. Hierbei ist eine Belastungseinheit 6 im Schnitt dargestellt. Im Folgenden wird das Ausführungsbeispiel anhand aller vier Figuren beschrieben.
Der typische Aufbau einer Röntgen-CT-Anlage besteht aus einer Grundplatte 1, von der sich zwei Halterungen 2 senkrecht nach oben erstrecken und an denen jeweils eine Strahlenquelle 3 und gegenüberliegend ein Detektor 5 angeordnet sind. Die Strahlenquelle 3 emittiert einen Röntgenstrahl 4, der vom Detektor 5 aufgenommen wird. Die vom Detektor 5 aufgenommene Röntgenstrahlung wird über nicht gezeigte Vorrichtungen ausgewertet und in ein dreidimensionales Bild umgewandelt. Über diesen typische Grundaufbau hinaus sind sämtliche CT- Einrichtungen geeignet, die es erlauben, eine unten näher beschriebene Belastungseinheit 6 aufzunehmen. Dies gilt insbesondere für CT-Systeme mit rotierender Gantry. Solche Anordnungen (ohne Belastungseinheit 6) sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass der Fachmann weiß, wie diese aufgebaut sind. Deshalb wird im Weiteren nicht näher auf ihre Ausgestaltung eingegangen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abbildung des PrüfObjekts in Kegelstrahlgeometrie („3D-CT" ) dargestellt: der flächig (z.B. rechteckig) ausgeblendete Röntgenstrahl wird hinter dem Prüfobjekt 15 von einem flächig ausgebildeten Detektor 5 erfasst. Dabei kann ein solcher Flächendetektor auch durch die Bewegung eines Linien- oder Punktdetektors synthetisiert werden (Scanner). Es ist aber genauso gut möglich, einen schlitzförmigen Kollimator vor der Strahlenquelle 3 zu verwenden, der lediglich einen zweidimensionalen Fächerstrahl erzeugt, welcher einen linienförmigen Detektor 5 ausleuchtet: Fächerstrahlgeometrie („2D-CT"). Der Fächer bzw. Kegel sollte dabei mindestens so groß sein, dass ein Prüfobjekt 15 bei ei- ner Rotation um eine Drehachse 17 vollständig von ihm in der Breite erfasst wird. Es ist insbesondere nicht erforderlich, dass die Röhre 10 der Belastungseinheit 6 vollständig erfasst wird. Zur volumenhaften Erfassung des PrüfObjekts 15 in Fächerstrahlgeometrie wird das Prüfobjekt relativ zur Ebene des Strahlenfächers bewegt, in der Regel senkrecht um Strahlenfächer. In Kegelstrahlgeometrie kann das PrüfObjekt 15 vollständig (in diesem Fall ist eine Relativbewegung — wie oben
beschrieben — nicht erforderlich) oder abschnittsweise er- fasst werden. Diese Vorgehensweisen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass der Fachmann weiß, wie diese ausgeführt sind.
Das vorhin erwähnte Prüfobjekt 15 ist zwischen der Strahlenquelle 3 und dem Detektor 5 angeordnet. Es befindet sich innerhalb einer Untersuchungsvorrichtung. Die Untersuchungsvorrichtung ist auf einem Drehteller 7 angeordnet, der sich um eine Drehachse 17, die sich senkrecht von der Grundplatte 1 nach oben erstreckt, um einen festgelegten Winkelbereich rotieren lässt. Durch die Rotation werden die für die dreidimensionale Rekonstruktion des Prüfobjekts 15 benötigten Daten gewonnen. Die Drehachse 17 verläuft bevorzugt durch den Mit- telstrahl 20 des Strahlenfächers.
Das Prüfobjekt 15 ist innerhalb einer Belastungseinheit 6 angeordnet, die auf dem Drehteller 7 fixiert ist. Die Belastungseinheit 6 weist einen feststehenden Teil 8 auf, der ei- nen Führungsabschnitt 9, eine Röhre 10, und ein Widerlager 21, hier ausgeführt mit zwei Haltebolzen 11 und einer Anpressplatte 12 umfasst. Der Führungsabschnitt 9 ist vorzugsweise fest mit einer Halterung 18 verbunden. Diese nimmt die Röhre 10 auf und ist fest mit dieser verbunden, beispielswei- se durch eine Verschraubung. Am oberen Ende der Röhre 10 sind Vorrichtungen, beispielsweise Durchbrechungen, Gewinde oder ähnliches, vorhanden, welche das Fixieren des Widerlagers 21 ermöglichen. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Haltebolzen 11 dargestellt, die im Betriebsmodus eingeschoben sind und somit sehr einfach von der Röhre 10 entfernt werden können, so dass das Prüfobjekt 15 einfach und schnell ausgewechselt werden kann. Unterhalb der beiden Haltebolzen 11 ist eine planebene oder strukturierte Anpressplatte 12 angeordnet, welche auf der Oberseite des PrüfObjekts 15 aufliegt. Das PrüfObjekt 15 ist somit zwischen diesem Widerlager 21 und einem als Lager fungierenden Stempel 14 angeordnet. Der Stempel 14 ist über
einen Kolben 13, der linear in dem Führungsabschnitt 9 geführt wird, bewegbar.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf den Kolben 13 in Druckrichtung 19 ein Druck ausgeübt. Dadurch wird das Prüfobjekt 15 von unten über den Stempel 14 nach o- ben gegen das Widerlager 21 gepresst. Da dieses über die Röhre 10 mit dem Führungsabschnitt 9 verbunden ist und seine Lage nicht verändern kann, wird das Prüfobjekt 15 mit steigen- dem Druck zusammengepresst. Je nach Anwendungsfall können bei vorgegebenen Drücken dreidimensionale Aufnahmen des Prüfobjekts 15 vorgenommen werden. Bei einer gewissen, vom Material und dessen Herstellungsweise abhängenden Belastung wird das Prüfobjekt 15 elastisch oder inelastisch deformiert, ggf. zerstört. Im Ausführungsbeispiel ist eine beginnende Rissbildung dargestellt, deren dreidimensionale Ausprägung in der volumenhaften Darstellung mittels Computertomographie gut erkennbar wiedergegeben wird. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften des PrüfObjekts 15 ziehen, die für eine Bewertung nach vorgegebenen Kriterien benötigt werden. Dadurch, dass die mechanische Belastung des PrüfObjekts während der Röntgenaufnahme verändert wird, erhält man quasi ein in-situ-Verfahren, bei dem ein zeitlicher, last- oder wegabhängiger Verlauf von 3D-Röntgenaufnahmen angefertigt wird. Dadurch lassen sich unter Umständen Kenntnisse gewinnen, die bei Aufnahmen mit nur einem Druck nicht erhalten werden können.
Es ist auch möglich, das Prüfobjekt unter schrittweise verän- derlichen Belastungsbedingungen zu tomographieren. Hierzu wird die Steuerung der Belastungseinheit so in die Steuerung der zugehörigen CT-Anlage eingebunden, dass sie nichtstatische Belastungssituationen abbildet, beispielsweise um eine Schadensentwicklung nachzuvollziehen. Dazu wird das Prüfobjekt unter schrittweise veränderlichen Belastungsbedingungen tomographiert , wobei die Schritte last- und/oder weg-
gesteuert vorgegeben werden — die CT-Anlage wird von der Belastungseinrichtung „fremdgesteuert" .
Es kann auch eine stroboskopisch getaktete Abbildung des Prüfobjekts während der für die CT-Aufnahme erforderlichen Drehung erfolgen. Dazu wird die Steuerung der Belastungseinheit so in die Steuerung der zugehörigen CT-Anlage eingebunden, dass sie dynamisch wechselnde Belastungssituationen abbildet. Dies wird durch die stroboskopisch-getaktete Abbil- düng während der für die CT-Aufnahme erforderlichen Drehung realisiert (Deformationsanalyse). Alternativ ist auch eine Durchstrahlungsprüfung in Echtzeit möglich.
Wenn die Röntgenaufnahme mit der mechanischen Belastung des Prüfobjekts synchronisiert wird, kann das dynamische Verhalten des Prüfobjekts unter Last echtzeitnah oder in strobosko- pischer Art erfasst und dargestellt werden.
Die sich zwischen der Halterung 18 und dem Widerlager 21 erstreckende Röhre 10 muss die gesamte Drucklast kompensieren. Dies bedeutet, dass die Röhre 10 eine äußerst hohe Zugfestigkeit aufweisen muss, wenn hohe Drücke appliziert werden (beispielsweise 150 Tonnen bei der Untersuchung von Betonprüfkörpern) . Die Röhre 10 wird aus zugfestem Material gefer- tigt, beispielsweise kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder Leichtmetall, welches einen möglichst geringen Röntgenabsorptionskoeffizienten aufweist, damit die Leistung der Strahlenquelle 3 so gering wie möglich gehalten werden können, da der Röntgenstrahl 4 immer zweimal durch das Mate- rial der Röhre 10 hindurchtreten muss, bis es auf den Detektor 5 fällt.
Die Größe der Belastungseinheit 6 kann den Erfordernissen des Prüfobjekts 15 entsprechend frei skaliert werden, ebenso wie das System durch die Auswahl von Material und Wandstärke der Röhre 10 auf die aufzubringende Last abgestimmt werden kann.
Um der Gefahr einer Beschädigung des Röhrenkörpers durch abplatzendes Material zu begegnen, wird an die Innenwand der Röhre 10 ein röhrenförmiger Einsatz beispielsweise aus Leichtmetall oder schlagfestem Kunststoff, eingebracht. Auch hier sollte der Röntgenabsorptionskoeffizient möglichst gering sein, damit möglichst viel Röntgenstrahlung durch sie hindurchtritt und die Leistung und Spannung der Strahlenquelle 3 möglichst gering gehalten werden kann.
Die bevorzugte Ausführungsform einer Röhre 10 mit kreisrundem Querschnitt — was somit auch für die Innenwand gilt — ergibt sich daraus, dass dadurch Artefakte reduziert werden können. Diese entstehen, wenn bei nicht zentrischer, nicht rotationssymmetrischer Anordnung bei der Rotation des Prüfobjekts 15 unterschiedliche Weglängen bei unterschiedlichen Winkelstellungen durch die Röhre 10 vorliegen. Es ist deshalb auch Wert darauf zu legen, dass die Wandstärke der Röhre 10 über den gesamten Umfang, und — im Falle der Kegelstrahlgeometrie — auch über ihre Höhe möglichst konstant ist.
Im Ausführungsbeispiel wird eine Untersuchung von Betonprüfkörpern" dargestellt. Hier sind für die einzelnen Komponenten folgende Abmessungen gewählt (wobei diese keinesfalls beschränkend sind): Probendurchmesser von bis zu 150 mm und Probenlängen von bis zu 200 mm, Entfernung zwischen Strahlenquellen-Fokus und Detektor 5 ca. 1.200 mm; Vergrößerung 1,5- Fach; Länge der Gesamtanlage 2.000 mm; Tiefe der Gesamtanlage 1.200 mm; Höhe der Gesamtanlage 1.500 mm; Spannung an der Strahlenquelle 225 kV; Leistung 2,25 kW.
Bezugszeichenliste
Grundplatte
Halterung
Strahlenquelle
Röntgenstrahl
Detektor
Belastungseinheit
Drehtisch feststehender Teil
Führungsabschnitt
Röhre
Haltebolzen
Anpressplatte
Kolben
Stempel
Prüfobjekt
Riss
Drehachse
Halterung
Druckrichtung
Mittelstrahl
Widerlager
Claims
1. Röntgenprüfanläge mit einer Strahlenquelle (3) und einem Detektor (5) sowie einer dazwischen angeordneten UntersuchungsVorrichtung, wobei die Untersuchungsvorrichtung eine Belastungseinheit (6) aufweist, die einen feststehenden Teil (8) und einen linear dazu bewegbaren Stempel (14) aufweist, zwischen die ein PrüfObjekt (15) zur mechani- sehen Belastung, insbesondere Beaufschlagung mit Druck, bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerlager (21) mit dem feststehenden Teil (8) ü- ber eine Röhre (10) verbunden ist, deren Querschnitte über die Länge der Röhre (10) keine unstetigen Stellen aufweisen.
2. Röntgenprüfanläge nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte kreisförmig oder oval sind.
3. Röntgenprüfanläge nach Patentanspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre (10) aus einem Werkstoff mit hoher Zugfestigkeit und niedrigem Rönt- genabsorptionskoeffizienten besteht, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff oder einem hochfesten Leichtmetallwerkstoff, bevorzugt aus einem Werkstoff für den Leichtbau.
4. Röntgenprüfanläge nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre (10) als Vorfilter zur Reduzierung unerwünschter Strahlaufhärtungseffekte ausgebildet ist.
5. Röntgenprüfanläge nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (21) lösbar mit der Röhre (10) verbunden ist.
6. Röntgenprüfanläge nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenwand der Röhre (10) gegenüberliegend ein Einsatz aus einem mechanisch stabilen Material, wie einem Leichtmetall oder einem schlagfesten Kunststoff, angeordnet ist.
7. Röntgenprüfanläge nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das WiderIa- ger (21) mindestens einen Haltebolzen (11) umfasst.
8. Röntgenprüfanläge nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Röntgen-CT-Anlage handelt, wobei die Strahlen- quelle (3) mit dem Detektor (5) einerseits und die Untersuchungsvorrichtung andererseits rotierbar zueinander ausgebildet sind.
9. Röntgenprüfanläge nach Patentanspruch 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Strahlenquelle (3) und der Detektor (5) räumlich fixiert sind und die Untersuchungsvorrichtung einen Drehtisch ( 7 ) mit einer Drehachse (17) aufweist.
10. Röntgenprüfanläge nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre (10) konzentrisch zur Drehachse (17) des Drehtisches (7) angeordnet ist.
11. Röntgenprüfanläge nach Patentanspruch 9 oder 10, da- durch gekennzeichnet, dass die Belastungseinheit (6) lösbar mit dem Drehtisch (7) verbunden ist.
12. Röntgenprüfanläge nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der festste- hende Teil (8) der Belastungseinheit (6) einen Führungsabschnitt (9), zur Führung des Stempels (14), aufweist.
13. Röntgenprüfanläge nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Führungsabschnitt (9) und dem Widerlager (11) konstant ist.
14. Röntgenprüfanläge nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kraftumlenkvorrichtung aufweist, die Scherkräfte auf das Prüfobjekt (15) überträgt.
15. Verfahren zur Aufnahme von Strukturen, insbesondere Deformationen und Defekten, wie Risse (16), in einem Prüfobjekt (15), indem das Prüfobjekt (15) in eine Röntgenprüfanläge eingebracht wird, dort eine mecha- nische Belastung auf das Prüfobjekt (15) wirkt und eine Röntgenaufnahme in diesem belasteten Zustand gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Röntgenprüfanlage nach einem der vorstehenden Patentansprüche durchgeführt wird.
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