DE2327105A1 - Verfahren und vorrichtung zur achsvermessung einer blindbohrung in einem werkstueck - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur achsvermessung einer blindbohrung in einem werkstueck

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DE2327105A1
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Roko Bujas
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Description

PATENT A in W A Ll
DR. HANS UuRICH MAY
D S MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSEIa 232/105
TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN TELEFON COS1O 89 36 82
CP 455/1180 München, 28. Mai 1973
Dr.M./se
B 4552.3 AM
Commissariat ä I1Energie Atomique in Paris/Frankreich
Verfahren und Vorrichtung zur Achsvermessung einer Blindbohrung in einem Werkstück,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung der Achsen von zylindrischen Blindbohrungen, die parallel zueinander in einem Werkstück aus einem massiven Material ausgebildet sind.
Bekanntlich müssen in den Graphitblöcken von Kernreaktoren die Wände der den Brennstoff enthaltenden zylindrischen Blindbohrungen und auch der Kühlkanäle über die ganze Höhe des Blocks eine genau bestimmte Wandstärke haben. Vor Inbetriebnahme solcher Blöcke muß man daher die Einhaltung dieser Wandstärke überprüfen, vas dadurch erschwert ist, daß die Bohrungen oft an einem ihrer Enden geschlossen, also Blindbohrungen sind.
Die bisher angewandtenPrüf- und Meßverfahren sind langwierig und nicht sehr genau. Sie bestehen nämlich darin, im oberen Teil der Blindbohrung die Lage zweier Punkte der Achse zu bestimmen und anzunehmen, daß die diese beiden Punkte verbindende Gerade tat-
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sächlich bis zum Grund der Blindbohrung mit deren Achse zusammenfällt. Offensichtlich beruht ein solches Verfahren auf einer Extra polation, welche unsichere Ergebnisse liefert.
Erfindungsgemäß sollen nun ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, welche eine Überprüfung der Einhaltung der Wandstärkenbedingung mittels eines rasch, und infolge der Durchführung der Messungen am Boden der Blindbohrungen sehr sicher arbeitenden Verfahrens zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß längs der Achse jeder Blindbohrung und in Richtung ihres Bodens ein paralleler feiner Röntgen- oder Gammastrahl ausgesandt wird und auf einem außerhalb des Werkstücks in der Richtung der Blindbohrungen angeordneten empfindlichen Film die Stellen der Schnittpunkte der verschiedenen Röntgen- oder Gammastrahlen mit dieser Vorrichtung und die Stellen von theoretischen Toleranzbereichen verglichen werden, die auf dem empfindlichen Film mittels Betastrahlenquellen durch eine Lochmaske aufgezeichnet werden, die bezüglich des Werkstücks aus massivem Material sehr genau angeordnet ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man daher unmittelbar auf dem Film gleichzeitig die gewünschten theoretischen Positionen der- Achsen der Bohrungen und ihre tatsächliche Lage feststellen, wobei für jede der Achsen der Toleranzbereich angegeben ist, und so das Problem der Überprüfung der Lage der Achsen solcher Blindbohrungen in einem Werkstück aus massivem Material sehr einfach lösen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die im wesentlichen gekennzeichnet ist durch
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einerseits einen Block aus einem Material mit sehr hoher Atomzahl, der einen Mittelhohlraum aufweist, der durch einen Kanal von sehr kleinem Querschnitt mit einem Ende des Blocks verbunden ist,.sowie ferner gekennzeichnet ist durch ein am anderen Ende des Blocks angeordnetes Hantierungselement sowie Zentriervorrichtungen, velche ■ die äußere Seitenfläche des Blocks umgeben und zum Kanal koaxial sind und eine im Mittelhohlraum angeordnete Röntgen- oder Gammastrahlenqueile, die von einer Hülle aus einem die Röntgen- oder Gammastrahlen sehr wenig absorbierenden Material umgeben ist, wobei der Kanal sals Kollimator fur die Photonen der Quelle dient, und andererseits gekennzeichnet durch eine Beobachtungs- oder Aufzeichnungsvorrichtung, die auf einem Film den von der Quelle ausgesandten und durch den Kollimator gehenden Röntgen- oder Gammastrahl aufnimmt sowie Einrichtungen aufweist, welche auf dem Film die Toleranzbereiche anzeigen, innerhalb derer der Auftreffpunkt des Röntgen- oder Gammastrahls liegen soll, wobei ferner die Beobachtungsvorrichtung mit Einrichtungen versehen sind, welche ihre genaue Positionierung bezüglich des zu prüfenden Werkstücks aus massivem Material ermöglichen»
Erfindungsgemäß soll die Beobachtungs- und Aufzeichnungsvorrichtung vorteilhafterweise aus einer Kassette bestehen, welche gleichzeitig den empfindlichen Film, eine Lochmaske, die entsprechend der genauen Abbildung der Toleranzzonen durchbrochen ist, und mindestens eine auf der bezüglich des Films gegenüber liegenden Seite der Maske angeordnete Betastrahlenquelle aufweist. Unter diesen Bedingungen ist die Maske mit der Kassette so verbunden, daß ihre Stellung der Kassette gegenüber unveränderlich ist, während die Kassette ihrerseits bezüglich des Werkstücks aus massivemMaterial f in dem die ·ζ\χ prüf enden. Blind bohrungen ausgebildet sind, genau
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in eine bestimmte Lage gebracht wird. Die Lochmaske kann aus jedem bekannten Betastrahlen zurückhaltenden Material bestehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zu ihrer Herstellung eine einfache Nickelfolie benutzt.
Zur Aufzeichnung der Toleranzbereiche auf dem Film durch die Maske hindurch kann theoretisch eine beliebige Strahlenquelle benutzt
werden, vorausgesetzt, daß die Lochmaske ihre Strahlung wirkäam zurückhält. In der Praxis besteht jedoch die einfachste Lösung darin, eine Betastrahlenquelle, z.B. C14, zu benutzen. Selbstverständlich kann es je nach dem Fall, besonders wenn die zu prüfende Fläche groß ist, erforderlich sein, mehrere Betastrahlenquellen zu benutzen, die je einem Teilbereich der Lochmaskenfläche entsprechen.
Bei bestimmten Ausführungsformen wird der photographische Film der Beobachtungsvorrichtung durch einen Fluoreszenzschirm ersetzt, der in bestimmten Fällen mit einem die Helligkeit nutzenden System zusammenwirken kann.
Die Erfindung wird mit weiteren Eigenschaften und Vorteilen erläutert durch die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. Hierin zeigen: Fig. 1 im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihrer Beobachtungs (Registriervorrichtung mit in eine Kassette
eingelegtem photograph!sehern Film; Fig. 2 eine Ausführungsform der Lochmaske, von der eine Einzelheit
in größerem Maßstab in Fig.2a gezeigt ist; Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Lochmaske, von der eine Einzelheit in größerem Maßstab in Fig. 3a gezeigt ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung soll zur Früfung der Blindbohrung 1 eines Werkstücks 2 dienen, das eine Reihe von Bl indbohrun-·
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. ' . 3 - ' 7327-10-5
gen 1 aufweist, bei denen die Lage der Achse am Boden geprüft werden soll.
Die Vorrichtung besteht aus einem rotationszylindrischen Block 3 und einem in einer Kassette 5 angeordneten photographischen Film 4. Der Block 3 weist auf:
a) einen Mittelhohlraum 61
b) einen Kanal 7 mit geringem Querschnitt, der den Mittelhohlraum 6 mit dem gegen den Boden der BlinoLbohrung anliegenden Ende 8 des Blocks 3 verbindet; ·
c) ein Handhabungselement 9, das der Einführung des ganzen Blocks in die Blindbohrung 1 dient;
d) einen elastischen Ring 10, welcher die Zentrierung des Blocks in der Blindbohrung ermöglicht, so daß die Achse des Kanals 7
, mit der Achse XX der Blindbohrung 1 zusammenfällt;
e) eine Photonenquelle 11, die im Mittelhohlraum 6 angeordnet und
von einer Hülle 12 aus einem die Röntgen- oder Gammaphotonen sehr wenig absorbierenden Material umgeben ist.
Der als Quellenhalter dienende Block 3 erfüllt folgende drei Funktionen:
Er ermöglicht die Handhabung der Photonen- oder Gammastrahlenquelle 11; -
Er sorgt für eine genaue Zentrierung dieser Strahlenquelle im Inneren der zu prüfenden Blindbohrung 1;
Er liefert einen möglichst feinen und parallelen Strahl nutzbarer Photonen, der in der Blindbohrung genau zentriert ist.
Zu diesem Zweck besteht der Vorderteil des Blocks aus einem Material von möglichst hoher Dichte und Atomzahl, wie einer Legierung von Blei, Antimon, von Wolfram, abgereichertem Uran, um praktisch
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alle Photonen, welche nicht durch den Kollimator 7 gehen und gewiß zu einer Erhöhung des Hintergrunds (Rauschpegels) auf der Emulsion des Films führen würden, zu beseitigen.
Der Kollimatorkanal 7 hat eine geeignete Länge (Höhe) von beispielsweise 10 bis 20 mm und einen möglichst kleinen Querschnitt, z.B.
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0,05 bis 0,1 mm . Dieser Querschnitt kann die Form eines Kreises, eines Quadrates, eines Kreuzes usw. haben.
Je nach der Dicke und Art des Materials des Werkstücks 2 muß die Quelle 1 Röntgen- oder Gammaphotonen geeigneter Energie liefern. Man kann Radioelemente verwenden, wie Iridium 192, Thulium 17O9 Ytterbium 169, Europium 155, Promethium 147, Cadmium 109, Jod 125, Americium 241 usw.
Es ist notwendig, daß die Abmessungen der radioaktiven Quelle 11 so klein wie möglich sind, nämlich unter 1 mm, die Quelle jedoch eine annehmbare Belichtungszeit ermöglicht. Es ist daher vorteilhaft, radioaktive Produkte mit einer möglichst hohen Volumenaktivität zu verwenden.
Die Hülle 12 der Strahlenquelle 11 muß allen Sicherheitsbedingungen entsprechen, so daß die Quelle als versiegelte Quelle in Spezialform den einschlägigen nationalen und internationalen gesetzlichen Bestimmungen und Normen entspricht.
Das die Hülle 12 bildende Material oder mindestens das Material des dem Kanal 7 zugewandten Teils der Hülle soll die ausgesandten Röntgen- oder Gammastrahlen so wenig wie möglich absorbieren. Man kann dafür beispielsweise eine Titanlegierung verwenden.
Die Kassette 5 (Fig. 1) weist noch eine Lochmaske 13 auf, die mit: bestimmten Referenzöffnungen 14 durchbrochen ist, welche mittels einer Betastrahlenquelle 15 auf den Film 4 abgelichtet werden kön-
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nen. Erfindungsgemäß wird die Maske 13 bezüglich der Kassette 4 sehr genau angeordnet, indem sie an Punkten 16 durch Falzen oder Nieten oder dergleichen befestigt ist. Ebenso erfolgt die genaue Einstellung der Lage der Kassette 15 bezüglich des Werkstücks 2 im beschriebenen Beispiel mittels Einstellanschlägen 17, die gegen die senkrechte Wand ,18 des Werkstücks 2 anliegen. Das die Kassette bildende Material muß selbstverständlich sehr dünn und in jedem Fall für Röntgen- und Alphastrahlen durchlässig sein. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besteht die Kassette aus Aluminium,
Wenn gleichzeitig die Lage der Böden (Achsen) mehrerer Blindbohrungen eines Werkstücks 2 festgestellt werden soll, führt man einen Block nach Art des Blocks 3 in jede der Blindbohrungen ein, benutzt jedoch nur eine einzige Beobachtungsvorrichtung und somit besonders nur einen einzigen Film 4 für die gesamte Anordnung.
In der Praxis wird ein technischer ein- oder zweischichtiger radiographischer Film oder ein Film für Graphikzwecke verwendet. Dieser Film kann zusammen mit einem Filter benutzt werden, das den durch diffuse Störstrahlung bedingten Untergrund verringert und gegebenenfalls kalibrierte Bohrungen aufweisen Kann, die den theoretischen Positionen der zu prüfenden B^indbohrungen entsprechen.
Der Film wird gegebenenfalls vorteilhafterweise im Zusammenwirken mit vorderen und/oder hinteren, gegebenenfalls in der Kassette 5 untergebrachten Metallabschirmungen belichtet.
Die Wahl des Films, des Filters, der Abschirmungen und der Kassette erfolgt je nach der Art und Dicke des zu prüfenden Materials und der verwendeten Strahlenquelle.
A)r, Beispiel v/erden mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 zwei verrjf.-Vn edene Ausfuhrungsformen der Lochmaske 13 beschrieben.
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Im Pall der Fig. 2 sollen die halbkreisPörmigen Ausschnitte 19 auf dem Film 4 die Toleranzbereiche reproduzieren, innerhalb derer die der Achse einer der Blindbohrungen entsprechende Auftreffstelle liegen muß. Im Fall daß dieser Auftreffpunkt 20 (Fig. 2a) im Inneren des Toleranzkreises auf dem Film liegt» kann man daraus schließen, daß die Lage der entsprechenden Achse richtig ist.
In Fig. 3 sind die genaue theoretische Lage und die Toleranzbe~ reiche in der Lochmaske 13 durch Systeme von vier kreuzförmigen geraden Ausschnitten 21 definiert. In Fig. 3a bezeichnet der Kreis 22 die Spur der Lage der einen der Achsen auf dem Film, die in diesem Fall nicht annehmbar ist, da sie sich außerhalb des Toleranzkreises 23 befindet.
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Claims (6)

  1. - 9 - 7.327105
    Patentansprüche.
    J Verfahren zur Achsvermessung zylindrischer und paralleler Blindbohrungen in einem Werkstück aus massivem Material, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß der Achse jeder der Blindbohrungen und ±n Richtung ihres Bodens ein paralleler feiner Strahl von Röntgen-
    / man oder Gammaphotonen ausgesandt wird und/auf einem außerhalb des Werkstücks und gerade vor den Blindbohrungen angeordneten empfindlichen Film die Stellen der Schnittpunkte der verschiedenen Röntgenoder Gammastrahlen mit der Vorrichtung und die. Stellen der theoretischen Toleranzbereiche vergleicht» die auf dem empfindlichen Film mittels Betastrahlenquellen durch eine Lochmaske aufgezeichnet sindj die bezüglich des zu prüfenden Werkstücks aus massivem Material sehr genau angeordnet ist. .
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens "nach Anspruch ι, gekennzeichnet durch einerseits einen Block (3) aus einem Material mit sehr hoher Atomzahl, der einen Mittelhohlraum (6) aufweist, der durch einen Kanal (7) mit sehr kleinem Querschnitt mit einem Ende des Blocks verbunden ist_B ein am anderen Ende des Blocks'angeordnetes Hantierungselement (9), die seitliche Außenfläche des Blocks umgebende und mit dem Kanal (7) koaxiale Zentriervorrichtungen {10} und eine im Mittelhohlraum (6) angeordnete Röntgen- oder Gammastrahlenque'lle (ii}j. die von einer HuIIe(12) aus einem die Röntgen- oder Gammastrahlen sehr ,wenig absorbierenden Material umgeben ist» wobei der Kanal (7) als Kollimator für die Photonen der Strahlenquelle dient, und andererseits eine Beobachtungsvorrichtung (5)» welche auf einem Film (4; den von der Strahlenquelle ausgesandten und durch den Kollimator {7} gehenden Röntgen- oder Gammastrahl empfängt, sowie Vorrichtungen (14, 15t 16)ι welche
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    auf den Film (4) die Spur von Toleränzzonen aufzeichnen, innerhalb derer der Auftreffpunkt des Röntgen- oder Gammastrahls auf dem Film liegen muß, wobei die Beobachtungsvorrichtung (5) mit Einrichtungen (17) zur genauen Festlegung ihrer Lage bezüglich des zu prüfende» Werkstücks (2) aus massivem Material versehen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2S dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsvorrichtung in ein und derselben Kassette (5) den Film (4), eine Lochmaske (13), die gemäß dem genauen Abbild der Toleranzzonen durchbrochen ist, und mindestens eine auf der bezüglich des Films entgegengesetzten Seite der Maske angeordnete Betastrahlenquelle (14) aufweist, wobei die Lochmaske (13) mit der Kassette verbunden ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet t daß die Lochmaske (13) aus einer Nickelfolie besteht.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Festlegung der richtigen Lage der Beobachtungsvorrichtung aus Zentrierzapfen besteht, die mit Zentrierbohrungen zusammenwirken, die in dem Werkstück aus massivem Material ausgebildet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 49 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Festlegung der richtigen Lage der Beobachtungsvorrichtung aus Einstellanschlägen (17) besteht, die mit in den Wänden des Werkstücks aus massivem Material ausgebildeten Ausnehmungen zusammenwirken.
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    L e e r s e i t e
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FR2187111A5 (de) 1974-01-11
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