DE3410954A1

DE3410954A1 - Geraet zur bedienung eines ultraschall-pruefkopfes

Info

Publication number: DE3410954A1
Application number: DE19843410954
Authority: DE
Inventors: Hermann 8000 München Schimkat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-24
Filing date: 1984-03-24
Publication date: 1984-09-20

Description

Titel
Gerät zur Bedienung eines Ultrasciiall-Prüfkopfes Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Einführung und Bedienung des Ultraschall-Prüfkopfes eines Wandstärkenmessers im Innern metallischer Hohlkörper, welche für eine Außenmessung nicht oder sehr schwer zugänglich sind (Flugzeug-Treibstofftanks, Holme, Tragflächen, erdverlegte Rohrleitungen, isolierte Rohrleitungen, Erdbehälter, Stahlrohrmaste usw.).
Zweck Diese metallischen Hohlkörper sind ohne passive oder aktive Schutzmaßnahmen konstant Korrosions-, Erosions- oder Kavitationsprozessen ausgesetzt.
In Abhängigkeit von den jeweils herrschenden Zerstörungsgeschwindigkeiten erfolgt an kritischen Stell-en eine Minderung der rechnerischen Mindestwandstärke. überbeanspruchungen der geschwächten Wandstärke, ausgelöst durch Innendruck sowie durch zusätzliche statische und dynamische Belastungen führt schließlich zu Verformungsbrüchen.
Mit Erfolg hat sich in den letzten Jahren die Ultraschall-Kontrolle durchgesetzt. Diese Methode gestattet nicht nur ein genaues Lokalisieren aufgetretener Fehler, sondern erlaubt auch das Erkennen der Fehlerart. So werden heute an hochbeanspruchten Teilen wie Flugzeug-Treibstofftanks, Holme, Tragflächen, erdverlegte Rohrleitungen, isolierte Rohrleitungen, Erdbehälter, Stahlrohrmaste usw.
aus Sicherheitsgründen periodisch die Wandstärken und Schweißnähte überprüft.
Stand der Technik Es ist bekannt, Restwandstärken-Messungen sowie die Prüfung von Schweißnähten an Hohlkörpern von außen durchzuführen.
Kritik des Standes der Technik Um den Ultraschall-Prüfkopf aber an von außen nicht oder nur schwer zugänglichen Stellen ansetzen zu können, muß diese Stelle (Meßort) erst kostenaufwendig freigelegt werden.
Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu entwickeln, mittels welchem der Prüfkopf eines Ultraschall-Gerätes im Innern der vorgenannten Hohlkörper an schwer erreichbarrnSIeßorten nach zwei Methoden (Kniehebel- und Dauermagnetmethode) so angesetzt werden kann, daß die Restwand-Stärkenmeßung und Prüfung von Schweißnähten ohne großen Kostenaufwand durchgeführt werden kann.
Lösung Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger einer Anpreßvorrichtung als dünner biegbarer Arm gestaltet ist. Der biegbare Arm gewährleistet eine allseitige Beweglichkeit des Trägers bei kleinem Biegeradius. Mit einem am Handgriff, nachfolgend "A-Teil" genannt, angebrachten Dreh- und Kippgelenk ist der Träger einschl. der Anpreßvorrichtung zusätzlich um 3600 verstellbar. Am Prüfkopfteil, nachfolgend "B-Teil" genannt, ist eine Anpreßvorrichtung mit einem Halter für den Prüfkopf angebracht.
Der Prüfkopf.selbst ist mit einer elastischen Manschette umgeben.-Die Manschette hat die Aufgabe, den Prüfkopf zu schützen und diesen rechtwinklig zum Meßobjekt einzustellen. Am Halter ist ein Ausgang für ein Koppelmittel vorgesehen.
Erzielbare Vorteile Zur Prüfung von Hohlkörpern aus nicht magnetisierbaren Werkstoffen kommen die Vorteile der Erfindung hauptsächlich dadurch zum Ausdruck, daß die Anpreßvorrichtung aus zwei Kniehebelpaaren besteht.
Im Rahmen ihrer Hebel- und Spindelabmessungen kann sie stufenlos auf verschiedene lichte Weiten der zu messenden Hohlkörper eingestellt werden. Durch das Hinzufügen zweier zusätzlicher Kniehebelpaare wird der Meßbereich verdoppelt. In Abhängigkeit des Kniehebelwinkels kann diese Anpreßvorrichtung durch entsprechend kleine öffnungen oder Verengungen durchgeführt werden (Skizze I).
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Anpreßvorrichtung zur Meßung von Hohlkörpern aus magnetisierbaren Werkstoffen aus einem abschaltbaren Magnethalter besteht.
Ein weiterer Vorteil zum Erreichen schwer zugänglicher Meßorte besteht darin, daß die Anpreßvorrichtungen (Skizze II und III) durch einen biegbaren Arm gehalten werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß am "A-Teil" (Handgriff) ein Dreh- und Kippgelenk angebracht ist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Gerät mit einer Preßvorrichtung zur Zuführung des obligatorischen Koppelmittels aus gestattet ist. Die Preßvorrichtung ist im Handgriffteil untergebracht.
Ein weiterer Vorteil ist, daß der Prüfkopf mit einer elastischen Manschette zum Schutz sowie zu dessen rechtwinkliger Einstellung zum Meßobjekt ausgestattet ist.
Ein weiterer Vorteil ist, daß bei besonders notwendiger, exakter Lokalisierung des Meßortes, sowie zur genauen Plazierung des Meßkopfes auf den Meßort, an den Träger (biegbarer Arm) ein ebenfalls flexibles Endoskop montiert wird.
Nutzbringende Bauweisen der Erfindung werden in den Unteransprüchen benannt.
Mit Skizzen I - III wird die Erfindung wie folgt erklärt: Skizze I : Funktionsdarstellung der Kniehebel-Anpreßvorrichtung in ihren verschiedenen Variationsmöglichkeiten.
Skizze II : Gerät zur Bedienung eines Ultraschall-Prüfkopfes bei Anwendung einer Kniehebel-Anpreßvorrichtung.
Skizze III : dto. bei Anwendung eines abschaltbaren Magnethalters als Anpreßvorrichtung.
Beschreibung nach Aufbau (Kniehebel-Methode) Auf der Skizze II wird ein Gerät gezeigt, welches aus einer Kniehebel-Anpreßvorrichtung besteht (Pos.l). Die Kniehebel-Anpreßvorrichtung wird mittels eines Schub-Kurbelgetriebes bewegt (Pos. 2). Das Schub-Kurbelgetriebe besteht aus einer Gewindespindel (Pos. 3), einem Festlager (Pos. 4), sowie aus einem auf der Gewindespindel (Pos. 3) geführtem Gleitstein (Pos. 5). An dem Festlager (Pos. 4), sowie an dem Gleitstein (Pos. 5) sind seitlich zwei Zapfen (Pos. 6) zur Aufnahme und Lagerung von zwei Hebelpaaren (Pos. 7) angeordnet. An der Verbindungsstelle des Kniehebelpaares (Knie) ist ein Teil (Pos. 8) mit den gleichen Breiten-Abmessungen wie des Festlagers (Pos. 4), sowie des Gleitsteines (Pos. 5) zur Aufnahme des Ultraschall-Meßkopfes gelagert angeordnet. An dieser Prüfkopfhalterung (Pos. 8) ist eine elastische Manschette (Pos. 9) (in konkaver Form) zum Schutz, sowie zur rechtwinkligen Einstellung des Prüfkopfes zum Meßobjekt angebracht.
Außerdem ist an der Prüfkopfhalterung die Austrittsöffnung (Pos.10) für das Koppelmittel angebracht, das durch einen Schlauch (Pos.ll), durch den biegbaren Arm (Pos. 12) zu der Preßvorrichtung (Pos. 13), welche im Handgriffteil (Pos. 14) untergebracht ist, geführt wird.
An der über das Festlager (Pos. 4) her-ausragenden Gewindespindel (Pos. 3 a) ist eine Sicherheitskupplung (Pos. 16) angebracht. Die Sicherheitskupplung ist einerseits so ausgelegt, daß sie bei einer Überschreitung des größtzulässigen Drehmomentes durchgleitet, um einen definierten Anpreßdruck des Ultraschall-Meßkopfes an die Innenwand des Hohlkörpers zu gewährleisten, andererseits so konstruiert, um eine Abtrennung der gesamten Kniehebel-Anpreßvorrichtung (Pos. 1) zu ermöglichen. Eine Abtrennung der gesamten Kniehebel-Anpreßvorrichtung (Pos. 1) ist dann notwendig, wenn die Kniehebel-Anpreßvorrichtung aufgrund ihrer gegebenen Abmessungen von Gewindespindel (Pos. 3) und der Hebelpaare (Pos. T), also aufgrund der max. vorgegebenen Drehhubstreeke nicht mehr zur Meßung der nächst größeren lichten Weite geeignet ist. Mit der Sicherheitskupplung (Pos. 15) ist die Antriebswelle eines Gleichstrommotors mit Drehrichtungsänderung verbunden (Pos. 16). Ein Gehäuse (Pos. 17), an dessen Oberteil ein Stutzen mit Innengewinde angebracht ist, wird mit dem Festlager (Pos. 4) verbunden. Es dient zur Aufnahme und Fixierung des Motors (Pos. 16). In den Gewindestutzen wird der Träger der Anpreßvorrichtung in Form eines biegbaren Armes (Pos. 12) eingeschraubt, welcher im Bedarfsfalle ausgewechselt bzw. verlängert werden kann. Am 'wA-Teil" des Trägers ist ein Kipp- und Drehgelenk (Pos. 18) lösbar angebracht. Auf dem Kipp- und Drehgelenk ist der Handgriff (Pos. 14) angebracht.
Beschreibung nach Wirkungsweise (Kniehebel-Methode) Das Gerät mit einer Kniehebel-Anpreßvorrichtung (Skizze I und II) wird bei Restwand-Stärkenmessungen und Schweißnahtprüfungen an Hohlkörpern aus nicht magnetisierbaren Werkstoffen (Nichteisenmetalle und andere Legierungen, säurebeständige Stähle) eingesetzt.
Die Messung wird wie folgt durchgeführt: Die Anpreßvorrichtung (Pos. 1) mit dem daran befestigten Ultraschall-Prüfkopf (Pos. 10) wird mittels des biegbaren Armes (Pos. 12) durch eine vorhandene öffnung (Flansch, Deckel, Montageöffnung) an den gewünschten Meßort herangeführt. Danach wird der Motor (Pos. 16) in Betrieb gesetzt. Die mit dem Motor (Pos. 16) verbundene Gewindespindel (Pos. 3) wird so lange in Bewegung gesetzt, bis der über den Gleitstein (Pos. 5) verkleinernde Kniehebelwinkel die notwendige Ausweitung der Kniehebel-Anpreßvorrichtung erreicht hat. Die Prüfkopfhalterung (Pos. 8) wird einschl. dem Prüfkopf (Pos. 10) -durch die konkave Form der elastischen Manschette (Pos. 9), bevor der Prüfkopf (Pos. 10) den Meßort berührt, rechtwinklig zum Meßobjekt ausgerichtet. Ebenfalls bevor der Meßkopf den Meßort berührt, wird durch Drehbewegungen der Kolben im Zylinder der Preßvorrichtung (Pos. 13) durch eine Gewindespindel vorwärts bewegt.
Dadurch wird die Koppelpaste aus der Preßvorrichtung herausgedrückt und über einen Schlauch (Pos. 11) zum Prüfkopf an den Meßort transportiert. Die Messung kann jetzt durchgeführt werden.
Durch Drehrichtungsänderung des Motors (Pos. 16) wird der Kniehebelwinkel vergrößert. Dadurch kann die Prüfkopfhalterung (Pos.8) zurückgefahren und entweder durch Drehung am Kipp- und Drehgelenk (Pos. 18) für eine andere Meßung neu positioniert oder das Gerät insgesamt aus dem Meßobjekt herausgenommen werden.
Zur exakten Lokalirlerung des Meßortes, sowie zur genauen Plazierung des Meßkopfes am Meßort, kann mit dem biegbaren Arm (Pos.12) ein nicht skizziertes und nicht beschriebenes Endoskop verbunden werden.
Beschreibung nach Aufbau (Dauermagnet-Methode) Auf der Skizze III wird ein Gerät gezeigt, welches anstatt einer Kniehebel-Anpreßvorrichtung mit Spindel und Motor, eine Anpreßvorrichtung in Form eines ab schaltbaren Dauermagneten aufweist (Pos. 1). Die Teile: Handgriff (Pos. 14), Preßvorrichtung (Pos. 13), Kipp- und Drehgelenk (Pos. 18), Schlauch (Pos. 11), biegbarer Arm (Pos. 12), Manschette (Pos. 9) und Prüfkopf (Pos. 10) entsprechen den Teilen aus der Beschreibung nach dem Aufbau gemäß Skizze II.
Die Magnethalter-Anpreßvorrichtung (Pos. 1) besteht aus einem teilisolierten Rotor (Pos. 2), welcher in einem Gehäuse (Pos. 3) und einem Deckel (Pos. 4) gelagert eingebaut ist. Am oberen Lagerzapfen (Pos. 5) ist eine biegsame Welle (Pos. 6) befestigt. Diese wird durch den biegbaren Arm (Pos. 12) zu einer Kurbel (Pos. 7) geführt. Unter dem Gehäuse (Pos. 3) ist die Halterung (Pos. 8) für den Prüfkopf (Pos. 10) angebracht. An der Prüfkopfhalterung (Pos. 8) ist die elastische Manschette (Pos. 9) befestigt. Der Schlauch (Pos. 11) wird durch-den biegbaren Arm (Pos. 12) zur Preßvorrichtung (Pos. 13) geführt.
Beschreibung nach Wirkungsweise (Dauermagnet-Methode) Das Gerät mit einer Magnet-Anpreßvorrichtung (Skizze III) wird bei Restwand-Stärkenmessungen und Schweißnahtprüfungen an Hohlkörpern aus magnetisierbaren Werkstoffen eingesetzt.
Die Messung wird wie folgt durchgeführt: Die Magnethalter-Anpreßvorrichtung (Pos. 1) mit dem daran befestigten Prüfkopf (Pos. 10) wird mittels des biegbaren Armes durch eine vorhandene Öffnung (Flansch, Deckel, Montageöffnung) an den gewünschten Meßort herangeführt. Danach wird die Kurbel (Pos. 7) bis zu einer Markierung gedreht. Diese Drehbewegung wird mittels der biegsamen Welle (Pos. 6) auf den Rotor (Pos. 2) übertragen, so daß sich die isolierte Stelle des Rotors um 90 bewegt und den Magnetfluß freigibt. Zuvor wurde die Koppelpaste an den Meßort wie beschrieben gebracht. Durch die Freigabe des Magnetflusses haftet die Magnet-Anpreßvorrichtung am Meßobjekt. Der in der Halterung gefedert gelagerte Prüfkopf (Pos. 10), dessen Kontaktfläche (Pos. 10 a) geringfügig über die Kante der Magnethalter-Anpreßvorrichtung (Pos. 1) hervorsteht, wird durch die magnetische Kraft der Magnethalter-Anpreßvorrichtung (Pos. 1) bis zu einem Anschlag soweit zurückgedrückt, daß der zur Meßung notwendige Anpreßdruck gegeben ist. Die Meßung kann jetzt durchgeführt werden. Durch entgegengesetztes Drehen an der Kurbel (Pos. 7) wird der Rotor (-Pos. 2) über die biegsame Welle (Pos. 6) soweit zurückgedreht, bis der Magnetfluß unterbrochen wird. Die Magnethalter-Anpreßvorrichtung kann jetzt entweder an einen anderen Meßort positioniert werden oder das Gerät insgesamt wird aus dem Meßobjekt herausgenommen.
Zur exakten Lokalisierung des Meßortes, sowie zur genauenPlazierung des Meßkopfes am Meßort, kann mit dem biegbaren Arm (Pos.12) ein nicht skizziertes und nicht beschriebenes Endoskop verbunden werden.
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Claims

Ansprüche Gerät Gerät zur Einführung und Bedienung des Ultraschall-Prüfkopfes eines Wandstärkenmessers im Innern metallischer Hohlkörper, welche für eine Außenmessung nicht oder sehr schwer zugänglich sind (Flugzeug-Treibstofftanks, Holme, Tragflächen, erdverlegte Rohrleitungen, Erdbehälter, Stahlrohrstützen, Stahlrohrmaste usw.) dadurch gekennzeichnet, daß - der Träger einer Anpreßvorrichtung als auswechselbarer biegbarer Arm gestaltet ist (Pos. 12), an dessen "A-Teil" ein Dreh- und Kippgelenk (Pos. 18) mit Handgriff (Pos. 14) angebracht ist; - im Handgriff eine Preßvorrichtung (Pos. 13) fUrKoppelpaste untergebracht ist; - am "B-Teil" des Trägers eine abnehmbare Anpreßvorrichtung angebracht ist.
2. Gerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßvorrichtung für den Prüfkopf aus Kniehebeln besteht.
3. Gerät nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß es aus max.

vier entgegengesetzt angeordneten Kniehebelpaaren (Skizze I, Meßvariante 3) besteht, welche über ein Schub-Kurbelgetriebe (Skizze II, Pos. 2) und einem Motor mit Sicherheitskupplung (Skizze II, Pos. 16 und 15) die Kniehebel-Anpreßvorrichtung seitwärts ausweitet.
4. Gerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßvorrichtung für den Prüfkopf aus einem abschaltbaren Dauermagneten (Skizze III, Pos. 1) besteht.
5. Gerät nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Dauermagneten über eine biegsame Welle (Skizze III, Pos. 6) erfolgt, welche über den biegbaren Arm (Skizze III, Pos. 12) geführt ist.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 - 4 dadurch gekezzeichnet, daß an der Prüfkopfhalterung eine elastische Manschette mit konkaver Form (Skizze II und III, Pos. 9) zum Schutz und gegebenenfalls zur rechtwinkligen Einstellung des Prtfkopfes (Skizze II und III, Pos. 10) angebracht ist.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, daß Koppelpaste von einer im Handgriff (Skizze II und III, Pos. 13) untergebrachten Preßvorrichtung über einen Schlauch (Skizze II und III, Pos. 11) und über den biegbaren Arm (Skizze II und III, Pos. 12) an den Meßort geführt wird.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 - 7 dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Endoskop ausgestattet werden kann.