NL8003756A - Projector voor gammastraling ten behoeve van pijplascontroledoeleinden en dergelijke. - Google Patents

Description

3» · ^ N.0. 28.606 1

Korte aanduiding: Projector voor gammastraling ten behoeve van pijp- lascontroledoeleinden en dergelijke.

De uitvinding heeft betrekking op een projector voor gammastra-ling ten behoeve van pijplascontroledoeleinden en dergelijke, voorzien van een afschermend huis voor de gammabron met een axiaal verlopend kanaal daarin voor verplaatsing van een houder voor de gam-5 mabron. Ben dergelijle projector voor gammastraling kan worden toegepast om de homogeniteit van lassen in pijpleidingen te onderzoeken middels gammagrafie. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een radio-actieve bron met gammastraling welke in of buiten de pijpleiding ter plaatse van een lasverbinding moet worden opgesteld. Hier-10 bij is de radio-actieve bron bij niet-gebruik binnen een afschermend huis geplaatst, dat bijvoorbeeld als afschermend materiaal uranium heeft. Wanneer een opname moet worden gemaakt wordt door een bewegingsmechanisme de radio-actieve bron naar een opnameposi-tie buiten het afschermende huis gebracht, waarna in deze positie 15 gedurende een bepaalde belichtingstijd dan een afbeelding van de las op een röntgenfilm wordt vastgelegd.

Om de radio-actieve bron in of buiten een pijpleiding van lasverbinding naar lasverbinding te kunnen verplaatsen wordt een vervoermiddel of wagen gebruikt die op afstand gestuurd wordt. Deze 20 wagens kunnen, wanneer zij binnen pijpleidingen van verschillende diameter worden gebruikt, ook verschillende afmetingen hebben. Zo kan men voor pijpleidingen met een diameter van 15-150 cm verschillende wagens met opvolgend grotere afmeting toepassen.

Al deze wagens van verschillende grootte hebben evenwel een 25 zelfde mechanisme om de radio-actieve bron vanuit het afschermende huis naar de buiten het huis gelegen opnamepositie te bewegen.

- Hierbij moet de radio-actieve bron afhankelijk van het type daarvan over een afstand van 50 tot 70 mm verplaatst kunnen worden in een zo goed mogelijk passend kanaal om lekstraling door spleten te ver-50 mijden.

Uit de praktijk is een bewegingsmechanisme bekend dat gebruik maakt van een solenolde om een direkt lineaire beweging te verkrijgen. Aangezien de slaglengte van een gebruikelijke solenolde circa 30 mm bedraagt, wordt deze slaglengte mechanisch verlengd tot de 8003756 -2- gewenste waarde. Hierbij moet de solenolde zodanig gedimentioneerd zijn dat het vermogen groot genoeg is om de bron via de mechanische verlenging tegen de terugloopveerdruk in de gewenste weg in de gewenste tijd af te leggen. Een nadeel hierbij is dat het stroomver-5 bruik van de solenolde vrij hoog is ten opzichte van de beschikbare batterijcapaciteit en tevens dat dit stroomverbruik nog nadeliger wordt door slijtage, stof of corrosie waardoor de beweging enigzins geremd wordt.

Bij het berekenen van het vermogen voor de houdstroom van de 10 solenolde moet tevens rekening gehouden worden met een hogere aan-loopstroom die afhankelijk van de sterkte van de terugloopveer en mechanische verlenging tot 5 è. 6 maal I-nominaal kan bedragen, waarbij de houdstroom in de orde van grootte van 800-1000 mA ligt.

Be afstelling van de solenolde met mechanische wegverlenging en 15 trekveer is een kritische zaak en geeft bij geringe vervuiling door stof en andere verontreinigingen problemen zowel in voorwaartse als in terugwaartse richting.

Tevens moet de werking van de solenolde zowel bij hoge als bij lage temperaturen in of nabij pijpleidingen, bijvoorbeeld in tro-20 pische of ijsgebieden, gewaarborgd zijn. Wanneer een solenolde verbrandt door combinatie van hoge temperatuur en slijtage dan is de terugkeer van de radio-actieve bron in het afschermende huis onzeker zelfs na afkoeling tot normale omgevingstemperatuur. Be deformatie en isolatielak zullen het anker in de solenolde in zijn 25 beweging belemmeren.

Aangezien de vergroting' van de slaglengte bij een solenolde als onzeker is ervaren is men van de direkte lineaire beweging door middel van een solenolde overgegaan tot een indirekte lineaire beweging. Hierbij wordt een draaiende beweging omgezet in een lineaire 30 beweging met behulp van een kleine motor met tandwiel en tandheugel waaraan de radio-actieve bron gekoppeld is. Aan het einde van de slag wordt de tandheugel door een,door een kleine solenolde bediende pal, vastgehouden. Be vereiste draaitijd van de motor is in een electronische schakeling vastgelegd.. Be tijdsduur gedurende welke 35 de kleine solenolde wordt bekrachtigd, is gegeven door de benodigde belichtingstijd.

Ha de opnametijd valt de magnetische koppeling af waardoor de opgerolde terugtrekveer de tandheugel naar de veilige rustpositie terugdrijft. Aangezien het tandwiel van de motor voorzien is van 40 een vrijlopend wiel wordt hierbij de radio-actieve bron met behulp 8003756 \ l v -3- van de terugloopveer vanuit de genoemde opnamepositie teruggebracht naar de veilige rustpositie zodra de pal afvalt. Aan dit systeem bleken ook in de praktijk bezwaren te bestaan als gevolg van de gecompliceerdheid en het grote aantal fijn mechanische onderdelen die 5 niet altijd even veilig functioneren.

De uitvinding beoogt aan bovengenoemde problemen tegemoet te komen en een projector voor gammastraling te verschaffen die buitengewoon veilig en licht is, gemakkelijk bediend en gecontroleerd kan worden en een sterk zelfreinigende werking heeft.

10 Dit wordt bij een projector voor gammastraling van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding bereikt doordat een micro-pneumatische inrichting aan een zijde van het genoemde huis aangebracht is voorzien van een enkelwerkende cylinder en daarin opgenomen zuiger die in het genoemde kanaal gekoppeld is met de bron-15 houder, zodat deze bij bekrachtiging van de micro-pneumatische inrichting vanuit de afgeschermde rustpositie in het huis naar een aan de andere zijde buiten het huis gelegen opnamepositie wordt bewogen.

Bij een voordelige uitvoeringsvorm is de micro-pneumatische inrichting cilindervormig uitgevoerd en sluit in axiale richting op 20 het huis aan met een gasvoorraadtank, waaruit gas via een reduceerventiel en een electro-magnetisch driewegventiel naar de cilinder wordt gevoerd wanneer het driewegventiel bekrachtigd wordt. De cilinder is tevens voorzien van een terugloopveer die nadat de bekrachtiging van het electromagnetische driewegventiel is weggeno-25 men, de terugbeweging van de met de bronhouder gekoppelde zuiger teweegbrengt en van een stelblok om de slaglengte van de zuiger en daarmee van de bronhouder naar de opnamepositie in te stellen. Hierbij kan de slaglengte van de zuiger tussen 10 en 75 mm ingesteld worden.

30 De uitvinding is buitengewoon voordelig hierin dat een lichte en gedurende geruimte tijd, zoals een dag onafhankelijk werkende projector wordt verkregen door middel van de toepassing van een micro-pneumatische inrichting waarmede energie in gecomprimeerde vorm opgeslagen wordt gebruikt voor een lineaire beweging van de 35 bronhouder. De projector is in deze uitvoering behalve veilig en betrouwbaar ook zelfreinigend daar stof of vuil in de leidingen vanaf het vulventiel, cilinder, voorraadtank e.d., altijd weggeblazen wordt. Deze zelfreinigende functie wordt bij de andere bewegings-mechanismen niet gevonden waar by hogere temperaturen en slijtage 40 juist een sterke vervuiling optreedt.

8003756 -4- , «

De wagen voor het verplaatsen van de projector voor gammastra-ling "bestaat in zijn geheel uit drie delen te weten de projector zelf; de voedingseenheid met eleotronica schakeling; en de tractie-eenheid.

5 De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin:

Fig. 1 een zijaanzicht geeft van de projector voor gammastraling volgens de uitvinding; en

Fig. 2 een schematisch aanzicht geeft van de voor verplaatsing van 10 de projector uit figuur 1 "bestemde wagen in een pijpleiding.

In figuur 1 is met 31 de bronhouder aangegeven die de radio-ac-tieve bron 37 omvat. De staafvormige bronhouder is via schroefdraad en borgmoer 1 gekoppeld aan de zuiger 38 van de cilinder 8 van de micro-pneumatische inrichting, die in het. algemeen met 40 is aange-15 geven. Om de bouwlengte in aciale richting met voordeel zo klein mogelijk te houden is de cilinder 8 opgenomen in een axiale door-voerhuis 27 van 4e voorraadtank 24· Op de voorraadtank 24 van de micro-pneumatische inrichting is een op een steunarm 6 bevestigde electromagnetisch driewegventiel 7 en een reduceerventiel 9 gemon-20 teerd. Met 28 en 25 zijn twee schotten van de voorraadtank 24 en met 23 is een deksel van de micro-pneumatische inrichting 40 aangegeven. De gasvoorraadtank kan door middel van een patroonhouder bijvoorbeeld met COg-gas gevuld worden tot de op de manometer aangegeven druk van bijvoorbeeld +15 Bar. Het reduceerventiel kan in 25 een continu regelgebied van 17 tot 1,5 Bar ingesteld worden bijvoorbeeld op + 2 Bar.

Yia het reduceerventiel en het electromagnetische driewegventiel, dat met een spanning van 24 volt, 20 mA gelijkstroom wordt gevoed, wordt het gas toegelaten naar de cilinder.

30 In de cilinder wordt de zuiger 38 tegen de werking van de terug-loopveer in naar buiten gedrukt tot elke gewenste slaglengte tussen 10 en 75 mm.· Hierbij dient het sterblok 3 ervoor om de juiste slaglengte tussen 10 en 75 mm in te stellen op de gewenste waarde. Het sterblok 3 is opgenomen in een ruimte tussen de pneumatische in-35 richting 40 en het afschermende huis of container 29j welke ruimte met een deksel en schroeven 4 afgesloten kan worden.

Op de voorraadtank 24 is een vulventiel 5 aangebracht. In principe kan de voorraadtank met elk niet-brandbaar of niet-giftig gas gevuld worden. In de praktijk is voor CO^-gas gekozen daar dit gas 40 in een bijna watervrije kwaliteit en in gemakkelijk te doseren ver- 8003756 4 -5- pakking overal verkrijgbaar is, en bovendien op eenvoudige wijze in de tank ingevoerd kan worden. Hierbij kan bijvoorbeeld van COg-pa-tronen gebruikt worden waarmee de tank tot een druk van 15 Bar gevuld wordt. Door een dergelijk gaspatroon van klein gewicht toe te 5 passen, waarbij het vulventiel van de micro-pneumatische inrichting een aan de gaspatroon aangepaste vorm heeft, wordt het mogelijk in compacte vorm opgeslagen energie aan het bewegingsmechanisme van de projector voor gammastraling mee te geven zodat deze gedurende lange tijd onafhankelijk kan werken. De inhoud van devoorraadtank is dan 10 voldoende om de micro-pneumatische cilinder 200 maal heen en weer te laten bewegen. Het stelsel kan daar het gas buitengewoon droog is functioneren bij zeer lage temperaturen (bijvoorbeeld gedurende lange tijd -28°C) en bij hoge temperaturen (80 - 100°C).

Na het beëindigen van de belichtingstijd wordt door de electro-15 nische schakeling de voeding van het electromagnetisch driewegven-tiel weggenomen, en wordt het COg-gas door de werking van de terug-loopveer door de teruggetrokken zuiger in de cilinder via het drie-wegventiel naar buiten weggeblazen. Doordat het weggeblazen gas alle eventuele stof- of vuilresten meeneemt ontstaat hierbij de regelma-20 tig optredende zelfreinigende werking van het pneumatische bewegingsmechanisme. Doordat er maar een bewegend onderdeel is, namelijk de zuiger, is de kans op storing ook sterk gereduceerd en is de afstelling niet kritisch.

De lagering van de cilinder schraapt stof en vuil van de zuiger 25 weg. Het COg-gas is ten opzichte van andere gassen droog waardoor noch de voorraadtank, noch het reduceerventiel en het driewegventiel, noch de cilinder kunnen oxyderen of door water kunnen worden beïnvloed. De druk op de cilinder is zodanig gekozen dat de hieruit resulterende kracht op de zuiger wat groter is dan die van de terug-50 loopveer.

Het genoemde electromagnetische driewegventiel wordt via de elec-tronische schakeling gevoed met 12 volt, 20 mA gelijkstroom en het wordt positief gecommandeerd. Dat wil zeggen dat het ventiel bij toegevoerde spanning van 12 volt openstaat en er gas in de cilinder 55 wordt ingevoerd onder druk, en dat het driewegventiel dichtgaat bij · afwezigheid van spanning.

Op de voorraadtank 24 is ten behoeve van een extra beveiliging een ontluchtingsventiel 59 geplaatst. Na gebruik van de wagen bijvoorbeeld aan het einde van de werkdag wordt het resterende gas af-40 geblazen zodat hoewel de radio-actieve bronhouder 51 mechanisch 8003756 \ “ -6- wordt gesperd, er toch geen gasdruk meer aanwezig is om de zuiger te doen bewegen.

Het af schermende huis of container 29, dat binnen een wand van aluminium als afschermingsmateriaal uranium kan hebben vormt een 5 afscherming voor de radio-actieve gammabron 37 wanneer deze door toedoen van de teruggetrokken bronhouder 31 zich in zijn rustposi-tie in het axiale kanaal 30 bevindt. Op het afschermende huis 29 is aan een bij de opnamepositie 20 gelegen zijde een in het algemeen cilindervormig uitloopstuk 34 bevestigd met een axiaal kanaalgedeel-10 te dat aansluit op het axiale kanaal 30 in het afschermende huis. Vanuit het af schermende huis kan de bronhouder door de beweging van de zuiger van de micro-pneumatische inrichting naar buiten gebracht worden, totdat de radio-actieve bron zich in de opnamepositie 20 bevindt. In deze opnamepositie wordt de bronhouder gedurende een 15 vooraf ingestelde belichtingstijd aangehouden. Het aan de buitenzijde van de opnamepositie van het uitloopstuk 34 gelegen deel en ook de bronhouder 31 kan van wolfram zijn. Hierbij kan het uitloopstuk ter plaatse van de opnamepositie cilindervormig uitgevoerd zijn van een de gammastraling weinig beïnvloedend materiaal zodat met een 20 panorama opname over 360° een afbeelding van de pijplas op een rönt-genfilm kan worden vastgelegd. Wanneer nodig kan er ter plaatse van de opnamepositie in het uitloopstuk gedeeltelijk ook afschermend materiaal zijn aangebracht zodat via een directionele belichting door een niet-afgeschermd venster heen een opname over minder dan 25 360° kan worden verkregen.

Het is duidelijk dat de op een wagen gemonteerde projector met voor voordeelvcontrole van lasverbindingen binnen een pijpleiding toegepast kan worden, maar de projector kan evengoed voor de controle van lasverbindingen vanaf de buitenzijde van een pijpleiding of 30 elders worden gebruikt door middel van een directionele belichting via het genoemde venster in het uitloopstuk. Dit venster kan zonodig in afmeting en in positie instelbaar zijn.

De in figuur 2 schematisch als voorbeeld aangegeven wagen is bestemd voor verplaatsing van de gammaprojector volgens figuur 1 in 35 een pijpleiding 60, waarin een lasverbinding 61 onderzocht moet worden. Evenals in figuur 1 zijn met 31 > 37, 29 en 40 respectievelyk de radioactieve bron, de staafvormige bronhouder, de container en de micro-pneumatische inrichting aangegeven. Met 50 is de aan de container vastgekoppelde aandrijfmotor aangegeven die de wielen 52 40 aandrijft. Met 51 is de electronische stuurschakeling aangegeven 8003756 -7- ï- voor besturing van de motor 50 en van de micropneumatische inrichting 40.

De bediening van de wagen en de werking van de gammaprojector kan op afstand radiografisch gestuurd worden. Hierbij is het pro-5 gramma van de cycli zodanig vastgelegd dat de wagen tegenover de te onderzoeken lasverbinding 61 tot stilstand wordt gebracht door middel van de bulten de pijpleiding aanwezige stuureenheid. Vervolgens wordt in de gammaprojector de radioactieve bron 37 naar de opnamepositie gebracht en start de belichting van de buiten de 10 pijpleiding aangebrachte film. Na afloop van de belichtingstijd wordt de radioactieve bron weer terugbewogen naar de veilige rust-positie in het afschermende huis 29 en wordt de wagen naar de volgende lasverbinding gereden onder invloed van de buiten de pijpleiding aanwezige stuureenheid.

15 Ne wagen kan hierbij op positieve wijze gecommandeerd worden, dat wil zeggen op de volgende wijze: -één puls voor vooruit rijden; -één puls voor stoppen; -twee pulsen voor achteruitrijden; 20 -vier pulsen voor (stralings) belichting.

Br wordt door de electronische schakeling 51 in de gammastra-lingsprojector geen enkel ander aantal pulsen van de stuureenheid geaccepteerd, en bij het optreden van een dergelijk ander aantal pulsen wordt naar de neutrale stand teruggesteld. Hierdoor wordt 25 voorkomen dat de wagen op ongecontroleerde wijze werkt. Ne vier pulsen voor het belichtingscommando maakt de wagen en de projector ongevoelig voor parasitaire of andere door radiologische werkzaamheden veroorzaakte achtergrondstraling.

Het grote voordeel van het gammastralingsprojector volgens de 30 uitvinding is hierin gelegen, dat een veel betere fail-safe metho. ; diek is verkregen, dat er geen grotere voedingseenheden nodig zijn, en dat van een eenvoudig gaspatroon (hoge druk) gebruik kan worden gemaakt, waarbij door de miniaturisatie dit stelsel ook in pijpleidingen van kleinere diameter gebruikt kan worden.

8003756

Claims (10)

1. Projector voor gammastraling ten behoeve van pijplascontrole-doeleinden en dergelijke, voorzien van een afschermend huis voor de gammabron met een axiaal verlopend kanaal daarin voor verplaatsing van een houder voor de gammabron, een aan een zijde van het huis 5 aangebrachte micro-pneumatische inrichting met enkelwerkende cilinder en daarin opgenomen zuiger die in het genoemde kanaal gekoppeld is met de bronhouder, zodat deze bij bekrachtiging van de micro-pneumatische inrichting vanuit de afgeschermde rustpositie in het huis naar een aan de andere zijde buiten het huis gelegen opname-10 positie wordt bewogen.

2. Projector voor gammastraling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de micro-pneumatische inrichting cilindervormig is uitgevoerd en in axiale richting op het huis aansluit met een gasvoorraadtank, waaruit gas via een reduceerventiel en een 15 electromagnetische driewegventiel naar de cilinder wordt gevoerd, wanneer het driewegventiel bekrachtigd wordt.

5. Projector voor gammastraling volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat het vulventiel aangepast is voor aansluiting op een gaspatroon met bijvoorbeeld COg-gas. 20 4· Projector voor gammastraling volgens conclusie 2 of 3, m e t het kenmerk, dat de cilinder voorzien is van een terugloop-veer, die nadat de bekrachtiging van het driewegventiel weggenomen is, de terugbeweging van de met de bronhouder gekoppelde zuiger teweegbrengt, en van een stelblok om de slaglengte van de zuiger en 25 daarmee van de bronhouder naar de opnamepositie in te stellen.

5. Projector voor gammastraling volgens conclusie 4> m e t het kenmerk, dat de slaglengte van de zuiger ingesteld kan worden tussen 10 en 75 mm·

6. Projector voor gammastraling volgens een der voorgaande con-30 clusies, met het kenmerk, dat de cilinder door een axiale doorvoerbuis in de gasvoorraadtank steekt.

7. Projector voor gammastraling volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het reduceerventiel in een contrinu regelgebied van 17 - 1,5 Bar ingesteld kan worden.

8. Projector voor gammastraling volgens conclusie 7> m e t het kenmerk, dat het reduceerventiel ingesteld wordt op + 2 Bar. 8003756 .-9-

9. Projector voor gammastraling volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het af schermende huis aan de genoemde zijde hij de opnamepositie voorzien is van een uitloop-stuk met een axiaal kanaalgedeelte voor de geleiding van de bron-5 houder.

10. Projector voor gammastraling volgens conclusie 9 toegepast voor controle van pijplasverbindingen vanaf een binnen de pijpleiding gelegen positie, met het kenmerk, dat het uitloop-stuk ter plaatse van de opnamepositie cilindervormig uitgevoerd is 10 van een de gammastraling weinig beïnvloedend materiaal, zodat met een panorama opname een afbeelding van de pijpas op een röntgenfilm kan worden vastgelegd.

11. Projector voor gammastraling volgens conclusie 9, toegepast voor controle van lasverbindingen in het algemeen, met het 15. e n m e r k, dat het uitloopstuk ter plaatse van de opnamepositie uitgevoerd is van afschermend materiaal met een venster daarin van een de gammastaling weinig beïnvloedend materiaal, zodat met een directionele belichting via het venster een afbeelding van de las op een röntgenfilm kan worden vastgelegd. 8003756