OBERMAYR, Stefan (Mühlenstr. 211, Mülheim, 45475, DE)
OPHEYS, Michael (Ginsterheide 11, Nettetal, 41334, DE)
RAUSCHENBACH, Hans (Färberskamp 96, Wesel, 46485, DE)
CLOSSEN-VON LANKEN SCHULZ, Michael (Vorsterstraße 34, Issum, 47661, DE)
OBERMAYR, Stefan (Mühlenstr. 211, Mülheim, 45475, DE)
OPHEYS, Michael (Ginsterheide 11, Nettetal, 41334, DE)
RAUSCHENBACH, Hans (Färberskamp 96, Wesel, 46485, DE)
| Patentansprüche 1. Ultraschallprufköpf (1), umfassend eine Ultraschallprufköpfflache (3), die durch einen Rand (4) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prüfkopfhalterung (5) um den Ultraschallprufköpf (1) entlang des Randes (4) angeordnet ist, wobei die Prüfkopfhalterung (5) über die Ultraschallpruf- kopfflache (3) ragt. 2. Ultraschallprufköpf (1) nach Anspruch 1, wobei die Prüfkopfhalterung (5) einen Kontaktrand (7) auf- weist, der derart über den Rand (4) ragt, dass der Kontaktrand (7) in einer Ebene (8) liegt. 3. Ultraschallprufköpf (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der über den Rand (4) hinausragende Teil der Pruf- kopfhalterung (5) aus einem flexiblen Material besteht. 4. Ultraschallprufköpf (1) nach Anspruch 3, wobei das flexible Material ein Gummi ist. 5. Ultraschallprufköpf (1) nach Anspruch 4, wobei der über den Rand (4) hinausragende Teil der Pruf- kopfhalterung (5) als eine Gummilippe (16) ausgebildet ist, 6. Ultraschallprufköpf (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der über den Rand (4) hinausragende Teil der Pruf- kopfhalterung (5) Bürsten fasst. 7. Ultraschallprufköpf (1) nach Anspruch 6, wobei die Bürsten zum Zurückhalten von Koppelmittel ausge- bildet sind. Ultraschallprufköpf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prüfkopfhalterung 5 ein Zufuhr-Mittel 18 zum Zufuhren von Koppelmittel aufweist. Ultraschallprufköpf (1) nach Anspruch 8, wobei das Zufuhr-Mittel (18) als ein Rohr zum Fuhren von Koppelmittel ausgebildet ist. |
Ultraschallprufköpf
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallprufköpf umfassend eine Ultraschallprufköpfflache, die durch einen Rand begrenzt ist.
Die Ultraschallpruftechnik wird in vielen Gebieten des Maschinenbaus eingesetzt, um beispielsweise Unganzen in Roto ¬ ren von Dampfturbinen, Gasturbinen oder Generatoren aufzufinden. Die Ultraschalltechnik hat sich hierbei als zuverlässige Prüftechnik bewahrt. Bei der Ultraschallpruftechnik kommen konventionelle Prufkopfe als auch die sogenannten Phased Array Prufkopfe zum Einsatz. Für ein gutes Prufergebnis ist es wichtig, dass der Ultraschallprufköpf mit der Oberflache des Prüfgegenstandes ultraschalltechnisch verbunden ist. Dadurch wird ein Eindringen der Ultraschallwelle in den Pruf- gegenstand gewährleistet. Ein Ultraschallprufköpf umfasst eine Ultraschallprufköpfflache, von der aus die Ultraschallwellen ausgestrahlt werden. Damit die Ultraschallwellen gut in den Prüfgegenstand eindringen können, wird üblicherweise ein Koppelmittel zwischen der Ultraschallprufköpfflache und dem Prüfgegenstand angeordnet. Dieses Koppelmittel kann bei- spielsweise Wasser oder ein Gel sein.
Viele Prüfgegenstande weisen eine Oberflache auf, die nicht eben ist und Konturen aufweist. Eine optimale Ankopplung des Ultraschallprufkopfes auf diese Oberflache ist daher er- schwert. Beispielsweise sind sogenannte Dichtbander bei Turbinen derart angeordnet, dass sogenannte Dichtlippen aus einer Oberflache herausragen. Em Ultraschallprufköpf sollte möglichst nahe an diese Oberflache angekoppelt werden. Die Dichtlippen verhindern allerdings eine direkte Ankopplung an die zu prüfende Oberflache. Die Dichtbander werden in Nuten eingestemmt. Wenn ein mit Dichtbandern versehener Rotor ultraschalltechnisch geprüft werden soll, werden derzeit die Dichtbander aus den Nuten gezogen. Allerdings besteht selbst bei gezogenen Dichtbandern das Problem, dass sich nicht genügend Koppelmittel zwischen dem Rotor und dem Ultraschallpruf- kopf befindet. Es kann sein, dass das Koppelmittel in den freien Nuten verschwindet und eine gute Ankopplung des Pruf- köpfes an die Prüfflache nicht möglich ist.
Es ist üblich, die Ankopplung des Ultraschallprufköpfes durch benetzen bzw. betraufein oder emkleistern des Rotors mit Ol zu gewährleisten. Allerdings ist der dafür benotigte Zeitauf- wand erheblich. Der Rotor wird bei dieser Methode mit einem Ol benetzt, was mit einem Pinsel erfolgt. Der Rotor dreht sich hierbei mit wenigen Umdrehungen pro Minute. Allerdings sind die Nuten bei solch einer Methode stellenweise sehr unzureichend mit dem Koppelmittel gefüllt. Die Prüfergebnisse sind daher nicht optimal.
Wünschenswert wäre es eine Prufmoglichkeit mit Ultraschall- prufkopfen zu haben, bei der die Ankopplung an die zu prüfende Flache verbessert ist.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, die Ankopplung eines Ultraschallprufköpfes auf eine zu prüfende Flache zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelost durch einen Ultraschallprufköpf umfassend eine Ultraschallprufköpfflache, die durch einen Rand begrenzt ist, wobei eine Prüfkopfhalterung um den Ultra ¬ schallprufköpf entlang des Randes angeordnet ist, wobei die Prüfkopfhalterung über die Ultraschallprufköpfflache ragt.
Die Erfindung geht u.a. von dem Gedanken aus, dass der Ultraschallprufköpf durch einen Rand begrenzt wird und dass ein Koppelmittel zwischen der Ultraschallprufköpfflache und der zu prüfenden Oberflache die Möglichkeit hat seitlich am UIt- raschallprufköpf zu entweichen. Die Erfindung schlagt daher vor, um den Rand des Ultraschallprufköpfes eine Prufkopfhal- terung anzuordnen, die ein Entweichen des Koppelmittels verhindert. Die Prüfkopfhalterung sollte daher derart über den Rand hinausragen, dass ein Kontakt zwischen der Oberflache und der Prüfköpfhalterung entsteht. Eine Bewegung des Ultra- schallprufköpfes entlang der zu prüfenden Oberflache ist nunmehr problemlos möglich, da das Koppelmittel zwischen der Ultraschallprufköpfflache und der zu prüfenden Oberflache durch die Prüfkopfhalterung mit gezogen wird.
Die Prüfkopfhalterung wirkt sozusagen als Scheibenwischer.
Die Prüfkopfhalterung ist derart ausgebildet, dass diese einen flexiblen Rahmen bildet, der als Ruckhaltevorrichtung für das Koppelmittel dient. Eine Beschädigung des Prüfköpfes oder von Vorsatzteilen durch Grate wird dadurch wirksam vermieden, da eine gleichmäßigere Ankopplung gewährleistet ist und die Ultraschallsignale bei der Ultraschallprüfung verbessert sind. Neben der erheblichen Zeitersparnis wahrend einer Ultraschallprüfung ist eine verbesserte Prüfempfmdlichkeit möglich .
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteranspruchen angegeben .
Vorteilhafterweise weist die Prüfkopfhalterung einen Kontakt ¬ rand auf, der derart über den Rand ragt, dass der Kontaktrand in einer Ebene liegt. Das das Koppelmittel meistens eine viskose Flüssigkeit ist, ist es natürlich von Vorteil, wenn ein Ausstromen des Koppelmittels in allen Richtungen verhindert wird. Daher ist es von Vorteil, wenn die Prüfkopfhalterung eine Lücke offen lasst, um ein Ausstromen des Koppelmittels zu Verhindern. Der Kontaktrand sollte daher m einer Ebene liegen .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung besteht der über den Rand hinausragende Teil der Prüfkopfhalterung aus einem flexiblen Material. Ähnlich wie bei einem Scheibenwischer kann die Prüfkopfhalterung derart ausgebildet werden, dass das Koppelmittel durch den über den Rand hinausragenden Teil der Prüfkopfhalterung mitgezogen wird. Em möglicher Spalt zwischen der Prüfkopfhalterung und der zu prüfenden Oberflache wird dadurch minimiert, wodurch ein Ausstromen des Koppelmittels weiterhin wirksam vermieden wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das flexible Material ein Gummi. Das Material Gummi hat sich als geeignetes Material erwiesen, da die Ruckstellkrafte in Bezug auf die viskosen Eigenschaften des Koppelmittels ideal sind.
Vorteilhafterweise wird der über den Rand hinausragende Teil der Prüfkopfhalterung als eine Gummilippe ausgebildet. Ähnlich wie bei einem Scheibenwischer sollte die Prüfkopfhalterung derart ausgebildet sein, dass die Ruckstellkrafte bei einer Bewegung des Ultraschallprufköpfes optimiert sind, d.h. dass ein Ausstromen des Koppelmittels verhindert wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der über den Rand hinausragende Teil der Prüfköpfe Bürsten. Mit Bürsten wird ein ahnlicher Effekt erreicht wie mit Gummilippen. Auch Bürsten haben die Eigenschaft ein Koppelmittel zurückzuhalten, wobei Bürsten gegen eine zu prüfende Oberflache gedruckt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Pruf- kopfhalterung ein Zufuhr-Mittel zum Zufuhren von Koppelmittel auf. Es ist nahezu nicht möglich, einen komplett dichten Raum zwischen der zu prüfenden Oberflache und der Ultraschallpruf- kopfflache auszubilden. Ein geringer Teil des Koppelmittels wird naturgemäß in einem Spalt zwischen der Prüfkopfhalterung und der zu prüfenden Oberflache ausströmen. Durch ein permanentes Zufuhren von Koppelmittel in den Raum zwischen der Ultraschallprufköpfflache und der zu prüfenden Oberflache wird sichergestellt, dass in diesem Raum genügend Koppelmittel vorhanden ist. Vorteilhafterweise ist das Zufuhr-Mittel als ein Rohr zum Fuhren von Koppelmittel ausgebildet. Em Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgen ¬ den Figuren naher erläutert. Komponenten mit ähnlicher Funk ¬ tionsweise weisen dieselben Bezugszeichen auf.
Es zeigen:
FIG 1 eine perspektivische Darstellung eines Ultraschall- prufköpfes;
FIG 2 eine Seitenansicht des Ultraschallprufköpfes ;
FIG 3 eine Seitenansicht von Dichtbandern;
FIG 4 eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines Rotors mit Turbmenschaufein und Dichtbandern.
Die FIG 1 zeigt einen Ultraschallprufköpf 1, der zur Durchfuhrung einer Ultraschallprüfung an einen Ausschnitt eines Rotors 2 angekoppelt ist. Der Ultraschallprufköpf 1 weist eine in der FIG 1 nicht naher dargestellte Ultraschallpruf- kopfflache 3 auf, die durch einen Rand 4 begrenzt ist. Um diesen Rand 4 ist eine Prüfkopfhalterung 5 angeordnet. Die Prüfkopfhalterung 5 ist um den gesamten Ultraschallprufköpf 1 angeordnet und ragt über die Ultraschallprufköpfflache 3 hin- aus. Die Prüfkopfhalterung 5 ist hierbei um den Ultraschallprufköpf 1 entlang des Randes 4 angeordnet. Der Ultraschallprufköpf 1 wird auf eine zu prüfende Oberflache 6 angeordnet. Ein möglicher Spalt zwischen der Prüfkopfhalterung 5 und der zu prüfenden Oberflache 6 sollte minimiert werden. Die Pruf- kopfhalterung 5 weist einen Kontaktrand 7 auf, wobei der Kontaktrand 7 in einer Ebene 8 liegt. In der FIG 2 ist eine Sei ¬ tenansicht des Ultraschallprufköpfes 1 zu sehen. Der Ultraschallprufköpf 1 wird auf die zu prüfende Oberflache 6 derart angeordnet, dass möglichst kein Spalt zwischen dem Kontakt- rand 7 und der zu prüfenden Oberflache 6 entsteht. Die zu prüfende Oberflache 6 kann die Oberflache eines Turbinenrotors oder die Oberflache eines Generatorrotors sein. In der FIG 3 ist ein Ausschnitt eines Rotors 2 zu sehen. Der Rotor 2 weist hierbei in Nuten 9 mit Stemmmaterial 10 eingestemmte Dichtbander 11 auf. Der Übersichtlichkeit wegen ist in der FIG 3 der Ultraschallprufköpf 1 nicht naher dargestellt. In der Praxis wurde der Ultraschallprufköpf 1 auf die zu pru- fende Oberflache 6 angeordnet werden. Zwischen der Ultraschallprufköpfflache 3 und der zu prüfenden Oberflache 6 wird ein Koppelmittel angeordnet. Eine ultraschalltechnische Kopplung zwischen der Ultraschallprufköpfflache 3 und der zu prüfenden Oberflache 6 wird dadurch gewährleistet.
In der FIG 4 ist ein weiterer Ausschnitt eines Rotors 2 dargestellt. Der Rotor 2 umfasst neben den Dichtbandern 11 in Schaufelnuten 13 angeordnete Turbinenschaufeln 12 auf.
Eine Prüfung des Rotors 2 ist zwischen den Turbinenschaufeln 12 möglich.
Die Prüfkopfhalterung 5 weist ein erstes Material 14 auf, das um den Ultraschallprufköpf 1 angeordnet ist. Der über den Rand 4 hinausragende Teil 15 der Prüfkopfhalterung 5 besteht aus einem flexiblen Material. Dieses flexible Material kann ein Gummi sein. In einer alternativen Ausfuhrungsform umfasst die Prüfkopfhalterung 5 Bürsten, die nicht naher dargestellt sind, die über den Rand hinausragen.
Der über den Rand hinausragende Teil der Prüfkopfhalterung 5 wird als eine Gummilippe 16 ausgebildet. Die Gummilippe 16 kann einen Schlitz 17 aufweisen, der derart ausgebildet ist, dass ein Dichtband 11 eingepasst ist. Durch diesen Schlitz 17 und dem Dichtband 11 sollte kein Koppelmittel ausströmen.
Um eine ausreichende Menge an Koppelmittel zwischen der Ult ¬ raschallprufköpfflache 3 und der zu prüfenden Oberflache 6 zu haben, ist ein Zufuhr-Mittel 18 zum Zufuhren von Koppelmittel vorgesehen. Die Menge an zugefuhrtem Koppelmittel sollte der- art sein, dass immer derart genügend Koppelmittel zwischen der Ultraschallprufköpfflache 3 und der zu prüfenden Oberflache 6 ist. Idealerweise ist das Zufuhr-Mittel 18 als Rohr ausgebildet .