DE3206337C2

DE3206337C2 - Vorrichtung zur optischen Prüfung einer unter einer Isolierschicht liegenden Schweißnaht

Info

Publication number: DE3206337C2
Application number: DE3206337A
Authority: DE
Inventors: Norbert Ing.(grad.) 5250 Engelskirchen Gildemeister; Eberhard Dipl.-Ing. Hoeft; Georg Ing.(grad.) 5060 Bergisch Gladbach Kirchner
Original assignee: Interatom 5060 Bergisch Gladbach GmbH; Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1982-02-22
Publication date: 1986-08-14
Also published as: DE3206337A1; FR2522148A1; FR2522148B1

Abstract

Zur Überprüfung einer Schweißnaht eines Werkstückes (1), welche unter einer Isolierschicht oder an einer sonst unzugänglichen Stelle liegt, wird die Prüfung mittels eines in einem Führungsrohr (2) um die Schweißnaht geführten Endoskopes (3) vorgeschlagen. Das Führungsrohr (2) weist nahe der Außenseite der Isolierschicht ein aufgeweitetes Ende (8) auf, in welches das Endoskop (3) auch von einem Manipulator eingefädelt werden kann. Das Führungsrohr (2) ist dem Verlauf der Schweißnaht folgend an dem Werkstück (1) befestigt und zur Schweißnaht hin offen. Beim Einschieben oder Ausfahren des Endoskopes wird die Prüfstelle beleuchtet und ein Bild der Prüfstelle über eine Fernsehkamera (6) auf einen Monitor (7) übertragen. In Abständen auf dem Endoskop befestigte Gleitstücke (22) bewirken eine exakte Führung des Endoskopes über der zu prüfenden Schweißnaht. Die Führung des Endoskopes durch einen kleinen Wagen und eine zusätzliche Beleuchtung der Prüfstelle durch einen weiteren Lichtleiter können die Präzision der Prüfung noch steigern.

Description

a) Der Kopf (3) des Endoskopes (21) ist fernbedient verbiegbar am Wagen (30) befestigt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen zusätzlichen Lichtleiter (33) aufweist, der in einem erheblich anderen Winkel auf die Prüfstelle zeigt, als die Licht- bzw. Bildleiter (24, 25) im Kopf (3) des Endoskopes.

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff de? Hauptanspruchs. In vielen Industriezweigen, insbesondere in der Reaktortechnik, sind Wiederholungsprüfungen an sicherheitstechnisch wichtigen Bauteilen und deren Verbindungen vorgeschrieben. Dabei kommen verschiedene Prüfungsverfahren zur Anwendung. Üblicherweise werden wichtige Stellen optisch oder mit Ultraschall auf Veränderungen, z. B. Risse, untersucht. Als besonderer Problemfall gilt die Prüfung von Rohrleitungen des Primärkreises eines natriumgekühlten Kernreaktors, da dort wegen hoher Radioaktivität und hoher Temperatur eine Prüfung unter erschwerten Bedingungen erfolgen muß. Rohrleitungen des Primärkreises sind mit einer dicken Schicht aus wärmeisolierendem Material versehen, so da3 zu prüfenden Stellen zunächst nicht leicht zugänglich sind.

Aus der DE-OS 27 58 110 ist bereits eine Aufnahmevorrichtung für Endoskope in Druckbehältern bekannt, welche sich zum Prüfen von Bereichen eines Bauteils eignet, die nicht direkt zu besichtigen sind. Eine solche Vorrichtung besteht aus einem Endoskop mit seitlicher Beobachtungsöffnung und einem zu dem zu besichtigenden Bereich führenden Führungsteil, in das das Endoskop einführbar und in dem es axial verschiebbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche Vorrichtung so weiterzubilden, daß mit deren Hilfe eine Schweißnaht, welche unter einer Isolierschicht liegt und aus anderen Gründen schwer zugänglich ist, in regelmäßigen Abständen einer Prüfung unterzogen werden kann. Dabei muß die Vorrichtung ferngesteuert mit einem Manipulator bedienbar sein. Fernerhin muß die Prüfmethode sicherstellen, daß sicherheitsgefährdende Fehler der Schweißnaht zuverlässig und frühzeitig erkannt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung nach dem Hauptanspruch vorgeschlagen, mit der die Schweißnaht geprüft wird. Über Lichtleiter wird die Schweißnaht dabei beleuchtet und ein Bild der jeweils betrachteten Stelle an eine Fernsehkamera übertragen. Das Führungsrohr, welches bis fast zur Außenseite der Isolierung herausragt, nimmt das von einem Manipulator herangeführte Endoskop auf und ermöglicht eine Führung entlang der Schweißnaht. Auf diese Weise wird es vermieden, die Isolierung abnehmen zu müssen, wodurch diese erheblich einfacher herstellbar ist und eine größere Haltbarkeit erzielt wird. Die optische Betrachtung der Schweißnaht läßt sich bei den mit Endoskopen erreichbaren Bildschärfen Haarrisse erkennen und gilt somit als zuverlässige Prüfmethode. Da das Endoskop und seine Zuleitung beim Einführen in das Führungsrohr unter Umständen nicht ganz gleichmäßig gleitet, ist es sinnvoll, das Endoskop zunächst ganz in das Führungsrohr einzufahren und dann die optische Prüfung beim gleichmäßigen Herausziehen vorzunehmen. Dies führt dazu, daß Rucke vermieden werden und so jede Stelle mit gleicher Genauigkeit untersucht werden kann. Um beim Auftreten eines Fehlers dessen genauen Ort und seine Größe exakt feststellen zu können, kann mit dem Endoskop ein gleichzeitig abgebildeter Maßstab mitgeführt werden und die Länge der eingefahrenen Leitung registriert werden.

Im Anspruch 2 wird eine Maßnahme vorgeschlagen, die eine Prüfung mit Hilfe eines Manipulators erheblich erleichtert. Dazu wird das durch die Isolierung führende Ende des Führungsrohres innerhalb der Isolierung trichterförmig aufgeweitet, damit das Endoskop leichter eingeführt werden kann. Je nach Anforderungen kann das trichterförmige Ende mit einem Stopfen verschlossen werden.

Ein Endoskop, damit ist in diesem Zusammenhang immer der Bildaufnahmekopf und seine Zuleitungen gemeint, welches in dem Führungsrohr gleiten soll, wird entsprechend dem Anspruch 3 mit Gleitstücken ausgerüstet. Da das Führungsrohr an der Seite der Schweißnaht offen ist, können die Gleitstücke so geformt sein, daß sie an dieser Stelle wie in einer Nut laufen. Dadurch werden die Gleitstücke unverdrehbar in dem Führungsrohr geführt und der Bildaufnahniekopf immer exakt in der richtigen Stellung zur Schweißnaht gehalten. Im

Bildaufnahmekopf des Endoskopes muß mindestens ein Lichtleiter zur Beleuchtung der betrachteten Stelle enden und ein Bildleiter zur Aufnahme des Bildes.

Im Anspruch 4 werden die Gleitstücke des Endoskopes für einen besonderen Ausführungsffcil des Führungsrohres beschrieben. Bei einem runden Führungsrohr, welches zur Schweißnaht hin offen ist, haben die Gleitstücke sinnvollerweise einen etwa hufeisenförmigen Querschnitt, wobei das untere Ende des Hufeisens in die im Führungsrohr vorhandene Öffnung 7ur Schweißnah* hin hineinpaßt

Im Anspruch 5 wird eine andere Ausgestaltung der Erfindung für besondere Präzisionsprüfungen beschrieben. Dabei hat das Führungsrohr etwa rechtwinkligen Querschnitt und das Endoskop wird von einem kleinen Wagen gehalten, welcher auf Rädern und von Andruckrollen geführt genau über der zu prüfenden Schweißnaht läuft In Verbindung mit Anspruch 6 besteht so die Möglichkeit, das Endoskop in einem vorher festgelegten Abstand präzise und ruckfrei über die Prüfnaht zu führen.

Im Anspruch 7 wird eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die eine noch bessere Untersuchung der Schweißnaht ermöglicht. Ein zusätzlicher Lichtleiter, der mit dem Endoskop mitgeführt wird, gestattet eine Beleuchtung der Prüfstelle unter einem anderen Winkel als vom Endoskop aus. Diese alternative oder zusätzliche Beleuchtung verbessert die Erkennung von Fehlern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine entsprechende Prüfanordnung sind in der Zeichnung dargestellt Es zeigt die

F i g. 1 den prinzipiellen Aufbau der Prüfanordnung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Rohrleitungsschweißnaht mit einem daraufgesetzten Führungsrohr, F i g. 3 eine um 90° gedrehte Ansicht der F i g. 2,

Fig.4 einen Querschnitt durch Schweißnaht, Führungsrohrund Endoskop,

F i g. 5 eine Seitenansicht des Endoskops mit Gleitstück in dem Führungsrohr,

F i g. 6 eine Seitenansicht einer besonderen Führungseinrichtung für ein Endoskop und

F i g. 7 einen Schnitt durch F i g. 6 entlang der Linie VII-VII.

In F i g. 1 ist eine Rohrleitung mit Schweißnaht 1 von einem Führungsrohr 2 umgeben. In das Führungsrohr 2 kann ein Endoskop 3 eingefädelt und entlang der Schweißnaht verschoben werden. Zur Erleichterung des Einfädeins dient eine trichterförmige Erweiterung 8 des Führungsrohres 2. An einem Adapter 4 ist eine Kaltlichtquelle 5 zur Beleuchtung der Prüfstelle angeschlossen und eine Fernsehkamera 6 zur Aufnahme des von der Prüfstelle übertragenen Bildes. Das von der Fernsehkamera 6 übernommene Bild wird auf einen Monitor 7 der sich außerhalb des gefährlichen Bereiches, insbesondere auf einer Handhabungsbühne in der Nähe der Manipulatorbedienung befindet.

In den F i g. 2 und 3 ist die Befestigung des Führungsrohres 2 auf dem Werkstück 1 mit Schweißnaht genauer dargestellt. Das Führungsrohr 2 liegt innerhalb einer Isolierung 10 und wird mit Abstandshaltern 11 in einem präzisen Abstand zu dem Werkstück 1 gehalten. Mit Hilfe eines Spannbandes 9 werden die Abstandshalter 11, welche in etwa die Form eines Z haben auf dem Werkstück 1 befestigt. Das Führungsrohr 2 weist zwei Trennstellen 12 auf, welche durch Verbindungswinkel 13 geschlossen sind. Auf diese Weise läßt sich das Führungsrohr nachträglich an der Rohrleitung montieren, bzw. demontieren.

Das eine Ende des Führungsrohres 2 reicht bis fast zur Außenseite der Isolierung 10 heraus und endet in einer trichterförmigen Aufweitung 8. Zur besseren Wärmeisolierung kann diese bei Bedarf mit einem Stopfen 14 verschlossen werden.

In F i g. 4 wird in einer Prinzipskizze ein Querschnitt durch Führungsrohr, Endoskop, Werkstück und Schweißnaht gezeigt. Das in einem kleinen Abstand über der Schweißnaht 26 befestigte Führungsrohr 2 ist zur Schweißnaht hin offen. In seinem Inneren verläuft das Endoskop 21 geführt von einem Gleitstück 22, welches in die zur Schweißnaht 26 gerächtete öffnung des Führungsrohres 2 hineinragt. Auf diese Weise wird ein Verdrehen des Gleitstückes verhindert Eine Madenschraube 23 an der Oberseite des Gleitstückes dient zur Befestigung des Gleitstückes.

In F i g. 5 ist eine Seitenansicht des im Führungsrohr 2 liegenden Endoskopes 21 mit Gleitstück 22 gezeigt. In dieser Figur ist auch der Kopf 3 des Endoskopes mit dem Ende des Lichtleiters 24 und dem Ende des Bildaufnahmeleiters 25 zu erkennen. Durch die Form des Gleitstückes befindet sich der Kopf 3 des Endoskopes 21 immer exakt über der Schweißnaht.

In Fig.6 ist eine alternative Ausgestaltung von Führungsrohr und Endoskopführung in Seitenansicht dargestellt. Diese Ausführung ist für besonders präzise Prüfungen geeignet. In F i g. 7 ist zur Veranschaulichung ein Querschnitt durch Fig.6 entlang der Schnittlinie VII-VIl gezeigt In einem Führungsrohr 34 von etwa rechteckigem Querschnitt wird das Endoskop 21 von einem Wagen 30 geführt. Der Wagen 30 läuft auf Rollen 31 über das Werkstück 1 mit der Schweißnaht 26. Gefederte Andruckrollen 32 halten ihn in einer exakten Position zur Schweißnaht. Der Kopf 3 des Endoskopes 21 ragt ein Stück über den Wagen 30 hinaus und ist fernbedienbar biegsam, so daß sein Abstand zur Schweißnaht unterschiedlich gewählt werden kann. Ein zusätzlicher Lichtleiter 33, der ebenfalls von dem Wagen 30 mitgeführt wird, ermöglicht eine zusätzliche Beleuchtung der Prüfstelle unter einem anderen Winkel als vom Endoskopkopf 3 aus. Dies erweitert die Prüfmöglichkeiten. Die Endoskopleitung 21 und der zusätzliche Lichtleiter 33 können durch geeignete Gleitstücke im Führungsrohr geführt werden und dienen gleichzeitig zum Bewegen des Wagens. Das Führungsrohr 34 kann mit Schellenband 35 an dem Werkstück 1 befestigt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Prüfen eines nicht direkt einsehbaren Bereiches eines Bauteiles, bestehend aus einem mit Licht- bzw. Bildleitern ausgestatteten Endoskop mit seitlicher Beobachtungsöffnung und einem zu dem zu prüfenden Bereich führenden Führungsteil, in das das Endoskop einführbar und in dem es axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtastung einer unter einer Isolierschicht (10) liegenden Schweißnaht (26) eines Werkstücks (1) das Führungsteil ein längsgeschlitztes Führungsrohr (2; 34) ist, das so längs der Schweißnaht (26) befestigbar ist, daß es zur Schweißnaht (26) hin offen ist, und daß die Querschnitte von Führungsrohr (2; 34) und Endoskop (3, 21) so gestaltet sind, daß sie gegeneinander nicht verdrehbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bis nahe zur Außenseite der Isolierung (10) ragende Ende des Führungsrohres (2) eine trichterförmige Aufweitung (8) aufweist, welche mit einem Stopfen (14) verschließbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf (3) des Endoskopes (21) und entlang seiner Zuleitungen Gleitstücke (22) vorhanden sind, welche aufgrund eines nicht kreisförmigen Querschnittes unverdrehbar in dem Führungsrohr (2) gleiten können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstücke (22) einen in etwa hufeisenförmigen Querschnitt haben, wobei das untere Ende des Hufeisens in die im Führungsrohr (2) vorhandene Öffnung zur Schweißnaht (26) hin hineinpaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (34) einen etwa rechteckigen Querschnitt hat und daß das Endoskop in einem kleinen Wagen (30) gehaltert ist, weleher Räder (31) und Andruckrollen (32) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: