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Dokumentenidentifikation DE19630950A1 03.04.1997
Titel Verfahren zur Rißprüfung der Oberfläche einer Sacklochbohrung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Schreiner, Thomas, Dipl.-Ing., 45481 Mülheim, DE;
Lohmann, Hans-Peter, Dipl.-Ing., 46485 Wesel, DE
DE-Anmeldedatum 31.07.1996
DE-Aktenzeichen 19630950
Offenlegungstag 03.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse G01N 21/91
IPC-Nebenklasse G01M 11/08   F01D 5/06   
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Rißprüfung der Oberfläche einer Sacklochbohrung (2) in einer Turbinenwelle. In die Sacklochbohrung (2) wird ein selbstentwickelndes fluoreszierendes Farbeindringmittel (6) eingebracht, welches wenigstens den Bohrungsgrund (4) der Sacklochbohrung (2) bedeckt. Nach einer vorgegebenen Entwicklungs- und Eindringzeit wird das überschüssige Farbeindringmittel (6) aus der Bohrung (2) entfernt. Dem schließt sich eine Oberflächenreinigung des Bohrungsgrunds (4) an. Nachdem der Bohrungsgrund von überschüssigem Kontrastmittel befreit wurde, wird die Oberfläche des Bohrungsgrunds auf Risse mittels eines UV-Licht-Endoskops überprüft.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rißprüfung der Oberfläche einer Sacklochbohrung in einer Turbinen- oder Generatorwelle.

Es ist allgemein bekannt, daß sich Werkstoffinhomogenitäten z. B. in Form von Rissen negativ auf die Festigkeit eines Bauteiles und damit auf die Sicherheit des Bauteils auswirken. Solche Risse in der Oberfläche von Werkstücken können unter bestimmten Bedingungen wachsen. Dies trifft insbesondere bei Werkstücken wie z. B. Wellen zu, die neben einer statischen Belastung auch eine dynamische Belastung erfahren.

In der DE 44 21 277 A1, der DE 37 31 947 A1, der WO 85/02464 A1 und der EP 0 337 700 A2 ist jeweils das zur Rißprüfung einer Oberfläche verwendete Farbeindringverfahren beschrieben. Hierbei wird auf die auf Risse zu prüfende Oberfläche ein Kontrastmittel aufgebracht, welches in vorhandene Risse eindringt. Das Kontrastmittel wird entfernt, die Oberfläche ggf. gereinigt und mit einer dünnen Schichtdicke ein Entwickler aufgebracht. Das in die Risse eingedrungene Kontrastmittel vermischt sich an den geometrischen Orten der Risse mit dem Entwickler, so daß aufgrund der dünnen Schicht des Entwicklers eine Sichtbarmachung der Rißkontur erfolgt. Hierzu hat beispielsweise der Entwickler eine weiße und das Kontrastmittel eine rote Farbe oder das Kontrastmittel ist fluoreszierend. Die DE 44 21 277 A1 bezieht sich auf eine spezielle Zusammensetzung des Kontrastmittels, welches hierin als Penetriermittel bezeichnet ist. Die EP 0 337 700 A2 betrifft ein Verfahren zur Rißprüfung der Innenwandung eines Rohres, somit einer Oberfläche, die mit einer dünnen Schicht des Entwicklers bedeckt werden kann.

Die Ausbildung von Rissen hat insbesondere eine große Bedeutung bei Turbinen- oder Generatorwellen, die mit Sacklochbohrungen z. B. zur Aufnahme von Sicherungsstiften für Radscheiben und dergleichen versehen sind. Solche Sacklochbohrungen werden einer Untersuchung unterzogen um sicherzustellen, daß kein Bauteilversagen bedingt durch Risse in der Sacklochbohrung eintritt.

Bisher konnte der Bohrungsgrund einer Sacklochbohrung, der vorzugsweise etwa die Form einer Kugelkalotte hat, nicht unmittelbar einer Oberflächenrißprüfung unterzogen werden. Um mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit sicherzustellen, daß der Bohrungsgrund keine Oberflächenrisse aufweist, wurde das Material der Welle vor dem Bohrungsgrund mittels Ultraschall untersucht. Wurde bei der Ultraschalluntersuchung festgestellt, daß das vor dem Bohrungsgrund liegende Materialvolumen fehlerfrei ist, wurde die Bohrung in das überprüfte Volumen verlängert.

Diese Vorgehensweise ist sehr kostenintensiv, da die Welle unter Umständen zu einem Bearbeitungsstand transportiert werden muß, um dort die notwendigen Arbeiten auszuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Rißprüfung der Oberfläche einer Sacklochbohrung in einer Turbinen- oder Generatorwelle anzugeben, durch welches die Oberflächenrißprüfung einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Rißprüfung der Oberfläche einer Sacklochbohrung, insbesondere einer radialen oder axialen Sacklochbohrung in einer Turbinen- oder Generatorwelle zeichnet sich dadurch aus, daß bei diesem Verfahren wenigstens solch eine Menge eines Farbeindringmittels in die Sacklochbohrung eingebracht wird, daß der Bohrungsgrund mit Prüfung der Oberfläche möglich ist. Das Endoskop kann z. B. mit einer Bildverarbeitungseinheit verbunden werden, welche das Bild vergrößert auf einem Bildschirm darstellt. Hierdurch wird eine Verbesserung der Auflösung und damit eine erhöhte Sicherheit bei der Oberflächenrißprüfung gewährleistet.

Bei dem Farbeindringmittel handelt es sich um ein selbstentwickelndes, vorzugsweise fluoreszierendes, Farbeindringmittel. Die Oberfläche der Bohrung, insbesondere des Bohrungsgrunds, wird bei Verwendung eines solchen Farbeindringmittels mittels eines UV-Licht-Endoskops inspiziert, dessen Beobachtungswellenlänge der Wellenlänge des Farbeindringmittels entspricht.

Das vorgeschlagene Verfahren kann nicht nur zur Oberflächenrißprüfung des Bohrungsgrunds verwendet werden, sondern auch zur Prüfung der gesamten Oberfläche der Bohrung. Hierzu wird die Wandung der Sacklochbohrung vollständig mit dem Farbeindringmittel benetzt.

Gemäß eines weiteren Gedankens wird zur Oberflächenrißprüfung radialer Sacklochbohrungen eines Werkstückes, insbesondere einer Welle, dieses drehbar gelagert, was bei einer Turbinen- oder Generatorwelle im allgemeinen schon gegeben ist. Die Welle wird so ausgerichtet, daß die Längsachse der Sacklochbohrung zur Einbringung des Farbeindringmittels vertikal von oben nach unten verläuft. Nachdem das Farbeindringmittel innerhalb einer vorgegebenen Zeit in eventuell vorhandene Fehlstellen eingedrungen ist, wird die Welle so verdreht, daß die Längsachse der Sacklochbohrung gegenüber einer Vertikalen um mehr als 90° geneigt wird. Hierdurch kann das überschüssige Farbeindringmittel aufgrund der Schwerkraft aus der Bohrung herausfließen. Hierdurch wird die Durchführung des Verfahrens wesentlich vereinfacht.

Weitere Vorteile und Merkmale des Verfahrens werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Welle mit einer radialen und axialen Sacklochbohrung und

Fig. 2 die radiale Sacklochbohrung in der Draufsicht.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Welle 1 dargestellt. Bei dieser Welle 1 kann es sich z. B. um eine Turbinenwelle handeln. Die Welle 1 weist eine radiale Sacklochbohrung 2 und eine axiale Sacklochbohrung 2a auf, welche jeweils durch einen Mantel 3, 3a und einen Bohrungsgrund 4, 4a begrenzt sind. Jede Sacklochbohrung 2, 2a hat etwa einen Durchmeser von 4 cm. In die Sacklochbohrung 2, 2a ist aus einem jeweiligen Vorratsbehälter 5 ein Farbeindringmittel 6 eingebracht worden. Das Farbeindringmittel 6 bedeckt den Bohrungsgrund 4. Es verbleibt in der Bohrung 2 innerhalb einer vorbestimmten Eindringzeit. Zum Entfernen des überschüssigen Farbeindringmittels 6 wird z. B. bei einer radialen Sacklochbohrung die Welle 1 um die Achse 7 verdreht, bis die Längsachse 8, welche in der dargestellten Lage vertikal ausgerichtet ist, gegenüber einer Vertikalen um mehr als 90° geneigt ist. Aufgrund der Schwerkraft fließt das überschüssige Farbeindringmittel 6 aus der Sacklochbohrung 2 heraus.

In die axiale Sacklochbohrung 2a wird das Farbeindringmittel 6 mittels einer Düse 11 eingesprüht, so daß auch der gesamte Bohrgrund 4a vollständig benetzt wird. Das Farbeindringmittel 6 dringt in Risse 9 des Bohrgrunds 4a ein.

Nachdem der Bohrungsgrund 4, 4a z. B. mittels eines Reinigers und eines fusselfreien Lappens gereinigt wurde, kann der Bohrungsgrund 4, 4a einer optischen Prüfung unterzogen werden. Hierzu wird ein nicht dargestelltes Endoskop in die jeweilige Bohrung 2, 2a eingeführt. Durch das Endoskop kann der Bohrungsgrund 4, 4a beobachtet werden.

Das Farbeindringmittel 6 ist selbstentwickelnd in dem Sinne, daß es nach Reinigung des Bohrgrunds 4, 4a zumindest teilweise wieder aus den Rissen 9 herausströmt. Hierdurch werden die Risse 9 durch dasselbe Farbeindringmittel 6 sichtbar gemacht, ohne daß ein separater Entwickler notwendig wäre.

In der Fig. 2 sind schematisch Risse 9 dargestellt, welche durch das Farbeindringmittel 6 sichtbar geworden sind.

Sind Risse im Bohrungsgrund 4 festgestellt worden, so wird anschließend das vor dem Bohrungsgrund 4 liegende Material 10 nach der bisherigen Methode mittels Ultraschall untersucht und die Bohrung in das überprüfte Volumen verlängert.

In den meisten Fällen erlaubt die vorliegende Erfindung eine einfache, materialschonende Prüfung vor Ort.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Rißprüfung der Oberfläche einer Sacklochbohrung (2), insbesondere einer radialen oder axialen Sacklochbohrung in einer Turbinen- oder Generatorwelle, bei dem ein selbstentwickelndes Farbeindringmittel (6) in die Sacklochbohrung (2) eingeleitet, so daß zumindest der Bohrungsgrund (4) mit dem Farbeindringmittel (6) bedeckt wird, und nach einer vorgegebenen Zeitspanne das überschüssige Farbeindringmittel (6) aus der Bohrung (2) entfernt und danach die Oberfläche mittels einer optischen Einrichtung überprüft wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem vor der optischen Prüfung die Oberfläche der Bohrung (2) von nicht eingedrungenem Farbeindringmittel gereinigt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Oberfläche mittels eines Endoskops überprüft wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem ein fluoreszierendes Farbeindringmittel (6) in die Bohrung (2) eingebracht wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Oberfläche mittels eines UV-Licht-Endoskops überprüft wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die gesamte Oberfläche der Sacklochbohrung (2) mit dem Farbeindringmittel (6) benetzt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein Werkstück (1), vorzugsweise eine Turbinenwelle, verdrehbar gelagert wird, das Werkstück (1) so ausgerichtet wird, daß die Längsachse (8) der radialen Sacklochbohrung (2) zur Einbringung des Farbeindringmittels (6) vertikal von oben nach unten verläuft, und das Werkstück (1) nach einer vor gegebenen Zeitspanne so verdreht wird, daß die Längsachse (8) der Sacklochbohrung (2) gegenüber einer Vertikalen um mehr als 90° geneigt ist.






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