(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転装置の、中実であるとともにほぼ円筒形状である駆動軸（１１０）の検査方法であって、該方法は、
検査すべき前記駆動軸の一端部に、複数の独立要素からなる環状送受波器（９００；１０００）であって、各要素が、前記駆動軸内に少なくとも縦波の超音波基本ビームを送ることができる前記環状送受波器（９００；１０００）を有すること、及び
前記環状送受波器を構成する前記独立要素の少なくとも一部の励起を遅延させて、前記独立要素の少なくとも一部からの前記超音波基本ビームの送波を遅延させることで、ほぼ円筒形状を有するとともに検査すべき前記駆動軸の第１の特定領域に向けて所定角度で偏向させた第１の最終ビーム（１１００）を生成することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
検査すべき前記駆動軸の第２の特定領域に目標を定めるために、前記独立要素の励起の遅延を変更することで、前記第１の最終ビームから変更された第２の最終ビームを生成することを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記環状送受波器をモータによって前記駆動軸の中心軸を中心にして回転させることを更に含むことを特徴とする、先行する請求項の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項４】
前記独立要素の少なくとも一部の励起の遅延には、ずらされたいくつかの遅延が適用され、各遅延は少なくとも同数の要素によるものであることを更に含むことを特徴とする、請求項１又は２の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法に使用される前記環状送受波器は、単一リングに分散された８個の独立要素（９０１〜９０８）を有することを特徴とする、先行する請求項の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項６】
第１遅延を加えて第１要素（９０１）を励起し、さらに前記第１遅延より長い、または等しい長さの第２遅延を加えて第２要素（９０８）を励起すること、
第３遅延を第３要素（９０２）に、第４遅延を第４要素（９０７）に、第５遅延を第５要素（９０４）に、第６遅延を第６要素（９０５）に加えてこれらの要素を励起すること、
円形の焦点（１１０２）に集束する第７基本ビーム及び第８基本ビームを生成し、それにより、前記焦点より下流側に、ほぼ円筒形状の前記最終ビームを発生するために、第７遅延を第７要素（９０３）に、第８遅延を第８要素（９０６）に加えてこれらの要素を励起すること、
を更に含み、
前記第６遅延は前記第５遅延に等しく、前記第５遅延は前記第４遅延より長く、前記第４遅延は前記第３遅延に等しく、前記第３遅延は前記第２遅延より長く、前記第８遅延は前記第７遅延に等しく、前記第７遅延は前記第６遅延より長いことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１要素、前記第３要素、前記第７要素及び前記第５要素は、前記環状送受波器の第１の半割部分に連続的に位置し、これらの要素は、前記円形送受波器の送波面に垂直かつ前記送受波器の中心に位置する平面に関して、それぞれ前記第２要素、前記第４要素、前記第８要素及び前記第６要素と対称的であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記方法に使用される前記環状送受波器は、前記送受波器の外周部に配置された第１外側リング（１００１）と、前記送受波器の中心の近くに配置された第２内側リング（１００２）とを有し、前記第１及び第２リングは同心状であることを特徴とする、請求項１〜４の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項９】
前記環状送受波器は、３２個の独立要素を有し、前記第１及び第２リングは、それぞれ１６個の要素を有することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
２つの連続した基本ビームを生成するために加えられる遅延は、約１００分の１ナノ秒であることを特徴とする、先行する請求項の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記独立要素の前記励起の遅延の合計は、前記環状送受波器を構成する各要素によって送られる前記基本ビームの送波時間より短いことを特徴とする、先行する請求項の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記駆動軸は、原子炉の一次ポンプのホィール軸であることを特徴とする、先行する請求項の少なくとも１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転装置の駆動軸の状態を管理する方法に関する。その目的は実質的に、駆動軸の状態の非破壊検査であって、該検査を実施するために駆動軸の一端部にアクセス可能である、非破壊検査を実施する解決策を提供することである。
【背景技術】
【０００２】
原子炉の一次ポンプに関連して本発明をさらに詳細に説明するが、該一次ポンプは、検査すべき駆動軸を介して電気モータによって駆動されるホィールを特に有する。しかしながら、本発明による方法は、任意の中実軸、特に回転装置内で使用される炭素鋼又はステンレス鋼の軸であって、該軸を破損させやすい熱応力、機械的応力又は他の応力を受ける軸の状態を検査するために使用されてもよい。
【０００３】
本発明による方法の使用を詳細に記載する分野は、加圧水によって冷却される原子炉の一次ポンプの分野である。現在使用中のそのようなポンプの一例を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【０００４】
図１は、加圧水によって冷却される原子炉内に通常使用される、一次ポンプと呼ばれるポンプ１００を示し、一次ポンプ１００は、原子炉の、一次回路と呼ばれる冷却回路内で、加圧状態の原子炉の冷却水を循環させる働きをする。ポンプ１００は特に、
第１管１０２によって一次回路の第１パイプに接続され、第２管１０３によって原子炉の第２パイプに接続されたポンプ本体１０１であって、ポンプ１００は、水をこれらの２つの管の間で循環させて一定の圧力を生じる、ポンプ本体１０１と、
電気モータ１０５によって駆動されるホィール１０４と、
ポンプ軸と呼ばれる下部分１１０を有し、この下部分自体はホィール１０４に固定された駆動軸と見なされることができ、また、中間軸と呼ばれるカップリング１０７によって電気モータ１０５のロータに接続された、モータ軸と呼ばれる上部分を有する駆動軸１０６であって、駆動軸１０６、より具体的にはポンプ軸１１０はほぼ円筒形であるが、それは、軸方向１０９において、直径がわずかに異なる一連の部分からなり、それにより、異なった要素、特にポンプホィール１０４又は保護熱リングの設置及び収納が可能であるが、既存の直径の差は、駆動軸をほぼ円筒形の軸と見なすことができる程度に十分に小さい、駆動軸１０６と、
軸１０６の冷却回転案内手段及び駆動軸１０６の外周上に配置されたシール手段のアセンブリであって、これらの手段は特に、冷却流体が通過する網の目状の管で構成されてポンプ軸１１０の下端部の下部分の周囲に配置された断熱体１０８を含む、アセンブリと、
複数のアセンブリ手段、特にポンプ軸１１０の下部分内に配置されたリセス内に押し込まれた噛み合い接続キー１１２、又は断熱体１０８が位置する点で駆動軸内に配置されたリセス内に挿入された回転固定具１１３又はストップピンである、複数のアセンブリ手段と
を備える。
【０００５】
ポンプ軸１１０の下端部は、約２８０°Ｃ（摂氏）の温度の加圧水中に浸漬させられる。さらに、通常動作では、５５°Ｃ未満の温度の低温水が、断熱体１０８で噴射され、それにより、一次回路と軸をシールする手段との間に膜を形成している。これらの状態下において、一次回路からの２８０°Ｃの水と５５°Ｃの噴射水との混合のために温度の大きな変動を受ける駆動軸及び断熱体間に移行区域１１４が存在し、したがって、軸の対応部分は、熱リングを追加しても、軸のこの部分に亀裂の発生又はひび割れ現象を生じやすい大きい熱応力を受ける。熱的原因の亀裂は多数であり、網の目を形成する。最も深い亀裂は、好ましくは軸方向の向きである。
【０００６】
熱的原因の亀裂に加えて、機械的原因の亀裂も観察され、これは、断面積の変化部分、又は駆動軸１０６に固定された部品の回転を阻止するストップピン１１３の穴、又はキー溝、たとえばキー１１２のキー溝のいずれかに現れる。それらは好ましくは横向きである。多数のピン穴が穿孔されている場合を除いて、一般的に多数の亀裂は存在しない。さらに、駆動軸１０６には、軸に沿って見られる断面積の変化部分においてねじり破損を生じる危険がある。
【０００７】
したがって、機械的原因又は熱的原因、さらにはその両方の疲労によるものであろうとなかろうと、探し出される欠陥は、表面で始まって、部品の内部に向かって漸進的に広がる。それらは主に、大きい温度勾配を受ける部分である一次ポンプの下部分にある。
【０００８】
現時点での最新技術では、ポンプ軸１１０の下部分内のそのような欠陥の発生を検出するために、さまざまな解決策が提案されている。特に、超音波送受波器の使用を伴う幾つかの検査方法が提案されてきた。そのような送受波器は、軸内に超音波ビームを送波し、これらのビームは、主に軸の上記欠陥の位置で反射し、それらはその後、超音波送受波器によって受け取られ、送受波器は、信号処理手段のアセンブリに結合され、それにより、それらの解釈を行い、したがって、上記欠陥の存在の最も明確な推定検出及び位置決定を行うことができる。すべての検査方法において、ポンプ軸をモータ軸に接続する中間軸が存在し、したがって、ポンプ軸の上端部にアクセスすることができる。
【０００９】
第１群の解決策は、超音波横波の使用にある。そのような例の解決策が、図３に示されており、ここでは、ポンプ軸１１０に相当する駆動軸が検査される。この方法では、超音波送受波器、又はセンサが、ポンプ軸１１０と接触状態でギヤリング点３００に位置付けられ、センサの位置に応じて、おそらくは駆動軸の表面上で１回又は複数回反射した後、検査すべき異なった点に到達してもよく、ビームは、各々が検査すべき点に到達することができるように、異なった軌道をとることができ、その異なった例が、それぞれ参照番号３０１、３０２、３０３及び３０４で示される。使用されるセンサは、ほとんどの場合、ビームが軸の軸線に対して約７５°までの角度で偏向できるようにするフェルールを備える平行六面体の単要素送受波器である。
【００１０】
この方法の利点は、欠陥を垂直方向及び斜め方向に探し出すことができることであり、駆動軸を中心にした送受波器の回転運動により、送受波器の適当な軸方向位置付けによって垂直方向に決定される軸の外周部を走査することができる。しかしながら、横送受波器を検査すべき区域にできる限り近づけて使用しなければならず、それらは、ポンプ軸の直接的にアクセス可能な位置より低い位置に配置されなければならず、その後、ポンプ軸を取り外す必要があり、これは、特に原子炉の一次ポンプの場合に、検査作業を複雑にする。そのような送受波器には、ビームの開きが大きい、すなわち解像度が低くなり、比較的大きい横欠陥が見つかるだけであるという不利点もある。熱疲労から生じる軸方向欠陥を検出することができない。
【００１１】
さらに、送受波器を所定向きに位置付けるためにフェルールを使用し、したがって、所望の入射角を得ることが必要であり、これは、検査作業をさらにもっと複雑にする。さらに、熱リングの存在により、送受波器を軸の対応高さに位置付けることが妨げられる。最後になるが、最下点の検査のために、超音波ビームの幾つかの反射を使用することが必要であろうが、これはエネルギの大きな損失を伴い、それにより、戻り情報の分析を制限する。したがって、軸が長いほど、方法の適用がそれだけ難しくなる。
【００１２】
第２群の解決策は、縦波の使用にある。これらの検査方法は、図４に示す発散超音波ビーム４００を送る送受波器を利用し、遠距離での、すなわち約３メートルの位置でのその幅は、ポンプ軸１１０の直径内に含まれる。これらの解決策は、円筒形単要素又は環状単要素を備える形式の送受波器、あるいはさらに、２つの要素又は２群の個別要素であって、送波に使用される１つの要素又は１群の要素、及び受波に使用される１つの要素又は１群の要素を備える環状送受波器を利用する。
【００１３】
これらの検査は、大きい横欠陥の検出、及び軸内でのそれらの垂直方向の位置特定を可能にする。しかしながら、軸の外周上でそれらを正確且つ斜めに位置付けることができない。小さい反射面を備える機械的原因の横割れは、分解能が同一平面上の欠陥の面積とビームの面積との比によって決まるので、検出することが困難である。
【００１４】
さらに、軸方向欠陥の場合、軸方向欠陥の上端部を通して送受波器に送られるエネルギが、十分な量で回折されるほどには十分でないので、検出することができない。
【００１５】
このタイプの送受波器での検査は、音響レンズを追加することによって改善されてもよく、音響レンズは、外周部上の欠陥の分解能及び位置特定を改善するが、単一距離に対応する所定の焦点を有するという不利点を有し、そのため、検査すべき異なった高さと同数のセンサを有する必要がある。さらに、これらの改良型送受波器によっても、軸方向欠陥は検出されないままである。
【００１６】
最後になるが、以上に記載した動作は、均質かつ等方性環境における超音波送受波器の技術に本来の理論使用原理に対応することに注目すべきである。ここで、鍛造軸、特に主に原子炉の一次ポンプに存在する、オーステナイト又はオーステノフェライトステンレス鋼の軸は、図５に示す、金属構造を備える不均質区域５００を有し、これらの不均質は、主に最も厚い部分に見られ、それらは、化学組成、鍛造範囲及び加える熱処理の範囲に従って、軸毎に変化する。
【００１７】
したがって、これらの軸の厚い部分では、金属構造が乱されてそのままであり、その結果、超音波が相当に逆拡散する。この特性の結果、上記の従来の送受波器の送波力及び受波力の妨害及び減衰が生じる。しかしながら、金属構造は、外周部上では微細であり、そこでの超音波伝送は十分である。
【００１８】
超音波ビームの外向き軌道及び戻り軌道を考えると、短い軸、すなわち２メートル未満の軸の場合には２回、長い軸、すなわち３．５メートル長さまでの軸の場合にはさらに多くの回数、ビームがこの不均質区域を必然的に横切る横波を用いる送受波器を利用するとき、この状況は悪化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明による装置は、以上に概説したさまざまな問題を解決する。本発明では、金属的に乱された区域外に超音波ビームを形成し、いずれの検査作業でもこの区域を回避することが提案される。この目的のために、本発明では、環状多要素超音波送受波器を使用して、端部の一方だけにアクセス可能である駆動軸に縦波で非破壊検査を実施することを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
そのような送受波器は、同一周波数の電気パルスによって励起されることができる独立要素であるが、本発明では、それについて、異なった電子位相ずれが、要素に送られるパルスの位置に加えられる、独立要素からなる。そのような電子位相ずれにより、送受波器を構成するすべての要素によって合成された最終ビームの合焦及び偏向が可能になり、該最終ビームは、集束されて、検査すべき軸の断面積よりはるかに小さい断面積を有するほぼ円筒形状をとることができる。最終ビームは、主に軸の円筒形状によって生じる導波効果のために、長距離にわたって非常に高エネルギである。
【００２１】
したがって、本発明は実質的に、回転装置の、中実であるとともにほぼ円筒形状である駆動軸の検査方法であって、
検査すべき軸の一端部に、複数の独立要素を有する環状送受波器であって、各要素が、駆動軸内に少なくとも縦波の超音波基本ビームを送ることができる、環状送受波器を有する段階、及び
駆動軸の、検査すべき第１の特定領域に目標を定めようとしてある角度で偏向させた、ほぼ円筒形状を有する第１の最終ビームを生成するために、送受波器の異なった要素間で守られるべき多数の送波遅延からなる第１の所定の合焦の設定を、環状送受波器を構成する要素の少なくとも一部に適用する段階
にある異なった段階を含むことを特徴とする検査方法に関する。
【００２２】
本発明による方法は、上記の主たる特徴の補足として、以下の追加特徴、すなわち
本方法は、駆動軸の、検査すべき第２の特定領域に目標を定めるために、第２の最終ビームを生成する第２の合焦の設定を取得できるように第１の合焦の設定を変更することにある追加段階を含み、これにより、第１の合焦の設定を変更し、したがって最終ビームの偏向の変更を生じることにより、検査すべき第１領域の上流側又は下流側に位置する検査すべき第２領域に到達することができる。したがって、加えるべき遅延の簡単な電子管理により、検査すべき区域全体にアクセスできるようにする追加特徴、
本方法は、環状送受波器をモータによって駆動軸の中心軸を中心にして回転させることにある追加段階を含む追加特徴、
本方法は、幾つかの場合に第１の合焦の設定を、各々の場合に少なくとも同数の要素によって上記合焦の設定の各遅延をずらすことによって適用することにある追加段階を含む追加特徴、
本方法に使用される環状送受波器は、単一リングに分散された８個の独立要素からなる追加特徴、
本方法は、
第１遅延を第１要素に、前記第１遅延より長い、または等しい長さの第２遅延を第２要素に加えること、
第３遅延を第３要素に、第４遅延を第４要素に、第５遅延を第５要素に、第６遅延を第６要素に加えること、
円形の焦点に集束する第７基本ビーム及び第８基本ビームを生成し、それにより、前記焦点より下流側に、ほぼ円筒形状の前記最終ビームを発生するために、第７遅延を第７要素に、第８遅延を第８要素に加えること、
からなる追加段階を含み、
前記第６遅延は前記第５遅延に等しく、前記第５遅延は前記第４遅延より長く、前記第４遅延は前記第３遅延に等しく、前記第３遅延は前記第２遅延より長く、
前記第８遅延は前記第７遅延に等しく、前記第７遅延は前記第６遅延より長いことを特徴とする追加特徴、
第１要素、第３要素、第７要素及び第５要素は、環状送受波器の第１の半割部分に連続的に配置され、これらの要素は、円形送受波器の送波面に対して垂直かつ該送受波器に中心を置く平面に関して、それぞれ第２要素、第４要素、第８要素及び第６要素と対称的である追加特徴、
本方法に使用される環状送受波器は、送受波器の外周部に配置された第１外側リングと、送受波器の中心の近くに配置された第２内側リングとを有し、第１及び第２リングは同心状である追加特徴、
環状送受波器は、３２個の独立要素を有し、第１及び第２リングは、それぞれ１６個の要素を有する追加特徴、
２つの連続した基本ビームを生成するために加えられる遅延は、約１００分の１ナノ秒である追加特徴、
第１の合焦の設定のすべての遅延を構成する遅延の合計は、環状送受波器を構成する各要素によって送られる基本ビームの送波時間より短い追加特徴、及び
駆動軸は、原子炉の一次ポンプのホィール軸である追加特徴
の１つ又は複数を有してもよい。
【００２３】
本発明及びその異なった用例は、以下の記載を読み、それに添付された図面を精査することによってより十分に理解されるであろう。これらの用例は、例示のために示されており、決して本発明の範囲を制限することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
異なった図面において、幾つかの図面に共通する要素には、特段の指示がない限り、同一の参照番号を付けて示す。
【００２５】
本発明による方法では、駆動軸の状態の検査を実行するために、それぞれ図６及び図７に示すように、電子合焦及び電子偏向の原理を適用する。
【００２６】
図６に示す例の電子合焦の原理は、直線送受波器６０１を構成する複数の独立要素６００への伝送に加えられる電子遅延を使用することにある。遅延の設定６０２、又は合焦の設定が、連続した独立要素６００の一群６０４に適用される。一般的に言うと、遅延の設定を多要素送受波器に適用することは、単一電気パルスを送ることにあり、上記パルスは幾つかのチャネル全体に分散され、チャネルの各々は、考慮中の送受波器の異なった要素で終了し、チャネルの各々はまた、考慮中のチャネルの出力部で特有の遅延を可能にする、キャパシタンス形又はインダクタンス形の複数の手段を有する。
【００２７】
遅延の設定６０２は、図示の独立要素群６０４の外周部に位置する要素の超音波ビームを最初に送ることにある。次に、その群６０４の他の独立要素に遅延が加えられ、各独立要素に加えられる遅延は、図示の独立要素群６０４の外周部から考慮中の要素までの距離の昇関数であり、独立群が中央位置を占めるほど、それに加えられる遅延もそれだけ大きくなる。したがって、考慮中の送受波器６０１から焦点距離Ｄを置いて位置する焦点６０３が得られる。焦点距離Ｄは、実質的に遅延の設定６０２の振幅によって決まる。
【００２８】
図７に示す例の電子偏向の原理も、直線送受波器６０１を構成する複数の独立要素６００に関して説明する。この場合もやはり、連続した独立要素６００の図示の群６０４への伝送において、電子遅延が加えられる。群６０４の端部の一方、考慮中の例では右端部に位置する要素の超音波ビームを最初に送ることにある遅延の設定７００が適用される。次に、群６０４の他の独立要素に遅延が加えられ、各独立要素に加えられる遅延は、第１電気パルスが加えられている要素から考慮中の要素までの距離の昇関数であり、独立要素が、電気パルスによって励起される第１要素から遠い位置を占めるほど、それに加えられる遅延がそれだけ長くなる。したがって、超音波ビームを伝送した最後の要素の位置に対応する方向に偏向する全体ビームが得られる。
【００２９】
本説明では今後、合焦の設定という用語は一般的に、送受波器の異なった要素に加えられる複数の遅延のことを表し、上記遅延は、送受波器によって生成された最終ビームに対して偏向又は合焦のいずれか、又は偏向及び合焦に寄与する。
【００３０】
図８は、適当な合焦の設定８００に基づいた電子合焦の原理及び電子偏向の原理の組み合わせにより、電子偏向の原理によって、図６に示す直線送受波器６０３の連続した独立要素６００の群６０４によって合成された超音波ビーム８０１を得ることができることを示す。
【００３１】
本発明による方法を実行するために、上記した電子合焦の原理及び電子偏向の原理を多要素環状送受波器に適用することが提案され、その第１の簡略実施形態９００を図９に示す。送受波器９００は、送受波器を構成する体積全体に規則的に分散された、それぞれ参照番号９０１〜９０８で示す８個の連続した独立要素からなる。そのような送受波器により、形状がほぼ円筒形である、図１１に示す最終ビーム１１００を生成することが特に可能である。
【００３２】
そのようなビームを得るために、たとえば、図８の合焦の設定８００に相当する合焦の設定を適用することが可能であり、そのような合焦の設定は、送受波器の最初の４つの連続要素に関連し、その最初の４つの要素は、送受波器の最初の半割部分を構成し、また同時に、同じ合焦の設定が、送受波器の最初の４つの要素に対して対称的な送受波器の最後の４つの連続要素に適用される。したがって、合焦の設定のそのような例は、各要素９０１〜９０８に関連した基本超音波ビームを伝送することにあり、以下の伝送順序が守られる。
すなわち、
第１時点で、要素９０１及び要素９０８を同時に、又はほぼ同時に（すなわち、１００ｎｓ（ナノ秒）より短い励起遅延で）励起することであって、これによって生成された基本ビームは主に、方向１１０１に合成された最終ビームの偏向を得るために使用される。
第２時点で、要素９０２及び９０７を、その後で要素９０４及び９０５を同時に、又はほぼ同時に励起することであって、これによって生成された基本ビームも、最終合成ビームの偏向、及びほぼ円形の焦点１１０２の取得に寄与する。
最後に、第３時点で、要素９０３及び９０６を同時に、又はほぼ同時に励起する。これらの最後の２つの要素によって生成された基本ビームはその後、要素９０３及び９０６より前に伝送され始めるが要素９０３及び９０６に関連した基本ビームの伝送時もまだ伝送されている基本超音波ビームによる隣接空間のエネルギー量のために、焦点１１０２上に物理的に集束される。このように要素９０３及び９０６内で生成されてから集束した、これらの２つの要素によって生成された基本ビームは、駆動軸１１０内で深く拡散されることができ、それらが焦点１１０２を越えてとる形状は、それらが投射された軸１１０がほぼ円筒形であるために、ほぼ円筒形であり、また、軸がこのように円筒形であることにより、これらの基本ビームの発散が防止される。そのような現象は、シリンダ効果の名前で既知である。
【００３３】
図１０は、本発明による方法の幾つかの実施態様に使用される環状送受波器の第２実施形態１０００を示す。送受波器１０００は、２つの同心リングに分散させた３２個の独立要素からなり、１６個の要素を有する第１リング１００１が、送受波器１０００の外周部を構成する。その機能は、中間超音波ビームを生成することであり、その内部で、やはり１６個の要素を有して環状送受波器１００の中心付近に位置する第２リング１００２によって生成された最終超音波ビームが合成される。中間超音波ビームはそのとき、主に検査すべき軸の断面積のばらつきを補償するのに役立ち、実際のところ、断面積のそのようなばらつきは、それらのレベルでは、最終合成ビームのわずかな変形を発生させ、したがって、それの円柱度を低下させるであろう。したがって、最終ビームの円筒形状を完全にするために、中央が中空の円筒形断面を有する中間ビームを生成する機能があり、それにより、最終ビームは、シリンダ効果からより多くの恩恵を確実に受ける。
【００３４】
したがって、本発明による方法では、
所定角度で偏向される超音波ビームであって、最終ビームがとるその角度は、送受波器９００の第１実施形態では、実質的に要素９０１及び９０８と他の要素との間に加えられる遅れによって決まる。したがって、偏向は、要望に応じて調整されてもよく、それにより、軸の下部分全体を合焦の設定の電子遅延の部分的変更によって同一の送受波器で探査することができ、
一定の横断面であり、軸の、検査すべき区域を含む部分の直径の３分の１より小さい直径を有する超音波ビームであって、軸の円筒形状を利用することによって、最終ビームに高い長距離エネルギ密度を付与する、
超音波ビームを発生してもよい。
【００３５】
本発明では、ある最終ビームを生成するために使用される送受波器を構成する異なった要素に加えられる遅延は一般的に、それらの合計が、上記要素の各々がその基本ビームを送る時間より短いようなものであり、したがって、ほぼ円筒形状で得られる最終ビームは、送受波器を構成するすべての要素が発して送るすべての基本ビームの空間共存の結果であり、異なったショットは、適用された合焦の設定によって命令された遅延を守ることによって開始されている。
【００３６】
最終ビームの外向き軌道と戻りとの間でのエネルギ損失は、後者が軸１１０の中央部分に存在する不均質区域５００を避けるため、最小に抑えられ、被検査区域の直径に比べて最終ビームの断面積が小さいことにより、欠陥のサイズ及び形状の良好な分析とともに、その上のセンサの漸進的回転による正確な位置特定が行われる。最終合成ビームのエネルギ密度が高いことから、入射エネルギは、軸方向割れの存在を回折によって検出することもできる。言い換えると、本発明の方法によって得られる円筒形超音波ビームは、長距離にわたって非常に高エネルギーであり、そのため、確認される亀裂開口タイプの欠陥での波の反射だけでなく、回折でも機能することが可能である。
【００３７】
本発明による方法の第１実施形態において、各要素に加えられる伝送パルス間の相対遅延は、一定の静的な合焦の設定を示す。図１２に示すように、軸１１０の、所望距離にある区域の外周部１２０１を走査するために、送受波器９００は、たとえば図示しないモータ形の回転駆動装置によって、それ自体での機械回転１２００で駆動される。
【００３８】
本発明による方法の第２実施形態では、機械的回転の代わりに、異なった要素に連続的に加えられる円形電子走査によって検査されるべき軸のアクセス可能な端部の位置に送受波器９００を不動状態に保持してもよく、そのような実施態様は、特に利用可能な周囲空間のせいで回転駆動装置を使用できない場合、興味深いと考えられるであろう。しかしながら、そのような実施態様では、第１実施形態で得られるほど精密ではない角精度が得られるだけである。
【００３９】
現在の要件は、長さが３．５メートル、直径が０．４ｍまでの鍛造ステンレス鋼軸に関する。必要ならば、本発明による方法で使用される送受波器を、より大型の部品の検査用に適合させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による方法によって検査しようとする駆動軸の例になる加圧水型原子炉の一次ポンプの部分断面図である。
【図２】図１に示す駆動軸の拡大断面図である。
【図３】現時点での最新の技術状態による駆動軸の第１検査方法の概略図である。
【図４】現時点での最新の技術状態による駆動軸の第２検査方法の概略図である。
【図５】本発明による方法によって検査すべき駆動軸の概略図である。
【図６】電子合焦の原理の概略的な説明図である。
【図７】電子偏向の原理の概略的な説明図である。
【図８】電子合焦の原理及び電子偏向の原理の組み合わせの概略的な説明図である。
【図９】本発明による方法の適用において使用される送受波器の第１の簡略実施形態を示す図である。
【図１０】本発明による方法の適用において使用される送受波器の第２の実施形態を示す図である。
【図１１】静的試験の枠組み内での本発明による方法の適用の概略説明図である。
【図１２】動的試験の枠組み内での本発明による方法の適用の概略説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１０  駆動軸
９００、１０００  多要素環状超音波送受波器
９０１〜９０８  独立要素
１００１  第１外側リング
１００２  第２内側リング
１１００  最終ビーム
１１０２  焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005443755.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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