(57)【要約】【課題】噴射ノズル内の水流を改善する。【解決手段】少なくとも２つの予備またはフィルタチャンバ（ＦＫ１、ＦＫ２、ＦＫ３）は流れ空間（３６、１３６）の上流側に配置され、ここで各予備またはフィルタチャンバ（ＦＫ１、ＦＫ２、ＦＫ３）は流れ方向に垂直に延びる流れ経路（ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３）を有する分割壁面（ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３）を有し、超音波伝達および／または受信要素（２５、１２５）の少なくとも２つは単一の液体噴射（３２）に割り当てられ、少なくとも２つの超音波信号は単一の液体噴射（３２）によって構成部品（１２）に結合させることができる装置が提供される。各分割壁面（ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３）内の流れ経路（ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３）の数は流れの方向に大きくなり、分割壁面（ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３）内の流れ経路（ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３）の直径は流れの方向に小さくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水開口噴射技術によって検査される構成部品（１２）に超音波信号を結合させるプローブ装置（１４、１６）であって、プローブ（２４、１２４）は噴射ノズル（２６、１２６）の流れ空間（３６、１３６）内に配置され、多数の超音波伝達および／または受信要素（２５、１２５）および少なくとも１つの液体入口（２８、１２８）と、少なくとも１つ液体出口（３０、１３０）を有し、少なくとも２つの予備またはフィルタチャンバ（ＦＫ１、ＦＫ２、ＦＫ３）は前記流れ空間（３６、１３６）の上流側に配置され、ここで各予備またはフィルタチャンバ（ＦＫ１、ＦＫ２、ＦＫ３）は流れ方向に垂直に延びる流れ経路（ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３）を有する分割壁面（ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３）を有し、前記超音波伝達および／または受信要素（２５、１２５）の少なくとも２つは単一の液体噴射（３２）に割り当てられ、前記少なくとも２つの超音波信号は前記単一の液体噴射（３２）によって前記構成部品（１２）に結合させることができる装置であって、前記流れ空間（３６、１３６）内の層状液体流の形成のために、前記分割壁面（ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３）内の流れ経路（ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３）の数は前記流れの方向に大きくなり、前記分割壁面（ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３）内の流れ経路（ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３）の直径は流れの方向に小さくなり、既に前記流れ空間（３６、１３６）内にある前記少なくとも２つの超音波信号は単一の層状液体流内に直接結合させることができ、前記超音波伝達および／または受信要素（２５、１２５）は、音響放射方向および／または集束領域（位相配列）を変えるために制御部によってその位相関係で調節可能であることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記流れ経路（ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３）は孔として設計されていることを特徴とする、請求項１記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記液体入口（２８、１２８）は、前記噴射ノズル（１４、１１４）の中心軸（１８、１１８）に沿って配置されている、請求項１記載のプローブ装置。
【請求項４】
２つ以上の液体入口（１８、１１８）の場合、前記液体噴射（３２）によって形成された平面で平行にまたはほぼ平行に配置されていることを特徴とする、請求項１または３記載のプローブ装置。
【請求項５】
前記噴射ノズル（２６、１２６）は、アクリルガラスなどの合成材料でできていることを特徴とする、請求項１記載のプローブ装置。
【請求項６】
個別の流れ調節装置は、前記液体入口（１８、１１８）の上流側に配置されていることを特徴とする、請求項１、３または４記載のプローブ装置。
【請求項７】
前記噴射ノズル（２６、１２６）は、ほぼスロット状の出口経路（３８、１３８）に変換されるほぼ漏斗形の流れ空間（３６、１３６）を有する平らな断面噴射ノズルとして設計されていることを特徴とする、請求項１記載のプローブ装置。
【請求項８】
前記プローブ（２４、１２４）内に配置された前記超音波伝達および／または受信要素（２５、１２５）は、前記液体噴射（３２）によって形成された平面に配置されており、前記プローブ（２４、１２４）は前記流れ空間（３６、１３６）内に配置されており、前記液体はその周りで同軸に流れることを特徴とする、請求項１記載のプローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射ノズル内に配置され、多数の超音波伝達および／または受信要素および少なくとも１つの液体入口と、少なくとも１つの液体出口を有するプローブを使用した水開口噴射方法によって検出される構成部品に超音波信号を結合させるプローブ装置であって、伝達および／または受信要素の少なくとも２つが単一の液体噴射に割り当てられ、少なくとも２つの超音波信号は単一の液体噴射によって構成部品に結合させることが可能である装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種類のプローブ装置は、例えばヨーロッパ特許第０，１６４，１６８号に記載されている。この装置内には、液体入口開口部が備えられており、そのそれぞれ下流側に収集チャンバが配置されている。直線方向では、入口開口部の下流側にはチャンバの全長にわたって延び、水平方向に走る偏向プレートが配置されている。水の水平分配は偏向プレートで得ることができるが、これらは層流を生成するのには適していない。
【０００３】
水開口噴射技術による構成部品の問題のない検査用超音波器具が、英国特許第２，１９４，０５１号に同様に記載されている。この装置ではまた、超音波技術は多数の送信および／または受信要素を有するプローブによって生成され、超音波信号の少なくとも２つが単一の液体噴射によって検査される構成部品に結合されている。
【０００４】
水開口噴射技術（ＳＱＵＩＲＴＥＲ技術）を使用して、超音波信号が検査される構成部品に結合される、超音波ワーク検査方法がドイツ特許第２，９１６，９３３号に記載されている。互いに近くにある複数の層状油圧ジェットが超音波信号の結合のために使用され、個別の油圧噴射が可変調節可能位相関係（位相配列）で別個の超音波変換器によって制御される。
【０００５】
いわゆる配列は、それ自体が球面波を放射する複数の個別のラジエータからなる。このように、各個別のラジエータの位相関係を変えることができる。直線位相関係は走査につながり、二次位相関係は噴射集束につながる。組み合わされた２つの位相関係は、位相を旋回音響放射方向および調節可能集束領域を有するラジエータ内に変換する。
【０００６】
この方法の性能に対する噴射ノズルは、多数の孔を備えたその前表面上に設けられており、それぞれから自由水噴射が出てくることを特徴としている。各噴射は、各例で別個の超音波変換器によって励起される超音波線を担持する。個別の線の間の位相関係は調節可能である。
【０００７】
直径が少なくとも半分、例えば約１ｍｍの波長である各個別の水噴射の衝撃の際の乱流により、弱められた音響信号、したがって不正確な評価につながる可能性のある乱流が生じる可能性がある。
【０００８】
１ｍｍの範囲の噴射の小さな直径、および同様にこのような大きさにある自由噴射のそれぞれから離れた小さな距離により、少量のエネルギーのみを結合することができ、その結果、装置は高い信号対雑音比を有し、同様に測定の不正確性につながる可能性がある。
【特許文献１】ヨーロッパ特許第０，１６４，１６８号公報
【特許文献２】英国特許第２，１９４，０５１号公報
【特許文献３】ドイツ特許第２，９１６，９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、噴射ノズル内の水流が改善されるように始めに記載した種類のプローブ装置を開発する問題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この問題は、特に１つまたは複数の予備またはフィルタチャンバが流れ空間の上流側に配置され、各予備またはフィルタチャンバは流れの方向に垂直に延びる流れ経路を有する分割壁面を備えており、各分割壁面内の流れ経路の数は流れ方向に多くなり、各分割壁面内の流れ経路の直径は流れの方向に小さくなることを特徴とする方法に関するように解決される。
【００１１】
プローブ装置は、流れ空間内の層状水流が、１つまたは複数の予備またはフィルタチャンバが流れ空間の上流側に配置され、各フィルタチャンバは流れの方向に垂直に延びる流れ経路を有する分割壁面を有し、各分割壁面内の流れ経路の数は流れ方向に大きくなり、各分割壁面内の流れ経路の直径は流れの方向に小さくことにおいて得られることを特徴としている。流れ経路は孔として設計されることができる。
【００１２】
加えて、液体入口は噴射ノズルの中心軸に沿って配置されている。２つ以上の液体噴射の場合、これらは液体噴射によって形成された平面に平行またはほぼ平行に配置されている。
【００１３】
追加の反射および散乱を避けるために、噴射ノズルはアクリルガラスなどの、低い音速を有する合成材料でできていることが好ましい。
【００１４】
平らな水噴射により、層流は検査される構成部品の表面上の衝撃まで維持され、それによって外乱は実質的に除外され、その結果、反射された音響信号の問題のない音響結合と、問題のない受信が可能になる。
【００１５】
使用される水噴射は、４ｍｍ＝Ｂ＝２０ｍｍの範囲の幅Ｂ，および１０ｍｍ＝Ｌ＝１２０ｍｍの範囲の長さＬを有する平らな断面噴射であり、幅Ｂおよび長さＬは使用される音響信号の波長の半分より大きい。
【００１６】
液体の平らな断面噴射内の音響波は、従来技術により個別の円形断面噴射で起こるのと同様に、光ファイバ導波路の原則により伝えられないので、幅Ｂの亜音速信号は高いエネルギーで結合することができ、それによって一緒に、高い信号対雑音比を得ることができる。
【００１７】
長さＬにより、音響放射角度および／または集束領域の一方側は幅広い範囲で調節することができる。従来技術と比較してより高い解像度も得ることができる。
【００１８】
スロット状の水出口開口部により、実質的により平らな水噴射が生成され、その断面は矩形に形成され、その音響放射方向および所定の範囲の平らな噴射によってその集束区域内で超音波信号を調節することが可能である。
【００１９】
そこで、噴射ノズルは、ほぼ矩形の出口経路内に変換される、ほぼ漏斗形の流れ空間を備えた平らな断面噴射ノズルとして設計されている。プローブ内に配置された超音波伝達および／または受信要素は、プローブの周りで同軸に流れている液体噴射によって形成される平面内に配置されていることが好ましい。本発明の追加の詳細、利点および特性は、特許請求の範囲、それ自体によっておよび／または組み合わせで特許請求の範囲内で見られる特性内だけでなく、図面で見られる以下の好ましい例示的な実施形態でも見られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、水開口噴射技術を使用することによって、検査される構成部品１２に結合された、超音波信号により構成部品１２を検査する装置を示している。
【００２１】
装置１０は、第１のプローブ装置１４と、第２のプローブ装置１６を備えており、共通の中心軸１８上で互いに面して配置されており、それぞれの例で、伝達原理により構成部品１２の表面２０、２２を超音波に曝す。
【００２２】
プローブ装置１４、１６は、プローブ装置１４で以下に詳細に説明された、ほぼ同じ構造を有する。プローブ装置１４は、列に配置された、多数の超音波伝達および／または受信要素２５を備えたプローブ２４を備えている。伝達および／受信要素は、制御部によってその位相関係で調節可能であり、それによって音響放射方向および／または集束領域が可変である。
【００２３】
プローブ２４は、液体入口２８および液体出口３０を有する噴射ノズル２６の内側に配置されている。液体出口は、平面を形成する液体の層状の平らな噴射３２を生じさせるように設計されており、それによってプローブ２４内に生成された超音波信号は構成部品１２に結合させることができる。
【００２４】
そこで、平らな液体噴射２２は結合経路を形成し、その中で超音波信号は音響放射方向および／またはその集束領域で調節可能である。プローブ装置は、液体噴射３２によって形成される平面内で回転軸３４回りで傾斜させることができる。
【００２５】
プローブ装置１４、１６の実際の構造に関する追加の詳細は、図２および３を参照して説明する。
【００２６】
図２ａ、２ｂおよび２ｃは、図１のプローブ装置１４の様々な図を示している。噴射ノズル２６は、平らな断面噴射ノズルとして設計され、出口開口部３０内で最終的に終端するほぼ矩形の出口経路３８内に変換される、ほぼ漏斗形の流れ空間３６を備えている。出口開口部３０の断面が図２ｂに示されている。示した例示的な実施形態では、出口開口部３０の断面は、１０ｍｍ＝Ｌ＝４０ｍｍの範囲、好ましくはＬ＝２０ｍｍの長さＬ、および４ｍｍ＝Ｂ＝１２ｍｍの範囲、好ましくはＢ＝６ｍｍの幅Ｂを有する細長い孔に実質的に対応する。
【００２７】
１つまたは複数のフィルタチャンバＦＫ１、ＦＫ２は、入口開口部２８を通して流入する液体から乱流を取り除くために、流れ空間３６の上流側に配置されている。一定の流れを設定するために、液体は１つまたは複数の個別に調節可能な流れ調節装置を通して運ばれる。流れチャンバ３６およびフィルタチャンバＦＫ１、ＦＫ２は、流れの方向を横切って延びる壁面ＴＷ１、ＴＷ２を分割することによって互いに離され、分割壁面ＴＷ１、ＴＷ２内では、流れ経路ＳＫ１、ＳＫ２はそれぞれの例では、液体がほぼ同軸にプローブ２４の周りで流れるように配置されている。最後に、流れは流れ経路３６内に排出され、その中で、層流に形成される。図２ｂは、流れ経路ＳＫ１、ＳＫ２がプローブ２４の外側矩形輪郭に適合するようになっていることを示している。フィルタチャンバＦＫ１、ＦＫ２は、流れ空間３６および出口経路を収納するノズル要素４４に要素４０、４２を連結することによって連結されている。
【００２８】
図３ａ、３ｂおよび３ｃは、プローブ装置１１４の別の実施形態を示しており、第１の例示的な実施形態に対応する構成部品は１００だけ増やした参照番号で特定している。
【００２９】
本実施形態は、出口開口部１３０が４０ｍｍ＝Ｌ＝１２０ｍｍの範囲、好ましくはＬ＝９０ｍｍの長さＬ、および４ｍｍ＝Ｂ＝２０ｍｍの範囲、好ましくはＢ＝８ｍｍの幅Ｂを有し、それによって一緒に、より幅広い層状液体噴射を超音波の結合のために生じさせることができるという点において、図２の実施形態と異なる。
【００３０】
プローブ１２４は流れチャンバ１３６内にほぼ全体的に配置されており、後者の伝達／受信要素１２５は液体噴射３２によって形成された平面内に配置されている。
【００３１】
第１の実施形態と異なり、平らな断面噴射ノズル１２６は合計３つのフィルタチャンバＦＫ１、ＦＫ２、ＦＫ３を有し、流れの方向に次々と配置されている。フィルタチャンバＦＫ１、ＦＫ２、ＦＫ３は、壁面ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３を分割することによって互いに離れており、各分割壁面ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３は流れ経路ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３を有する。分割壁面ＴＷ１、ＴＷ２、ＴＷ３の１つの流れ経路ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３の数は流れ方向に多くなり、個別の分割壁面の流れ経路ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３の直径は流れ方向に小さくなる。個別のフィルタチャンバＦＫ１、ＦＫ２、ＦＫ３を形成するフィルタ要素は、流れ経路１３８および出口経路１３６を収納するノズル要素１４４に要素１４０、１４２を連結することによって積み重なった構成で直列に連結されている。
【００３２】
ノズル要素４４、１４４と、フィルタ要素ＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３は、流れ挙動を検査するように、例えばアクリルガラスなどの透明材料でできていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】水開口噴射技術によって構成部品の超音波検査用装置を示す図である。
【図２ａ】プローブ装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２ｂ】プローブ装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２ｃ】プローブ装置の第１の実施形態を示す図である。
【図３ａ】プローブ装置の第２の実施形態を示す図である。
【図３ｂ】プローブ装置の第２の実施形態を示す図である。
【図３ｃ】プローブ装置の第２の実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【国際調査報告】
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