用于中空閥的壁厚的超聲波測量方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于測量具有中空閥頭(6)的中空閥(1)中壁厚(b)的方法，在該方法中，使用至少一個超聲波傳感器(3)確定閥桿(2)的區域中的壁厚(bs)，其中，超聲波傳感器(3)以這種方式相對于閥桿(2)上的表面定向，使得發射的超聲波以垂直方式被引入表面，和/或使用至少一個超聲波傳感器(3)確定倒角(9)的區域中的壁厚(b2)，其中，超聲波傳感器(3)定位在倒角(9)上的一個位置處，在該位置，腔室(5')的內切線(10)平行于倒角(9)上的外切線(11)運行，并且其中，超聲波傳感器(3)以這種方式相對于切線(10、11)定向成，使得發射的超聲波以垂直方式被引入表面。
【專利說明】
用于中空閥的壁厚的超聲波測量方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于測量具有以及不具有中空閥頭的中空閥的壁厚的方法。本發明進一步涉及一種用于生產具有中空閥頭的中空閥的方法。
【背景技術】
[0002]由于它們的精細實施例，高質量要求通常設定用于中空閥，中空閥必須還能夠包括高達100%測試的樣本。尤其，在這種中空閥中維持預定壁厚是重要的質量因子。在最簡單的情形下，在僅將閥鏜成中空的情形下，尤其，閥桿具有壁厚，此處可能呈現該鏜孔的中心偏移，這對中空閥的閥桿的壁厚有影響。在該情況下，這能夠通過測量至少兩個或者更好四個地點或者理想地甚至在圓周上連續的地點的壁厚而建立。在由彼此成型且彼此焊接的板材金屬部分制成的中空閥構建的情形下，在閥坯上或者在安裝的成品閥上進行壁厚測量同樣也是關鍵質量特征，因為通過成型和焊接處理，會發生壁厚的偏差。在中空閥的情形下，另一方面，在中空閥中腔室依靠電化學加工(ECM)產生在閥頭中，同樣地，壁厚測量極其重要，因為電化學加工很難看見，因此很難控制，而且不被整體刀具限定，諸如在利用鉆頭生產腔室時。同時，在電化學加工中產生彎曲的不規則表面，此外，彎曲的不規則表面還形成底切。如果此處壁厚仍能夠以相對不復雜的方式在閥桿或者在板座上被接觸地測量，那么僅可能具有的困難是在倒角區域中測量壁厚。但是，測量閥桿區域中的壁厚也早已要求相當長的測量時間以及觸覺接近。此外，僅能夠測量閥坯，因為成品的閥由于其已經被冷卻介質填充并且關閉，所以成品的閥通常不能夠進入觸覺接近。為了節約測量時間以及為了還能夠盡可能簡單地在倒角區域中測量壁厚，能夠使用超聲波測量，但是，超聲波測量通常在彎曲表面的情形下因此在非恒定厚度或者反向表面中出現困難。
[0003]從DE102007011445B4中公知一種用于測量焊接的中空梁的壁厚的超聲波方法，中空梁在端部以耐壓密閉方式依靠密封元件關閉并且依靠負壓力或者正壓力起作用。隨后，通過檢查單元測量噪聲水平，檢查單元在中空梁中可移動，同時聲學傳感器大致指向至焊接接縫的區域，在中空梁的焊接接縫中的破裂的情形下，所述噪聲水平通過流入或者流出空氣產生。為了定位依靠流動噪聲檢測的破裂，依靠路徑長度測量單元確定聲學傳感器分別覆蓋的行駛距離。但是，該方法能夠專門應用于相當大直徑的中空部分。
[0004]從DE20207684U1中公知一種用于管內超聲波厚度測量的設備，該設備在管道的內部移動，管道被監控并且具有殼體，殼體中包含用于測量、處理以及存儲測量數據的若干件裝備。這若干件裝備包括串聯連接的初始脈沖發生器、超聲波發射器、放大器、具有模擬輸入的比較器、數字定時器、處理器以及數字數據內存。但是，該設備還再次在要測量的管線內部移動，而且，使得此處腔室必須具有特定直徑。
【發明內容】
[0005]本發明關注的問題是指出一種用于測量具有或者不具有中空閥頭的中空閥中壁厚的方法，依靠該方法尤其依靠電化學加工生產的具有中空閥頭的中空閥還能夠以精確方式測試它們的壁厚。
[0006]根據本發明該問題通過獨立權利要求1的主題解決。有利實施例是從屬權利要求的主題。
[0007]本發明是基于這樣的總體構思:以特定方式將超聲波傳感器布置在中空閥的精確選擇的預定位置，經由此獲得精確確定的壁厚。在根據本發明的用于測量具有以及不具有中空閥頭的中空閥的壁厚的方法中，因此使用至少一個超聲波傳感器確定閥桿的區域中的壁厚，其中，在這種情形下，超聲波傳感器以這種方式相對于表面定向在閥桿上，使得發射的超聲波能夠以垂直方式被引入表面。額外地或者可替換地，使用同樣地至少一個超聲波傳感器確定具有中空閥頭的中空閥的倒角區域中的壁厚，其中，在該情況下，超聲波傳感器定位在倒角的一個位置上，在該位置上閥頭的腔室中內切線平行于倒角上的外切線運行，并且其中，同時超聲波傳感器以這種方式相對于這兩個切線定向，使得發射的超聲波以垂直方式被引入這些切線并且以垂直方式被引入倒角的表面。利用根據本發明的方法，不僅還能夠極其精確地測量相當薄的壁厚，例如0.8至3mm，而且尤其還能夠準確地檢測依靠電化學加工產生的閥頭中具有腔室的中空閥的壁厚，從而完成中空閥的區域中相當高質量要求。超聲波傳感器必須定位在倒角的區域中的位置已經能夠提前通過設計工程師建立，使得對應測試設備已經以限定方式應用超聲波傳感器在該位置。
[0008]在根據本發明的方法的有利的進一步發展中，超聲波傳感器相對于板平面表面布置于范圍20° <α〈40°中。在該角度范圍中，通常，位置位于兩個彎曲表面處，即內腔室表面和外倒角表面彼此平行運行處。通過準確定義該位置以及選擇該角度范圍，還能夠高重復準確測量或者測試。
[0009]方便地，測量能夠發生在流體中，尤其發生在油中，發生在提供有防腐保護的施加的接觸凝膠或者水中。為了傳遞聲波，超聲波傳感器需要合適的介質以能夠橋接傳感器頭部和閥之間的間隙。例如這能夠利用接觸凝膠實現。但是，更方便的是，至少在要測量的區域中將整個中空閥浸入超聲波傳感器也浸入的流體。這是布置簡單的以及節約成本的，因為流體能夠使用較長時間，而接觸凝膠必須使用之后清洗掉。
[0010]通常，中空閥在外部在閥桿的區域中或者在倒角的區域中的表面質量應該為RZ25，尤其還小于RZl 2，而且應該具有很少凹槽，否則會歪曲壁厚測量。
[0011]在根據本發明的方法的另一有利實施例中，要測量的中空閥在測量期間被轉動，或者兩個或者四個超聲波傳感器同時針對要測量的中空閥。如果僅使用單個超聲波傳感器，那么不同的測量點能夠通過簡單的繞著其閥桿軸線轉動中空閥而接近。為了降低總體測量時間，當然還能夠提供若干個分布在周向方向上的超聲波傳感器，若干個超聲波傳感器優選同時執行測量壁厚，由此，尤其還能夠免除兩次測量之間中空閥的轉動。此處當然，執行測量的位置(例如閥座向下或者向上)是不重要的。
[0012]此外本發明基于的總體構思是，指出用于生產具有中空閥頭的中空閥的方法，在該方法中，依靠鏜削和/或電化學加工(ECM)，腔室被引入中空閥或者被引入初始仍構造為實心閥的閥中。在引入腔室之后，然后立即依靠先前描述的方法測量中空閥在閥桿上和/或倒角上的壁厚。這提供了在先前的制造步驟中已經一體化的壁厚測量的極大優勢，使得具有不足壁厚的中空閥能夠及時被丟掉，尤其在進一步昂貴的生產步驟(磨削/涂層)之前。據此，整個制造處理能夠構造為更節約成本。此外，由于有限的空間以及通過窄閥桿鏜孔進行單獨訪問的可能性，觸覺測量僅能夠依靠專用的極其詳盡的測量設備進行，由于較長測量持續時間，這種測量設備此外將很難適用于一系列測量。此外，在填充有冷卻介質以及閥桿關閉的成品安裝閥的情形下，不再能夠進行觸覺測量。
[0013]本發明的進一步重要的特征及優勢將見于從屬權利要求、附圖以及借助于附圖的【附圖說明】。
[0014]應該理解的是，以上提到的以及下文將進一步解釋的特征不僅能夠使用在分別示出的組合中，而且能夠以其他組合使用或者單獨使用，這并不超出本發明的范圍。
[0015]本發明的優選示范實施例圖示于附圖并且在以下說明中將進一步詳細解釋，其中，相同附圖標記指代相同或者類似或者功能相同的部件。
【附圖說明】
[0016]附圖分別示意性地示出了:
[0017]圖1是在測量閥桿的區域中的壁厚期間通過中空閥的截面圖，
[0018]圖2是在確定腔室的區域中的壁厚期間通過依靠電化學加工產生的腔室中的中空閥的截面圖，
[0019]圖3是用于執行根據本發明的方法的設備，
[0020]圖4是用于體現壁厚偏差的兩個圖，
[0021]圖5是根據圖3的本發明的設備，總共具有四個超聲波傳感器。
【具體實施方式】
[0022]根據圖1，依靠至少一個超聲波傳感器3確定在閥桿2的區域中中空閥I的壁厚bs，其中，超聲波傳感器3以這種方式相對于閥桿2上的表面定向，使得發射的超聲波以垂直方式被引入表面，因此此處垂直于中空閥I的軸線。此處超聲波傳感器3構造為不僅用于釋放，而且用于接收反射的超聲波信號，然后反射的超聲波信號能夠依靠估計單元4被估計。正如能夠從圖1的視圖看到的，中空閥I具有鉆出的腔室5，腔室5不僅延伸越過閥桿2而且延伸進閥頭6的區域。
[0023]與此相反，根據圖2圖示的中空閥I在其閥頭6的區域中具有依靠電化學加工(ECM)產生的腔室5’，其中，腔室5’的壁厚h或者b2以這種方式產生，因為腔室5’的生產處理更難以確定。此處壁厚匕位于閥座7的區域中，其由板平面表面8限定。另一方面，壁厚匕位于倒角9的區域中。為了確定壁厚匕，現在超聲波傳感器3定位于倒角9上的一個位置，在該位置腔室5’中的內切線10平行于倒角9上的外切線11運行，并且其中，超聲波傳感器3以這種方式相對于這些切線10、11定向，使得發射的超聲波以垂直方式被引入表面，并且同時垂直地被引入中空閥I的閥頭6的兩個切線10、11。垂直引入超聲波能夠準確確定壁厚。
[0024]進一步觀察圖2，可見的是，超聲波傳感器3布置于相對于板平面表面8的20° <α〈40°的范圍中，在該角度范圍中，通常，位置位于兩個切線10、11彼此平行運行處。
[0025]根據圖3，示出了用于執行測量方法的設備12，其中，設備12具有保持要測量的閥的臂13。此處，該臂13不僅能夠繞著閥軸線14轉動要測量的中空閥I，使得若干測量點或者若干壁厚bs，b2能夠被確定在閥桿2的區域中或者倒角9中，而且，該臂13還能夠將要測量的中空閥I浸入流體15，例如浸入提供有腐蝕保護的油或者水中，使得壁厚b的實際測量發生在流體15中。這能夠比依靠接觸凝膠測量以相對更簡單、更節約成本、還更自動化的方式完成，接觸凝膠測量首先必須在測量之后再次應用以及移除。
[0026]為了能夠盡可能滿足高質量標準，測試閥桿2的壁厚h或者匕或者壁厚bs應該發生在若干點，其中，基本地存在兩個不同方法的變型。根據圖示于圖3的設備12，要測量的中空閥I在兩個測量期間或者在兩個測量之間繞著其閥軸線14被轉動。可替換地于此，還可以想到的是，正如圖5示出的，兩個或者四個超聲波傳感器3同時針對要測量的中空閥I，由此尤其還能夠降低用于執行壁厚測量的時間周期。
[0027]在圖4中圖示了兩個圖，這兩個圖示出了在丟棄件(上方視圖)和在良好件(下方視圖)中，閥桿2中的壁厚偏差。此處能夠清楚地看到的是，下方示出的良好件的壁厚偏差靠近零線周圍運行，而在上方視圖中壁厚偏差分布地比較寬。因此這種丟棄件優選在中空閥I的較早制造步驟中已經被丟棄，尤其在生產腔室5、5’之后，以及尤其在進一步昂貴的作業密集的制造步驟(諸如例如磨削或者涂層)之前直接被丟棄。
[0028]因此，利用根據本發明的方法以及利用根據本發明的設備12能夠執行對生產的中空閥I的100%測試，由此能夠保證高質量。
【主權項】
1.一種用于測量具有以及不具有中空閥頭(6)的中空閥(I)的壁厚(b)的方法，其中， -使用至少一個超聲波傳感器(3)確定閥桿(2)的區域中的壁厚(bs)，其中，所述超聲波傳感器(3)以這種方式相對于閥桿(2)上的表面定向，使得被發射的超聲波以垂直方式被引入所述表面，和/或 -使用至少一個超聲波傳感器(3)確定倒角(9)的區域中的壁厚(b2)，其中，所述超聲波傳感器(3)定位在所述倒角(9)上的一個位置，在所述位置，腔室(5’)中的內切線(10)平行于倒角(9)上的外切線(11)運行，并且其中，所述超聲波傳感器(3)以這種方式相對于所述切線(1、11)定向，使得所述被發射的超聲波以垂直方式被弓I入所述表面。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述超聲波傳感器(3)相對于板平面表面(8)布置在20° <α〈40°的范圍中。3.根據權利要求1或者2所述的方法，其特征在于， 測量發生在流體(15)中，尤其發生在提供有腐蝕保護的油或者水中。4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于， -要測量的所述中空閥(I)在測量期間被轉動，或者 -兩個或者四個超聲波傳感器(3)同時針對要測量的所述中空閥(I)。5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于， 使用至少一個高頻率超聲波傳感器(3)。6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于， 在所述中空閥(I)的至少四個周向位置測量所述壁厚(bs，b2)。7.根據前述任一權利要求所述的方法，其特征在于， 所述壁厚(bs，In，b2)在閥坯處或者在完成的具有關閉的腔室(5、5’)的中空閥(I)上被測量。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于， 依靠至少一個超聲波傳感器(3)確定閥座(7)的區域中的壁厚(bO，其中，所述超聲波傳感器(3)以這種方式相對于所述閥座(7)上的表面定向，使得被發射的所述超聲波以垂直方式被引入所述表面。9.根據前述任一權利要求所述的方法，其特征在于， 在要測量的所述中空閥(I)和至少一個所述超聲波傳感器(3)之間的測量期間，在所述閥桿(2)的所述軸線的方向上發生相對移動。10.一種用于生產具有中空閥頭(6)的中空閥(i)的方法，其中， -依靠鏜削和/或電化學加工(ECM)將腔室(5、5’)引入所述中空閥(I)， -依靠根據權利要求1至9中任一項所述的方法測量在閥桿(2)上和/或在倒角(9)上和/或在閥座(7)上所述中空閥(I)的壁厚(bwb^te)。11.一種具有或者不具有中空閥頭(6)的中空閥(I)，所述中空閥(I)通過根據權利要求10的方法生產或者通過根據權利要求1至8所述的方法被測量。
【文檔編號】G01B17/02GK105917223SQ201480073516
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年11月20日
【發明人】彼得·克羅斯, 克里斯托弗·盧維恩, 霍爾格·施內爾, 托馬斯·施特雷洛, 理查德·弗洛沙
【申請人】馬勒國際有限公司