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Dokumentenidentifikation DE19616137A1 16.10.1997
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen eines Hohlkörperabschnittes
Anmelder Mannesmann AG, 40213 Düsseldorf, DE
Erfinder Junker, Gerd, Dipl.-Ing., 40883 Ratingen, DE;
Knauf, Gerhard, Dr., 47249 Duisburg, DE;
Claus, Ronald, Dr., 59514 Welver, DE
Vertreter P. Meissner und Kollegen, 14199 Berlin
DE-Anmeldedatum 11.04.1996
DE-Aktenzeichen 19616137
Offenlegungstag 16.10.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.10.1997
IPC-Hauptklasse G01N 3/12
IPC-Nebenklasse G01M 3/26   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Hohlkörperabschnittes bei dem zum Nachweis der Sprödbruchsicherheit nach Füllung des Abschnittes mit einem Fluid dieser einem Berstversuch unterworfen wird. Dabei wird nach Verschließen der Öffnung der offenen Enden durch eine dynamische Verschiebung zweier durch die Öffnung der offenen Enden abgedichtet hindurchgreifender Elemente zueinander der erforderliche Berstdruck aufgebracht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Hohlkörperabschnittes gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Hohlkörperabschnitte werden zum Nachweis ausreichender Sprödbruchsicherheit und/oder zur Überprüfung der Werkstoffeigenschaften einem Berstversuch unterworfen. Dazu werden die beiden offenen Enden mit Böden verschlossen und mit einem Füll- und Entleerungsanschluß versehen. Nach Füllung des Innenraumes mit einem Fluid wird mittels einer Pumpe der Druck solange erhöht, bis Bersten eintritt. Danach wird die Umfangsdehnung, die Bruchflächenausbildung und, wenn erforderlich, der Berstdruck bewertet. Für eine Serienprüfung von Hohlkörperabschnitten z. B. Airbagrohren ist die Verfahrensweise sehr aufwendig und beansprucht viel Zeit. Außerdem kann mit diesem konventionellen Verfahren eine dynamische Innendruckbelastung nicht simuliert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Prüfen eines Hohlkörperabschnittes anzugeben, das insbesondere für Serienteile kostengünstig durchführbar ist und das wirklichkeitsnahe Ergebnisse bei der Simulation dynamischer Innendruckbelastung liefert.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine Prüfanlage zur Durchführung des Verfahrens sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß kostenintensive Prüfkörpervorbereitungen wie z. B. das Zuschweißen der offenen Enden des Hohlkörperabschnittes entfallen und in einfacher Weise auch Serienprüfungen durchgeführt werden können. Von weiterem Vorteil ist, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren wirklichkeitsnähere Ergebnisse bei der Simulation dynamischer Innendruckbelastung geliefert werden im Vergleich zur bekannten konventionellen Prüfung.

Im Regelfall wird als Fluid eine nahezu inkompressible Flüssigkeit wie z. B. Öl oder Alkohol verwendet. Unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften kann aber auch ein Gas, z. B. Luft, eingesetzt werden. Die vertikale Anordnung der Prüfanlage unter Ausnutzung der Schwerkraft für das Fallgewicht hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Es ist aber ebenso denkbar, die Prüfanlage horizontal anzuordnen und statt eines Fallgewichtes ein verfahrbares Gewicht zu verwenden. Das Gewicht könnte z. B. über eine gespannte Feder entsprechend beschleunigt werden. Die Anlage eines verschiebbaren Kolbens gegen ein Widerlager hat praktische Vorteile. Grundsätzlich können beide Kolben bewegt werden, beispielsweise durch das Draufschlagen zweier getrennter Gewichte.

In der einzigen Figur wird anhand eines Ausführungsbeispieles das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch in einem Längsschnitt die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Prüfanlage. Sie besteht aus einem Widerlager 1, sowie einem auf dem Widerlager 1 aufstehenden, im Hohlkörperabschnitt 5 beweglichen Kolben 2. Gegenüberliegend im Abstand dazu befindet sich ein weiterer beweglicher Kolben 3, der in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Fallgewicht 4 beaufschlagt wird. Die Einzelheiten der Aufhängung und Führung des Fallgewichtes 4 sind hier weggelassen worden, da sie nicht erfindungswesentlich sind. Der zu prüfende Hohlkörperabschnitt 5, kann eine vor der Prüfung angebrachte Sollbruchstelle z. B. in Form einer Kerbe 6 aufweisen. Die Enden des Hohlkörperabschnittes 5 werden umgreifend gestützt durch je einen Stützring 7, 8. Die Anordnung der beiden Stützringe 7, 8 hat die Aufgabe eine vorzeitige Aufweitung des Hohlkörperabschnittes 5 an den Enden und einen damit verbundenen Druckabfall zu verhindern. Die beiden Kolben 2, 3 erstrecken sich durch Öffnungen 9, 10 des jeweiligen Stützringes 7, 8 und werden im Hohlkörperabschnitt 5 durch je eine Dichtung 11, 12 abgedichtet. Der Innenraum des Hohlkörperabschnittes 5 ist mit einem Fluid 13, z. B. Öl, gefüllt.

Das Prüfverfahren läuft wie nachfolgend beschrieben ab. Der zu prüfende Hohlkörper 5 wird an den beiden Stirnflächen planparallel bearbeitet, damit die Stützringe 7, 8 zur Anlage kommen. Je nach Anforderung wird zudem an der Innenwand des Hohlkörperabschnittes 5 eine Sollbruchstelle beispielsweise in Form einer Kerbe 6 angebracht.

Danach wird zuerst der untere Kolben 2 mit Dichtring 12 in den Hohlkörperabschnitt 5 eingelegt und der untere Stützring 8 aufgeschoben. Anschließend erfolgt die Füllung des Innenraumes des Hohlkörperabschnittes 5 mit einem Fluid 13 zur Druckübertragung, beispielsweise Öl oder Alkohol. Danach wird der obere Kolben 3 mit Dichtring 11 in den Hohlkörperabschnitt 5 eingeführt und der obere Stützring 7 aufgeschoben und der so vorbereitete Prüfkörper 5 auf dem Widerlager 1 positioniert. Nach Freigabe einer Sperre fällt das in einer hier nicht näher dargestellten Anlage geführte Fallgewicht 4 auf die obere Stirnfläche 14 des oberen Kolbens 3. Die Schlagenergie wird so bemessen, daß es durch schlagartige Innendrucksteigerung im Hohlkörperabschnitt 5 zum Bersten des Hohlkörperabschnittes 5 kommt, bzw. eine vorgegebene Belastung erreicht wird.

Nach der Demontage, d. h. dem Entfernen der Kolben 2, 3 mit den Dichtungen 11, 12, der Stützringe 7, 8 und des im Hohlkörperabschnitt 5 verbliebenen Fluids 13 kann im Fall des Berstens die maximale Umfangsdehnung im Versagensbereich bestimmt und das Bruchflächenaussehen bewertet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Prüfen eines Hohlkörperabschnittes bei dem zum Nachweis der Sprödbruchsicherheit nach Füllung des Abschnittes mit einem Fluid dieser einem Berstversuch unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Verschließen der Öffnung der offenen Enden durch eine dynamische Verschiebung zweier durch die Öffnung der offenen Enden abgedichtet hindurchgreifender Elemente zueinander der erforderliche Berstdruck aufgebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Druckbeaufschlagung die Enden des Hohlkörperabschnittes umgreifend von außen abgestützt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufbau schlagartig erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufbau quasi-statisch erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörperabschnitt vor der Prüfung mit einer Sollbruchstelle versehen wird.
  6. 6. Prüfanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine offene Ende mit einem die Öffnung verschließenden Kolben (2) versehen ist, der auf einem stationären Widerlager (1) zur Anlage kommt und der Innenraum des Hohlkörperabschnittes (5) mit einem Fluid (13) gefüllt ist und durch die Öffnung des anderen offenen Endes abgedichtet ein weiterer verschiebbarer Kolben (3) hindurchgreift, wobei das freie Ende dieses Kolbens (3) mit einer quasistatisch oder dynamischen Kraft beaufschlagbar ist.
  7. 7. Prüfanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endbereiche des Hohlkörperabschnittes (5) mit sie umgreifenden Stützringen (7, 8) verbunden sind.
  8. 8. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit einem heb- und senkbaren Fallgewicht (4) versehen ist.
  9. 9. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit einem horizontal verfahrbaren Gewicht versehen ist.






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