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Dokumentenidentifikation DE4325636C2 11.12.2003
Titel Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Innendruckprüfung
Anmelder RSW Technik GmbH, 35394 Gießen, DE;
Novotest Ingenieurgesellschaft m.b.H., 47877 Willich, DE
Erfinder Baumgarten, Manfred, 41472 Neuss, DE;
Säemann, Lothar, 35305 Grünberg, DE
Vertreter Koßobutzki, W., Dipl.-Ing.(FH), Pat.-Anw., 56244 Helferskirchen
DE-Anmeldedatum 30.07.1993
DE-Aktenzeichen 4325636
Offenlegungstag 02.02.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.12.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.12.2003
IPC-Hauptklasse G01N 3/12
IPC-Nebenklasse G01N 3/36   F15B 3/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur dynamischen Innendruckprüfung von verschließbaren Hohlkörpern bei dem der zu prüfende Hohlkörper über einen von einem einstellbaren Funktionsgenerator und einem Ventil steuerbaren Druckübersetzer stoßweise durch ein flüssiges Druckmittel mit einem Impulsdruck mit einer niedrigen Grundfrequenz und einer großen Amplitude und mit einer höheren Überlagerungsfrequenz und kleiner Amplitude beaufschlagt wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Hohlkörper, beispielsweise Ventilgehäuse, Akkumulatoren, Rohrleitungen, Schlauchleitungen und Schläuche müssen, in Abhängigkeit von ihrem Einsatzzweck, einer dynamischen Innendruckprüfung unterzogen werden.

Aus der EP 0 096 887 A2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Innendruckprüfung eines Plastikrohrs bekannt. Dabei wird das Rohr aufgeheizt und über ein hydraulisches Kraftübertragungssystem mit Wasser einer bestimmten Temperatur bis zu einem definierten Druck befüllt. Das Rohr wird in diesem Zustand bis zum Bersten des Rohres gehalten.

Aus der GB 2 081 457 A ist darüber hinaus eine Maschine zum Prüfen von Materialien bekannt, bei der ein Vollkörper periodisch mit Druck beaufschlagt wird, wobei ein erster Druck einen linearen Anstieg beschreibt, auf einem definierten Plateauwert für eine bestimmte Zeit verweilt und anschließend linear abgesenkt wird. Während des Plateaus des ersten Drucks wird zusätzlich ein sinusförmiger zweiter Druck mit einer höheren Frequenz und kleinerer Amplitude auf den Prüfkörper aufgegeben.

Aus der DE 947 757 B ist schließlich eine aus mehreren Pumpelementen bestehende Pumpe für pulsierende Förderung zur Erzeugung einer Schwinglast bei Prüfmaschinen für Werkstoffvollkörper bekannt.

Bei der dynamischen Innendruckprüfung wird als Prüfmittel hauptsächlich ein Hydrauliköl auf Mineralölbasis verwendet, welches stoßweise in den zu prüfenden Hohlkörper gedrückt wird. Dabei entspricht der Druck-Zeit-Verlauf einer vorgegebenen Kurve mit einem ebenfalls vorgegebenen Lastwechsel. Dieser vorgegebenen Kurve der sogenannten Grundfrequenz von beispielsweise 0,5-5 Hz, kann eine Frequenz von beispielsweise 25 Hz überlagert sein. Um derartige Impulsdrücke in den zu prüfenden Hohlkörper einzuleiten, wird derselbe über einen einstellbaren Funktionsgenerator und einen ventilsteuerbaren Druckübersetzer mit dem flüssigen Druckmittel beaufschlagt. Dabei muß der Druckübersetzer einerseits ein großes Arbeitsvolumen für die Grundfrequenz besitzen und sich andererseits für die Überlagerungsfrequenz mit einem verhältnismäßig hohen Lastwechsel hin- und herbewegen, was einen nicht unbeachtlichen Verschleiß mit sich bringt, da hierbei eine ausreichende Schmierung durch das Hydrauliköl nicht mehr sichergestellt ist. Dies hat zur Folge, daß der Druckübersetzer in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen gewartet und gegebenenfalls ausgewechselt werden muß, was mit nicht unbeachtlichen Kosten verbunden ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur dynamischen Innendruckprüfung von verschließbaren Hohlkörpern aufzuzeigen, bei dem der ein hohes Arbeitsvolumen aufzubringende Druckübersetzer nicht gleichzeitig auch mit einer hohen Frequenz betrieben werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß der Funktionsgenerator zwei getrennte Druckübersetzer mit unterschiedlich großen Volumina steuert und daß der Druckübersetzer mit dem größeren Volumen die niedrige Grundfrequenz mit der großen Amplitude und der Druckübersetzer mit dem kleinen Volumen die höhere Überlagerungsfrequenz mit der kleineren Amplitude des Impulsdruckes erzeugt.

Durch dieses Verfahren und die beiden getrennten Druckübersetzer wird der Druckübersetzer für das hohe Arbeitsvolumen nur für die verhältnismäßig geringe Grundfrequenz benutzt. Dies bedeutet, daß dieser Druckübersetzer ausreichend geschmiert wird und nur einem geringen Verschleiß unterliegt. Andererseits führt aber der zweite Druckübersetzer für die höhere Überlagerungsfrequenz ebenfalls verhältnismäßig große Hübe aus, so daß auch hier eine ausreichende Schmierung sichergestellt und damit der Verschleiß gering ist. Ein in seinem Arbeitsvolumen und seiner Masse kleiner Druckübersetzer ermöglicht aber auch höhere Frequenzen, was eine bessere Regelbarkeit ergibt.

Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung sind in Anspruch 2 erläutert.

Vorzugsweise werden in dem Verfahren die beiden Druckübersetzer in einem geschlossenen Weg-Regelkreis beaufschlagt.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aufweisend einen Funktionsgenerator mit einem nachgeordneten Regler, einem Servoventil und einem Druckübersetzer, wobei der Funktionsgenerator aus zwei getrennten synchronisierten Generatoren gebildet ist, beiden Generatoren jeweils ein Regler ein Servoventil und ein Druckübersetzer zugeordnet ist und die beiden Druckübersetzer für unterschiedlich große Volumenströme ausgebildet sind.

Vorzugsweise werden die beiden Druckübersetzer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung parallel zueinander angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jedem der Druckübersetzer ein mit dem entsprechenden Regler verbundener Wegaufnehmer zugeordnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Zeichnung ist ein hydraulisches Schaltbild eines Impulsprüfstandes gezeigt, der aus einer nur angedeuteten Prüfkammer 1 besteht, in die der zu prüfende Hohlkörper 2 - meist sind es mehrere Hohlkörper 2, die parallel zueinander angeordnet sind - eingesetzt und in ansich bekannter, nicht dargestellter Weise mit einem flüssigen Medium, meist ist es Hydrauliköl auf Mineralölbasis, drucklos gefüllt wird. Zusätzlich ist der Hohlkörper 2 an eine ebenfalls mit flüssigem Druckmittel gefüllte Leitung 3 angeschlossen.

Die Leitung 3 ist mit zwei parallel zueinander geschalteten Druckübersetzern 4, 5 an sich bekannter Bauart verbunden. Dabei weist der Druckübersetzer 4 ein verhältnismäßiges hohes Arbeitsvolumen auf, während der Druckübersetzer 5 nur ein geringes Arbeitsvolumen besitzt. In die Leitung 3 mündet ferner eine Leitung 6 mit einem Druckaufnehmer 7, mit dem die in der Leitung 3 und damit im Hohlkörper 2 herrschenden Drücke genau gemessen und gegebenenfalls über eine Aufzeichnungseinrichtung registriert werden. Der Druckübersetzer 4 ist über Leitungen 8, 9 mit einem Servoventil 10 verbunden, welches seinerseits über Leitungen 11, 12 an eine Hydraulikversorgung 13 angeschlossen ist. Das Servoventil 10 wird von einem Regler 14 gesteuert, dessen an das Servoventil 10 zu übertragende Regelgröße durch ständiges Vergleichen eines Ist-Wertes mit einem Soll-Wert erzeugt wird. Dabei wird der Soll-Wert von einem Funktionsgenerator 15 über eine Leitung 16 dem Regler 14 zugeführt. Der jeweilige Ist-Wert wird von einem Wegaufnehmer 17, der mit dem sich bewegenden Teil des Druckübersetzers 4 verbunden ist, ermittelt und über eine Leitung 29 dem Regler 14 zugeführt.

Auch der Druckübersetzer 5 ist über Leitungen 18, 19 mit einem Servoventil 20 verbunden, welches seinerseits über Leitungen 21, 22 an die Druckmittelversorgung 13 angeschlossen ist. Auch dem Servoventil 20 ist ein Regler 23 zugeordnet, dessen das Servoventil 20 beeinflussende Regelgröße über eine Leitung 28 von einem Soll-Wert des Funktionsgenerators 15 und über eine Leitung 24 von dem Ist-Wert eines dem Druckübersetzer 5 zugeordneten Wegaufnehmers 25 beeinflußt wird. Hinsichtlich dieses Wegaufnehmers 25 gelten auch die zu dem Wegaufnehmer 17 gemachten Ausführungen.

Der Funktionsgenerator 15 besteht aus zwei synchronisierten, an sich bekannten und nicht näher dargestellten Generatoren, von denen der eine Generator den langsamen, als Trapez 26 gezeichneten Grundfunktionsanteil und der andere Generator den höher frequenten, als Sinus 27 gezeichneten Funktionsanteil übernimmt. Dabei werden in dem Funktionsgenerator 15 die gewünschten Soll-Werte für die Grundfrequenz und die sogenannte Überlagerungsfrequenz eingestellt, die genau dem für die Prüfung des Hohlkörpers 2 erforderlichen Lastwechsel entsprechen.

Die beiden Druckübersetzer 4, 5 sind unterschiedlich groß und entsprechend dem benötigen Arbeitsvolumen ausgebildet. Dabei erzeugt der das größere Arbeitsvolumen aufweisende Druckübersetzer 4 die niedrige Grundfrequenz, die etwa 0,5 bis 5 Hz betragen kann, während die sogenannte Überlagerungsfrequenz, die beispielsweise 25 Hz beträgt, von dem kleineren, ein erheblich niedrigeres Arbeitsvolumen aufweisenden Druckübersetzer 5 erzeugt wird. Die Druckübersetzer 4, 5 werden in einem geschlossenen Wegregelkreis gefahren und können zur Erzeugung der Druckanteile problemlos den jeweils erforderlichen Arbeitsvolumen angepaßt werden. Da die Druckübersetzer 4, 5 über getrennte Servoventile 10, 20 mit getrennten Reglern 14, 23 angesteuert werden und die Regler 14, 23 für den jeweiligen Druckübersetzer optimal eingestellt und/oder angepaßt werden können, kann die gewünschte Druckzeitfunktion für den zu prüfenden Hohlkörper 2 in einfacher Weise aus dem Weg und damit aus der Addition der Drücke der beiden Druckübersetzer 4, 5 optimal erzeugt werden.

Bei der Arbeitsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung werden zunächst die Druckwerte der beiden Druckübersetzer 4, 5 durch entsprechende Wegvorgaben im Funktionsgenerator 15 eingestellt. Die dabei erzeugten Druckanteile werden vom Bediener beurteilt und können entsprechend dem gewünschten Wert durch Sollwertänderung für die beiden Druckübersetzer angepaßt werden. Dabei ist es grundsätzlich auch möglich die Anpassung der Sollwertanteile in einem Rechner vorzunehmen, wobei der Zusammenhang, daß die Wegänderung annähernd proportional der Druckänderung ist, zugrundegelegt werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur dynamischen Innendruckprüfung von verschließbaren Hohlkörpern, bei dem der zu prüfende Hohlkörper über einen von einem einstellbaren Funktionsgenerator und einem Ventil steuerbaren Druckübersetzer stoßweise durch ein flüssiges Druckmittel mit einem Impulsdruck mit einer niedrigen Grundfrequenz und einer großen Amplitude und mit einer höheren Überlagerungsfrequenz und kleiner Amplitude beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsgenerator zwei getrennte Druckübersetzer mit unterschiedlich großen Volumina steuert und dass der Druckübersetzer mit dem größeren Volumen die niedrige Grundfrequenz mit der großen Amplitude und der Druckübersetzer mit dem kleinen Volumen die höhere Überlagerungsfrequenz mit der kleineren Amplitude des Impulsdruckes erzeugt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckübersetzer in einem geschlossenen Weg-Regelkreis beaufschlagt werden.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, aufweisend einen Funktionsgenerator mit einem nachgeordneten Regler, einem Servoventil und einem Druckübersetzer, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsgenerator aus zwei getrennten synchronisierten Generatoren gebildet ist, dass beiden Generatoren jeweils ein Regler ein Servoventil und ein Druckübersetzer zugeordnet ist und dass die beiden Druckübersetzer für unterschiedlich große Volumenströme ausgebildet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckübersetzer parallel zueinander angeordnet sind.
  5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Druckübersetzer ein mit dem entsprechenden Regler verbundener Wegaufnehmer zugeordnet ist.






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