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Einrichtung zur kontinuierlichen, berührungslosen und zerstörungsfreien Durchmesserkontrolle von strangförmigen Gebilden
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen, berührungslosen und zerstörungsfreien Durchmesserkontrolle von strangförmigen Gebilden unter Anwendung radioaktiver
Strahlen, bestehend aus einer das strangförmige Gebilde umschliessenden Ionisationskammer und
Elektroden, die über Leitungen einerseits mit einer Spannungsquelle und anderseits mit der
Fertigungseinrichtung des strangförmigen Gebildes unter Zwischenschaltung einer Stromanzeige- einrichtung und einer Regeleinrichtung verbunden sind. Die Einrichtung ist jedoch auch zur Messung des Aussendurchmessers von Rohren und andern Profilen geeignet, wobei der Werkstoff keine Rolle spielt.
Es ist bekannt, die Dicke von strangförmigen Gebilden, insbesondere von Isolierhüllen isolierter Leiter, durch mechanische Abtastung mittels Rollen zu messen. Das Messergebnis wird an elektrischen Geräten angezeigt.
Weiterhin ist es möglich, strangförmige Gebilde berührungslos auf optischem Wege abzutasten und das Messergebnis an geeigneten Instrumenten sichtbar zu machen.
Bei einem andern bekannten Verfahren wird als Strahlenquelle eine Röntgenröhre benutzt, die durch eine Maske fokussiert wird. Zwischen der Strahlenquelle und einem Leuchtschrim wird das zu messende strangförmige Gebilde berührungslos vorbeigeführt, so dass auf dem Leuchtschirm der Durchmesser des strangförmigen Gebildes direkt angezeigt wird.
Es ist ferner bekannt, schlauchförmige Gebilde aus Kunststoffen derart berührungslos zu messen, dass im Inneren des Kunststoffschlauches eine Ionisationskammer und ausserhalb ein oder mehrere Strahler angeordnet sind.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur berührungslosen Messung des Durchmessers befindet sich das zu messende strangförmige Gebilde zwischen einer radioaktiven Strahlenquelle und einem Radiodetektor. Durch Anwendung eines Diaphragmas ist gewährleistet, dass das zu messende strangförmige Gebilde nur von einem nahezu parallelen radioaktiven Strahlenbündel getroffen wird.
Die bekannten Verfahren weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Die mechanische Abtastung hat den Nachteil, dass die Messung nicht berührungslos erfolgt. Bei strangförmigen Gebilden aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere bei Kabeln und isolierten Leitern, können Verformungen und Beschädigungen an der Oberfläche auftreten. Da die Messung des thermoplastischen Materials in der Regel erst nach der Verfestigung erfolgen kann, entstehen grosse Totzeiten zwischen der Anzeige von Durchmesserschwankungen und der Einleitung des Regelvorganges. Dadurch ist für eine gewisse Fertigungszeit die Masshaltigkeit des Prüflings nicht gewährleistet. Darüber hinaus treten bei der Durchmesserkontrolle isolierter verseilter Leiter auf Grund des unvermeidlichen Verseildralls erhebliche Schwankungen der Messwertanzeige auf.
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Die bekannten optischen Messverfahren zur Durchmesserkontrolle von strangförmigen Gebilden haben sich in der Praxis nicht bewährt, da bereits der in der Messstrecke unvermeidliche Staub sowie Öldämpfe u. dgl. zu einer nicht kontrollierbaren Verfälschung des Messergebnisses führen.
Bei der Abbildung des Prüflings mittels Röntgenstrahlung auf einem Leuchtschirm zur
Durchmesserkontrolle können Lageänderungen des Prüflings an der Messstrecke eine Durchmesser- änderung vortäuschen. Die Anwendung von Röntgengeräten für derartige Zwecke erfordert ausserdem hohe Aufwendungen für die Anschaffung und Wartung der Geräte.
Die Anwendung des Verfahrens, bei dem sich im Inneren des zu messenden Prüflings eine
Ionisationskammer befindet und aussen Strahler angeordnet sind, ist auf die Messung der Wanddicke von schlauchförmigen Gebilden und Rohren beschränkt. Zur kontinuierlichen Messung des
Durchmessers von Kabeln und isolierten Leitern ist dieses Verfahren nicht anwendbar.
Bei der Anwendung von parallelen Strahlenbündeln einer radioaktiven Strahlenquelle verursachen
Lageänderungen des Prüflings eine Änderung des Messwertes, so dass sich eine eindeutige Aussage über den tatsächlichen Durchmesser des zu messenden strangförmigen Gebildes nicht machen lässt.
Zweck der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur kontinuierlichen, berührungslosen und zerstörungsfreien Durchmesserkontrolle von strangförmigen Gebilden zu schaffen, wodurch eine bessere Überwachung der Masshaltigkeit des Messgutes bei geringerer Störanfälligkeit gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die eine von der geometrischen Lage des Prüflings unabhängige, berührungslose und zerstörungsfreie Durchmesser- kontrolle von strangförmigen Gebilden ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einer ringförmig ausgebildeten
Ionisationskammer ein Aufnahmeraum in radialer Richtung durch ein Strahleneintrittsfenster begrenzt ist. Innerhalb des Aufnahmeraumes ist ein das Strahleneintrittsfenster durchstrahlendes radioaktives Präparat angeordnet.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist das radioaktive Präparat in Form eines Ringes am Strahleneintrittsfenster angeordnet.
Erfindungsgemäss kann jedoch auch ein blockförmiges radioaktives Präparat angewendet werden, welches in der Nähe des Strahleneintrittsfensters um das strangförmige Gebilde rotiert.
Mit dem blockförmigen radioaktiven Präparat läuft nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung eine Blende um, deren Öffnung dem radioaktiven Präparat gegenüberliegt, ansonsten aber das Strahleneintrittsfenster abdeckt.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung besitzt den Vorteil, dass sie in unmittelbarer Nähe der formgebenden Werkzeuge angebracht werden kann, z. B. bei der Kabelummantelung in unmittelbarer Nähe des Spritzkopfes eines Extruders. Ohne Zeitverlust steht als Ausgangsgrösse der Nachweiseinrichtung ein elektrisches Signal zur Verfügung, das vom Durchmesser des strangförmigen Gebildes abhängig ist. Dieses Signal kann zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung des Fertigungsprozesses benutzt werden. Die Folge davon ist eine kontinuierliche Kontrolle und Regelung der Masshaltigkeit des zu fertigenden strangförmigen Gebildes. Neben der damit verbundenen Qualitätssteigerung des Produktes ergibt sich gleichzeitig die Möglichkeit der automatischen Produktion von strangförmigen Gebilden.
Durch richtige Dosierung des Materialeinsatzes ergeben sich ausserdem Materialeinsparungen, so dass die strangförmigen Gebilde, z. B. Kabel und isolierte Leitungen, rentabler als bisher hergestellt werden können. Es ist ferner möglich, mit einem zentralen Nachweisgerät mehrere Messstellen zur Durchmesserkontrolle zu erfassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erfindungsgemässe Einrichtung robust, zuverlässig und wartungsfrei ist.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer Prinzipdarstellung einer ringförmigen Ionisationskammer, Fig. 2 die Einrichtung zur kontinuierlichen, berührungslosen und zerstörungsfreien Durchmesserkontrolle mit einem Prüfling im Schnitt, Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Einrichtung zur kontinuierlichen, berührungslosen und zerstörungsfreien Durchmesserkontrolle senkrecht zur Längsachse des strangförmigen Gebildes, Fig. 4 eine Schnittdarstellung senkrecht zur Längsachse eines Prüflings einer Einrichtung zur kontinuierlichen, berührungslosen und zerstörungsfreien Durchmesserkontrolle mit einem umlaufenden blockförmigen radioaktiven Präparat, Fig. 5 ein Blockschaltbild zur selbsttätigen Regelung von Durchmessern strangförmiger Gebilde.
Die Einrichtung zur kontinuierlichen, berührungslosen und zerstörungsfreien Durchmesserkontrolle von strangförmigen Gebilden besteht aus einer ringförmigen Ionisationskammer--2--, in der sich ringförmige Elektroden --3-- in einem ionisationsfähigen Medium befinden. Das Kammergehäuse der ringförmigen Ionisationskammer --2-- besteht aus einem beliebigen festen Werkstoff. Die
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der dem strangförmigen Gebilde--l--zugewandten Seite des Strahleneintrittsfensters--7-befestigt. Die Befestigung des ringförmigen radioaktiven Präparates --8-- kann z. B. durch Halteringe erfolgen.
Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand des ringförmigen radioaktiven Präparates --8-- von den seitlichen Begrenzungsebenen der ringförmigen Ionisationskammer--2--gleich ist, d. h., dass das ringförmige radioaktive Präparat --8-- in der Mitte des Strahleneintrittsfensters--7--angeordnet ist. Dies ermöglicht eine optimale Ausnutzung der Strahlungsintensität, was im Hinblick auf den Einsatz von geringen Aktivitäten und für den Strahlenschutz von Bedeutung ist.
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--9-- verwendetPräparat-9-umlaufen, dass die Öffnung der Blende --10-- dem blockförmigen radioaktiven Präparat--9--genau gegenüberliegt. Die Blende--10--deckt das Strahleneintrittsfenster--7-teilweise ab.
Auf diese Weise erhöht sich die relative Änderung des Ionisationsstromes und damit die Messempfindlichkeit bei einer vorgegebenen relativen Durchmesseränderung des strangförmigen Gebildes - gegenüber dem Fall ohne Blende--10--. Der für das strangförmige Gebilde--l-- vorgesehene Aufnahmeraum--14--wird in radialer Richtung durch das Strahleneintrittsfenster --7-- begrenzt.
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Bei Anschluss der Spannungsquelle-5--fliesst ein Ionisationsstrom, der durch eine geeignete Stromanzeigeeinrichtung--6--nachgewiesen wird. Durch die Schattenwirkung des zu messenden strangförmigen Gebildes--l--wird die in die ringförmige Ionisationskammer--2--gelangende Strahlenintensität geschwächt, so dass die Grösse des Ionisationsstromes ein direktes Mass für den Durchmesser des strangförmigen Gebildes--l--darstellt. Durch die Symmetrie der Anordnung wird erreicht, dass der Ionisationsstrom der ringförmigen Ionisationskammer--2--nur vom Durchmesser des strangförmigen Gebildes nicht aber von der speziellen Lage des strangförmigen Gebildes --1-- zur ringförmigen Ionisationskammer --2-- abhängt, so dass während des Fertigungsprozesses auftretende Lageänderungen ohne Einfluss auf das Messergebnis bleiben.
Wie auch aus Fig. 5 ersichtlich ist, kann das am Ausgang der Stromanzeigeeinrichtung--6--vorliegende elektrische Signal einer Regeleinrichtung --11-- zugeführt werden. Diese Regeleinrichtung--11--wirkt über ein Stellglied - -12-- so auf die verwendete Fertigungseinrichtung--13--, z. B. eine Extruderanlage, ein, dass von vorgegebener Soll-Wert des Durchmessers des strangförmigen Gebildes-l-im Fertigungsprozess eingehalten wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur kontinuierlichen, berührungslosen und zerstörungsfreien Durchmesserkontrolle von strangförmigen Gebilden unter Anwendung radioaktiver Strahlen, bestehend aus einer das strangförmige Gebilde umschliessenden Ionisationskammer und Elektroden, die über Leitungen einerseits mit einer Spannungsquelle und anderseits mit der Fertigungseinrichtung des strangförmigen Gebildes unter Zwischenschaltung einer Stromanzeigeeinrichtung und einer Regeleinrichtung verbunden sind,
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Aufnahmeraum (14) in radialer Richtung durch ein Strahleneintrittsfenster (7) begrenzt und dass innerhalb des Aufnahmeraumes (14) ein das Strahleneintrittsfenster (7) durchstrahlendes radioaktives Präparat (8 bzw. 9) angeordnet ist.
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