CN101443645A - 用于检验管状物体的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在一个圆筒形压力腔中检验管状物体(10)，尤其是纸筒的方法以及一种用于实施该方法的设备(1)。为了改善检验期间的操作，按本发明规定：使用一种方法，它用于借助一个圆筒形压力腔对管状物体(10)进行检验，其中，将待检验的管状物体(10)容纳于一个具有压力套(5)的空心圆筒(2)中，并且当压力套(5)被加载一种压力介质时，该压力套相对于空心圆筒(2)支承。通过压力套(5)在空心圆筒(2)上的支承可使其容积变化仅在径向方向上朝管状物体(10)进行。在此，压力套(5)的内表面(12)均匀地靠置到物体(10)的表面上，并且随着压力继续提高，可对抗压强度进行记录，直至到达预定的最终压力，或者当管状物体(10)出现损坏时可确定最大的抗压强度。

Description

用于检验管状物体的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于在一个圆筒形压力腔中检验管状物体，尤其是纸筒的方法以及一种实施该方法的设备。

背景技术

该方法可应用于所有管状物体以检验其抗压强度。但该方法是为了使纸筒在抗压强度方面经受一种标准化的检验而特别被研发的。根据规定的应用目的，管状物体、即纸筒必须具有足够的抗压强度，使得卷绕到筒子上的材料能够在不损坏芯部的情况下进行卷绕以及尤其是可在卷绕之后进行运输。这种管状壁被大规模地应用于多种应用目的，例如在造纸业中用于卷绕报社的原纸，其中，这些纸筒可具有超过10米的长度以及必须承受高至10吨的负荷。此外这种管状体还被应用于卷绕箔、膜、丝线或纱线以及纺织物或人造材料，其中，在一些情况下需要注意被卷绕塑料材料的存储效应，这种存储效例如会导致管状体的缩颈并且由此产生一个附加的径向压力负荷。相应地纸筒被卷绕成厚壁的，对此使用了不同的技术、粘接剂及制造方法。由于纸筒规定的载荷而要求这类管状产品的制造商必须实施质量控制并为他们的客户确保一定的抗压强度特性。为了这个目的，对被弯曲的外表面加载一个压力并检验抗压强度。

至今已知一些检验方法，其中管状物体被直接加载一种液压流体。由于待加载的高压而总是出现可靠密封方面的困难，此外也不能排除由于与液压流体的直接接触而出现检验结果的歪曲。

DE 603 00 903 T2中公开了一种方法，其中待检验管状件被容纳于一个圆筒形压力腔中，该压力腔的内径远远大于待检验件。中间间隙用小球来填充，从外部向这些小球施压，以便在待检验管状件的弯曲表面上施加一个均匀的压力。为了防止压力介质与这些小球的直接接触及待检验件的直接接触设置有一个橡胶膜，向该膜施加一个压力并且该压力从膜处向靠置在管状件表面上的小球传递。在这里，为了达到足够的密封性，需要接在装入管状件后立即填充存在的压力腔且以这样的方式加以密封，使得加载的压力仅作用到存在的小球上。这样做的缺点是：装配和拆卸检验设备的费用很高，使得仅少数管状件可在适当的时间内被同一个检验设备所检验。

发明内容

因此本发明的任务是：简化这种检验方法，以消除现有技术的缺点并且还大大改善操作。

根据本发明，为了解决这一任务提出一种用于在一个圆筒形压力腔中检验管状物体，尤其是纸筒的方法，其特征在于下面的步骤：

—将待检验管状物体容纳于一个压力腔中，该压力腔由一个具有压力套的空心圆筒组成，其中所述压力套相对于空心圆筒支承，并且压力套在径向向外及在轴向上的膨胀被限制；

—用一种压力介质加载所述压力套，使得压力套的内表面均匀地靠置到所述物体的表面上；以及

—提高压力，直至达到要检验的最终压力或者所述管状物体出现损坏。

本发明的进一步有利的构造可从从属权利要求中得到。

根据本发明的方法的特征在于，所述管状物体被容纳于一个压力腔中，该压力腔原则上由一个具有压力套的空心圆筒，特别是一个金属空心圆筒组成。在这里管状物体被推进压力腔内，使得压力套部分地贴靠在管状物体的弯曲表面上而不已经施加压力。在加载压力后压力套在整个圆周上均匀靠置到物体的表面上且同时支承在空心圆筒上，使得进一步形成的压力仅传递到管状物体的表面上。在此，有控制地提升压力这样长，直至到达要检验的最终压力由此确保了管状物体的稳定性，或者直至出现损坏。只要管状物体出现过早的损坏，那么就没有达到要求的抗压强度。而当达到最大的最终压力并且被相应记录后，该管状物体就通过了这部分的质量检验，使得本检验结果可用作为客户的质量证书。

根据本发明的方法的优点尤其在于：不需要大的时间成本就可更换管状物体，因为为了使管状物体在压力套之内能再次自由运动仅需例如将压力卸载。在放入一个另外的管状物体后即可进行新的检验而无需高成本的密封措施。

根据本发明的方法的特征尤其还在于：将一个待检验管状物体、例如纸筒放入该检验设备中，通过压力套在检验设备的整个长度上加载压力到管状物体的表面上，其中压力套在径向向外及在轴向上的膨胀被限制。因此在压力加载时膨胀仅可向待检验管状物体的方向进行。在检验结束之后，即达到所规定的最终压力或管状物体出现损坏时，仅需进行一个短时间的压力卸载来更换管状物体。本方法的特别意义还在于：即使在需要施加大的检验压力的情况下也可省掉高成本的密封措施，因为只有被加载的压力套的内容积与所使用的流体直接接触。

根据本发明的检验设备的另一个优点在于：不需要在检验设备端侧上装夹并且待检验表面的长度可以构造得显著更大。在这里只涉及检验设备的长度并且其尺寸可相应地确定。通过这种装夹方式尤其确保，该管状物体，例如纸筒的状态像后面投入使用中那样以及由于加载压力而受到在筒的整个轴向长度上延伸的扭曲或压挤，致使可能的薄弱部位引起筒的损坏。因此这样的检验更加符合现实而且还可通过简单的检验设备被快速灵活地实施。

根据本发明的检验设备的特殊优点还在于，使用根据本发明的结构的检验设备可以被构造得很长，因此可对纸筒进行绝对符合现实的负荷测试。另外，为了可以确定待检验纸筒在损坏之前的典型特性，该检验设备还允许在压力升高期间检测长度和直径的变化。典型的是，随着压力升高首先出现比例关系E_r＝ΔP/ΔD的线性上升，然后根据特性曲线的一种渐进的走向达到断点。这里涉及被卷绕的管筒在实际使用期间的典型特性，如果它的尺寸被确定为太薄弱的话。

特别有意义的是，通过压力套向管状物体的弯曲表面施加一个均匀的压力且出于这个原因选择一种同心地包围该管状物体的模具。

作为液压压力介质优先选择一种液体，如水、油或凝胶。可选择地也可选用一种上述压力介质的混合物。

为了确保管状物体的均匀的压力加载还规定：压力套的膨胀一方面通过空心圆筒另一方面通过端侧的法兰盘被限制，使得在压力加载时膨胀只能向管状物体的方向进行。

为了做记录在此还规定：通过压力计监测和显示当时的压力，直至达到所要求的最终压力。在管状物体提前损坏的情况下，可通过由于管状物体被压扁而检测到一个突然的压力降低来显示损坏。

在另一个设计方案中，可在压力加载期间监测内径，以便记录压力加载期间的形状稳定性并且由此也记录变形。在此，还可通过传感器监测管状物体的长度变化，以便也记录该变形。此外可以借助一个附加的旋转装置检验管状体的回转。这一措施对于快速运行的管状体特别重要，因为微小的失衡就可能导致很大的问题。

所使用的方法的优点特别还在于，可同时进行多个管状物体的表面检验。在许多情况下纸筒设有一个防止待卷绕材料损坏的最终层。这个最终层可具有不同的层厚且适应于不同的使用目的。例如如果要将薄膜卷绕到纸筒上且此薄膜不可以被损坏，由此原因卷绕一个软的最终层。通过本检验方法，在将管状物体从检验设备中取出后，还可模拟在压力建立直至达到最终压力期间表面的变化。如果表面始终光滑且柔弹性地回到其初始状态，那么就可排除待卷绕材料的损坏的可能性。但是如果表面由于压力加载而具有不平度或者趋于形成裂纹，那么就存在卷绕到筒子上的材料着被损坏的危险。所以，通过根据本发明的方法，在检验期间还可模拟一些特定的压力，分别检验表面特性直至将其提升到最大压力，使得可以在各个检验步骤中已经提前模拟(nachvollziehen)表面的变形。

根据本发明还提供一种用于检验管状物体的设备，它包括一个用于容纳管状物体的圆筒形压力腔、一个控制装置和一些另外的产生压力的装置，其中，所述压力腔由金属空心圆筒构成，在该空心圆筒中支承着一个压力套，其可被加载一种压力介质。其他的有利的构造可从装置从属权利要求中得出。

出于稳定的原因，所使用的空心圆筒由金属制成且具有相应的壁厚。金属空心圆筒内部支承着压力套，它或是直接与金属空心圆筒的内表面连接或是以一个松弛地置入的柔性涨圈的形式被插入。在加载压力介质的情况下涨圈也就是压力套扩张，其外表面支承在金属空心圆筒上，同时内表面靠置在管状物体上。为了使压紧力均匀地作用到管状物体上，尤其是纸筒上，涨圈在径向上的膨胀通过空心圆筒被限制而在轴向上的膨胀通过法兰盘被限制，所述法兰盘在端侧与空心圆筒(用螺栓)拧紧在一起且法兰盘具有一个通口，该通口这样与管状物体的外径相适配，使得最大的待检验物体可穿过法兰盘被推入到空心圆筒中。在这里特别有利的是，检验设备两侧的可进入性。压力套自身被加载一种压力介质，该压力介质可通过一个压力介质接头从外部被输入，其中，可以任意选择压力介质输入的位置。优选该压力介质接头被沿径向外穿过空心圆筒，使得压力介质接头与压力套或涨圈的连接在形锁合的情况下相对于空心圆筒支承，从而可排除机械应力。因此这里所使用的涨圈位于空心圆筒和管状物体之间并且在压力加载时被面状地挤压到空心圆筒和管状物体上。由此尤其可保证，避免褶痕和对待检验物体的不均匀的靠置。因此这种涨圈的持久性被设计用于许多次试验，而这个设备的特征还在于，检验物体可简单地从两侧被装入检验设备内并且也可简单地被再次取出。这个涨圈例如可由柔性橡胶涨圈构成或者由纺织纤维、人造纤维或者类似橡胶的材料的混合物构成。

在本发明的另一构造中规定：在检验过程中可以通过压力计来连续地检验和记录压力形成，其中，可立即地检验出一个突然的压力降并且显示物体损坏。每当纸筒不能再承受压力载荷时，就会出现变形，这不仅损坏表面，还损害壁厚及已有的几何形状。因而在退让时橡胶涨圈会以立刻膨胀，由此出现了短时的但明显可确定的压力降。此外还可通过传感器同时监测管状物体的内径和长度变化并且也将其记录下来，这样所出现的同样是不期望的变形不会超过一个通常的极限尺寸。因此所接收到的全部测量值可组合在记录中来确保一定产品的质量控制，该产品在通过检验之后满足规定的要求。

优选可以为检验设备使用一个电子控制装置，尤其是EDV-支持的控制装置，它不仅监测传感器、接收和储存它们的测量值，还相应地控制压力介质加载，其中，在需要时将所储存的信息传递到数据载体或者一个上级的通信单元。此外还存在这样的可能性：在快速的压力降的情况下由管状物体的损坏激活一个光学的和/或声学的信号发送器，使得检验人员可不依赖于电子控制装置地立即发现，能够终断检验过程，因为管状物体没有承受住负荷。为了产生足够的最终压力设有压力产生装置，它们包括至少一个压力介质容器、一个泵和一个通向压力套的输入管道，使得压力介质可以连续地、受监控地被输入。附加地，可以在管状体的表面上设置另外的以薄膜或测量条形式的传感器，以监测表面应力。

在一个特殊构造中规定：检验设备具有一个轴，其经由轴承元件被支承且具有一个手轮，其中，传感器与该轴相对不可转动地相连接。借助所述轴，可以在进行压力检验之前或之后检验回转特性，这种回转特性例如对于快速运转的印刷机必须特别加以重视。

因此，总之可以确定的是：通过本发明的方法和用于实施该方法的设备，可以在最短的时间内检验许多管状物体的抗压强度，其中该方法的特别之处在于：确保了管状物体的快速更换并且可以避免在每放入一个管状物体后所需要的高成本的密封措施、螺栓拧紧等。而通过该设备，通过快速更换管状物体及快速重新使用检验设备，可以连续地实施检验过程。

附图说明

下面借助附图进一步描述本发明，其中所示的实施例不应被看作为限制。

图1以剖面侧视图表示根据本发明的用于检验管状体的抗压强度的设备；

图2根据图1的设备的一个另外的侧视图；

图3以第一透视图表示按图1的本发明设备及其外套；

图4以透视剖视图表示按图3的本发明设备；

图5用于实施检验方法的设备；以及

图6纸筒的特性曲线Er＝ΔPΔD的典型走向。

具体实施方式

图1表示一个根据本发明的设备1的剖面侧视图，该设备由一个空心圆筒2、两个端侧的法兰盘3、4及一个压力套5组成。空心圆筒2具有一个通口6，压力套5的一个压力介质接头7穿过该通口被导向外部。空心圆筒2在端侧通过两个法兰盘3、4被限定，法兰盘借助紧固螺栓8与空心圆筒拧紧在一起。法兰盘3、4具有一个通口9，待检验管状体10可以穿过该通口被推入。

对于规定的应用目的，作为物体10考虑一个纸筒段，该纸筒段在整个长度上被推入设备1且它的外表面11与压力套5的内表面12直接接触。但也可设想，将设备1用于检验其他的管状体，例如塑料筒。压力套5的外表面13靠置在空心圆筒2的内表面14上，使得在压力加载的情况下压力套5可以支承在空心圆筒2和侧面的法兰盘3、4上。因此压力套5仅可在径向方向上膨胀到管状体10上，在本实施例中压力套5被设计成压力膜或者压力涨圈。压力套5的接头7通过孔6从空心圆筒2中导出，使得压力介质，例如水、油或凝胶可以以高压被输入。压力产生装置以及一个控制装置没有在该附图中被示出，但从图5中可看到。

图2表示根据本发明的设备1的一个另外的侧视图，而且是在端面方向上，从而只有法兰盘3与螺栓8及通口9以及位于里面的管状体可见。

图3以一个透视图表示根据本发明的设备1，具有一个从空心圆筒2中导出的压力介质接头7以及在端侧被拧上的法兰盘3、4，借助螺栓8将法兰盘与空心圆筒2拧紧在一起。通过凹口9可以看到压力套5或压力涨圈以及被放入的管状体10。

由表示根据本发明的设备1的剖视图的图4还可清楚地看出，空心圆筒2是如何靠置在压力套5上以及压力套5如何靠置在管状体上的。同样也可以看到法兰盘3、4与空心圆筒2的拧紧。

为了检验管状体10，将其穿过通口9推入设备1中，然后通过压力介质接头7可以输入压力介质。压力介质仅进入完全封闭的现有的压力套5中，压力套5一方面靠置在空心圆筒2上另一方面靠置在管状体10上。由于压力的升高，一个均匀的压力从外部被施加到管状体10的弯曲的表面上，并且这样施加一个均匀的力，使得待检验管状体10可在其抗压强度方面被检验。在此，通过其它的没有示出的传感器可测量管状体10的内径和总长度的变化以及所产生的压力的变化，且通过一个同样没有示出的控制装置可预定检验程序的运行流程以及接收和记录所测得的数据。

图5以剖视图表示根据本发明的设备1，它由空心圆筒2和两个侧面的法兰盘3、4以及所使用的压力套5组成。一个待检验体10被推入设备1中，而且它在所示实施例中是一个由许多层卷绕的纸层组成的纸筒段。整个检验设备还包括一个控制装置15，它用于分析测量值信号和用于用一种压力介质加载压力套，其中，压力介质从一个存储容器16中通过一个泵装置17被输入到压力套5中。为了这个目的，一方面压力介质存储容器16通过一个输入管道18与泵装置17相连接，另一方面泵装置17通过一个另外的输入管道19与压力介质接头7相连接。附加地设有一个压力测量器20，它可直接显示输入管道19中的压力。控制装置15通过一个控制线21对泵装置17进行控制。此外，控制装置15设有引线22、23、24，它们通往各个传感器25、26、27、28、29。传感器25、29用于确定管状体10的长度变化，而传感器26、27、28监测管状体在径向方向上的可能的变形。此外为了测定整个管长度上的压力分布曲线，管状体10自身可以在表面上设有测量薄膜30或测量条，它们部分地缠绕管状体。另外通过一个声学的和/或光学的装置31还可显示由于管状体10的损坏而出现的突然压力降。

此外，设备1还具有一个轴32，该轴在侧面支承在轴承元件33、34上且具有一个手轮35。在轴32上固定传感器26、27、28，它们被设置在管状的壁10内部且它们的测针靠置在该管状体的壁上。传感器26、27、28被固定在轴32上，使得借助这些传感器26、27、28和对手轮35的操作可检验管状体10的回转(Rundlauf：同心度)。这种回转例如可与压力加载无关地进行，以确定纸筒是否被构造得轴向对称。借助传感器26、27和28还可以确定，所述筒在进行压力加载之后是否能够具有所希望的回转而没有几何变形，以保持预定的质量标准。

图6表示在用根据本发明的设备做负荷测试期间所测得的特性曲线的典型分布/走向。压力升高时，在特性曲线过渡为一种渐进的曲线分布直至断点之前，比例关系Er＝ΔP/ΔD首先呈线性上升。

附图标记列表

1.设备                        20.压力测量器

2.空心圆筒                    21.控制线

3.法兰盘                      22.引线

4.法兰盘                      23.引线

5.压力套                      24.引线

6.通口                        25.传感器

7.压力介质接头                26.传感器

8.紧固螺栓                    27.传感器

9.通口                        28.传感器

10.管状体                     29.传感器

11.外表面                     30.测量薄膜

12.内表面                     31.装置

13.外表面                     32.轴

14.内表面                     33.轴承元件

15.控制装置                   34.轴承元件

16.存储容器                   35.手轮

17.泵装置                     36.夹紧体

18.输入管道                   37.夹紧体

19.输入管道

Claims (22)

1.一种用于在一个圆筒形压力腔中检验管状物体(10)尤其是纸筒的方法，其特征在于下面的步骤：

—将待检验的管状物体(10)容纳于一个压力腔中，该压力腔由一个具有一个压力套(5)的空心圆筒(2)组成，其中所述压力套(5)相对于该空心圆筒(2)支承，并且所述压力套(5)在径向向外及在轴向上的膨胀被限制；

—用一种压力介质加载所述压力套(5)，使得压力套(5)的内表面(12)均匀地靠置到所述物体(10)的表面上；以及

—提高压力，直至达到要检验的最终压力或者所述管状物体(10)出现损坏。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过所述压力套(5)向所述管状物体(10)的弯曲的表面上施加一个均匀的压力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：使用一种液体例如水或油、一种凝胶或前述压力介质的混合物作为液压压力介质。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：所述压力套(5)的膨胀通过空心圆筒(2)及端侧的法兰盘(3、4)被限制，使得向所述管状物体(10)的方向实现膨胀。

5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于：通过一个压力计(20)监测所述压力套(5)内部的压力。

6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于：通过检测突然的压力降来显示所述物体(10)的损坏。

7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于：通过另外的传感器(26、27、28)监测内径。

8.根据权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于：通过另外的传感器(25、29)监测所述管状物体(10)的长度变化。

9.根据权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于：借助检验设备进行所述管状物体(10)的表面检验，尤其是同心度的检验及几何变形的检验。

10.一种用于检验管状物体(10)的设备(1)，包括一个用于容纳管状物体(10)的圆筒形压力腔、一个控制装置以及一些另外的压力产生装置，其特征在于：所述压力腔由一个金属的空心圆筒(2)组成，在该空心圆筒中支承一个压力套(5)，所述压力套可用一种压力介质加载，其中，在压力加载时所述压力套(5)的内表面(12)靠置在管状物体(10)上，而外表面(13)支承在空心圆筒(2)上，其中所述压力套(5)在径向向外及在轴向上的膨胀被限制。

11.根据权利要求10所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：所述压力套(5)由一弹性的涨圈组成。

12.根据权利要求10或11所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：所述压力套(5)可用一种压力介质加载，该压力介质可通过一个压力介质接头(7)从外面被输入。

13.根据权利要求10、11或12所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：所述压力介质接头(7)穿过空心圆筒(2)径向向外地被引导。

14.根据权利要求10-13之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：所述空心圆筒(2)在端侧与法兰盘(3、4)拧紧在一起，所述法兰盘具有一个通口(9)，该通口适配于所述管状物体(10)的外径。

15.根据权利要求10-14之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：可通过一个压力计(20)监控压力形成。

16.根据权利要求10-15之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：为了确定所述管状物体(10)的损坏，可通过传感器检验压力降。

17.根据权利要求10-16之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：通过传感器(25、26、27、28、29)监测所述管状物体(10)的内径和/或长度变化。

18.根据权利要求10-17之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：通过一个电子控制装置(15)监测所述传感器(25、26、27、28、29)并且存储测量值以及控制压力介质加载，其中在需要时进行所存储的信息的传输。

19.根据权利要求10-18之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：光学的和/或声学的信号发送器(31)可在压力降的情况下被激活。

20.根据权利要求10-19之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：所述压力产生装置具有至少一个压力介质容器(16)、一个泵(17)和通向所述压力套(5)的输入管道(18，19)。

21.根据权利要求10-20之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：在所述管状物体的表面上设置薄膜(30)或测量条形式的一些另外的传感器。

22.根据权利要求10-21之一所述的用于检验管状物体(10)的设备，其特征在于：所述检验设备具有一个带动轴(32)，该带动轴支承在轴承元件(33、34)上并且具有一个手轮(35)，其中，所述传感器(26、27、28)与该轴(32)相对不可转动地相连接。

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