DE102006023110B4

DE102006023110B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen

Info

Publication number: DE102006023110B4
Application number: DE102006023110A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schwab
Original assignee: Corenso United Oy Ltd
Current assignee: Corex Finland Oy
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2026-05-17
Also published as: MX2008014651A; NO20085250L; EP2018536A1; KR101048282B1; CN101443645A; JP2009537794A; DE102006023110A1; KR20090027634A; US20090223301A1; WO2007131483A1

Abstract

Verfahren zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) in einer zylindrischen Druckkammer,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
– Aufnehmen des zu prüfenden rohrförmigen Gegenstandes (10) in einer Druckkammer, welche aus einem Hohlzylinder (2) mit einem doppelwandigen Druckmantel (5) besteht;
– Beaufschlagen des Druckmantels (5) mit einem Druckmittel, welches dem geschlossenen Druckmantel (5) zugeführt wird, sodass sich die Innenfläche (12) des Druckmantels (5) gleichmäßig an die Oberfläche des rohrförmigen Gegenstandes (10) unter gleichzeitiger Abstützung mit seiner Außenfläche an dem Hohlzylinder (2) anlegt; und
– Vornehmen einer Druckerhöhung, bis der zu prüfende Enddruck erreicht wird oder eine Beschädigung des rohrförmigen Gegenstandes (10) eingetreten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen in einer zylindrischen Druckkammer sowie eine Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens.
Das vorliegende Verfahren kann bei sämtlichen rohrförmigen Gegenständen angewendet werden, um deren Druckfestigkeit zu prüfen. Vorzugsweise wurde das Verfahren jedoch entwickelt, um Papierhülsen hinsichtlich ihrer Druckfestigkeit einer standardmäßigen Prüfung zu unterziehen. Entsprechend dem vorgesehenen Verwendungszweck muss der rohrförmige Gegenstand, also die Papierhülse eine ausreichende Druckfestigkeit aufweisen, damit die auf die Hülse aufgewickelten Materialien ohne Beschädigung des Kerns aufgewickelt und insbesondere nach erfolgter Aufwicklung transportiert werden können. Die rohrförmigen Wandungen werden hierbei in großem Umfang für eine Vielzahl von Verwendungszwecken eingesetzt, beispielsweise in der Papierindustrie zum Aufwickeln des Rohpapiers für Zeitungsverlage, wobei die Papierhülsen eine Länge von über 10 m aufweisen können und eine Last von bis zu 10 t tragen müssen. Die rohrförmigen Körper werden darüber hinaus zum Aufwickeln von Folien, Filmen, Fäden oder Garne sowie Textilien oder synthetische Stoffen verwendet, wobei in einigen Fällen der Memoryeffekt der aufgewickelten Kunststoffmaterialien zu beachten ist, der beispielweise zu Einschnürungen der rohrförmigen Körper führen kann und somit zu einer zusätzlichen Radialdruckbelastung führt. Dementsprechend dickwandig sind die Papierhülsen gewickelt, wobei verschiedene Techniken, Klebstoffe und Herstellungsverfahren zur Anwendung gelangen. Durch die vorgesehene Belastung der Papierhülsen ist es erforderlich, dass die Hersteller solcher rohrförmigen Produkte eine Qualitätssicherung durchführen und bestimmte Druckfestigkeitseigenschaften gegenüber ihren Kunden gewährleisten müssen. Zu diesem Zweck wird die gekrümmte Außenfläche mit einem Druck beaufschlagt und die Druckfestigkeit geprüft.
Bekannt sind bisher Prüfmethoden, bei denen die rohrförmigen Gegenstände unmittelbar mit einer hydraulischen Flüssigkeit beaufschlagt werden. Infolge des hohen Drucks, der aufzubringen ist, entstehen jedoch immer wieder Probleme mit einer zuverlässigen Abdichtung und darüber hinaus kann nicht ausgeschlossen werden, dass infolge des direkten Kontaktes mit der hydraulischen Flüssigkeit eine Verfälschung der Prüfergebnisse eintritt.
In einem weiteren Verfahren wird vorgeschlagen, die rohrförmigen Produkte durch kleine, das rohrförmige Produkt umgebende Kugeln einer radialen Belastung auszusetzen. Die Kugeln werden hierbei in Längsrichtung mit Hilfe eines axialen Prüfgeräts und einem mechanischen Plunger belastet, jedoch ist dieses Kugelprüfverfahren nicht geeignet, eine einheitliche Belastung der gekrümmten Oberfläche des Rohres zu gewährleisten, sodass die Messergebnisse für die Qualitätskontrolle nicht verwendbar sind.
Aus der DE 693 00 739 T2 ist im Weiteren ein Verfahren bekannt, bei dem das prüfende rohrförmige Teil in einer zylindrischen Druckkammer aufgenommen wird, deren Innendurchmesser wesentlich größer als das zu prüfende Teil ist. Der Zwischenraum wird mit kleinen Kugeln aufgefüllt, die von außen unter Druck gesetzt werden, um einen gleichmäßigen Druck auf die gekrümmte Oberfläche des zu prüfenden rohrförmigen Teils auszuüben. Um einen Direktkontakt des Druckmittels mit den Kugeln und des zu prüfenden Teils zu verhindern, ist eine Gummimembran vorgesehen, auf die der Druck ausgeübt wird und von wo der Druck auf die Kugeln übertragen wird, die an der Oberfläche des rohrförmigen Teils anliegen. Zur Erzielung einer ausreichenden Dichtigkeit ist es hierbei erforderlich, den vorhandenen Druckraum nach der Einlagerung des rohrförmigen Teils anschließend zu befüllen und in der Weise abzudichten, dass der beaufschlagte Druck nur auf die vorhandenen Kugeln einwirkt. Als nachteilig hat sich hierbei herausgestellt, dass der Aufwand zur Montage der Prüfvorrichtung und Demontage sehr hoch ist, sodass nur wenige rohrförmige Teile von ein und derselben Prüfvorrichtung in angemessener Zeit überprüft werden können.
Aus dem US-Patent 4,192,194 ist eine Prüfvorrichtung für Materialien vorgesehen, welche in einen zylindrischen Körper mit innenliegenden kolbenartigen Mittelteilen eingespannt wird. Eine Prüfung des Materials erfolgt durch Aufbringen eines Druckes sowohl von außen als auch von innen, wobei zwischen dem eigentlichen Druckraum und dem zu prüfenden Körper ein elastisches Material angeordnet ist.
Aus der EP 1 189 051 A1 ist eine Prüfvorrichtung, insbesondere für Katalysatoren bekannt, welche einen zylindrischen Prüfkörper mit einer einwandigen Membran aufweist. Die Membran ist zwischen dem zylindrischen Körper und Fianschscheiben einklemmend aufgenommen und wird über einen Druckanschluss von außen beaufschlagt. Somit entsteht zwischen dem zylindrischen Körper und der Membran ein Überdruck der dazu führt, dass sich die Membran mit der Innenseite an den zu prüfenden Körper anlegt und somit ein Drucktest durchgeführt werden kann.
Aus der US-Anmeldung 2004/0079167 A1 ist eine Prüfvorrichtung bekannt, welche ebenfalls für Katalysatoren vorgesehen ist. Auch diese Prüfvorrichtung arbeitet mit einem zylindrischen Hohlkörper, welcher zur Aufnahme einer einwandigen Membran in derart gestaltet ist, dass die Membran mit randseitigen Verdickungen zwischen dem zylindrischen Körper und Flanschscheiben eingeklemmt wird. Eine Druckbeaufschlagung der Membran erfolgt hierbei über radial angeordnete Druckkanäle, sodass zwischen der Membran und dem zylindrischen Körper ein Druckraum ausgebildet ist, der im Falle einer Druckbeaufschlagung dazu führt, dass die Membran gegen den zu prüfenden Körper gedrückt wird. Hierbei liegt die Membran mit ihrer Innenseite an dem Druckkörper an. Um Verformung zu vermeiden wird während der Prüfung stirnseitig ein Druckkolben an die Prüfvorrichtung herangefahren.
Die aus den vorgenannten Druckschriften bekannten Prüfvorrichtungen, sind nur einschränkend verwendbar, und zwar vorzugsweise für kurzbauende zylindrische Körper, speziell für Katalysatoren. Eine Prüfung von längeren rohrförmigen Körper, insbesondere Papierhülsen ist mit derartigen Vorrichtungen nicht möglich, da diese soweit in die Prüfvorrichtung eingeschoben werden müssen, dass bestimmte Bereiche der Hülse getestet werden können. Darüber hinaus handelt es sich um einen recht komplizierten Aufbau, der erhebliche Zeit für die Montage und Demontage der Testkörper benötigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Prüfverfahren zu vereinfachen, um die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und darüber hinaus das Handling wesentlich zu verbessern.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass ein Verfahren zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen in einer zylindrischen Druckkammer angewendet wird, welches folgende Merkmale umfasst,

– Aufnehmen des zu prüfenden rohrförmigen Gegenstandes in einer Druckkammer, welche aus einem Hohlzylinder mit einem doppelwandigen Druckmantel besteht;
– Beaufschlagen des Druckmantels mit einem Druckmittel, welches dem geschlossenen Druckmantel zugeführt wird, sodass sich die Innenfläche des Druckmantels gleichmäßig an die Oberfläche des rohrförmigen Gegenstandes unter gleichzeitiger Abstützung mit seiner Außenfläche an dem Hohlzylinder anlegt; und
– Vornehmen einer Druckerhöhung, bis der zu prüfende Enddruck erreicht wird oder eine Beschädigung des rohrförmigen Gegenstandes eingetreten ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der rohrförmige Gegenstand in einer Druckkammer aufgenommen wird, welche prinzipiell aus einem Hohlzylinder, vorzugsweise einem metallischen Hohlzylinder, mit einem Druckmantel besteht. Hierbei wird der rohrförmige Gegenstand in die Druckkammer eingeschoben, sodass der Druckmantel an der gekrümmten Oberfläche des rohrförmigen Gegenstands teilweise zu liegen kommt, ohne dass bereits ein Druck ausgeübt wird. Nach Druckbeaufschlagung legt sich der doppelwandige Druckmantel gleichmäßig an die Oberfläche des Gegenstands über den gesamten Umfang an und stützt sich gleichzeitig gegenüber dem Hohlzylinder ab, sodass der weitere Druckaufbau ausschließlich auf die Oberfläche des rohrförmigen Gegenstands übertragen wird. Hierbei wird eine kontrollierte Druckerhöhung so lange vorgenommen bis der zu prüfende Enddruck erreicht wird und somit die Stabilität des rohrförmigen Gegenstands gewährleistet oder eine Beschädigung eingetreten ist. Soweit eine vorzeitige Beschädigung des rohrförmigen Gegenstands eintritt, ist die erforderliche Druckfestigkeit nicht erreicht worden, wenn jedoch der maximale Enddruck erreicht und entsprechend protokolliert wurde, hat der rohrförmige Gegenstand diesen Teil der Qualitätsprüfung bestanden, sodass das vorliegende Prüfergebnis als Qualitätssicherung für die Kunden der rohrförmigen Gegenstände, und zwar insbesondere der Papierhülsen, ausreichend ist.
Von Vorteil bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere, dass ein Austausch des rohrförmigen Gegenstands ohne großen Zeitaufwand möglich ist, es ist beispielsweise nur erforderlich eine Druckentlastung vorzunehmen, sodass sich der rohrförmige Gegenstand innerhalb des Druckmantels wieder frei bewegen lässt. Nach Zuführung eines weiteren rohrförmigen Gegenstands kann sofort eine erneute Prüfung durchgeführt werden, ohne dass aufwändige Abdichtungsmaßnahmen erforderlich sind. Von besonderer Bedeutung ist, dass auf die gekrümmte Oberfläche des rohrförmigen Gegenstands ein gleichmäßiger Druck durch den Druckmantel ausgeübt wird und aus diesem Grund wird eine Form gewählt, die koaxial den rohrförmigen Gegenstand umschließt. Als hydraulisches Druckmittel kommt vorrangig eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ein Öl oder ein Gel, infrage. Alternativ besteht die Möglichkeit, ein Gemisch der vorgenannten Druckmittel zu verwenden.
Um eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung des rohrförmigen Gegenstands zu gewährleisten, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Ausdehnung des Druckmantels durch den Hohlzylinder einerseits und durch endseitige Flanschscheiben andererseits begrenzt ist, sodass bei der Druckbeaufschlagung eine Ausdehnung nur in Richtung der rohrförmigen Gegenstände erfolgen kann. Zur Protokollierung ist hierbei vorgesehen, dass durch Manometer die Überwachung und Anzeige des jeweiligen Drucks vorgenommen wird bis der erforderliche Enddruck erreicht wurde. Im Falle einer vorzeitigen Zerstörung des rohrförmigen Gegenstands kann durch die Detektion eines plötzlichen Druckabfalls infolge eines Zusammendrückens des rohrförmigen Gegenstands die Beschädigung angezeigt werden.
In weiterer Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, während der Druckbeaufschlagung den Innendurchmesser zu überwachen, um die Formstabilität während der Druckbeaufschlagung und somit die Formveränderung ebenfalls zu protokollieren. Hierbei besteht im Weiteren die Möglichkeit, durch Sensoren eine Längenveränderung des rohrförmigen Gegenstands zu überwachen, um auch diese Formänderung zu protokollieren. Darüber hinaus kann mit Hilfe einer zusätzlichen Rotationseinrichtung der Rundlauf des rohrförmigen Körpers geprüft werden. Die Maßnahme ist für schnell laufende rohrförmige Körper von besonderer Bedeutung, da bereits eine geringe Unwucht zu großen Problemen führen kann.
Der besondere Vorteil des angewendeten Verfahrens besteht im Weiteren darin, dass gleichzeitig eine Oberflächenprüfung der rohrförmigen Gegenstände vorgenommen werden kann. In vielen Fällen werden Papierhülsen mit einer Finishschicht versehen, die eine Beschädigung der aufzuwickelnden Materialien verhindern soll. Die Finishschicht kann hierbei eine unterschiedliche Schichtstärke aufweisen und ist dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst. Soweit beispielsweise Folien auf die Papierhülsen aufgewickelt werden sollen, dürfen diese nicht beschädigt werden und aus diesem Grund wird eine weiche Finishschicht aufgewickelt. Mit dem vorliegenden Prüfverfahren besteht die Möglichkeit, während des Druckaufbaus bis zum Erreichen des Enddrucks die Veränderung der Oberfläche nach Herausnahme des rohrförmigen Gegenstands aus der Prüfvorrichtung nachzuvollziehen. Ist die Fläche nach wie vor glatt und elastisch in ihre Ursprungsform zurückgegangen, sind Beschädigungen der aufzuwickelnden Materialien auszuschließen. Weist die Oberfläche jedoch infolge der Druckbelastung Unebenheiten auf oder die neigt die Oberfläche zur Rissbildung besteht die Gefahr, dass auf die Hülse aufgewickelte Materialien ebenfalls beschädigt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit während der Prüfung die Möglichkeit, bestimmte Drücke zu simulieren und jeweils die Oberflächenbeschaffenheit zu prüfen und dies bis zum maximalen Druck zu steigern, sodass bereits frühzeitig eine Deformierung der Oberfläche in einzelnen Prüfschritten nachvollzogen werden kann.
Erfindungsgemäß ist im Weiteren eine Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen vorgesehen, umfassend eine zylindrische Druckkammer aus einem metallischen Hohlzylinder mit einer elastischen, mit Druckmitteln beaufschlagbaren Membran zur Aufnahme des rohrförmigen Gegenstandes, eine Steuereinheit und weitere druckerzeugende Einrichtungen, wobei in dem Hohlzylinder ein doppelwandiger Druckmantel gelagert ist, welcher mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei der Druckmantel mit der Innenfläche an dem rohrförmigen Gegenstand bei einer Druckbeaufschlagung anliegt, während sich die Außenfläche an dem Hohlzylinder abstützt, wobei eine Ausdehnung des Druckmantels in radialer Richtung nach außen durch den Hohlzylinder sowie axial durch Flanschscheiben begrenzt ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Vorrichtungsansprüchen.
Aus Stabilitätsgründen ist der verwendete Hohlzylinder aus Metall gefertigt und weist eine entsprechende Wandstärke auf. Innerhalb des metallischen Hohlzylinders ist der Druckmantel gelagert, welcher entweder unmittelbar mit der Innenfläche des metallischen Hohlzylinders verbunden ist oder in Form einer lose eingelegten flexiblen Manschette eingefügt wird. Im Fall einer Druckmittelbeaufschlagung weitet sich somit die Manschette beziehungsweise der Druckmantel und stützt sich mit seiner Außenfläche an dem metallischen Hohlzylinder ab, während die Innenfläche gleichmäßig an dem rohrförmigen Gegenstand anliegt. Um einen gleichmäßigen Anpressdruck auf den rohrförmigen Gegenstand, insbesondere die Papierhülsen, zu erzielen, ist die Ausdehnung der Manschette in radialer Richtung durch den Hohlzylinder begrenzt und in axialer Richtung durch Flanschscheiben, welche stirnseitig mit dem Hohlzylinder verschraubt sind und einen Durchbruch aufweisen, der an den Außendurchmesser der rohrförmigen Gegenstände insoweit angepasst ist, sodass die größten zu untersuchenden Gegenstände durch die Flanschscheiben hindurch in den Hohlzylinder eingeschoben werden können. Von besonderem Vorteil ist hierbei die beidseitige Zugänglichkeit der Prüfvorrichtung. Der Druckmantel selbst wird mit einem Druckmittel beaufschlagt, welches durch einen Druckmittelanschluss von außen zugeführt werden kann, wobei eine beliebige Position der Druckmittelzufuhr gewählt werden kann. Vorzugsweise wird der Druckmittelanschluss hierbei durch den Hohlzylinder radial nach außen geführt, sodass die Anbindung des Druckmittelanschlusses an den Druckmantel oder die Manschette unter Formschluss gegenüber dem Hohlzylinder gelagert ist, sodass eine mechanische Beanspruchung ausgeschlossen werden kann. Die hierbei verwendete Manschette liegt somit zwischen dem Hohlzylinder und dem rohrförmigen Gegenstand und wird bei der Druckbeaufschlagung flächig an den Hohlzylinder und an den rohrförmigen Gegenstand gepresst. Hierdurch ist insbesondere sicher gestellt, dass ein Faltenwurf oder eine unregelmäßige Anlage an den zu prüfenden Gegenstand vermieden wird. Die Haltbarkeit dieser Manschette ist somit für eine Vielzahl von Versuchen ausgelegt, während sich die Vorrichtung im Weiteren dadurch auszeichnet, dass die prüfenden Gegenstände leicht von beiden Seiten in die Prüfvorrichtung eingeführt und ebenso leicht wieder entfernt werden können. Die Manschette kann beispielweise aus einer flexiblen Gummimanschette oder aus einer Mischung von textilen Fasern, Kunstfasern oder gummiähnlichen Materialien bestehen.
Während des Prüfvorgangs ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass durch Manometer der Druckaufbau kontinuierlich geprüft und protokolliert werden kann, wobei ein plötzlicher Druckabfall sofort detektierbar ist und eine Beschädigung des rohrförmigen Gegenstands anzeigt. Immer dann, wenn die Papierhülse den Druckbelastungen nicht mehr Stand halten kann, wird es zu einer Deformierung führen, sodass nicht nur die Oberfläche, sondern auch die Wandstärke und die vorliegende Geometrie beeinträchtigt wird. Bei einem Nachgeben kann sich somit die Gummimanschette sofort ausdehnen, wodurch ein kurzzeitiger aber deutlich feststellbarer Druckabfall entsteht. Ferner besteht die Möglichkeit, sowohl den Innendurchmesser als auch eine Längenveränderung der rohrförmigen Gegenstände durch Sensoren zu überwachen und ebenfalls zu protokollieren, damit auftretende Formänderungen, welche ebenfalls unerwünscht sind, nicht ein übliches Toleranzmaß überschreiten. Sämtliche aufgenommenen Messwerte können somit in einem Protokoll zusammen gefasst eine Qualitätssicherung für ein bestimmtes Produkt gewährleisten, welches die gesetzten Anforderungen nach bestandener Prüfung erfüllt.
Vorzugsweise kann für die Prüfvorrichtung eine elektronische Steuereinheit, insbesondere eine EDV-gestützte Steuereinheit verwendet werden, welche nicht nur die Sensoren überwacht und deren Messwerte aufnimmt und speichert, sondern auch die Druckmittelbeaufschlagung entsprechend steuert, wobei im Bedarfsfall die Weiterleitung der gespeicherten Informationen zu einem Datenträger oder einer übergeordneten Kommunikationseinheit erfolgt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass im Fall eines schnellen Druckabfalls durch eine Beschädigung des rohrförmigen Gegenstands ein optischer und/oder akustischer Signalgeber aktiviert wird, sodass unabhängig von der elektronischen Steuereinheit für die prüfende Person sofort ersichtlich ist, dass der Prüfvorgang abgebrochen werden kann, weil der rohrförmige Gegenstand den Belastungen nicht Stand gehalten hat. Zur Erzeugung eines ausreichenden Enddrucks werden Druck erzeugende Einrichtungen vorgesehen, welche wenigstens einen Druckmittelbehälter, eine Pumpe und eine Zuleitung zum Druckmantel umfassen, sodass das Druckmittel kontinuierlich und überwacht zugeführt werden kann. Zusätzlich können weitere Sensoren in Form von Folien oder Messstreifen auf die Oberfläche der rohrförmigen Köper vorgesehen sein, um die Oberflächenbeanspruchung zu überwachen.
In besonderer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Prüfvorrichtung eine Welle aufweist, die über Lagerelemente abgestützt ist und ein Handrad aufweist, wobei die Sensoren drehfest mit der Welle verbunden sind. Mit Hilfe der Welle kann vor oder nach der erfolgten Druckprüfung die Rundlaufeigenschaft geprüft werden, welche beispielweise bei schnell laufenden Druckmaschinen besonders beachtet werden muss.
Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung eine Vielzahl von rohrförmigen Gegenständen innerhalb kürzester Zeit hinsichtlich ihrer Druckfestigkeit prüfen kann, wobei die Besonderheit des Verfahrens darin besteht, dass ein schnelles Auswechseln des rohrförmigen Gegenstands gewährleistet ist und aufwändige Abdichtungsmaßnahmen, Verschraubungen etc., die nach jedem Einlegen eines rohrförmigen Gegenstands erforderlich sind, vermieden werden können. Mit der Vorrichtung kann vielmehr ein kontinuierlicher Prüfvorgang durchgeführt werden, mit einem schnellen Austausch der rohrförmigen Gegenstände und sofortiger Weiterverwendung der Prüfvorrichtung.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren näher erläutert, wobei das gezeigte Ausführungsbeispiel nicht als Einschränkung angesehen werden darf.
Es zeigt
1 in einer geschnittenen Seitenansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung der Druckfestigkeit eines rohrförmigen Körpers,
2 eine weitere Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1,
3 in einer ersten perspektivischen Ansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1 mit ihrem Außenmantel,
4 die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 3 in einer perspektivischen geschnittenen Ansicht und
5 eine Anordnung zur Durchführung des Prüfverfahrens.
1 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, bestehend aus einem Hohlzylinder 2, zwei stirnseitigen Flanschscheiben 3, 4 sowie einem Druckmantel 5. Der Hohlzylinder 2 weist einen Durchbruch 6 auf, durch den hindurch ein Druckmittelanschluss 7 des Druckmantels 5 nach außen geführt ist. Stirnseitig ist der Hohlzylinder 2 durch zwei Flanschscheiben 3, 4 begrenzt, die mittels Befestigungsbolzen 8 mit dem Hohlzylinder 2 verschraubt sind. Die Flanschscheiben 3, 4 weisen einen Durchbruch 9 auf, durch den hindurch der zu prüfende rohrförmige Körper 10 eingeschoben werden kann.
Für den vorgesehenen Verwendungszweck wird als Körper 10 ein Papierhülsenabschnitt, der über die gesamte Länge in die Vorrichtung 1 eingeschoben ist und mit seiner Außenfläche 11 unmittelbar in Kontakt mit der Innenfläche 12 des Druckmantels 5 steht, herangezogen. Es ist jedoch denkbar, dass die Vorrichtung 1 auch zur Prüfung anderer rohrförmiger Körper, beispielweise Kunststoffhülsen, verwendet wird. Der Druckmantel 5 liegt mit seiner Außenfläche 13 an der Innenfläche 14 des Hohlzylinders 2 an, sodass im Falle der Druckbeaufschlagung der Druckmantel 5 sich gegenüber dem Hohlzylinder 2 und den seitlichen Flanschscheiben 3, 4 abstützen kann. Somit ist eine Ausdehnung des Druckmantels 5, welcher im vorliegenden Ausführungsfall als Druckmembran oder Druckmanschette ausgebildet ist, nur in radialer Richtung auf den rohrförmigen Körper 10 möglich. Der Anschluss 7 des Druckmantels 5 ist über die Bohrung 6 aus dem Hohlzylinder 2 heraus geführt, sodass ein Druckmittel, beispielsweise Wasser, Öl oder ein Gel, mit hohem Druck zugeführt werden kann. Die Druck erzeugenden Aggregate sowie eine Steuereinrichtung sind in dieser Abbildung nicht dargestellt und der 5 entnehmbar.
2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer weiteren Seitenansicht, und zwar in Richtung der Stirnfläche, sodass lediglich die Flanschscheibe 3 mit den Schraubbolzen 8 und dem Durchbruch 9 sowie dem innen liegenden rohrförmigen Körper 10 erkennbar ist.
3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht mit dem aus dem Hohlzylinder 2 heraus geführten Druckmittelanschluss 7 sowie endseitig aufgeschraubten Flanschscheiben 3, 4, die mit Schraubbolzen 8 mit dem Hohlzylinder 2 verschraubt sind. Durch die Aussparung 9 hindurch ist der Druckmantel 5 bzw. die Druckmanschette sowie der eingelegte rohrförmige Körper 10 erkennbar.
Aus 4, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer geschnittenen Darstellung zeigt, ist im Weiteren deutlich zu entnehmen, wie der Hohlzylinder 2 an dem Druckmantel 5 und der Druckmantel 5 an dem rohrförmigen Körper anliegt. Ebenso ist die Verschraubung der Flanschscheiben 3, 4 mit dem Hohlzylinder 2 ersichtlich.
Zur Prüfung des rohrförmigen Körpers 10 wird dieser durch den Durchbruch 9 hindurch in die Vorrichtung 1 eingeschoben und sodann kann über den Druckmittelanschluss 7 das Druckmittel zugeführt werden. Dies gelangt ausschließlich in den vorhandenen Druckmantel 5, welcher vollständig geschlossen ist und einerseits an dem Hohlzylinder 2 und andererseits an dem rohrförmigen Körper 10 anliegt. Infolge der Druckerhöhung wird ein gleichmäßiger Druck von außen auf die gekrümmte Oberfläche des rohrförmigen Körpers 10 ausgeübt und es kann ein gleichmäßiger Druck aufgebracht werden, sodass der zu prüfende rohrförmige Körper 10 hinsichtlich seiner Druckfestigkeit überprüft werden kann. Durch weitere nicht dargestellte Sensoren kann hierbei eine Veränderung des Innendurchmessers, der Gesamtlänge des rohrförmigen Körpers 10 sowie des erzeugten Druckes gemessen werden und über eine ebenfalls nicht dargestellte Steuereinrichtung kann der Ablauf des Prüfprogramms vorgegeben sowie die ermittelten Daten aufgenommen und protokolliert werden.
5 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer geschnittenen Darstellung, bestehend aus dem Hohlzylinder 2 und zwei stirnseitigen Flanschscheiben 3, 4 sowie dem verwendeten Druckmantel 5. In die Vorrichtung 1 ist ein zu prüfender Körper 10 eingeschoben, und zwar handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Papierhülsenabschnitt, der aus einer Vielzahl von gewickelten Papierlagen besteht. Die gesamte Prüfanordnung besteht im Weiteren aus einer Steuereinheit 15, die zur Auswertung der Messwertsignale und zur Beaufschlagung des Druckmantels 5 mit einem Druckmittel vorgesehen ist, wobei das Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 16 über eine Pumpeneinrichtung 17 dem Druckmantel 5 zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist der Druckmittelvorratsbehälter 16 über eine Zuleitung 18 einerseits mit der Pumpeneinrichtung 17 sowie die Pumpeneinrichtung 17 über eine weitere Zuleitung 19 mit dem Druckmittelanschluss 7 verbunden. Zusätzlich ist ein Druckmessgerät 20 vorgesehen, welches unmittelbar den Druck in der Zuleitung 19 anzeigen kann. Über eine Steuerleitung 21 erfolgt die Steuerung der Pumpeneinrichtung 17 durch die Steuereinheit 15. Darüber hinaus ist die Steuereinheit 15 mit Zuleitungen 22, 23, 24 ausgestattet, die zu einzelnen Sensoren 25, 26, 27, 28, 29 führen. Die Sensoren 25, 29 dienen zur Feststellung einer Längenänderung des rohrförmigen Körpers 10, während die Sensoren 26, 27, 28 eine mögliche Deformierung des Rohrkörpers in radialer Richtung überwachen. Des Weiteren kann der rohrförmige Körper 10 selbst mit Messfolien 30 beziehungsweise Messstreifen auf der Oberfläche versehen sein, die um den rohrförmigen Körper teilweise gewickelt werden, um somit die Bestimmung des Druckverlaufes über die gesamte Rohrlänge festzustellen. Über eine akustische und/oder optische Einrichtung 31 besteht darüber hinaus die Möglichkeit einen plötzlichen Druckabfall infolge einer Zerstörung des rohrförmigen Körpers 10 anzuzeigen.
Des Weiteren verfügt die Vorrichtung 1 über eine Welle 32, die seitlich über Lagerelemente 33, 34 abgestützt ist und über ein Handrad 35 verfügt. An der Welle 32 sind die Sensoren 26, 27, 82 befestigt, die innerhalb der rohrförmigen Wandung 10 angeordnet sind und mit ihren Messfühlern an der Wandung des rohrförmigen Korpus anliegen. Die Sensoren 26, 27, 28 sind an der Welle 32 befestigt, sodass mit Hilfe der Sensoren 26, 27, 28 und Betätigung des Handrades 35 ein Rundlauf des rohrförmigen Körpers 10 überprüft werden kann. Der Rundlauf kann beispielweise unabhängig von einer Druckbeaufschlagung vorgenommen werden, um festzustellen, ob die Papierhülsen axial symmetrisch ausgebildet ist. Mit Hilfe der Sensoren 26, 27 und 28 besteht darüber hinaus die Möglichkeit festzustellen, ob die Hülse nach erfolgter Druckbeaufschlagung einen gewünschten Rundlauf ohne geometrische Verformung aufweist, um einen vorgegebenen Qualitätsstandard einzuhalten.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Hohlzylinder
3: Flanschscheibe
4: Flanschscheibe
5: Druckmantel
6: Durchbruch
7: Druckmittelanschluss
8: Befestigungsbolzen
9: Durchbruch
10: rohrförmige Körper
11: Außenfläche
12: Innenfläche
13: Außenfläche
14: Innenfläche
15: Steuereinheit
16: Vorratsbehälter
17: Pumpeneinrichtung
18: Zuleitung
19: Zuleitung
20: Druckmessgerät
21: Steuerleitung
22: Zuleitung
23: Zuleitung
24: Zuleitung
25: Sensor
26: Sensor
27: Sensor
28: Sensor
29: Sensor
30: Messfolie
31: Einrichtung
32: Welle
33: Lagerelement
34: Lagerelement
35: Handrad
36: Klemmkörper
27: Klemmkörper

Claims

Verfahren zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) in einer zylindrischen Druckkammer, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Aufnehmen des zu prüfenden rohrförmigen Gegenstandes (10) in einer Druckkammer, welche aus einem Hohlzylinder (2) mit einem doppelwandigen Druckmantel (5) besteht; – Beaufschlagen des Druckmantels (5) mit einem Druckmittel, welches dem geschlossenen Druckmantel (5) zugeführt wird, sodass sich die Innenfläche (12) des Druckmantels (5) gleichmäßig an die Oberfläche des rohrförmigen Gegenstandes (10) unter gleichzeitiger Abstützung mit seiner Außenfläche an dem Hohlzylinder (2) anlegt; und – Vornehmen einer Druckerhöhung, bis der zu prüfende Enddruck erreicht wird oder eine Beschädigung des rohrförmigen Gegenstandes (10) eingetreten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass auf die gekrümmte Oberfläche des rohrförmigen Gegenstandes (10) ein gleichmäßiger Druck durch den Druckmantel (5) ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass als hydraulisches Druckmittel eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Ol, ein Gel oder ein Gemisch der vorgenannten Druckmittel verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Ausdehnung des Druckmantels (5) durch den Hohlzylinder (2) und endseitige Flanschscheiben (3, 4) begrenzt wird, sodass eine Ausdehnung in Richtung der rohrförmigen Gegenstände (10) erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, gekennzeichnet dadurch, dass durch ein Manometer (20) der Druck innerhalb des Druckmantels (5) überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, gekennzeichnet dadurch, dass durch die Detektion eines plötzlichen Druckabfalls die Beschädigung des Gegenstandes (10) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, gekennzeichnet dadurch, dass durch weitere Sensoren (26, 27, 28) der Innendurchmesser überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, gekennzeichnet dadurch, dass durch weitere Sensoren (25, 29) die Längenveränderung des rohrförmigen Gegenstandes (10) überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, gekennzeichnet dadurch, dass mit Hilfe der Prüfvorrichtung eine Oberflächenprüfung der rohrförmigen Gegenstände (10), insbesondere eine Rundlaufprüfung und eine Prüfung auf geometrische Verformung, vorgenommen wird.
Vorrichtung (1) zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10), umfassend eine zylindrische Druckkammer aus einem metallischen Hohlzylinder (2) mit einer elastischen, mit Druckmitteln beaufschlagbaren Membran zur Aufnahme des rohrförmigen Gegenstandes (10), eine Steuereinheit und weitere druckerzeugende Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlzylinder (2) ein doppelwandiger Druckmantel (5) gelagert ist, welcher mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei der Druckmantel (5) mit der Innenfläche (12) an dem rohrförmigen Gegenstand (10) bei einer Druckbeaufschlagung anliegt, während sich die Außenfläche (13) an dem Hohlzylinder (2) abstützt, wobei eine Ausdehnung des Druckmantels (5) in radialer Richtung nach außen durch den Hohlzylinder (2) sowie axial durch Flanschscheiben (3, 4) begrenzt ist.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmantel (5) aus einer flexiblen Manschette besteht.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmantel (5) mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, welches durch einen Druckmittelanschluss (7) von außen zuführbar ist.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmantelanschluss (7) durch den Hohlzylinder (2) hindurch radial nach außen geführt ist.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder (2) stirnseitig mit Flanschscheiben (3, 4) verschraubt ist, welche einen Durchbruch (9) aufweisen, der an den Außendurchmesser der rohrförmigen Gegenstände (10) angepasst ist.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–14, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Manometer (20) der Druckaufbau kontrollierbar ist.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–15, dadurch gekennzeichnet, dass durch Sensoren ein Druckabfall detektierbar ist, um die Beschädigung des rohrförmigen Gegenstandes (10) festzustellen.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–16, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des rohrförmigen Gegenstandes (10) und/oder eine Längenänderung durch Sensoren (25, 26, 27, 28, 29) überwacht wird.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–17, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine elektronische Steuereinheit (15) die Sensoren (25, 26, 27, 28, 29) überwacht und die Messwerte gespeichert sowie die Druckmittelbeaufschlagung gesteuert wird, wobei im Bedarfsfall die Weiterleitung der gespeicherten Information erfolgt.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–18, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Druckabfalls optische und/oder akustische Signalgeber (31) aktivierbar sind.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck erzeugende Einrichtung wenigstens einen Druckmittelbehälter (16), eine Pumpe (17) und Zuleitung (18, 19) zum Druckmantel (5) aufweist.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–21, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Sensoren in Form von Folien (30) oder Messstreifen auf der Oberfläche des rohrförmigen Körpers vorgesehen sind.
Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen (10) nach einem der Ansprüche 10–21, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eine Mitnahmewelle (32) aufweist, die über Lagerelemente (33, 34) abgestützt ist und ein Handrad (35) aufweist, wobei die Sensoren (26, 27, 28) drehfest mit der Welle (32) verbunden sind.