DE102011111678B3

DE102011111678B3 - Druckprüfvorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102011111678B3
Application number: DE201110111678
Authority: DE
Inventors: Hubert Kohler; Günther Gschossmann
Original assignee: PROEMTEC BEHNKE PRAEZ SMESTECHNIK GmbH; Proemtec Behnke Prazisionsmesstechnik GmbH
Current assignee: PROEMTEC BEHNKE PRAEZ SMESTECHNIK GmbH; Proemtec Behnke Prazisionsmesstechnik GmbH
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckprüfvorrichtung (2) zur Durchführung von Druckprüfungen an zumindest einem Prüfling (10), wobei die Vorrichtung aufweist: eine erste Kammer (6), die als erste Schutzeinrichtung gegen Druckstöße ausgelegt ist und eine erste Verschließeinrichtung (12, 40–50) zum Öffnen und Schließen der ersten Kammer für das Beladen und Entladen zumindest eines Prüflings (10) aufweist, und eine zweite Kammer (8), die in der ersten Kammer (6) angeordnet ist, als Druckabbaukammer ausgelegt ist und eine zweite Verschließeinrichtung (14, 78) zum Öffnen und Schließen der zweiten Kammer (8) für das Beladen und Entladen zumindest eines Prüflings (10) aufweist. Die zweite Kammer (8) weist eine erste überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung (14; 16) auf, wobei die erste überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung bei Überdruckbetätigung einen in der zweiten Kammer (8) gegenüber der ersten Kammer (6) bestehenden Überdruck durch eine gedrosselte Strömung bzw. Druckwelle in die zweite Kammer abbaut. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Prüfling in der zweiten Kammer unter Druck gesetzt, um eine Berst- und/oder Leckprüfung durchzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckprüfvorrichtung, mit der ein Prüfling einem Drucktest unterzogen werden kann.
Bei Klimaanlagen, Kühlgeräten und Wärmepumpensystemen wird zur Erfüllung von Umweltauflagen die Entwicklung dahin vorangetrieben, dass zunehmend CO₂ als Kältemittel eingesetzt wird. Der optimale Wirkungsgrad des Wärmepumpenkreislaufes unter Verwendung von CO₂ wird aber erst bei sehr hoher Kompression des CO₂ durch den Kompressor auf Drucke von 60 bis 85 bar erreicht. Dies stellt wesentlich höhere Materialanforderungen als bei Verwendung von FCKW-haltigen Kältemitteln. Daher müssen die Komponenten des Wärmepumpenkreislaufs, insbesondere der Kompressor und der Kondensator, einem Drucktest unterzogen werden. Bisher wird zum Durchführen eines Bersttests die zu prüfende Komponente (der ”Prüfling”) an eine Hochdruckpumpe angeschlossen und mit Wasser unter Druck (z. B. 80 bar) gesetzt und dann das Wasser abgepumpt. Anschließend kann noch ein Lecktest mit Helium durchgeführt werden, bei dem der Prüfling mit 14 bar Helium gefüllt und an der Außenseite des Prüflings auf ein Austreten von He mit einem He-Lecksuchgerät gesucht wird. Das Durchführen des Bersttests mit Wasser hat den Vorteil, dass bei einem Bersten des Prüflings sofort eine Entspannung des Wassers eintritt und keine Druckwelle entsteht. Es reicht eine einfache Abschirmung der den Test ausführenden Personen in Form einer Abschirmwand aus. Der Nachteil des Bersttests mit Wasser ist, dass im Prüfling Wasserreste verbleiben können, die beim späteren Betrieb der getesteten Komponente Probleme hervorrufen können. So weist Wasser ein von CO₂ völlig unterschiedliches thermodynamisches Verhalten im für CO₂ verwendeten Wärmepumpen-Zyklus auf.
DE 2011451 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Luftfracht und Luftgepäck auf Sprengsätze. Luftgepäck wir vor dem Einladen in ein Flugzeug in eine Unterdruckkammer eingebracht und dort Unterdrücken nach einem Programm ausgesetzt, die denen eines nachfolgenden Fluges entsprechen. Die Unterdruckkammer ist von einer U-förmigen nach oben offenen Schutzmauer umgeben, um bei einer Explosion die Druckwelle nach oben zu leiten.
DE 2 249 690 A offenbart eine Sicherheitseinrichtung für unter Druck stehende Anlagen, wobei ein Bereich einer drucktragenden Wandung einer unter Druck stehenden Anlage einen verminderten Querschnitt aufweist, so dass im Schadensfall die Schadstelle im Bereich mit dem verminderten Querschnitt auftritt.
US 5,361,626 A offenbart ein Kohlenwasserstoff-Leckdetektor. Die Dichtigkeit einer Verpackung wird überprüft indem eine mit einer flüchtigen Kohlenwasserstoffhaltigen Substanz gefüllte versiegelte Verpackung in eine Kammer eingebracht wird und anschließend der Kohlenwasserstoffgehalt in der Kammer erfasst wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckprüfvorrichtung und ein Druckprüfverfahren zur Durchführung von Druckprüfungen an einem Prüfling vorzusehen, die eine sichere Durchführung von Druckprüfungen ohne nachteilige Beeinträchtigung von intakten Prüflingen ermöglichen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß Anspruch 1 ist eine Druckprüfvorrichtung zur Durchführung von Druckprüfungen an zumindest einem Prüfling vorgesehen. Mit der Vorrichtung sind vorzugsweise Berstprüfungen und/oder Lecktests durchführbar. Zur Berstprüfung ist die Vorrichtung so dimensioniert, dass Drucke von bis 80 bar, 100 bar, 140 bar, 160 bar, 180 bar oder 200 bar auf den Prüfling aufgegeben werden können. Die Vorrichtung ist als Doppelkammersystem aufgebaut mit einer inneren oder zweiten Kammer, in der der Prüfling aufgenommen wird und einer äußeren oder ersten Kammer, in der die zweite Kammer aufgenommen ist. Die erste Kammer ist als erste oder äußere Schutzeinrichtung gegen Druckstöße ausgelegt und hat eine erste Verschließeinrichtung zum Öffnen und Schließen einer Beladeöffnung der ersten Kammer zum Beladen und Entladen von zumindest einem Prüfling. Die zweite Kammer ist in der ersten Kammer angeordnet und als Druckabbaukammer ausgelegt. Die zweite Kammer ist mit einer zweiten Verschließeinrichtung zum Öffnen und Schließen der zweiten Kammer für das Beladen und Entladen des zumindest eines Prüflings versehen.
Der oder die Drucktests werden mit Gas durchgeführt, das den Prüfling unter hohen Druck setzt. Wenn ein Prüfling während eines Drucktests in der zweiten Kammer birst, kann das Prüfgas – anders als bei Verwendung von Wasser – schlagartig freigesetzt werden und eine Druckwelle entsteht. Wäre die zweite Kammer hermetisch abgeschlossen, würde die Gefahr bestehen, dass die Druckwelle auch die zweite Kammer zum Bersten bringt. Um dies zu verhindern, ist die zweite Kammer mit einer 'Sollbruchstelle' versehen, die bei Überdruck kontrolliert öffnet und vergleichbar einem Sicherheitsventil eine beschränkte Druckableitung aus dem Inneren der zweiten Kammer ermöglicht. Diese Funktion wird bereitgestellt durch eine erste überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung, die bei deren Betätigung durch den Überdruck selbst einen in der zweiten Kammer gegenüber der ersten Kammer bestehenden Überdruck durch eine gedrosselte Strömung bzw. durch eine begrenzte Druckwelle in die erste Kammer abbaut. Dabei wird der beim Bersten entstehende Druckimpuls durch die Expansion des Prüfgases im Innenvolumen der zweiten Kammer reduziert, durch die Betätigung der zumindest einen überdruckbetätigten Öffnungseinrichtung in mechanische Bewegung umgesetzt und schließlich zum Teil durch begrenztes Auslassen der Druckwelle ins Innere der ersten Kammer reduziert.
Dadurch wird das sichere Prüfen von Prüflingen mit unter sehr hohem Druck stehendem Prüfgas ermöglicht und gleichzeitig kann bei Prüflingen, die den Drucktest bestehen, das Prüfgas durch Druckablassen und ggf. Evakuieren entfernt werden, so dass nur minimale Rückstände beim anschließenden Befüllen des Prüflings mit dem Betriebsmittel oder -medium verbleiben.
Vorteilhaft ist die zweite Verschließeinrichtung der zweiten Kammer ein Teil der ersten überdruckbetätigbaren Öffnungseinrichtung. Damit ist ein zum Beladen ohnehin betätigtes, bewegliches Element betroffen, so dass am restlichen Hauptkörper der zweiten Kammer weniger Modifikationen notwendig sind. Vorzugsweise ist die Betätigungsrichtung der zumindest einen überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung die (Haupt-)Ausbreitungsrichtung eines Druckimpulses beim Bersten.
Zur Entlastung der ersten Kammer bei Druckabgabe aus der zweiten Kammer ist vorteilhaft eine Abblasöffnung oder – Leitung vorgesehen, mit der ein Überdruck in der ersten Kammer gerichtet oder geführt ableitbar ist. Zur mechanischen Dämpfung von Erschütterungen der zweiten Kammer im Berstfall, ist beispielsweise die zweite Kammer mittels zumindest einer Dämpfungs- und/oder flexiblen Einrichtung gelagert ist. Die Lagerung mittels der Dämpfungs- und/oder flexiblen Einrichtung kann an der ersten Kammer und/oder unter Durchgriff der Wand der ersten Kammer an einer Lagerungseinrichtung für die erste Kammer vorgesehen sein. Bei Durchgreifen oder Durchdringen der Wand der ersten Kammer kann dann die zweite Kammer am Boden/Fundament gelagert sein. Vorzugsweise weist die Dämpfungs- und/oder schwingungsfähige Einrichtung zwei, drei, vier oder mehr einer Dämpfungs- und/oder Schwing- bzw. Feder-Elemente auf.
In Ausgestaltung hat die zweite Kammer neben der ersten eine zweite überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung mit einem beweglichen, eine Wandöffnung im Hauptkörper der zweiten Kammer abdeckenden Wandelement. Auch hier fährt die zweite Öffnungseinrichtung bei Überdruckbetätigung das Wandelement von der Wandöffnung weg. Damit besteht neben der vorteilhaft die Beladetür aufweisenden ersten Öffnungseinrichtung eine zweite Öffnungseinrichtung, so dass beim Überdruckbetätigten Öffnen zwei Auslassöffnungen (oder Öffnungsspalt, Ringspalt, Türspalt) freigegeben werden und der Überdruck schneller und vor allem räumlich verteilter abgebaut werden kann. Besonders vorteilhaft ist an der zweiten Kammer das Wandelement und/oder die zweite überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung gegenüberliegend, symmetrisch gegenüberliegend oder ungefähr gegenüberliegend zur Be- und Entladeöffnung der zweiten Kammer und/oder zur ersten überdruckbetätigbaren Öffnungseinrichtung angeordnet. Damit wird eine gleichmäßigere oder gar symmetrische Druckableitung aus der zweiten Kammer erreicht, was bei einer vorzugsweise symmetrischen oder nahezu symmetrischen zweiten Kammer eine gleichmäßige Impulsstoßverteilung und Rückstoßverteilung ergibt, die sich idealerweise im Zentrumssystem der zweiten Kammer aufhebt und diese ihre Ruhelage beibehält.
Ganz besonders vorteilhaft sind die erste und/oder zweite überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung mit zumindest einem Stoßdämpfer oder Stoßfänger versehen und das Wandelement und/oder Verschließelement ist über den zumindest einen Stoßdämpfer oder Stoßfänger mit dem Hauptkörper der zweiten Kammer verbunden. Werden bei Überdruckbetätigung durch Aktivierung der Öffnungseinrichtung das Wandelement und/oder das Verschließelement vom Hauptkörper der ersten Kammer wegbeschleunigt, so wird der Bewegungsimpuls durch die Stoßdämpfer aufgefangen und gedämpft. Das begrenzt einerseits die Öffnungsgeschwindigkeit, vorzugsweise auch den maximalen Öffnungsweg oder -grad und verhindert einen Schlag oder Schock beim Abbremsen des Wandelements und/oder des Verschließelements (z. B. Tür, Ladeluke oder Tor).
In Ausgestaltung weist die zweite Verschließeinrichtung ein Adapterelement mit zumindest einem Schließelement und ein Verschlusselement auf und das Verschlusselement ist mittels des zumindest einen Schließelements lösbar fixierbar, wobei insbesondere das Adapterelement mittels des zumindest einen oder mittels zumindest eines Stoßdämpfers oder Stoßfängers mit dem Hauptkörper der zweiten Kammer verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist das Verschlusselement (z. B. Tür, Ladeluke oder Tor) der zweiten Verschließeinrichtung mittels zumindest eines Spann- oder Federelements gegen eine Dichtfläche des oder eines Adapterelements oder des Hauptkörpers der zweiten Kammer vorgespannt, und/oder das lösbare Wandelement der zweiten Kammer ist mittels zumindest eines Spann- oder Federelements gegen eine Dichtfläche des Hauptkörpers der zweiten Kammer vorgespannt.
Vorteilhaft ist das oder ein Verschlusselement der zweiten Verschließeinrichtung mittels eines zweiten Stellantriebs zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung verfahrbar, wobei der zweite Stellantrieb am Hauptkörper der zweiten Kammer oder an dem oder einem Adapterelement gelagert ist, wobei insbesondere der zweite Stellantrieb ein Hydraulikantrieb ist oder aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist ein Verschlusselement der ersten Verschließeinrichtung mittels eines ersten Stellantriebs zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung verfahrbar, wobei insbesondere der erste Stellantrieb am Hauptkörper der ersten Kammer gelagert ist und/oder wobei insbesondere der erste Stellantrieb ein Hydraulikantrieb ist oder aufweist.
In Ausgestaltung hat das oder ein Verschlusselement der zweiten Verschließeinrichtung, vorzugsweise das Verschlusselement und ein Adapterelement der zweiten Verschließeinrichtung, das gleiche oder ungefähr gleiche Gewicht wie das oder ein Wandelement, das eine Öffnung im Hauptkörper der zweiten Kammer lösbar abdeckt.
Vorteilhaft ist die zweite Kammer als Vakuumkammer ausgebildet und eine durch die erste Kammer geführte Vakuumleitung verbindet den Innenraum der zweiten Kammer mit der Außenseite der ersten Kammer, wobei insbesondere die Vakuumleitung mit einer außerhalb der ersten Kammer angeordneten Pumpeinrichtung verbunden ist. In Ausgestaltung zweigt von der Vakuumleitung oder der Pumpeinrichtung eine Prüfgasnachweisleitung ab und ist mit einer Prüfgasnachweiseinrichtung verbunden und/oder eine durch die erste Kammer geführte Prüfgasleitung verbindet den Innenraum der zweiten Kammer mit einer außerhalb der ersten Kammer angeordneten Prüfgasnachweiseinrichtung.
In Ausgestaltung ist zumindest eine Druckleitung von der Außenseite der ersten Kammer durch die erste Kammer in den Innenraum der zweiten Kammer geführt und weist in der zweiten Kammer einen Anschluss zum Verbinden der Druckleitung mit einem oder mehreren Prüflingen auf. Vorteilhaft ist eine der oder die Druckleitung(en) mit einer Druckluftquelle und/oder einer Prüfgasquelle verbunden, oder eine erste der Druckleitungen ist mit einer Druckluftquelle und eine zweite der Druckleitungen mit einer Prüfgasquelle verbunden. In Ausgestaltung ist den Be- und Entladeöffnungen der ersten und zweiten Kammer eine Be- und Entladeeinrichtung zugeordnet zum manuellen oder vorzugsweise automatischen oder teilautomatischen Be- und Entladen zumindest eines Prüflings in und aus der zweiten Kammer von außerhalb der ersten Kammer.
Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 18 werden ein oder mehrere Prüflinge einer Berstprüfung unterzogen, insbesondere in einer Prüfvorrichtung wie sie oben beschrieben ist. Einzelne oben und unten für das detaillierte Ausführungsbeispiel für die Prüfanlage beschriebenen Komponenten oder Funktionen oder beliebige Kombinationen von Komponenten oder Funktionen können bei der beim Verfahren eingesetzten Prüfanlage zum Einsatz kommen. Umgekehrt können alle im Folgenden und unten für das detaillierte Ausführungsbeispiel für die Prüfanlage beschriebenen Komponenten oder Funktionen oder beliebige Kombinationen von Komponenten oder Funktionen bei der beanspruchten Prüfanlage zum Einsatz kommen.
Das Verfahren weist die Schritte auf: Einbringen zumindest eines Prüflings in eine zweite Kammer, die als Druckabbaukammer ausgelegt ist, die zumindest eine überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung aufweist und die in einer ersten Kammer angeordnet ist, wobei die erste Kammer als Schutzeinrichtung gegen Druckstöße ausgelegt ist; Verbinden des zumindest einen Prüflings mit zumindest einer Druckleitung vor, beim oder nach dem Einbringen des zumindest einen Prüflings in die zweite Kammer; Verschließen der ersten und zweiten Kammer; Anlegen eines Prüfdrucks am zumindest einen Prüfling über die zumindest eine Druckleitung, wobei der Prüfdruck für eine vorgegebene (Mindest-)Zeitdauer und mit einem vorgegebenen Druck angelegt wird; Überwachen eines Druckanstiegs (Berstfall) in der zweiten Kammer und/oder Erfassung eines Lecks am zumindest einen Prüfling durch Leckprüfung der Atmosphäre im Innenraum der zweiten Kammer; Öffnen der ersten und zweiten Kammer; Entnehmen des zumindest einen Prüflings aus der zweiten Kammer, wobei der zumindest eine Prüfling vor, beim oder nach dem Entnehmen von der zumindest einen Druckleitung getrennt wird; und Ausmustern des Prüflings, falls ein Berstfall und/oder ein Leck erfasst wurde.
In Ausgestaltung sind noch die folgenden Schritte einzeln oder beliebiger Unterkombination vorteilhaft beim Verfahren:

– Die zweite Kammer ist während des Überwachens auf Druckanstieg und/oder der Erfassung eines Lecks evakuiert.
– Die zumindest eine überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung weist ein Verschließelement und/oder Wandelement auf, das zumindest in der Anfangsphase des Evakuierens über eine Feststelleinrichtung am Hauptkörper der zweiten Kammer gesichert ist oder gegen eine Dichtung vorgespannt ist.
– Der zumindest eine Prüfling wird einem Druck- bzw. Bersttest mit Druckluft oder einem anderen kostengünstigen Gas unterzogen und anschließend einem Lecktest mit einem Lecktestgas, vorzugsweise mit Helium, unterzogen.
– Der zumindest eine Prüfling wird einem Lecktest mit einem Lecktestgas, vorzugsweise mit Helium, unterzogen und anschließend einem Druck- bzw. Bersttest mit Druckluft oder einem anderen kastengünstigen Gas unterzogen.
– Der zumindest eine Prüfling wird zwischen dem Druck- bzw. Bersttest und dem Lecktest oder zwischen dem Lecktest und dem Druck- bzw. Bersttest evakuiert.
– Das Lecktestgas wird durch Absaugen aus dem zumindest einen Prüfling zurückgewonnen.
– Der Lecktest wird über eine Vakuumleitung durchgeführt, mit der die zweite Kammer während des Anlegens des Vakuums evakuiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den nachfolgenden Figuren dargestellt, die zeigen:
1 eine schematische Blockdarstellung der Komponenten einer Berst- und Leckprüfanlage mit einer Berstschutzeinrichtung zur Aufnahme von Prüflingen,
2 eine perspektivische Ansicht eines äußeren Behälters der Berstschutzanlage von 1,
3 eine perspektivische Ansicht eines inneren Behälters der Berstschutzanlage von. 2 ohne vorderem Belade-Deckel,
4 eine Detailansicht einer Türmechanik mit Türantrieb des inneren Behälters,
5 eine Seitenansicht des inneren Behälters von 3,
6 eine Vorderansicht des inneren Behälters von 3 mit Deckel,
7 eine Draufsicht des inneren Behälters von 3,
8a, b eine Detailansicht eines vorderen und hinteren Dämpfers, und
9 eine Detailansicht eines vorderen Zugzylinders.
1 stellt schematisch die Komponenten einer Berst- und Leckprüfanlage 2 dar, die dazu dient, Prüflinge 10 auf Drucktauglichkeit und Leckdichtigkeit zu prüfen. Prüflinge sind beispielsweise Kompressoren, Wärmetauscher und dergleichen. Die Anlage 2 wird von einer Anlagensteuerung 4 gesteuert, die den Berstprüfablauf, den Leckprüfablauf und das Be- und Entladen einer Berstschutzeinrichtung 5 der Anlage 2 automatisch steuert und dabei auch Kontroll- und Sicherheitsfunktionen überwacht. Die Berstschutzeinrichtung 5 ist ein Zweikammer- bzw. Doppelbehältersystem mit einem äußeren Behälter 6 und einem im Außenbehälter 6 angeordneten Innenbehälter 8. Die Behälter können auch als Kammern bezeichnet werden. Wie im Folgenden dargestellt, sind die Hauptgehäuse der Behälter 6, 8 aus (Edelstahl-)Zylindern ausgebildet, die im Berstfall eine hohe Druckbeständigkeit haben. Es können aber auch andere Behälterformen zum Einsatz kommen, bei denen beispielsweise durch innere und/oder äußere Armierungen die notwendige Druckbeständigkeit gegeben ist. Der Außenbehälter 6 weist eine Abblaseinrichtung 30 hier in Form einer Abblasleitung auf, über die im Bedarfsfall ein Überdruck (gegenüber der Außenatmosphäre) im Inneren des Außenbehälters 6 beispielsweise ins Freie -außerhalb eines Gebäudes – abgeleitet werden kann. Auf der der Tür 14 gegenüberliegenden Seite des Hauptkörpers (Zylinder) des inneren Behälters 8 ist eine Rückwand bzw. ein Deckel 16 angeordnet. Im Berstfall eines Prüflings bewirkt die Druckwelle ein – vorzugsweise – symmetrisches und simultanes Öffnen der Tür 14 und des Deckels 16 mittels spezieller Sicherheitsverbindungen zum Hauptkörper (s. u.).
Der Außenbehälter 6 hat eine Beschickungs- und Entladetüre 12, durch die im geöffneten Zustand Prüflinge 10 in den Innenbehälter 8 ein- und ausgeladen werden können, wenn eine Be- und Entladetüre 14 des Innenbehälters 8 ebenfalls geöffnet ist. Das Be- und Entladen erfolgt unter der Steuerung der Anlagensteuerung 4 mittels einer hydraulisch gesteuerten Beschickungseinrichtung 18. Ein oder gleichzeitig mehrere Prüflinge 10 werden durch die Beschickungseinrichtung 18 durch die geöffneten Türen 12, 14 in den Innenbehälter 8 geladen, wobei das Öffnen und Schließen der Türen 12, 14 und die Be- /Entladebewegungen der Beschickungseinrichtung 18 mittels Aktuatoren einer von der Steuerung 4 angesteuerten Hydraulikeinrichtung 20 erfolgt.
Der oder die Prüflinge 10 werden auf einem geführten Schlitten (nicht dargestellt) durch die Beschickungseinrichtung 18 in eine definierte Endlage in den Innenbehälter 8 eingefahren. In der definierten Endlage kuppeln am Schlitten angeordnete Kupplungselemente in gepaart zu den Schlittenkupplungselementen, fest im Innenbehälter 8 angeordnete Kupplungselemente ein. Im gekuppelten Zustand wird über die Verbindungen der Kupplungselemente an den oder die Prüflinge sequentiell Helium und Druckluft angelegt. Kammerseitig werden die im Behälter 8 fest installierten Kupplungselemente über eine Heliumleitung 25 mit Helium und über eine Druckluftleitung 23 mit Druckluft versorgt. Die Leitungen 23, 25 sind vom Inneren des Behälters 8, durch dessen Wand, durch den Innenraum des Außenbehälters 6 und durch dessen Wand zur Außenseite des Außenbehälters geführt. Dort ist die Druckluftleitung 23 an eine Kompressoreinrichtung 22 zur Bereitstellung von Druckluft angeschlossen. Mittels der Steuerung 4 kann die Druckluft auf die Leitung 23 und damit auf den oder die Prüflinge 10 gegeben werden bis zu einem von der Steuerung 4 vorgegebenen Enddruck (oder wahlweise bis zu einem über ein Druckventil vorgegebenen Enddruck, der von der Steuerung 4 mittels eines Ventils zugeschaltet wird) und die Druckluft kann durch einen Umschalter über eine Drossel zur Außenseite abgeblasen werden, um den oder die Prüflinge 10 wieder auf Atmosphärendruck zu entspannen. Mit der Druckluft wird der Bersttest an dem oder den Prüflingen 10 durchgeführt.
In Ausgestaltung können anstelle der Kupplungseinrichtung zum Koppeln der Leitungen 23, 25 an den oder die Prüflinge 10 innerhalb des Innenbehälters 8 auch flexible Leitungen vorgesehen sein, die vom Innenraum des Behälters 8 bei geöffneten Türen 12, 14 zur Außenseite des Außenbehälters 6 herausgezogen werden. Außerhalb des Behälters 6 werden dann die flexiblen Leitungen 23, 25 in oder an der Beschickungseinrichtung an den Prüfling oder über einen Verteiler an die Prüflinge angeschlossen. Bei angeschlossenen Leitungen werden dann der oder die Prüflinge in den Behälter 8 eingefahren, so dass nach dem Schließen der Türen 12, 14 der oder die Tests durchgeführt werden können.
Die Heliumleitung 25 ist außerhalb der Außenkammer an eine Heliumversorgung 24 angeschlossen. Angesteuert von der Steuerung 4 kann mit der Heliumversorgung 24 Helium mit einem von der Steuerung 4 vorgegebenen Enddruck (oder wahlweise bis zu einem über ein Druckventil vorgegebenen Enddruck, der von der Steuerung 4 mittels eines Ventils zugeschaltet wird) auf die Heliumleitung 25 und damit an den oder die Prüflinge 10 angelegt werden. Der Heliumenddruck auf den oder die Prüflinge ist dabei geringer als der Druckluftenddruck, da mit Helium ein Lecktest an dem oder den Prüflingen 10 durchgeführt wird. Zur Reinhaltung des Heliums und/oder zur Rückgewinnung des Heliums von dem oder den Prüflingen wird einer oder beide der folgenden Schritte ausgeführt:

A) Nach dem Beaufschlagen des oder der Prüflinge 10 mit Druckluft (und vorzugsweise vor dem Beaufschlagen mit Helium) werden nach dem Abblasen der Druckluft der oder die Prüflinge evakuiert, um die enthaltene Restluft weitgehend zu evakuieren. Dieses Evakuieren kann über eine Vakuumpumpeinrichtung erfolgen, die in der Kompressoreinrichtung 22 (über Druckluftleitung 23) oder der Heliumversorgung 24 (über Heliumleitung 25) integriert ist. Die evakuierte Druckluft wird ins Freie abgeblasen.
B) Nach dem Beaufschlagen des oder der Prüflinge 10 mit Helium (und vorzugsweise vor dem Abkoppeln des oder der Prüflinge von der He- und Druckluftverbindung) werden der oder die Prüflinge evakuiert, um das verwendete Helium weitgehend zu evakuieren. Dieses Evakuieren kann über eine Vakuumpumpeinrichtung erfolgen, die in der Heliumversorgung 24 (über Heliumleitung 25) integriert ist. Das evakuierte Helium wird wiedergewonnen durch Rückpumpen in ein Heliumvorratsgefäß (He-Druckgasflasche).

Anstelle der zwei Leitungen 23, 25, von der Außenseite zum Innenraum im Innenbehälter 8 kann auch eine einzige Leitung vorgesehen sein, die außerhalb des Außenbehälters 6 ein T-Stuck oder ein Umschaltventil aufweist, von dem dann eine Leitung zur Kompressoreinrichtung 22 und eine Leitung zur Heliumversorgung 24 abzweigt.
Mittels einer Vakuumleitung 27 ist der Innenraum des Innenbehälters 8 mit einer Vakuumeinrichtung 26 verbunden. Mittels der Steuerung 4 wird die Vakuumeinrichtung 26 so gesteuert, dass während der Leckprüfung der Prüflinge 10 (während die Prüflinge unter He-Druck gesetzt sind) der Innenraum des Innenbehälters 8 evakuiert ist (Druck unterhalb Atmosphärendruck). Von der Vakuumleitung 27 zweigt eine Messleitung 29 ab, die mit einer He-Leckmesseinrichtung 28 verbunden ist. Selbst bei einem sehr kleinen Leck an einem der Prüflinge 10 im Innenbehälter 8 kann dieses mit Hilfe der Leckmesseinrichtung 28 nachgewiesen werden. Nach Abschluss der Leckmessung wird der Innenraum des Innenbehälters 8 über die Vakuumleitung 27 auf Atmosphärendruck belüftet, so dass der oder die Berst- und Leck-geprüften Prüflinge durch Öffnen der Türen 12, 14 und Betätigen der Beschickungseinrichtung 18 aus der Berstschutzeinrichtung 5 entnommen werden können.
Der Berstschutzeinrichtung 5 ist eine Sensoreinrichtung 32 zugeordnet, mit der der Druck im Außenbehälter 6 und Innenbehälter 8 erfasst werden kann, sowie der Schließ- und Verriegelungszustand der Türen 12, 14 und des Deckels 16.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Außenbehälters 6 ohne Innenbehälter 8, ohne Beschickungseinrichtung 18 und bei entfernter Außentür 12 (der besseren Übersicht halber). Unmittelbar neben dem Außenbehälter 8 sind in einem Anlagensteuerungsschrank die Steuerung 4, die Heliumversorgung 24, die Vakuumeinrichtung 26 und die Drucklufteinrichtung 22 installiert. Anstelle eines Kompressors kann auch eine Druckluftschalteinrichtung vorgesehen sein, der Druckluft von einer Hausdruckluftversorgungsleitung zugeführt wird.
An der Vorderseite des Außenbehälters 6 ist ein Portal 40 installiert mittels dessen die Tür 12 in Form eines Hebetors oder Gates zum Öffnen angehoben und zum Schließen abgesenkt wird. Der Verlauf bzw. Weg des Tors 12 wird mittels Führungen 50 in einem Portalrahmen 42 geführt. Das Tor 12 ist an einem Stahlseil 48 aufgehängt, das über Rollen am oberen Querrahmen des Portals 40 zu einem Flaschenzug 46 geführt ist. Der Flaschenzug 46 wird mittels eines Hydraulikzylinders 44 betätigt, wobei hier eine Auslenkung der unteren Flaschenzugwalze in einen mehrfachen Weg des Tors am Stahlseil umgesetzt wird. In der Zeichnung ist die Kolbenstange des Hydraulikzylinders 44 so dargestellt, dass diese vom unteren Umlenkelement des Flaschenzugs 46 getrennt ist. Im fertig montierten Zustand sind diese durch einen Bolzen miteinander verbunden.
Über die Höhe der maximalen Öffnung der Be- und Entladeöffnung des Außenbehälters 6 (also über die Höhe des Tors 12) sind gleichmäßig beabstandet links und rechts an den vertikalen Rahmen des Portals 40 Verriegelungselemente 52 angeordnet, die das Tor 12 vor der Öffnung verriegeln, wenn das Tor 12 seine Schließposition eingenommen hat. Die Verriegelungselemente 52 werden hydraulisch betätigt und pressen das Tor 12 gegen einen Dichtungsflansch am vorderen Ende des Hauptkörpers des Außenbehälters 6. Zum Öffnen werden die Verriegelungselemente 52 zurückgezogen bzw. nach außen geschwenkt und das Tor nach oben mittels des Flaschenzugs 46 und des Hydraulikzylinders 44 hochgefahren.
Der Hauptkörper des Außenbehälters 6 ist auf Standfüßen 56 auf dem Boden (Fundament) des Aufstellungsorts gelagert. Durch jeden der Standfüße 56 hindurch ist ein Lagerungsdämpfer 58 geführt, der in den Innenraum des Außenbehälters 6 vorspringt. Die Lagerungsdämpfer 58 sind separat am Boden (Fundament) verankert und auf ihnen ist der Innenbehälter 8 innerhalb des Außenbehälters gelagert. Auslenkungen des Innenbehälters 8, die beispielsweise beim Bersten eines Prüflings auftreten können, werden durch Kraftschluss zum Boden oder Fundament aufgefangen und gedampft und nicht (direkt) auf den Außenbehälter 6 übertragen, da keine starre Verbindung zwischen beiden Behältern 6, 8 vorhanden ist. Die Leitungen 23, 25 und 27 sind über Schlaufen, Spiralen oder Welbälge bzw. -schläuche zwischen der Wand des Außenbehälters und der Wand des Innenbehälters verlegt.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des inneren Behälters 8 der Berstschutzanlage 5 von 2 bei abgenommenem vorderem Belade-Deckel 14. Der Hauptkörper des Innenbehälters 8 ist ein Edelstahlzylinder 70, bei dem rückseitig ein hinterer Flansch 72 zum Lagern des hinteren Deckels 16 und vorderseitig ein vorderer Flansch 74 angeordnet ist, an dem ein Außenflansch 76 gelagert ist. Am Außenflansch 76 ist ein Türantrieb 78 angeordnet, der einen Hydraulikzylinder 80 aufweist, mit dem das Öffnen und Schließen des vorderen Deckels 16 betätigt wird (vgl. 4). Der Außenflansch 76 ist ringfömig ausgebildet, um den in dem dargestellten Beispiel runden Deckel 14 aufzunehmen. Dazu weist der Außenflansch einen umlaufenden Kranz 77 mit einem radial nach innen vorspringenden Sims auf. Auf der äußeren Stirnseite des Simses ist eine umlaufende Dichtung 88 (vgl. 4) angeordnet, die im geschlossenen Zustand des Deckels 14 zwischen diesen beiden abdichtet. Die axiale Tiefe der Innenfläche des Kranzes 77 ist größer als die axiale Stärke des Deckels 14 an dessen Außenumfang.
Verteilt am Außenumfang des Außenflansches 76 sind Verriegelungselemente 84 angeordnet. Jedes Verriegelungselement 84 hat einen Riegel 86, der durch Betätigen der Hydraulik des Verriegelungselements 84 in radiale Richtung ein- und ausgefahren werden kann, im ausgefahrenen Zustand des Riegels steht dieser in radiale Richtung von der Innenfläche des Kranzes 77 hervor. Die ausgefahrenen, keilförmig ausgebildeten Riegel 86 schieben sich gegen eine außen liegende Schräge des Deckels 14 (vgl. Schnittansicht in 8a), so dass dieser gegen die Dichtung 88 gedrückt wird. Bei ausgefahrnen Riegeln 86 ist der Deckel somit sowohl verschlossen bzw. am Außenflansch 76 gesichert als auch zu diesem abgedichtet. Wie in 4 dargestellt, ist die innere Stirnfläche des Außenflansches 76 mit einer Dichtung 90 gegen die außenliegende Stirnfläche des vorderen. Flansches 74 abgedichtet. Der hintere Deckel 16 ist gegen den hinteren Flansch mit einer umlaufenden Dichtung (nicht dargestellt – vgl. Dichtung 88) abgedichtet.
Sowohl der hintere Deckel 16 bezüglich des hinteren Flansches 72 als auch der Außenflansch 76 (mit dem darin verschlossenen vorderen Deckel 14) bezüglich des vorderen Flansches 74 sind im Normalbetrieb während des Testens des oder der Prüflinge gegeneinander abgedichtet, zueinander aber lösbar so gesichert, dass ein Überdruck im Innenbehälter 8 gegenüber dem Außenbehälter 6 die Deckel 14, 16 druckbetätigt öffnet.
Zum Schließen und lösbaren Sichern des Deckels 16 sind am Umfang des hinteren Flansches 72 verteilt mehrere einseitig wirkende Zugzylinder 106 angeordnet, deren Zylinderkörper mit dem Flansch 72 verbunden sind und deren Kolbenstange 108 axial verschiebbar durch eine axiale Bohrung am äußeren Umfangsbereich des Deckels 16 geführt ist. Am distalen Ende weist jede Kolbenstange 108 des hinteren Zugzylinders 106 einen Konus oder einen Kopf auf, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Bohrung im Deckel 16. Durch Einfahren der Kolbenstange 108 in den Zugzylinder 106 wird über den Kraftschluss mit dem Konus bzw. Kopf am Eintritt der Bohrung der Deckel 16 gegen die Dichtung am hinteren Flansch 72 gezogen und dort gehalten. 3 und 7 zeigen die Zugzylinder 106 bei ausgefahrenen Kolbenstangen 108.
Am vorderen Flansch 74 sind entlang des Umfangs verteilt vordere Zugzylinder 112 angeordnet. Bei den vorderen Zugzylindern 112 weist das distale Ende der Kolbenstange 108 ein Gewinde auf, das in eine entsprechend räumlich angeordnete Gewindebohrung des Außenflansches 76 eingeschraubt ist (9). Bei den Zugzylindern 112 ist der Zylinderkörper axial verschiebbar an Führungsstangen gelagert, die wiederum am vorderen Flansch 74 befestigt sind. Wird die Kolbenstange 108 zum lösbaren Sichern des Außenflansches 76 am vorderen Flansch 74 eingefahren, liegt die vordere Stirnkante des Zylinderkörpers gegen die hintere axiale Stirnkante des Flansches 74 an.
In Ausgestaltung können anstelle der einseitig wirkenden Zugzylinder 106 und/oder 112 auch doppel-wirkende Hydraulikzylinder verwendet werden, so dass die Kolbenstange 108 hydraulisch aus- und eingefahren werden kann. So können beispielsweise zu Wartungsarbeiten die Kolbenstangen 108 ausgefahren werden, um den hinteren Deckel 16 oder den Außenflansch 76 um die Länge des Hubwegs der Zylinder 106, 112 von den Flanschen 72, 74 wegzuziehen. In weiterer Ausgestaltung können anstelle der hydraulisch betätigten Zylinder 106 und/oder 112 mittels Federelement einseitig wirkende und vorgespannte Zylinder verwendet werden, deren Kolbenstange federbetätigt eingezogen wird. Die Zugzylinder 106, 112 ermöglichen einen Auszug der Kolbenstangen 108 gegen einen geringen Widerstand, d. h. es wirkt nur eine geringe Zugkraft auf die Kolbenstangen, so dass im Berstfall der Überdruck im Innenbehälter 8 die Deckel 14, 16 abheben kann.
Das 'Abheben' des Deckels 14 und/oder 16, also die Öffnungsbewegung, wird durch Führungsstangen 101 axial geführt. Wie in der Detailansicht von 8 dargestellt, sind beim vorderen Deckel 14 die Führungsstangen durch Buchsen in axialen Bohrungen im vorderen Flansch 74 geführt und die Führungsstangen 101 sind an einem Ende in Gewinde am Außenflansch 76 eingeschraubt. Es sind zwei Führungsstangen 101 beabstandet aber mit geringem Abstand nebeneinander angeordnet und durch ein verschraubtes Anschlagprofil 103 am anderen Ende miteinander verbunden. Zwischen diesen je zwei Führungsstangen 101 ist ein vorderer Dämpfer 102 angeordnet. Beim hinteren Deckel 16 sind ebenfalls am Umfang des Flansches 72 verteilt Führungsstangen 101 angeordnet, die durch mit Gleitbuchsen versehene, axiale Bohrungen im hinteren Flansch 72 axial verschiebbar geführt sind. Das äußere Ende einer Führungsstange 101 ist in ein Gewinde am Deckel 16 eingeschraubt und das innere Ende von je zwei nahe beieinander liegender, aber beabstandeter Führungsstangen 101 ist wiederum über ein Anschlagprofil 103 verbunden. Zwischen den benachbarten Führungsstangen 101 ist je ein hinterer Dämpfer 100 angeordnet.
Beim Abheben des Deckels 14 mit dem Außenflansch 76 vom Flansch 74 und/oder des Deckels 16 vom Flansch 72 werden die Führungsstangen 101 und damit das Anschlagprofil 103 axial nach außen gezogen. Im geschlossenen Zustand der Deckel 14, 16 ist zwischen dem Anschlagprofil 103 und dem nach innen zeigenden Ende der Dämpfer 100, 102 ein Spiel in Form eines axialen Abstandes vorhanden. Über den durch das Spiel vorgegebenen Axialhub wirkt dem Abheben der Deckel 14, 16 lediglich die Rückstellkraft und der Widerstand durch die Zugzylinder 106, 112 entgegen. Sobald das Anschlagprofil 103 gegen das innere Ende der Dämpfer 100, 102 anliegt, wird die weitere axial nach außen gerichtete Hubbewegung des Abhebens der Deckel zusätzlich durch die Dämpfung der Dämpfer 100, 102 gehemmt. Der maximale Hub der Deckel nach außen wird durch die maximale Komprimierbarkeit bzw. den maximal möglichen Dämpfungsweg der Dämpfer 100, 102 begrenzt. Die Dämpfer sind vorzugsweise sog. 'Crash-Dämpfer', wie sie z. B. in der Automobilindustrie als Stoßdämpfer in den Stoßfängern im Front- oder Heckbereich eingesetzt werden. Vorzugsweise sind die Dämpfer irreversible bzw. inelastische Dämpfer, die sich bei nachlassender Druckbelastung nicht wieder in die Originalform zurückstellen. In diesem Fall werden die Dämpfer nach einem Berstfall ausgetauscht. Alternativ werden reversibel arbeitende bzw. rückstellbare Dämpfer eingesetzt, die für mehrere aufeinander folgende Berstfälle eine einwandfreie, wiederholbare Dämpfungscharakteristik bereitstellen.
Im Inneren Bodenbereich des Innenbehälters 8 sind am Zylinder 70 Konsolen 92 befestigt, an denen eine Schlittenmechanik (nicht dargestellt) montiert wird. Mittels der Schlittenmechanik kann die Beschickungseinrichtung 18 wie oben beschrieben einen Schlitten mit dem oder den darauf fixierten Prüflingen 10 von der Außenseite durch den Außenbehälter 6 in den Innenbehälter 8 einfahren und dort in Endstellung mit den Kupplungen zu den Druckleitungen 23, 25 koppeln. Nach dem Einfahren des Schlittens wird die Mechanik der Beschickungseinrichtung 18 eingefahren, so dass die Türen bzw. Deckel 12, 14 geschlossen werden können.
5 zeigt die Seitenansicht des inneren Behälters 8 von 3. Am äußeren Bodenbereich des Hauptkörpers 70 stehen vertikal nach unten Füße 94 vor, die mit den in 1 dargestellten Lagerungsdämpfern 58 verbunden werden. Die vorzugsweise dämpfend ausgestaltete Lagerung des Innenbehälters 8 kann aber auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise hängend an der Innenseite des Außenbehälters 6.
6 zeigt die Vorderansicht des Innenbehälters 8 mit dem Deckel 14. 7 zeigt eine Draufsicht des Behälters 8 und einem Vakuumanschluss 114 zum Evakuieren des Innenbehälters 8 über die Vakuumleitung 27. 9 zeigt eine Detailansicht eines vorderen Zugzylinders 112.
Vorzugsweise ist das Gewicht des vorderen Deckels 14 mit dem Außenflansch und den daran montierten Aufbauten (z. B. Türantrieb 78, Verriegelungen 84) gleich oder ungefähr gleich dem Gewicht des hinteren Deckels 16. Alternativ oder zusätzlich ist die Dämpfungskraft und -charakteristik aller hinterer Dämpfer 100 gleich aller vorderer Dämpfer 102. Alternativ oder zusätzlich ist die Rückstellkraft aller vorderer Zugzylinder 112 gleich der Rückstellkraft aller hinterer Zugzylinder 106. Vorzugsweise ist die axiale Projektionsfläche (oder Querschnittsfläche) der sich im Berstfall öffnenden vorderen Seite (Deckel 14 ggf. mit Außenflansch 76) gleich der axialen Projektionsfläche der sich im Berstfall öffnenden hinteren Seite (Deckel 16). Diese Maßnahmen bewirken im Einzelnen und vorzugsweise in Kombination ein symmetrisches Öffnen des vorderen und hinteren Deckels 14, 16 (Idealfall dass sich die Druckwelle von der Mitte des Innenbehälters 8 symmetrisch ausbreitet). Durch das zeitlich symmetrische Öffnen heben sich die axialen Kräfte, die über die Dämpfer 100, 102 (und ggf. über die Zugzylinder 106, 112) auf den Hauptkörper 70 übertragen werden, gegenseitig auf und die Verschiebung des Innenbehälters (z. B. relative zum Außenbehälter 6) ist minimal.
In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Zugzylinder 106, 112 – wie oben bereits erwähnt – doppelwirkende Zylinder, so dass die Kolbenstange 108 eingezogen und ausgefahren werden kann. Damit kann beispielsweise vor dem Evakuieren des Innenbehälters 8 die Kolbenstange eingefahren werden, so dass der Deckel 16 gegen die Dichtung im Flansch 72 und der Außenflansch 76 gegen die Dichtung 90 im Flansch 74 anliegt. Nach oder während des Evakuierens kann die Kolbenstange 108 ausgefahren werden. Die Ausfahrlänge ist dabei größer oder gleich der Summe aus dem Spiel zwischen Anschlagprofil 103 und inneres Ende der Dämpfer 100, 102 und der maximalen Kompressionsweg der Dämpfer 100, 102 (z. B. um 100 mm). Erfolgt dann ein Berstfall mit einer Druckwelle, so wirkt durch das Abheben der Deckel 14, 16 keine Belastung der Zylinder 106, 112, so dass diese nicht beschädigt werden können. In weiterer Ausgestaltung können anstelle von Dämpfern 100, 102 und Zylindern 106, 112 nur Dämpfer eingesetzt werden, die unter leichter Vorspannung montiert sind, so dass die vorgespannten Dämpfer das Anpressen der Deckel bzw. des Außenflansches gegen die Dichtung bewirken, so dass ein Vakuum im Innenbehälter 8 angelegt werden kann. Beispielsweise wird auf die Zylinder 106, 112 verzichtet und das Anschlagprofil 103 liegt spielfrei am axialen, nach innen weisenden Ende der Dämpfer 100, 102 an. Durch Anziehen der Muttern am innen liegenden Ende der Führungsstangen 101 kann das Anschlagprofil 103 mit Vorspannung gegen die Dämpfer 100, 102 gepresst werden. Dazu sind die Dämpfer bevorzugt zumindest am Anfang ihres Kompressionswegs teilelastisch.
Die Ausgestaltung, bei der einerseits zwischen Anschlagprofil 103 und innenliegendem Ende der Dämpfer 100, 102 ein Spiel vorhanden ist und andererseits die Kolbenstangen 108 während der Berstprüfung ausgefahren sind (also die Kolbenstange bzw. das Zylindergehäuse den Deckel oder Außenflansch zum 'Abheben' frei gibt), ermöglichen ein bis auf die Massenträgheit der Deckel (+ Außenflansch) ungehemmtes Abheben der Deckel bzw. des Außenflansches über die Länge des Spiels. Dadurch können im Berstfall die Deckel sehr schnell geöffnet werden, um kontrolliert den Anfang bzw. Kopf der Druckwelle in den Außenbehälter 6 abblasen zu können. Anstelle der Dämpfer 100, 102 können auch Federelemente verwendet werden. Diese haben aber gegenüber den Dämpfern den Nachteil, dass nach einer Auslenkung der Deckel beim Abheben die Federelemente mit der gespeicherten Energie die Deckel wieder zum Hauptkörper 70 beschleunigen, was je nach Druckwellenphase zu einem Aufschlagen der Deckel am Hauptkörper fuhren kann.
Ein typischer Ablauf einer Berst- und Dichtprüfung an einem Prüfling 10 kann wie im Folgenden beschrieben ablaufen. Dabei wird pro Durchgang lediglich ein Prüfling 10 geprüft. Es können aber auch mehrere (z. B. kleinere) Prüflinge geprüft werden, in dem die mehreren Prüflinge über einen Verteiler an die Schläuche bzw. Leitungen 23, 25 angeschlossen werden.

– Im Grundzustand sind beide Kammern bzw. Behälter 6, 8 geschlossen und kein Prüfling ist im Innenbehälter 8.
– Das äußere Tor 12 wird mittels des Torantriebs 40, 44, 46, 48 geöffnet.
– Die innere Tür 14 wird mittels des Türantriebs 78 geöffnet.
– Die Zuführung für die Schläuche der Druckluftleitung 23 und der Heliumleitung 25 fährt aus dem Innenbehälter 8 nach außen zum Bediener.
– Der Bediener schließt die Schläuche für Druckluft und Helium an den Prüfling 10 an.
– Der Prüfling 10 wird in die innere Kammer eingefahren, wobei die Schlauchzuführung mitfährt
– Der Deckel 14 des Innenbehälters 8 wird geschlossen und verriegelt (Verriegelungselemente 84).
– Die Zuhaltung der beiden Deckel 14, 16 des Innenbehälters 8 (Zugzylinder 106, 112) wird zugespannt und es wird der Innenbehälter 8 abgesaugt (Vakuumleitung 27).
– Das äußere Tor 12 wird geschlossen und die Zuhaltung (Zugzylinder 106, 112) des Innenbehälters 8 wird geöffnet.
– Der Prüfling 10 wird mit Druck (vorzugsweise Luft) über die Leitung 23 beaufschlagt (z. B. 165 bar, Dauer z. B. 3 Minuten).
– Der Druck wird im Prüfling abgebaut und der Prüfling wird evakuiert (Leitung 23 dient als Vakuumleitung).
– Der Prüfling wird über die Heliumleitung 25 mit Helium befüllt (z. B. bis 150 bar).
– Das Restgas aus dem Innenbehälter 8 wird über die Vakuumleitung 27 abgesaugt und teilweise dem Lecksuchgerät 28 über die Abzweigleitung 29 zugeführt.
– Das Restgas wird auf Helium untersucht (Helium würde aus einer Leckage des Prüflings 10 stammen)( Dauer z. B. 2 Minuten).
– Das Helium wird aus dem Prüfling 10 über die Leitung 25 abgesaugt und wieder in den Heliumvorrat komprimiert.
– Das äußere Tor 12 wird geöffnet und das Vakuum im Innenbehälter 8 durch Belüften über die Vakuumleitung 27 aufgehoben.
– Der innere Deckel 14 wird geöffnet.
– Der Prüfling 10 wird mittels der Beschickungseinrichtung 18 herausgefahren.
– Die Leitungen 23 und 25 werden vom Prüfling getrennt.

Im Falle eines Berstens des Prüflings bei einer der Prüfungen geschieht Folgendes:

– Es entsteht eine Druckwelle (Impuls), diese ist sehr kurz und energiereich.
– Es fliegen ggf. Teile des Prüflings gegen die innere Wand des Innenbehälters 8.
– Die Druckwelle beschleunigt die Deckel 14, 16 des Innenbehälters 8.
– Die Deckel 14, 16 werden durch die Stoßdämpfer 100, 102 wieder abgebremst.
– Der Druckimpuls wird dadurch bedämpft und das Gas (Druckluft oder Helium, je nach Zeitpunkt des Berstens) verlangsamt in den äußeren Behälter 6 entlassen.
– Das Gas wird über ein Rohrleitungssystem (einschließlich der Abblasleitung 30) aus dem Gebäude ins Freie entlassen.

Die Prüfanlage 2 kann auch so ausgelegt sein, dass nur Berstprüfungen durchgeführt werden. Dabei entfallen die oben aufgeführten Komponenten 24, 25, 28 und 29 und beim Prüfverfahren die die Heliumprüfung betreffenden Schritte. Auch dann bietet die Anlage 2 die wesentlichen Vorteile, nämlich der kontrollierte Abbau des Druckimpulses durch die Ausführung mit den zwei Behältern 6, 8.
Bezugszeichenliste

2: Prüfanlage
4: Anlagensteuerung
5: Berstschutzeinrichtung
6: Außenbehälter
8: Innenbehälter
10: Prüfling
12: Außentür/Tor
14: Innentür/Deckel
16: Deckel/Rückwand
18: Beschickungseinrichtung
20: Hydraulikaktuatoren
22: Kompressoreinrichtung Luft
23: Druckluftleitung
24: Heliumversorgung
25: Heliumleitung
26: Vakuumeinrichtung
27: Vakuumleitung
28: Leckmesseinrichtung
29: Messleitung
30: Abblaseinrichtung
32: Sensoreinrichtung
40: Portal
42: Portalrahmen
44: Hydraulikzylinder
46: Flaschenzug
48: Stahlseil
50: Führung
52: Verriegelungselement
54: Dichtungsflansch
56: Standfuß
58: Lagerungsdämpfer
70: Hauptkörper (Zylinder)
72: hinterer Flansch
74: vorderer Flansch
76: Außenflansch
77: Kranz mit Sims
78: Türantrieb
80: Hydraulikzylinder
84: Verriegelungselement
86: Riegel
88: Dichtung
90: Dichtung
92: Konsole
94: Fuß
100: hinterer Dämpfer
101: Führungsstange
102: vorderer Dämpfer
103: Anschlagprofil
106: hinterer Zugzylinder
108: Kolbenstange
110: Konus
112: vorderer Zugzylinder
114: Vakuumanschluss

Claims

Druckprüfvorrichtung (2) zur Durchführung von Druckprüfungen an zumindest einem Prüfling (10), wobei die Vorrichtung aufweist: eine erste Kammer (6), die als erste Schutzeinrichtung gegen Druckstöße ausgelegt ist und eine erste Verschließeinrichtung (12, 40–50) zum Öffnen und Schließen der ersten Kammer für das Beladen und Entladen zumindest eines Prüflings (10) aufweist, und eine zweite Kammer (8), die in der ersten Kammer (6) angeordnet ist, als Druckabbaukammer ausgelegt ist und eine zweite Verschließeinrichtung (14, 78) zum Öffnen und Schließen der zweiten Kammer (8) für das Beladen und Entladen zumindest eines Prüflings (10) aufweist, wobei die zweite Kammer (8) eine erste überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung (14, 72, 76, 102; 16, 74, 100) aufweist und wobei die erste überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung bei Überdruckbetätigung einen in der zweiten Kammer (8) gegenüber der ersten Kammer (6) bestehenden Überdruck durch eine gedrosselte Strömung bzw. Druckwelle in die erste Kammer abbaut.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Verschließeinrichtung (14, 78) der zweiten Kammer (8) ein Teil der ersten überdruckbetätigbaren Öffnungseinrichtung (14, 72, 76, 102; 16, 74, 100) ist, wobei die erste überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung bei Überdruckbetätigung die zweite Verschließeinrichtung von der Be- und Entladeöffnung der zweiten Kammer wegfährt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kammer (6) eine Abblasöffnung oder -leitung (30) aufweist, mit der ein Überdruck in der ersten Kammer (6) gerichtet oder geführt ableitbar ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die zweite Kammer (8) mittels zumindest einer Dämpfungs- und/oder flexiblen Einrichtung (58) gelagert ist, wobei insbesondere die zweite Kammer (8) mittels der Dämpfungs- und/oder flexiblen Einrichtung (58) an der ersten Kammer (6) und/oder unter Durchgriff der Wandung der ersten Kammer (6) an einer Lagerungseinrichtung für die erste Kammer gelagert ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Kammer (8) eine zweite überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung (16, 74, 100) mit einem beweglichen, eine Wandöffnung im Hauptkörper (70) der zweiten Kammer abdeckenden Wandelement (16) aufweist, wobei die zweite Öffnungseinrichtung bei Überdruckbetätigung das Wandelement (16) von der Wandöffnung wegfährt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 5, wobei an der zweiten Kammer (8) das Wandelement (16) und/oder die zweite überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung (16, 74, 100) gegenüberliegend oder symmetrisch gegenüberliegend zur Be- und Entladeöffnung der zweiten Kammer und/oder zur ersten überdruckbetätigbaren Öffnungseinrichtung (14, 72, 76) angeordnet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oder eine zweite überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung (16, 74, 100) zumindest einen Stoßdämpfer (100) oder Stoßfänger aufweist und das Wandelement (16) über den zumindest einen Stoßdämpfer oder Stoßfänger mit dem Hauptkörper (70) der zweiten Kammer (8) verbunden ist, und/oder wobei die erste überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung (14, 72, 76, 102) zumindest einen Stoßdämpfer (102) oder Stoßfänger aufweist und ein Verschlusselement (14) der zweiten Verschließeinrichtung (14, 78) über den zumindest einen Stoßdämpfer oder Stoßfänger mit dem Hauptkörper (70) der zweiten Kammer (8) verbunden ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Verschließeinrichtung (14, 78) ein Adapterelement (76) mit zumindest einem Schließelement (84) und ein Verschlusselement (14) aufweist und das Verschlusselement mittels des zumindest einen Schließelements lösbar fixierbar ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (14) der zweiten Verschließeinrichtung (14, 78) mittels zumindest eines Spann- oder Federelements (112) gegen eine Dichtfläche des oder eines Adapterelements (76) oder des Hauptkörpers (70) der zweiten Kammer (8) vorgespannt ist, und/oder wobei das Wandelement (16) der zweiten Kammer (8) mittels zumindest eines Spann- oder Federelements (106) gegen eine Dichtfläche des Hauptkörpers (70) der zweiten Kammer vorgespannt ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder ein Verschlusselement (14) der zweiten Verschließeinrichtung (14, 78) mittels eines zweiten Stellantriebs (78) zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung verfahrbar ist, wobei der zweite Stellantrieb am Hauptkörper (70) der zweiten Kammer (8) oder an dem oder einem Adapterelement (76) gelagert ist, wobei insbesondere der zweite Stellantrieb ein Hydraulikantrieb (80) ist oder aufweist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verschlusselement (12) der ersten Verschließeinrichtung (12, 40–50) mittels eines ersten Stellantriebs (40–50) zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung verfahrbar ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder ein Verschlusselement (14) der zweiten Verschließeinrichtung (14, 78), vorzugsweise das Verschlusselement und ein Adapterelement (74) der zweiten Verschließeinrichtung, das gleiche oder ungefähr gleiche Gewicht hat wie das oder ein Wandelement (16), das eine Öffnung im Hauptkörper (70) der zweiten Kammer (8) lösbar abdeckt.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Kammer (8) als Vakuumkammer ausgebildet ist und eine durch die erste Kammer (6) geführte Vakuumleitung (27) den Innenraum der zweiten Kammer mit der Außenseite der ersten Kammer verbindet.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 13, wobei von der Vakuumleitung (27) oder der Pumpeinrichtung (26) eine Prüfgasnachweisleitung (28) abzweigt und mit einer Prüfgasnachweiseinrichtung (28) verbunden ist, und/oder wobei eine durch die erste Kammer (6) geführte Prüfgasleitung den Innenraum der zweiten Kammer (8) mit einer außerhalb der ersten Kammer angeordneten Prüfgasnachweiseinrichtung (28) verbindet.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Druckleitung (23, 25) von der Außenseite der ersten Kammer (6) durch die erste Kammer in den Innenraum der zweiten Kammer (8) geführt ist und in der zweiten Kammer einen Anschluss zum Verbinden der Druckleitung mit einem oder mehreren Prüflingen (10) aufweist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 15, wobei eine der oder die Druckleitung(en) (23, 25) mit einer Druckluftquelle (22) und/oder einer Prüfgasquelle (24) verbunden ist, oder wobei eine erste der Druckleitungen mit einer Druckluftquelle und eine zweite der Druckleitungen mit einer Prüfgasquelle verbunden ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den Be- und Entladeöffnungen der ersten und zweiten Kammer (6, 8) eine Be- und Entladeeinrichtung (18) zugeordnet ist zum manuellen oder vorzugsweise automatischen oder teilautomatischen Be- und Entladen zumindest eines Prüflings (10) in und aus der zweiten Kammer (8) von außerhalb der ersten Kammer (6).
Verfahren zur Berstprüfung von einem oder mehreren Prüflingen, insbesondere in einer Prüfvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Einbringen zumindest eines Prüflings (10) in eine zweite Kammer (8), die als Druckabbaukammer ausgelegt ist, die zumindest eine überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung (14, 72, 76, 102; 16, 74, 100) aufweist und die in einer ersten Kammer (6) angeordnet ist, wobei die erste Kammer (6) als Schutzeinrichtung gegen Druckstöße ausgelegt ist, Verbinden des zumindest einen Prüflings mit zumindest einer Druckleitung (23, 25) vor, beim oder nach dem Einbringen des zumindest einen Prüflings in die zweite Kammer, Verschließen der ersten und zweiten Kammer, Anlegen eines Prüfdrucks am zumindest einen Prüfling (10) über die zumindest eine Druckleitung, wobei der Prüfdruck für eine vorgegebene (Mindest-)Zeitdauer und mit einem vorgegebenen Druck angelegt wird, Überwachen eines Druckanstiegs (Berstfall) in der zweiten Kammer (8) und/oder Erfassung eines Lecks am zumindest einen Prüfling durch Leckprüfung der Atmosphäre im Innenraum der zweiten Kammer, Öffnen der ersten und zweiten Kammer, Entnehmen des zumindest einen Prüflings aus der zweiten Kammer (8), wobei der zumindest eine Prüfling vor, beim oder nach dem Entnehmen von der zumindest einen Druckleitung (23, 25) getrennt wird, und Ausmustern des Prüflings, falls ein Berstfall und/oder ein Leck erfasst wurde.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zweite Kammer (8) während des Überwachens auf Druckanstieg und/oder der Erfassung eines Lecks evakuiert ist.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die zumindest eine überdruckbetätigbare Öffnungseinrichtung (14, 72, 76, 102; 16, 74, 100) ein Verschließelement (14, 16) aufweist, das zumindest in der Anfangsphase des Evakuierens über eine Feststelleinrichtung (72, 106; 74, 112) am Hauptkörper (70) der zweiten Kammer gesichert ist oder gegen eine Dichtung vorgespannt ist.
Verfahren nach Anspruch 18, 19 oder 20, wobei der zumindest eine Prüfling einem Druck- bzw. Bersttest mit Druckluft oder einem anderen kostengünstigen Gas unterzogen wird und anschließend einem Lecktest mit einem Lecktestgas, vorzugsweise mit Helium, unterzogen wird, oder wobei der zumindest eine Prüfling einem Lecktest mit einem Lecktestgas, vorzugsweise mit Helium, unterzogen wird und anschließend einem Druck- bzw. Bersttest mit Druckluft oder einem anderen kostengünstigen Gas unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der zumindest eine Prüfling zwischen dem Druck- bzw. Bersttest und dem Lecktest oder zwischen dem Lecktest und dem Druckbzw. Bersttest evakuiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei das Lecktestgas durch Absaugen aus dem zumindest einen Prüfling zurückgewonnen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei der Lecktest über eine Vakuumleitung (27) durchgeführt wird, mit der die zweite Kammer während des Anlegen des Vakuums evakuiert wird.