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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Faltenbälgen, gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zur Prüfung von Faltenbälgen gemäß dem Anspruch 10.
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Als Faltenbalg wird ein elastischer, ziehharmonika-artig gefalteter Schlauch bezeichnet, der industriell aus Gummi, Kunststoff oder Metall gefertigt ist. Faltenbälge sind vielfältig einsetzbar, z.B. zum Schutz von sich mechanisch ineinanderschiebenden Maschinenteilen, oder zum Schutz von Gelenkkupplungen vor Fremdeinflüssen wie Verschmutzungen, oder als flexible Leitungsabschnitte.
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In Stellventilen werden Faltenbälge häufig zum Abdichten der Stellgliedantriebsstange gegenüber der Umgebung verwendet, wie z.B. in der Druckschrift
DE 298 13 337 U1 beschrieben ist. An seinem jeweils einen Ende ist der Faltenbalg dichtend mit einem Ventildeckel verbunden, der wiederum dichtend mit einem Ventilgehäuse verbunden ist. Das jeweils andere Ende des Faltenbalges ist dichtend mit der Stellgliedantriebsstange gekoppelt. Dabei umschließt der Faltenbalg die Stellgliedantriebstange mit einem relativ geringen radialen Abstand. Der Faltenbalg ist auf die Hubbewegung der Stellgliedantriebsstange ausgelegt, sodass ein Stauchen und Strecken des Faltenbalgs über eine definierte Zyklenzahl ohne Schäden erfolgt. Typischerweise ist der Faltenbalg innerhalb des Ventilgehäuses mit einem Prozessdruck beaufschlagt. Der Faltenbalg muss den Prozessdrücken und Prozessfluiden standhalten können, damit dauerhaft eine dichte Verbindung der Stellgliedantriebsstange nach außen zur Umgebung hin gewährleistet ist und eine Prozessfluidverschleppung vermeidbar ist. Im Rahmen der Qualitäts- und Produktsicherung ist es erforderlich, die Faltenbälge auf ihre Dichtigkeit und auf ihre Lebensdauer zu prüfen.
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Zur Prüfung von Faltenbälgen aus Gummi oder Kunststoff auf Dichtigkeit ist es bekannt, den Innenraum des jeweiligen Faltenbalges mit Luft unter Überdruck zu setzen und den Faltenbalg dann unter Wasser zu tauchen. Löcher in dem Faltenbalg zeigen sich dann durch aufsteigende Luftblasen. Diese Vorgehensweise ist aufwändig, erfordert ein anschließendes Trocknen des Faltenbalges und ermöglicht weder eine Erkennung kleiner Undichtigkeiten noch eine quantitative Beurteilung der Dichtigkeit und Lebensdauer eines Faltenbalges.
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In der
WO 2001 048 452 A2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Bestimmung der Gasdurchlässigkeit eines Behälters, z.B. einer Flasche aus PET, offenbart. Dieser Behälter wird dabei von einer Umhüllung umgeben, die den Behälter hermetisch gegen die Umwelt abdichtet. Der Zwischenraum zwischen dem Behälter und der Umhüllung weist im Vergleich zum Volumen des Behälters nur ein sehr kleines Volumen auf. Zu Beginn der Bestimmung der Gasdurchlässigkeit wird dieser Zwischenraum z.B. auf Atmosphärendruck gesetzt, während dem Behälter über spezielle Zuleitungen ein Testgas zugeführt wird, bis dieser Behälter im Vergleich zum Zwischenraum auf Überdruck gebracht ist. Durch die anschließende Diffusion des Testgases durch die Wand des Behälters in dem Zwischenraum erhöht sich der Druck in dem Zwischenraum. Die Druckerhöhung pro Zeiteinheit ist dabei ein Maß für die Gasdurchlässigkeit des Behälters.
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Die
CN 207133022 U beschreibt eine Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit eines Faltenbalges, insbesondere eines Wellrohres. Die Vorrichtung umfasst einen Prüfraum, der im Querschnitt eine U-förmige Struktur aufweist und in dem der zu überprüfende Faltenbalg dichtend an einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist. Der zu prüfende Faltenbalg ist in axialer Längsrichtung zwischen zwei Außenplatten der Aufnahmeeinrichtung angeordnet. An der flächigen Innenseite der Außenplatten ist jeweils eine innere Druckplatte angeordnet. Ein Dichtungselement ist zwischen der Außenplatte und der inneren Druckplatte angeordnet. Die beiden inneren Druckplatten der Aufnahmeeinrichtung sind beweglich durch einen Faltenbalgkörper verbunden, der gleitend an einer Führungseinrichtung angeordnet ist. Ein Innenraum des Faltenbalgkörpers sowie ein Innenraum des zu prüfenden Faltenbalges werden mit Fluiddruck beaufschlagt. Der erhöhte Druck presst die inneren Druckplatten sowie das Dichtelement in Richtung Außenplatten, wobei ein Dichteffekt zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem zu prüfenden Faltenbalg erzeugt ist. Die Druckbeaufschlagung des zu prüfenden Faltenbalges erfolgt beispielsweise mittels Luft oder Wasser. Beim experimentellen Verfahren wird die gesamte Vorrichtung bei einer Luftdruckerfassung in Wasser platziert, wohingegen das Verfahren an der Luft durchgeführt wird, wenn ein Wasserdruck erfasst wird.
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Die
US 9 459 174 B1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung eines Faltenbalges in einer unkomprimierten sowie in einer komprimierten Konfiguration. Der gegenüber der Umgebung abgedichtete Innenraum des Faltenbalges wird mit einem geeigneten Unterdruck beaufschlagt, wobei eine Undichtigkeit des Faltenbalges mit einer Luftleck-Detektor-Anlage auffindbar ist. Durch Anordnen eines undichten Faltenbalges in einem Prüfraum ist ferner feststellbar, ob eine Leckage des Faltenbalges in der Balgteilung des Faltenbalges oder im Dichtbereich liegt.
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Die
JP H10-148 594 A betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung eines Faltenbalges in einer gestreckten sowie in einer gestauchten Konfiguration. Zur Abdichtung eines Innenraums des Faltenbalges gegenüber der Umgebung sind die jeweiligen Enden des Faltenbalges dichtend mit jeweils einem Flansch eines längenverstellbaren Halteschaftes verbunden. Unter Einblasen eines Lecksuchgases auf der Außenseite des Faltenbalges wird der Innenraum des Faltenbalges evakuiert, wobei das Lecksuchgas in der evakuierten Luft mittels eines Sensors detektiert wird.
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Die
CN 205664983 U beschreibt eine Druckprüfvorrichtung für einen Faltenbalg, der zur Abdichtung einer Stellgliedantriebsstange eines Stellventils verwendet wird. Der Faltenbalg wird dichtend mit einer Stellgliedantriebsstange verbunden, über die er in einen Prüfraum geführt wird. Der Innenraum des Faltenbalges ist gegenüber dem Prüfraum sowie gegenüber der Umgebung abgedichtet. Über eine Druckbeaufschlagungseinrichtung ist der Innenraum des Faltenbalgs mit einem Gasdruck beaufschlagt, um anschließend eine Dichtigkeitsprüfung des Faltenbalges durchzuführen.
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In der
DE 10 2016 115 398 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Prüfung eines Faltenbalges offenbart. Der Faltenbalg ist in einem Prüfraum angeordnet und weist an einem Ende einen rohrförmigen Anschlussbereich auf, der zwischen einer zylindermantelförmigen Umfangsfläche des Prüfraumes und einem ringförmigen Abdichtkörper angeordnet ist. Durch Expandieren des Abdichtkörpers unter Beaufschlagung eines Fluids wird der Anschlussbereich des Faltenbalges gegenüber der Umfangsfläche, bzw. dem Prüfraum abgedichtet. Ein dem Anschlussbereich gegenüberliegendes anderes Ende des Faltenbalges wird in axialer Richtung weg von dem Anschlussbereich abgestützt. Ein Differenzdruck zwischen einem Innenraum des Faltenbalges und dem Prüfraum wird erzeugt, wobei durch Evakuierung des Prüfraums, ein Innendruck des auf Atmosphärendruck gesetzten Innenraums größer ist als ein Außendruck des Prüfraums. Als Maß für eine Permeabilität des Faltenbalgs wird eine zeitliche Entwicklung des Differenzdrucks erfasst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung für die Prüfung von Faltenbälgen aufzuzeigen, welche unter Abbildung typischer Bedingungen einer Stellventilbelastung auf einfache Weise die zu erwartende Lebensdauer eines Faltenbalges ermitteln kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung eines Faltenbalgs umfasst mindestens einen Prüfraum in dem ein erster Faltenbalg und insbesondere ein identischer zweiter Faltenbalg mittels einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet sind. Dabei umschließt der Prüfraum den ersten und den zweiten Faltenbalg vollständig.
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Die Aufnahmeeinrichtung ist dichtend mit dem ersten und dem zweiten Faltenbalg verbunden, beispielsweise über einen Anschlussbereich der jeweiligen Faltenbälge, so dass die Aufnahmeeinrichtung einen Innenraum der Faltenbälge gegenüber dem Prüfraum abdichtet. Die Aufnahmeeinrichtung kann den Innenraum auch gegenüber der Umgebung des Prüfraums abdichten. Die Aufnahmeeinrichtung weist ein Koppelelement auf, das den ersten und den zweiten Faltenbalg miteinander verbindet.
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Über die Aufnahmeeinrichtung sind der erste und der zweite Faltenbalg stauch- und streckbar im Prüfraum gelagert. Das Koppelelement verbindet den ersten und den zweiten Faltenbalg derart, dass eine Wegänderung des Koppelelements gleichzeitig den jeweils einen Faltenbalg streckt und den jeweils anderen Faltenbalg um einen gleichen Weg staucht. Die Wegänderung des Koppelelements ist über eine Antriebseinheit einstellbar, die eine Stellbewegung auf das Koppelelement überträgt. Dadurch ist ein Stauchen des jeweils einen Faltenbalges um einen Weg und ein gleichzeitiges Strecken des jeweils anderen Faltenbalges um den gleichen Weg bewirkt. Die Faltenbälge sind auf diese Weise bei einer bewegungsmechanischen Belastung, die ihrer üblichen Verwendung in einem Stellventil entspricht, überprüfbar.
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Der erste und der zweite Faltenbalg können über das Koppelelement derart verbunden sein, dass sie jeweils einen separaten Innenraum aufweisen. Durch das wechselseitige Stauchen und Strecken des jeweils ersten und zweiten Faltenbalges um den gleichen Weg verändert sich zwar das Volumen der einzelnen Innenräume der Faltenbälge, und somit auch der Druck in den Innenräumen. Dennoch bleibt das Volumen des Prüfraums unverändert, da sich das Gesamtvolumen der beiden Innenräume durch das wechselseitige Stauchen und Strecken der jeweiligen Faltenbälge um den gleichen Weg nicht verändert. Dadurch ist die Auswirkung der Stauch- und Streckbewegung der Faltenbälge auf eine Druckveränderung im Prüfraum vernachlässigbar, so dass eine Druckveränderung im Prüfraum zuverlässig auf eine Leckage des ersten und/oder des zweiten Faltenbalges zurückzuführen ist.
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Alternativ können der erste und der zweite Faltenbalg insbesondere fluidisch kommunizierend miteinander verbunden sein, so dass sie einen gemeinsamen Innenraum bilden. Aufgrund des gleichbleibenden Volumens des Innenraumes während der wechselseitigen Stauch- und Streckbewegung des ersten und zweiten Faltenbalges ist ein Pendeln des Drucks sowohl des Innenraums als auch des Prüfraums verhindert. Dadurch ist die Auswirkung der Stauch- und Streckbewegung der Faltenbälge auf eine Druckveränderung im Innenraum und/oder im Prüfraum in vorteilhafter Weise vernachlässigbar und eine Druckveränderung im Innenraum und/oder im Prüfraum ist zuverlässig auf eine Leckage des ersten und/oder des zweiten Faltenbalges zurückzuführen.
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Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Druckbeaufschlagungseinrichtung auf, die einen Fluiddruck auf den Innenraum und/oder den Prüfraum beaufschlagen kann, wobei der Innenraum und/oder der Prüfraum gegenüber der Umgebung abgedichtet sind, so dass sich ein Differenzdruck zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum ergibt. Der Differenzdruck kann auch durch eine negative Druckbeaufschlagung entstehen, beispielsweise durch Abpumpen des jeweils abgedichteten Innenraums oder Prüfraums. Eine anschließende Diffusion des Fluids durch den ersten und/oder zweiten Faltenbalg aufgrund einer Leckage verursacht eine Verringerung des Differenzdrucks zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum.
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Die zeitliche Entwicklung des Differenzdrucks ist als Maß für die Permeabilität des Faltenbalgs verwendbar. Eine an der Vorrichtung angeordnete Messeinrichtung kann mindestens einen Druckmesswert als Maß für den Differenzdruck zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum erfassen, wobei Messungen im gemeinsamen Innenraum und/oder im Prüfraum mittels Drucksensoren erfassbar sind.
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Der erste und der zweite Faltenbalg sind beispielsweise in einem Prüfraum angeordnet, der gegenüber seiner Umgebung abgedichtet ist, wobei ein Innenraum der Faltenbälge mit der Umgebung bei Atmosphärendruck verbunden ist. Dabei kann es sich um einen gemeinsamen oder zwei getrennte Innenräume handeln.
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Die Druckbeaufschlagungseinrichtung beaufschlagt insbesondere den Prüfraum mit einem Fluid, um einen Differenzdruck zwischen dem Prüfraum und dem Innenraum zu erzeugen. Es versteht sich, dass der Prüfraum mit einem Überdruck oder einem Unterdruck gegenüber dem Innenraum beaufschlagt sein kann. So ist es beispielsweise möglich den Prüfraum mit einem Fluid in der Form einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, unter Überdruck zu füllen. Eine Leckage des ersten und/oder zweiten Faltenbalges ist sowohl durch Austreten des Fluids aus dem Innenraum des jeweiligen Faltenbalges oder aus dem gemeinsamen Innenraum der beiden Faltenbälge als auch anhand des Druckverlustes im Prüfraum erkennbar. Durch das Erkennen der austretenden Flüssigkeit ist der Ort der Leckage des ersten und/oder zweiten Faltenbalges auf einfache Weise lokalisierbar.
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Die Messeinrichtung kann im Prüfraum die zeitliche Entwicklung des Differenzdrucks, die als Maß für die Permeabilität des Faltenbalgs dient, erfassen. Bei einem Überdruck des Prüfraums gegenüber dem Innenraum ist aufgrund einer Leckage des ersten und/oder zweiten Faltenbalges eine Druckreduzierung im Prüfraum erfassbar. Bei einem Unterdruck des Prüfraums gegenüber dem Innenraum ergibt sich aufgrund einer Leckage des ersten und/oder des zweiten Faltenbalges eine Druckerhöhung im Prüfraum.
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Alternativ ist es möglich, dass der erste und der zweite Faltenbalg über die Aufnahmeeinrichtung derart im Prüfraum angeordnet sind, dass ein gemeinsamer Innenraum der beiden Faltenbälge sowohl gegenüber dem Prüfraum als auch gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, wobei der Prüfraum mit der Umgebung in Verbindung steht. Dadurch kann der Prüfraum auf Atmosphärendruck gesetzt sein. Die Druckbeaufschlagungseinrichtung beaufschlagt den Innenraum mit einem Fluiddruck, um einen Differenzdruck zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum zu bewirken. Der Innenraum kann einen Überdruck oder einen Unterdruck gegenüber dem Prüfraum aufweisen. Im Innenraum ist die zeitliche Entwicklung des Differenzdrucks erfassbar. Bei einem Überdruck des Innenraums gegenüber dem Prüfraum ist aufgrund einer Leckage des ersten und/oder des zweiten Faltenbalges eine Druckreduzierung im Innenraum erfassbar. Bei einem Unterdruck des Innenraums gegenüber dem Prüfraum ergibt sich aufgrund einer Leckage des ersten und/oder des zweiten Faltenbalges eine Druckerhöhung im Innenraum.
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Ferner ist es möglich, dass der Innenraum der beiden Faltenbälge sowohl gegenüber dem Prüfraum als auch gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, wobei auch der Prüfraum gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Dabei kann es sich um einen gemeinsamen oder zwei getrennte Innenräume handeln. Um einen Differenzdruck zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum zu erzeugen, ist entweder der Innenraum oder der Prüfraum mit einem Fluiddruck beaufschlagbar. Alternativ können der Innenraum und der Prüfraum über die Druckbeaufschlagungseinrichtung mit dem Fluid beaufschlagt werden. In beiden Fällen kann der Innenraum entweder einen Überdruck oder einen Unterdruck gegenüber dem Prüfraum aufweisen, wobei die Messeinrichtung die Erfassung der zeitlichen Entwicklung des Differenzdrucks entweder im gemeinsamen Innenraum der beiden Faltenbälge oder im Prüfraum durchführt, um ein Maß für die Permeabilität des Faltenbalgs zu erhalten.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können ein erster Faltenbalg und ein identischer zweiter Faltenbalg unter einer Druckbelastung und einer stauchenden/streckenden Bewegungsbelastung auf ihre Dichtigkeit überprüft werden. In vorteilhafter Weise entspricht die gleichzeitige bewegungsmechanische Belastung und Druckbelastung der typischen Verwendung eines Faltenbalges in einem Stellventil, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung die Lebensdauer von Faltenbälgen zur Qualitäts- und Produktionssicherung zuverlässig ermitteln kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Antriebseinheit einen Antrieb auf, der über eine Antriebsstange auf das Koppelelement der Aufnahmeeinrichtung wirkt. Der Antrieb erzeugt eine Kraft, die auf die Antriebsstange übertragen wird. Der Antrieb kann elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass der Antrieb mit einer Kurven-Nocke in Wirkverbindung steht. Die Kraftübertragung vom Antrieb auf die Antriebsstange verursacht eine Hubbewegung der Antriebsstange, wobei die typischen Bewegungsabläufe einer Stellgliedantriebsstange eines Stellventils in der erfindungsgemäßen Vorrichtung reproduziert werden. Die Hubbewegungen der Antriebsstange verursachen eine sich wiederholende Wegänderung des Koppelelements, wodurch ein Stauchen des jeweils einen Faltenbalges und ein Strecken des jeweils anderen Faltenbalges um denselben Weg erzeugt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebseinheit eine Steuerungsvorrichtung auf, über die ein Weg-Geschwindigkeitsprofil zur Bewegung des ersten und des zweiten Faltenbalges im Prüfraum erzeugbar ist. Über die Steuerungsvorrichtung können beliebige Weg-Geschwindigkeitsprofile erzeugt werden, so dass der Antrieb die typischen Bewegungsabläufe eines Stellventils reproduzieren kann, entsprechend der gewünschten Hublängen und Frequenzen. In vorteilhafter Weise sind der erste und der zweite Faltenbalg unter den bewegungsmechanischen Belastungen, die einer üblichen Verwendung eines Faltenbalges in einem Stellventil entsprechen, auf ihre Dichtigkeit überprüfbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Druckbeaufschlagungseinrichtung eine Pumpe zum Abpumpen des Innenraums und/oder Prüfraums auf. Die Pumpe der Druckbeaufschlagungseinrichtung erzeugt durch Abpumpen des jeweils gegenüber der Umgebung abgedichteten Innenraums oder des Prüfraums einen Unterdruck. So ist ein Differenzdruck zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum erzeugt, wobei der Verlauf des Differenzdrucks anschließend erfasst werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckbeaufschlagungseinrichtung eine Pumpe zum Aufpumpen des jeweils gegenüber der Umgebung abgedichteten Innenraums und/oder Prüfraums auf. Mittels Aufpumpen des Innenraums oder des Prüfraums mit dem Fluid ist ein Überdruck erzeugbar, so dass ein Differenzdruck zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum erzeugt ist, dessen Verlauf anschließend erfasst wird.
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Zum Befüllen des Innenraums und/oder des Prüfraums mit dem Fluid, um einen Differenzdruck zu erzeugen, kann auch vorgesehen sein, dass zuerst durch Abpumpen des jeweils gegenüber der Umgebung abgedichteten Innenraums und/oder Prüfraums ein Vakuum erzeugt wird, um die darin befindliche Luft zu evakuieren. Anschließend ist ein nahezu blasenfreies Befüllen des Innenraums und/oder Prüfraums mit dem Fluid möglich. Das hat den Vorteil, dass ein homogener Druck auf die Faltenbälge ausübbar ist.
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Der Fluiddruck wird mittels eines inkompressiblen Fluids erzeugt. Unter dem Begriff „inkompressibles Fluid“ ist in diesem Zusammenhang ein Fluid verstanden, das ohne wesentliche Änderung seines Volumens seine Form entsprechend jeder auf ihn einwirkenden Kraft ändert, fließfähig ist und sich der Wandung in seinem Behälter anpasst. Wasser oder Öl sind beispielsweise im Vergleich zu Gasen als inkompressibel zu betrachten, da die Volumenänderung durch Druck vernachlässigbar ist. Aufgrund der einfachen Handhabung, kann bevorzugt Wasser zur Druckbeaufschlagung des ersten und des zweiten Faltenbalges eingesetzt sein.
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Bevorzugt weist die Druckbeaufschlagungseinrichtung eine Steuereinheit auf mit der ein Druckprofil für den Innenraum und/oder Prüfraum erzeugt ist. Mit Hilfe der Steuereinheit kann die Druckbeaufschlagungseinrichtung den Druck des Innenraums und/oder Prüfraums variieren, um beispielsweise eine typische Prozessdruckverlaufskurve eines Stellventils zu reproduzieren. So sind der erste und der zweite Faltenbalg unter ähnlichen Bedingungen, wie sie ihrer üblichen Verwendung in einem Stellventil entsprechen, zuverlässig auf ihre Dichtigkeit überprüfbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Messeinrichtung mit einer Auswertungseinrichtung ausgebildet. Die Messeinrichtung zeichnet beispielsweise den jeweiligen Druckverlauf eines Innenraums und/oder eines Prüfraums auf. Insbesondere ist der Verlauf des Differenzdruckabfalls als Indikator einer entstehenden Leckage eines Faltenbalges verwendbar. Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise anhand unterschiedlicher Gradienten des Verlaufs des Differenzdruckabfalls eine zuverlässige Erkennung von Leckagen ermöglichen. So ist eine erste Schädigung der Faltenbälge frühzeitig erkennbar. Schon während einer laufenden Dichtigkeitsprüfung kann über die Auswertungseinrichtung eine erste Bewertung zur Lebensdauer eines Faltenbalgs vorgenommen werden. Die Dichtigkeitsprüfung läuft bis zur Unterschreitung eines Druckgrenzwertes durch, woraufhin die Vorrichtung abgeschaltet und das beschädigte Faltenbalg-Paar ausgetauscht wird. Wenn die für die Auswertung erforderliche Anzahl der Faltenbälge ausgefallen ist, kann die Auswerteeinrichtung die zu erwartende Lebensdauer der Prüfserie ermitteln.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung mehrere Prüfräume auf, in welchen je zwei Faltenbälge paarweise aufgenommen sind. Dadurch sind mehrere Einheiten von jeweils zwei identischen Faltenbälgen gleichzeitig mit einem Fluiddruck beaufschlagbar. Die Prüfräume sind mechanisch miteinander verbunden, so dass ein Antrieb eine Wegänderung mehrerer Koppelelemente, an denen jeweils zwei Faltenbälge angeordnet sind, gleichzeitig verursacht. Es können beispielsweise vier Prüfräume über ein Kupplungskreuz mit der Antriebseinheit verbunden sein.
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Vorzugsweise ist die Druckbeaufschlagungseinrichtung über ein Absperrorgan mit dem Innenraum des Faltenbalgs und/oder dem Prüfraum verbunden. Das Absperrorgan kann insbesondere als ein Ventil oder ein Kugelhahn ausgebildet sein. Nach der Einstellung des Differenzdrucks zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum, ist der Prüfraum und/oder Innenraum über das Absperrorgan von der Druckbeaufschlagungseinrichtung trennbar. Mehrere Prüfräume und /oder Innenräume können jeweils in Reihe über ein Absperrorgan und so jeweils parallel zueinander mit der Druckbeaufschlagungseinrichtung verbunden sein. Das Absperrorgan dichtet den Prüfraum, bzw. den Innenraum, sowohl gegenüber der Druckbeaufschlagungseinrichtung als auch gegenüber den anderen Prüfräumen, bzw. anderen Innenräumen, ab. Das bedeutet, dass der beaufschlagte Fluiddruck im Prüfraum und/oder Innenraum eingeschlossen ist und nur entweichen kann, wenn eine Leckage am ersten und/oder zweiten Faltenbalg auftritt. Der Differenzdruck jedes Prüfraums oder Innenraums wird separat aufgezeichnet, damit eine entstehende Leckage zuordenbar ist.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überprüfung eines Faltenbalges mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden ein erster Faltenbalg und ein zweiter Faltenbalg in einem Prüfraum angeordnet. Dann wird ein Differenzdruck zwischen dem Prüfraum und einem Innenraum des ersten und des zweiten Faltenbalges erzeugt. Anschließend werden der erste und der zweite Faltenbalg über einen Prüfzeitraum wiederholt wechselseitig gestaucht und um einen gleichen Weg gestreckt, so dass ein Stauchen des jeweils einen Faltenbalges ein Strecken des jeweils anderen Faltenbalges bewirkt. Es ist möglich, dass die Erstellung des Differenzdrucks zwischen dem Prüfraum und dem Innenraum nach dem Start des Prüfzeitraums erzeugt wird. Eine zeitliche Entwicklung des Differenzdrucks wird über den Prüfzeitraum erfasst, bis ein Ende des Prüfzeitraums erreicht wird. Das Ende des Prüfzeitraums kann beispielsweise durch eine Unterschreitung eines Druckgrenzwertes oder durch einen bestimmten Gradienten des Verlaufs des Differenzdrucks eingeleitet werden. Der Differenzdruck kann in Form einer Differenzdruck- oder Absolutdruckmessung erfolgen.
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Bevorzugt wird der Differenzdruck erzeugt, indem der Prüfraum und/oder der Innenraum mit einem statischen Fluiddruck beaufschlagt wird, wobei der Prüfraum gegenüber dem Innenraum einen Überdruck oder einen Unterdruck aufweist. Es ist beispielsweise möglich, dass der gegenüber der Umgebung abgedichtete Prüfraum abgepumpt wird, um gegenüber dem Innenraum, der auf Atmosphärendruck gesetzt ist, einen Unterdruck zu erzeugen. Oder der Prüfraum wird aufgepumpt, um gegenüber dem Innenraum einen Überdruck zu erzeugen. Es ist auch möglich, dass der Prüfraum evakuiert wird bevor er mit dem Fluid befüllt wird, um einen Überdruck zu erzeugen. Nach Erreichen des Differenzdrucks kann der Verlauf des Differenzdrucks im Prüfraum erfasst werden.
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Alternativ ist es möglich, dass der Prüfraum gegenüber der Umgebung abgedichtet ist und abgepumpt wird, um gegenüber dem Innenraum, der auch gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen. Oder der Prüfraum wird aufgepumpt, um gegenüber dem Innenraum einen Überdruck zu erzeugen. Es ist auch möglich, dass der Prüfraum zuerst evakuiert wird und dann mit dem Fluid befüllt wird, um einen Überdruck im Prüfraum gegenüber dem Innenraum zu erzeugen. Nach Erreichen des Differenzdrucks kann der Verlauf des Differenzdrucks im Prüfraum erfasst werden, oder, für den Fall, dass der erste und zweite Faltenbalg einen gemeinsamen Innenraum aufweisen, kann der Verlauf des Differenzdrucks im Innenraum erfasst werden.
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Ferner ist es möglich, dass der gegenüber der Umgebung abgedichtete Innenraum abgepumpt wird, um gegenüber dem Prüfraum, der auf Atmosphärendruck gesetzt ist, einen Unterdruck zu erzeugen. Alternativ ist es möglich, dass der Innenraum aufgepumpt wird, um gegenüber dem Prüfraum einen Überdruck zu erzeugen. Es ist auch möglich, dass der Innenraum zuerst evakuiert wird, bevor er mit dem Fluid befüllt wird. Nach Erreichen des Differenzdrucks zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum, kann der Verlauf des Differenzdrucks anschließend im Innenraum erfasst werden, für den Fall, dass der erste Faltenbalg und der zweite Faltenbalg einen gemeinsamen Innenraum aufweisen.
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Alternativ ist es möglich, dass der gegenüber der Umgebung abgedichtete Innenraum abgepumpt oder aufgepumpt wird, um gegenüber dem Prüfraum, der auch gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, jeweils einen Unterdruck oder Überdruck zu erzeugen. Es ist auch möglich, dass der Innenraum zuerst evakuiert wird, bevor er mit dem Fluid befüllt wird, um einen Überdruck zu erzeugen. Nach Erreichen des Differenzdrucks zwischen dem Innenraum und dem Prüfraum kann der Verlauf des Differenzdrucks entweder im Prüfraum oder im Innenraum erfasst werden, für den Fall, dass der erste Faltenbalg und der zweite Faltenbalg einen gemeinsamen Innenraum aufweisen.
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Vorzugsweise wird die zeitliche Entwicklung des Differenzdrucks mittels einer Messung bestimmt, bei der das Druckabfallverhalten des Differenzdrucks gemessen wird, wobei der Über- oder Unterdruck über den Prüfzeitraum von außen unverändert bleibt, so dass eine Veränderung des Differenzdrucks sich ausschließlich über eine Undichtigkeit im Übergang von Prüfraum zu Innenraum ergibt. Ein Differenzdruck wird zwischen dem Prüfraum und dem Innenraum erzeugt. Nach der Erzeugung des Differenzdrucks wird er durch keine äußeren Einflüsse mehr beeinflusst. Das bedeutet, dass ein Abfallverhalten des Differenzdrucks durch eine Veränderung des Drucks im Prüfraum oder im Innenraum zurückzuführen ist. Die Veränderung des Drucks kann ausschließlich durch eine Leckage im ersten oder zweiten Faltenbalg entstehen. Über den Prüfzeitraum wird eine zeitliche Entwicklung des Drucks im Prüfraum oder im Innenraum erfasst. Eine Veränderung des Drucks im Prüfraum oder Innenraum führt zu einer Abfallrate des Differenzdrucks. Eine Leckage des ersten oder zweiten Faltenbalges wird entweder anhand des Gradienten des Verlaufs des Differenzdrucks erkannt, oder anhand einer Unterschreitung eines Druckgrenzwertes im Prüfraum oder Innenraum. Der Gradient oder der Druckgrenzwert können als Indikator für das Ende des Prüfzeitraums verwendet werden.
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Bevorzugt wird der Differenzdruck erzeugt, indem der gegenüber einer Umgebung abgedichtete Prüfraum mit einer Flüssigkeit beaufschlagt wird, um gegenüber dem mit der Atmosphäre verbundenen Innenraum einen Überdruck aufzuweisen, wobei ein Auftreten einer Leckage des ersten und/oder zweiten Faltenbalges durch Austreten der Flüssigkeit im Innenraum des ersten Faltenbalges und/oder zweiten Faltenbalges visuell erkannt wird. Der Prüfraum ist sowohl gegenüber dem Innenraum als auch gegenüber der Umgebung abgedichtet und wird mit einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, aufgepumpt, nachdem der Prüfraum beispielsweise zuerst evakuiert wurde. Dadurch entsteht ein Überdruck gegenüber dem Innenraum, der auf Atmosphärendruck gesetzt ist. Bei einer Leckage des ersten und/oder zweiten Faltenbalges kann zusätzlich zur Messung des Differenzdrucks ein Austreten der Flüssigkeit im Innenraum insbesondere visuell erkannt werden. In vorteilhafter Weise kann der Ort der Leckage insbesondere visuell durch das Austreten der Flüssigkeit lokalisiert werden. Ferner kann das Erkennen der austretenden Flüssigkeit als Redundanz für die Messung des Differenzdrucks verwendet werden, so dass bei einem Ausfall der Differenzdruckmessung die Leckage dennoch zuverlässig erkannt wird.
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Vorzugsweise wird der Differenzdruck erzeugt, indem der gegenüber einer Umgebung abgedichtete Innenraum des ersten und zweiten Faltenbalges mit einer Flüssigkeit beaufschlagt wird, um gegenüber dem mit der Atmosphäre verbundenen Prüfraum einen Überdruck aufzuweisen, wobei ein Auftreten einer Leckage des ersten Faltenbalges und/oder zweiten Faltenbalges durch Austreten der Flüssigkeit im Prüfraum insbesondere visuell erkannt wird. Der Innenraum ist sowohl gegenüber dem Prüfraum als auch gegenüber der Umgebung abgedichtet und wird mit einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, aufgepumpt, nachdem der Innenraum beispielsweise zuerst evakuiert wurde. Dadurch entsteht ein Überdruck im Innenraum gegenüber dem Prüfraum, der auf Atmosphärendruck gesetzt ist. Bei einer Leckage des ersten und/oder zweiten Faltenbalges kann zusätzlich zur Messung des Differenzdrucks ein Austreten der Flüssigkeit im Prüfraum insbesondere visuell erkannt werden. In vorteilhafter Weise kann der Ort der Leckage insbesondere visuell durch das Austreten der Flüssigkeit lokalisiert werden. Ferner kann das Erkennen der austretenden Flüssigkeit als Redundanz für die Messung des Differenzdrucks verwendet werden, so dass bei einem Ausfall der Differenzdruckmessung die Leckage dennoch zuverlässig erkannt wird.
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Bevorzugt wird die zeitliche Entwicklung des Differenzdrucks mittels einer Messung bestimmt, bei der die Zeit gemessen wird, die benötigt wird, um den eingestellten Differenzdruck zwischen dem Prüfraum und dem Innenraum auf einen bestimmten Differenzdruck zu verändern, indem wiederholt der Über- oder Unterdruck im Prüfraum oder Innenraum über den Prüfzeitraum von außen unter einer konstanten Leistung verändert wird, so dass über die Wiederholung erfasst werden kann, dass eine längere Zeitspanne benötigt wird, um den bestimmten Differenzdruck zu erreichen, woraufhin auf eine Undichtigkeit im Übergang von Prüfraum zu Innenraum geschlossen wird. In diesem Messverfahren wird wiederholt die Zeit bestimmt, die benötigt wird, um den Prüfraum oder den Innenraum mittels einer bestimmten Pumpleistung auf einen bestimmten Druck zu pumpen, nachdem ein Differenzdruck zwischen dem Prüfraum und dem Innenraum eingestellt wurde. Hier wird der Differenzdruck aktiv von außen beeinflusst, indem der Über- oder Unterdruck des Prüfraums oder Innenraums über die konstante Pumpleistung im Prüfzeitraum verändert wird. Sobald sich die Zeitspanne, um den bestimmten Differenzdruck zu erreichen, erhöht, kann auf eine Undichtigkeit des Faltenbalgpaares geschlossen werden.
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Zum Beispiel kann der gegenüber der Umgebung abgedichtete Prüfraum mit einer bestimmten Pumpleistung abgepumpt werden, wobei der Innenraum auf Atmosphärendruck gesetzt ist. Es ist auch möglich, dass der Prüfraum auf Atmosphärendruck gesetzt ist, wobei der gegenüber der Umgebung abgedichtete Innenraum mit einer bestimmten Pumpleistung abgepumpt wird. Die Zeitspanne, die benötigt wird, um den gegenüber der Umgebung abgedichteten Prüfraum oder Innenraum auf einen bestimmten Druck abzupumpen, wird als Maß für die Permeabilität des ersten und/oder zweiten Faltenbalges verwendet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausfü hrungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
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In der Zeichnung bedeutet:
- 1 ein axialer Längsschnitt durch einen Prüfraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung von Faltenbälgen;
- 2 ein axialer Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung von Faltenbälgen.
- 1 bis 2 zeigen in einer schematischen Darstellung eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Vorrichtung zur Prüfung eines Faltenbalges.
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In 1 ist ein axialer Längsschnitt eines Prüfraums 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Prüfung von Faltenbälgen dargestellt. Der Prüfraum 12 weist vorliegend eine zylinderförmige Wand 14 auf, die über eine Bohrung 16 mit einem vorliegend nicht dargestellten Druckanschluss 18 einer Druckbeaufschlagungseinrichtung 19 verbunden ist. An den beiden Enden der zylinderförmigen Wand 14 ist jeweils ein Deckel 20 angeordnet, der eine Durchgangsbohrung 22 aufweist. Zwischen der Wand 14 und dem Deckel 21 ist eine Dichtung 24 angeordnet.
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Der Prüfraum 12 weist eine Aufnahmeeinrichtung 26 auf, an der ein erster Faltenbalg 28 und ein identischer zweiter Faltenbalg 30 angeordnet sind. Die beiden Faltenbälge 28, 30 weisen an ihren jeweiligen Enden einen Anschlussbereich 32 auf, über den sie dichtend mit der Aufnahmeeinrichtung 26 verbunden sind. Die Aufnahmeeinrichtung 26 weist jeweils zwei Sockelelemente 34 zur jeweiligen Anordnung am Deckel 20 des Prüfraums 12 auf, sowie ein Koppelelement 36, über welches der erste Faltenbalg 28 und der zweite Faltenbalg 30 miteinander verbunden sind. Jeweils ein Ende des ersten Faltenbalges 28 und des zweiten Faltenbalges 30 ist mit dem Koppelelement 36 verbunden, wobei das jeweils andere Ende der beiden Faltenbälge 28, 30 mit jeweils einem Sockelelement 34 der Aufnahmeeinrichtung 26 dichtend verbunden ist.
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Das Sockelelement 34 weist eine Buchse 38 auf, welche die Durchgangsbohrung 22 des Deckels 20 durchsetzt. Das Sockelelement 34 ist mit dem Deckel 20 des Prüfraums 12 verbunden, wobei zwischen dem Deckel 20 und dem Sockelelement 34 eine Dichtung 40 angeordnet ist. Der Prüfraum 12 umschließt den ersten Faltenbalg 28 und den zweiten Faltenbalg 30 vollständig, und ist sowohl gegenüber einer Umgebung 42 als auch gegenüber einem Innenraum 44 des ersten Faltenbalges 28 und einem Innenraum 45 des zweiten Faltenbalges 30 abgedichtet. Vorliegend weisen der erste Faltenbalg 28 und der zweite Faltenbalg 30 jeweils einen getrennten Innenraum 44, 45 auf, der mit der Umgebung 42 des Prüfraums 12 in Verbindung steht. Es ist auch denkbar, dass der erste Faltenbalg 28 und der zweite Faltenbalg 30 über das Koppelelement 36 fluidisch miteinander verbunden sind, so dass sie einen gemeinsamen Innenraum aufweisen.
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Das Koppelelement 36 ist im Prüfraum 12 in axialer Längsrichtung LR beweglich angeordnet. Eine Wegänderung des Koppelelements 36 ist über eine hier nicht dargestellte Antriebseinheit 46 einstellbar, die mittels eines Antriebs eine Kraft auf eine Antriebsstange 48 überträgt. Die Antriebsstange 48 ist an ihren jeweiligen Enden in der Buchse 38 des Sockelelements 34 gelagert und durchragt den Prüfraum 12 beidseitig. Die Antriebsstange 48 durchsetzt die beiden Faltenbälge 28, 30, wobei sie mit dem Koppelelement 36 in Wirkverbindung steht.
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Das Koppelelement 36 verbindet den ersten Faltenbalg 28 und den zweiten Faltenbalg 30 derart, dass eine Wegänderung des Koppelelements 36 gleichzeitig den jeweils einen Faltenbalg 28, 30 streckt und den jeweils anderen Faltenbalg 28, 30 um einen gleichen Weg staucht. Das bedeutet, dass das Gesamtvolumen der beiden Innenräume 44, 45 sowie das Volumen des Prüfraums 12 trotz der Stauch-und Streckbewegung der beiden Faltenbälge 28, 30 konstant bleibt. Somit ist eine Druckveränderung des Prüfraums 12 aufgrund der Streck-und Stauchbewegung der Faltenbälge vermieden und kann bei den Druckmessungen zur Überprüfung der beiden Faltenbälge 28, 30 vernachlässigt werden.
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Vorliegend ist im Prüfraum ein Drucksensor 52 zur Drucküberwachung des Differenzdrucks zwischen dem Innenraum 44, 45 und dem Prüfraum 12 angeordnet. Der Drucksensor ist mit einer hier nicht dargestellten Messeinrichtung verbunden, die eine Auswerteeinrichtung aufweist. Der Drucksensor 52 misst den Absolutdruck im Prüfraum, wobei bei einem konstant angenommenen Atmosphärendruck bei abnehmendem Absolutdruck von einem abnehmenden Differenzdruck ausgegangen wird.
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In 2 ist ein axialer Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Überprüfung von Faltenbälgen 28, 30 dargestellt. Vorliegend umfasst die Vorrichtung 10 beispielsweise vier Prüfräume 12 in denen jeweils zwei identische Faltenbälge 28, 30 über die Aufnahmeeinrichtung 26 angeordnet sind. Die einzelnen Prüfräume 12 sind über die Antriebseinheit 46 mechanisch miteinander verbunden. Vorliegend weist die Antriebseinheit 46 ein Kupplungskreuz 50 auf, das über jeweils eine Antriebsstange 48 mit der Aufnahmeeinrichtung 46, insbesondere dem Koppelelement 36, eines Prüfraums 12 verbunden ist, um eine Wegänderung des Koppelelements 36 zu bewirken.
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Ein Antrieb der Antriebseinheit 46 erzeugt eine Kraft, die auf die Antriebsstange 48 übertragen wird und als Hubbewegung auf das Koppelelement 36 übertragen wird. Der Antrieb kann elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass der Antrieb mit einem Kurven-Nockentrieb in Wirkverbindung steht. Die sich wiederholende Bewegung der Antriebsstange 48 reproduziert die typischen Bewegungsabläufe einer Stellgliedantriebsstange in einem Stellventil. Die Antriebseinheit 46 weist eine hier nicht dargestellte Steuerungsvorrichtung auf, über die beliebige Weg-Geschwindigkeitsprofile erzeugbar sind. Auf diese Weise sind Bewegungsprofile auf einen Controller spielbar und die Antriebsstange 48 ist entsprechend der gewünschten Hublängen und Frequenzen bewegbar, so dass die typischen bewegungsmechanischen Belastungen, denen der Faltenbalg 28, 30 in einem Stellventil ausgesetzt ist, in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 reproduziert sind.
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Es sind mehrere Einheiten eines ersten und zweiten Faltenbalges 28, 30 gleichzeitig über die Antriebseinheit 46 bewegbar. Der erste Faltenbalg 28 und der zweite Faltenbalg 30 sind derart über das Koppelelement 36 miteinander verbunden, dass die Wegänderung des Koppelelements 36 jeweils einen Faltenbalg 28, 30 staucht und den jeweils anderen Faltenbalg 28, 30 um denselben Weg streckt. Dabei sind das Volumen, und infolgedessen auch der Druck, des Prüfraums 12 bei der Stauch-und Streckbewegung unverändert.
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Bei seiner üblichen Verwendung in einem Stellventil wird ein Faltenbalg im Betrieb wiederholend gestaucht und gestreckt während er gleichzeitig eine Druckbelastung erfährt. Diese Druckbeaufschlagung kann, je nach Anwendung, von innen oder von außen auf den Faltenbalg 28, 30 erfolgen.
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Vorliegend ist der Prüfraum 12 gegenüber dem Innenraum 44, 45 des ersten und des zweiten Faltenbalges 28, 30 abgedichtet, wohingegen der Innenraum 44, 45 mit der Umgebung 42 verbunden ist und der Druck des Innenraums 44, 45 auf Atmosphärendruck gesetzt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist eine Druckbeaufschlagungseinrichtung 19 auf, an welche die Prüfräume 12 über einen Druckanschluss 18 angeschlossen sind. Jeder Prüfraum 12 ist über ein Absperrorgan gegenüber der Druckbeaufschlagungseinrichtung 19 abdichtbar. Die Druckbeaufschlagungseinrichtung 19 kann wahlweise ein Vakuum oder eine Druckbeaufschlagung mit einem Fluid, insbesondere Wasser, erzeugen. Mehrere Prüfräume 12 sind gleichzeitig mit dem Fluid befüllbar und mit Druck beaufschlagbar. Zum Befüllen des Prüfraums 12 mit Wasser wird vorliegend im Prüfraum 12 zuerst ein Vakuum erzeugt. Nach dem Evakuierungsprozess ist der Prüfraum 12 nahezu blasenfrei mit Wasser befüllbar, beispielsweise mittels einer hydraulischen Pumpe. Der Prüfraum 12 ist nun homogen mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt.
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Die Druckbeaufschlagungseinrichtung 19 weist eine Steuereinheit auf, mittels der ein gewünschter Druck im Prüfraum 12 erzeugbar ist, um einen Differenzdruck zwischen dem Prüfraum 12 und dem Innenraum 44, 45 zu erzeugen. Anschließend sind die Prüfräume 12 einzeln mittels dichtschließenden Absperrorganen z.B. Ventile oder Kugelhähne, zur Druckbeaufschlagungseinrichtung 19 und zu den anderen Prüfräumen 12 hin dicht verschließbar. In den einzelnen Prüfraumräumen 12 ist der beaufschlagte Druck eingeschlossen und kann nur durch eine auftretende Leckage des ersten Faltenbalges 28 und/oder des zweiten Faltenbalges 30 entweichen.
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Vorliegend weisen die Prüfräume 12 jeweils einen Drucksensor 52 auf, der eine zeitliche Entwicklung des Drucks in den Prüfräumen 12 misst. Der Drucksensor ist mit einer hier nicht dargestellten Messeinrichtung verbunden, die eine Auswerteeinrichtung aufweist, über die die zeitliche Entwicklung des Drucks und damit des Differenzdrucks zwischen dem Innenraum 44, 45 und dem Prüfraum 12 bestimmt wird. Dadurch, dass im Prüfraum 12 jeweils ein Faltenbalg 28, 30 gestreckt und der jeweils andere Faltenbalg 28, 30 um den gleichen Weg gestaucht wird, bleibt das Volumen des Prüfraums unverändert, und die aufgenommene Druckkurve ist repräsentativ für eine entstehende Leckage am ersten Faltenbalg 28 und/oder am zweiten Faltenbalg 30. Für jeden Prüfraum 12 wird eine separate Druckkurve erfasst, damit eine entstehende Leckage einem jeweiligen Prüfraum 12 zuordenbar ist.
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Bevorzugt läuft die Prüfung der Faltenbälge 28, 30 durch bis zum Druckabfall eines Faltenbalges 28, 30. Bei Unterschreitung eines Druckgrenzwertes wird die Vorrichtung 10 abgeschaltet und die beschädigte Einheit der beiden Faltenbälge 28, 30 ausgetauscht. Wenn die für die Auswertung erforderliche Anzahl von Faltbälgen 28, 30 ausgefallen sind, kann die zu erwartende Überlebenswahrscheinlichkeit der Faltenbalg-Prüfserie ermittelt werden.
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Es ist auch denkbar, dass die Druckbeaufschlagungseinrichtung 19 während der Überprüfung an den Prüfräumen 12 angeschlossen bleibt, so dass die Steuereinheit den Differenzdruck im Prüfraum 12 gegenüber dem Innenraum variieren kann, um beispielsweise eine typische Prozessdruckverlaufskurve eines Stellventils zu reproduzieren. Dieser Druckverlauf ist mit einem typischen bewegungsmechanischen Verlauf der Faltenbälge 28, 30 koppelbar. Auf diese Weise sind die Faltenbälge 28, 30 unter ähnlichen Bedingungen, wie sie ihrer üblichen Verwendung in einem Stellventil entsprechen, auf Dichtigkeit und Lebensdauer überprüfbar. Ein Vergleich einer anfänglichen Referenz-Druckkurve mit einer späteren Ist-Druckkurve gibt beispielsweise einen Hinweis auf eine mögliche Leckage der Faltenbälge 28, 30.
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In 3 ist ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung eines Faltenbalges 28, 30 dargestellt. Ein erster Faltenbalg 28 und ein zweiter Faltenbalg 30 werden in einem Prüfraum 12 angeordnet. Dann wird ein Differenzdruck zwischen dem Prüfraum 12 und einem Innenraum 44, 45 des ersten Faltenbalges 28 und des zweiten Faltenbalges 30 erzeugt. Ein Prüfzeitraum wird gestartet. Die Erzeugung des Differenzdruck zwischen dem Prüfraum 12 und dem Innenraum 44, kann auch innerhalb des gestarteten Prüfzeitraums erzeugt werden. Im Prüfzeitraum werden der erste Faltenbalg 28 und der zweite Faltenbalg 30 wiederholt wechselseitig gestaucht und um einen gleichen Weg gestreckt, wobei durch das Stauchen des jeweils einen Faltenbalges 28, 30 ein Strecken des jeweils anderen Faltenbalges 28, 30 bewirkt wird. Über den Prüfzeitraum hinweg wird eine zeitliche Entwicklung des Differenzdrucks zwischen dem Innenraum 44, 45 und dem Prüfraum 12 erfasst, bis ein Ende des Prüfzeitraums erreicht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Prüfraum
- 14
- zylinderförmige Wand
- 16
- Bohrung
- 18
- Druckanschluss
- 19
- Druckbeaufschlagungseinrichtung
- 20
- Deckel
- 22
- Durchgangsbohrung
- 24
- Dichtung
- 26
- Aufnahmeeinrichtung
- 28
- erster Faltenbalg
- 30
- zweiter Faltenbalg
- 32
- Anschlussbereich
- 34
- Sockelelement
- 36
- Koppelelement
- 38
- Buchse
- 40
- Dichtung
- 42
- Umgebung
- 44
- Innenraum 1. Faltenbalg
- 45
- Innenraum 2. Faltenbalg
- 46
- Antriebseinheit
- 48
- Antriebsstange
- 50
- Kupplungskreuz
- 52
- Drucksensor
- LR
- Längsrichtung
