DE102021119843B3

DE102021119843B3 - Prüfvorrichtung und Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung durchströmbarer, mehrlagiger Textilverbunde

Info

Publication number: DE102021119843B3
Application number: DE102021119843.7A
Authority: DE
Inventors: Ralph Krause; Hannes Rosenbaum
Original assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Current assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2041-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung sowie ein Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung durchströmbarer, mehrlagiger, flächig ausgebildeter Textilverbunde (1), mit denen kleinere und unterschiedlich ausgebildete Fehlstellen (18) bzw. Materialfehler mit hoher Fehlerauffindwahrscheinlichkeit erkannt werden können. Die zerstörungsfreie Prüfung mittels der Prüfvorrichtung bzw. gemäß dem Prüfverfahren erfolgt durch optische Abtastung des in einer Unterdruck-Prüfkammer (2) eingebachten Textilverbundes (1). Die Prüfvorrichtung und das Prüfverfahren eignen sich insbesondere für die Qualitätssicherung bei der Herstellung von Membransegeln textilmembranbasierter Wärme- und Stoffübertrager.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung sowie ein Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung durchströmbarer, mehrlagiger, flächig ausgebildeter Textilverbunde, wobei der zu prüfende Textilverbund mindestens eine durchströmbare Textillage und mindestens zwei die Textillage beidseitig flächig einschließende, gasdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membranlagen umfasst. Solche Textilverbunde bilden u. a. die Grundlage zur Herstellung von Membransegeln textiler Wärme- und Stoffübertrager. Die Prüfvorrichtung und das Prüfverfahren eignen sich insbesondere für die Qualitätssicherung bei der Herstellung dieser Membransegel.
Durchströmbare textile Konstruktionselemente mit semipermeablen Membranen, die beispielsweise in Wärme- und Stoffübertragern zum Heizen oder Kühlen bzw. zum Be- oder Entfeuchten zum Einsatz kommen, müssen hinsichtlich ihrer Eigenschaften ein komplexes Anforderungsprofil erfüllen. Diese - auch als Membransegel bezeichneten - durchströmbaren Konstruktionselemente bestehen häufig aus mehrlagigen, flächig ausgebildeten Textilverbunden mit einer durchströmbaren Textillage, die beidseitig mit jeweils einer vorzugsweise gasdurchlässigen und gleichzeitig flüssigkeitsundurchlässigen Membranlage kaschiert ist.
Voraussetzung für den störungsfreien Betrieb eines im Regelfall aus einer Vielzahl solcher Textilverbunde aufgebauten Wärme- und Stoffübertragers ist die Integrität jedes einzelnen verbauten Membransegels. Materialfehler in den Textilverbunden, wie zum Beispiel Risse und Ausbrüche in den Membranlagen oder Bindefehlern bzw. Delaminationen im Textilverbund, können - selbst bei geringer Zahl der betroffenen Membransegel - die Effektivität und/oder der Effizienz des Gesamtsystems bereits signifikant beeinträchtigen.
Es muss demzufolge durch geeignete Qualitätssicherungsmaßnahmen sichergestellt werden, dass die Membransegel selbst bzw. die zur Herstellung der Membransegel verwendeten Vorprodukte, d. h. die flächig ausgebildeten Textilverbunde, weitestgehend materialfehlerfrei vorliegen. Die Qualitätsprüfung von Textilverbunden beschränkt sich in der Praxis allerdings häufig auf zerstörende Stichprobenprüfungen, die sich naturgemäß nicht für die erforderliche vollumfängliche Prüfung eignen, und - als zerstörungsfreies Prüfverfahren - auf die manuelle Sichtprüfung der Vor- oder Endprodukte. Insbesondere kleinere Materialfehler werden durch die optische Prüfung jedoch nicht oder nur mit unzureichender Fehlerauffindwahrscheinlichkeit erkannt.
Neben den bekannten zerstörungsfreien optischen Prüfverfahren sind grundsätzlich eine Reihe weiterer (meist aber nur in Nischenbereichen angewandter) Prüfverfahren für textile Mehrlagenverbunde bekannt. So offenbart DE 199 54 581 A1 zum Beispiel eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren zur Erfassung von Fehlstellen in flächig ausgebildeten textilen Laminaten mit einer Druckerzeugungsanordnung zur Herstellung einer Druckdifferenz zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Flächengebildes. Durch die Erfassung des Gasstroms zwischen beiden Seiten des Flächengebildes können Leckagestellen detektiert werden - allerdings nur bei einer normal durch das Flächengebilde gerichteten Durchströmung. Es ist zudem nur eine einseitige Begutachtung ist möglich. Eine exakte Lokalisierung der Fehstellen ist mit DE 199 54 581 A1 nicht vorgesehen. Fehlstellen ohne Zutritt nach außen, wie zum Beispiel Bindefehler bzw. Delaminationen, sind daher mit dieser Prüfvorrichtung bzw. diesem Prüfverfahren nicht identifizierbar.
Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung durchströmbarer, mehrlagiger, flächig ausgebildeter Textilverbunde bereitzustellen, mit denen auch kleinere und unterschiedlich ausgebildete Fehlstellen bzw. Materialfehler mit hoher Fehlerauffindwahrscheinlichkeit erkannt werden können. Die Prüfvorrichtung und das Prüfverfahren sollen es ferner ermöglichen, die Textilverbunde in Form konfektionierter Bauteile oder als Halbzeuge automatisiert zu prüfen.
Diese Aufgabe wird durch die Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 sowie das Prüfverfahren nach Anspruch 8 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7, 9 und 10 aufgeführt.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung und das Prüfverfahren sind für die zerstörungsfreie Prüfung eines durchströmbaren, mehrlagigen, flächig ausgebildeten Textilverbundes vorgesehen bzw. konzipiert. Der zu prüfende Textilverbund umfasst mindestens eine textile, durchströmbare Textillage und mindestens zwei die Textillage beidseitig flächig einschließende, gasdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membranlagen. Die Textillage ist sowohl für Flüssigkeiten als auch für Gase durchströmbar; sie kann zum Beispiel ein Abstandtextil sein. Die Textillage ist vorzugsweise mit den beiden Membranlagen kaschiert, d. h. die beiden Membranlagen sind beidseitig der Textillage mit einem Haftvermittler bzw. Klebstoff aufgebracht.
Nach Maßgabe der Erfindung weist die Prüfvorrichtung eine Unterdruck-Prüfkammer auf, die durch einen ebenen Flanschbereich in eine erste Teilkammer und eine zweite Teilkammer geteilt ist. Jede der beiden Teilkammern besitzt eine Kammerwandung, die einen einseitig geöffnet Raum umschließt. Im Bereich dieser Öffnung geht die Kammerwandung jeweils in einen Flansch über. Die Flansche beider Teilkammern sind in der üblichen Art und Weise einer Flanschverbindung einander zugewandt angeordnet und bilden gemeinsam den Flanschbereich der Unterdruck-Prüfkammer. Der Flanschbereich weist in seiner am Stoß der beiden zueinander gewandten Flansche befindlichen Stoßebene einen Spalt zur Aufnahme des Textilverbundes auf, d. h., beide Flansche sind mit diesem Spalt, der in etwa der Dicke des Textilverbundes entspricht, zueinander beabstandet. Im einfachsten Fall stellt sich der Spalt schwerkraftbedingt durch Klemmen des Textilverbundes zwischen den übereinanderliegenden Teilkammern ein. Vorzugsweise liegt die Spaltweite im Bereich von 50 % bis 100 % der Dicke des unbelasteten Textilverbundes. Während der zerstörungsfreien Prüfung befindet sich der Textilverbund als flächiges Dichtungselement zwischen den beiden Flanschen der Teilkammern in der Stoßebene des ebenen Flanschbereiches, wobei die stirnseitigen Flanschflächen jeweils flächig am Textilverbund anliegen. Ein Gaseintritt in das Innere der Unterdruck-Prüfkammer kann somit nur durch Gasströmung durch den Textilverbund selbst erfolgen.
Zur Unterdruckerzeugung in beiden Teilkammern der Unterdruck-Prüfkammer ist an jeder der beiden Teilkammern jeweils eine (gasführende) Absaugleitung angebracht. Der Unterdruck - hierunter wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ein geringerer Druck als der Atmosphärendruck in der Umgebung der Prüfvorrichtung verstanden - kann in beiden Teilkammern gleich aber auch unterschiedlich eingestellt sein. Zur Steuerung des Unterdrucks in der jeweiligen Teilkammer der Unterdruck-Prüfkammer kann jede der beiden Absaugleitungen beispielsweise ein separat steuerbares Regelventil aufweisen. Das zur Prüfung aus den beiden Teilkammern der Unterdruck-Prüfkammer abzuführende Gas ist bei herkömmlichen Betriebsweise Luft.
Schließlich umfasst die Prüfvorrichtung in mindestens einer der beiden Teilkammern eine optische Sensoreinheit, mittels der der Bereich eines Prüffeldes bzw. einer Prüffläche, die in der Stoßebene des Flanschbereiches im Inneren der Unterdruck-Prüfkammer ausgebildet ist, ortsauflösend optisch erfassbar bzw. optisch (berührungsfrei) abtastbar ist. Vorzugsweise ist in beiden Teilkammern jeweils eine der optischen Sensoreinheiten installiert, sodass der Textilverbund gleichzeitig auf beiden Seiten geprüft werden kann. Mit der optischen Sensoreinheit können optische Signale im Bereich des Prüffeldes erfasst werden, unter denen vorliegend insbesondere Stärke, Richtung und Wellenlänge der elektromagnetischer Strahlung im Bereich der infraroten bis ultravioletten Strahlung zu verstehen sein sollen. Zu den optischen Signalen zählen zudem die aus der Strahlungserfassung generierbaren Distanz- bzw. Abstandsinformationen.
Die Prüfvorrichtung weist vorzugsweise eine Prozessoreinheit zur Steuerung und Regelung von Prozessparametern und/oder zur Auswertung der optisch erfassten Signale auf.
Das erfindungsgemäße Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung des Textilverbundes wird mit der vorstehend beschriebenen Prüfvorrichtung durchgeführt und umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

Der Textilverbund wird durch flächiges Spannen in der Stoßebene des Flanschbereiches der Unterdruck-Prüfkammer angeordnet, wobei der Textilverbund den gesamten Umfang des Flanschbereiches überdeckt und den Spalt des Flanschbereiches dichtend ausfüllt.

In beiden Teilkammern der Unterdruck-Prüfkammer wird ein Unterdruck, d. h. ein Druck, der geringerer ist als der Druck der die Prüfvorrichtung umgebenden Außenatmosphäre, erzeugt und aufrechterhalten. Die Unterdruckerzeugung kann beispielsweise mittels eines Gebläses oder eine Seitenkanalverdichters erfolgen.
Während der Unterdruckbeaufschlagung werden die vom Textilverbund im Bereich des Prüffeldes ausgehenden optischen Signale mittels der optischen Sensoreinheit ortsaufgelöst erfasst und anschließend in Bezug auf örtliche Inhomogenität im Bereich des Prüffeldes - zum Beispiel mit der Prozessoreinheit - ausgewertet.
Die optische Erfassung und Auswertung kann auch in kurzer zeitlicher Reihenfolge über einen spezifischen Zeitraum erfolgen, insbesondere während des Unterdruckaufbaus. Einige Fehlstellen sind - je nach Art der verwendeten optischen Sensoreinheit - während solcher instationärer Phasen besonders gut erkennbar.
Der Textilverbund kann - nachdem er in den Flanschbereich eingebracht und die Teilkammern der Unterdruck-Prüfkammer mit Unterdruck beaufschlagt wurden - durch sukzessives oder kontinuierliches Verschieben repositioniert werden, d. h., ein anderer zu prüfender Bereich des Textilverbundes wird im Bereich des Prüffeldes angeordnet (zum Beispiel durch Verschieben des Textilverbundes im Flanschbereich). Der Unterdruck in den Teilkammern der Unterdruck-Prüfkammer kann hierbei aufrechterhalten werden. Diese Verfahrensausgestaltung eignet sich insbesondere für die kontinuierliche Prüfung von bahnförmigen Textilverbunden.
Durch das Absaugen des Gases, im Regelfall der Luft, aus den beiden Teilkammern der Unterdruck-Prüfkammer entsteht eine Fluidströmung durch den Textilverbund. Das Einströmen erfolgt über die Kanten bzw. Ränder des Textilverbundes, an denen die Textillage frei liegt. Je nachdem, welches Fluid im Bereich der Kanten anliegt, kann sowohl ein gasförmiges Medium als auch eine flüssiges Medium in die Textillage einströmen, Das Fluid verteilt sich anschließend infolge von Sog- und Kapillarwirkung gleichmäßig in dem im Prüffeld befindlichen Bereich der Textillage. Der Durchtritt von flüssigen Medien wird an den flüssigkeitsundurchlässigen Membranlagen gestoppt; der Durchtritt von gasförmigen Medien wird an den grundsätzlich gasdurchlässigen Membranlagen gedrosselt. Unabhängig von der Art des anliegenden Fluids entsteht demzufolge zwischen dem unter Atmosphärendruck stehenden Fluid in der Textillage und den mit Unterdruck beaufschlagten Räumen der Unterdruck-Prüfkammer an den Membranlagen ein Druckgefälle, durch das eine Normalkraft auf die Membranlagen ausgeübt wird.
Vorzugsweise ist der Flanschbereich in Bezug auf seine Breite und das seitliche Auskragen geometrisch so gestaltet, dass eine unbeabsichtigte Kurzschlussströmung aus der Umgebungsatmosphäre über die Membranlagen in die Textillage verhindert wird, sodass die Fluide ausschließlich über die offenen Kanten des Textilverbundes nachströmen.
Befinden sich zum Beispiel Bindefehler oder Delamination im geprüften Bereich des Textilverbundes, wölbt sich die Membranlage aufgrund der Normalkraft nach außen. Die entstehenden Wölbungen können durch die optische Signalerfassung mühelos erkannt werden. Risse und Ausbrüche sind infolge der veränderten Gasströmung im Bereich der Fehlstellen ebenfalls einfacher detektierbar.
Durch die optische Prüfung des mit Unterdruck beaufschlagten bzw. unter Innendruck stehenden Textilverbundes können kleinere und unterschiedlich ausgebildete Fehlstellen bzw. Materialfehler in den Textilverbunden überhaupt oder besser erkannt und folglich die fehlerbehafteten Textilverbunde vor der Weiterverarbeitung gezielt aussortiert werden. Mittels der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens lassen sich so die Qualität textilmembranbasierter Wärme- und Stoffübertrager entscheidend verbessern.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die Prüfvorrichtung ferner mindestens eine mit einer Prüfflüssigkeit gefüllte Flüssigkeitsrinne auf. Die Flüssigkeitsrinne ist seitlich so neben dem Flanschbereich der Unterdruck-Prüfkammer angeordnet, dass der im Flanschbereich zur zerstörungsfreien Prüfung eingebrachte flächige Textilverbund mit seiner aus dem Flanschbereich herausragenden Kante in die Prüfflüssigkeit eintaucht.
Bei dem entsprechend ausgestalteten Prüfverfahren wird mindestens eine der aus der Unterdruck-Prüfkammer herausragenden Kanten während der Unterdruckbeaufschlagung in eine Prüfflüssigkeit, zum Beispiel in Wasser, eingetaucht. Durch die Verwendung der Prüfflüssigkeit lässt sich die Erkennbarkeit von Fehlerstellen weiter erhöhen, da die Prüfflüssigkeit beim Durchtritt an Leckagestellen optisch besser erfassbar ist als gasförmigen Medien. Zudem wird der Textilverbund gleichzeitig einer Dichtheitsprüfung unterzogen.
Mittels der Prüfvorrichtung können ferner - ohne dabei wesentliche Anlagenmodifikationen vorzunehmen - eine Reihe weiterer Prüfungen an den Textilverbunden durchgeführt werden, zum Beispiel eine Luft- oder Wasserdampfdurchlässigkeitsprüfung.
Die Erfassung der optischen Signale kann beispielsweise mittels optischer Bildgebungsverfahren erfolgen, zum Beispiel mit Kameras als optische Sensoreinheiten. Besonders geeignete optische Sensoreinheiten sind Infrarot- bzw. Thermokameras, da mit diesen der Materialzustand auch unterhalb der Oberfläche des Textilverbundes detektiert werden kann. Zudem ermöglichen es Infrarot- bzw. Thermokameras, Strömungsvorgänge im Textilverbund zu visualisieren.
Ferner sind Distanzsensoren oder ein scannendes optisches Distanzmesssystem als optische Sensoreinheiten bzw. Sensoreinheit verwendbar, um die Topografie des mit Unterdruck beaufschlagten Textilverbundes im Bereich des Prüffeldes zu erfassen. Hierdurch lassen sich unter anderem Bindefehler und Delaminationen besonders gut identifizieren.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die beiden Teilkammern relativ zueinander in der Richtung normal zur Stoßebene des Flanschbereiches beweglich ausgeführt sind, um den Spalt zwischen den beiden Flanschen an die Dicke des Textilverbundes (ggf. adaptiv) anpassen zu können. Durch diese Anpassung kann stets die optimale Spaltweite im Flanschbereich eingestellt werden, d. h., eine Spaltweite, die die ggf. erforderliche Bewegungsfreiheit des Textilverbundes im Flanschbereich zulässt und gleichzeitig eine ausreichende Dichtheit garantiert.
Die Prüfvorrichtung kann darüber hinaus eine Reihe weitere Sensoren aufweisen, wie zum Beispiel Druckmesssensoren, Durchflussmesser, Temperatursensoren, Feuchtesensoren.
Ferner kann vorgesehen sein, dass in der Unterdruck-Prüfkammer ein flächiges Auflageelement im Bereich der Prüffläche angeordnet ist, auf der der Textilverbund aufliegen kann. Das Auflageelement ist besonders geeignet für die Prüfung unter ungleichen Unterdruckverhältnissen in den Teilkammern der Unterdruck-Prüfkammer.
Vorzugsweise sind die Prüfvorrichtung und das Prüfverfahren zur kontinuierlichen Prüfung von Textilverbunden, die als bahnförmige Rollenware vorliegen, eingerichtet.
Die demgemäß ausgeführte Prüfvorrichtung weist für die Prüfung dieser bahnförmigen Textilverbunde ferner eine Abrolleinheit und eine Aufrolleinheit auf, die so angeordnet sind, dass der bahnförmige Textilverbund die Unterdruck-Prüfkammer während der zerstörungsfreien Prüfung als eine in der Stoßebene des Flanschbereiches gespannte Bahn in einer Bahnbewegungsrichtung durchläuft.
Bei Durchführung des Prüfverfahrens zur kontinuierlichen zerstörungsfreien Prüfung des als bahnförmige Rollenware vorliegenden Textilverbundes mittels der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Prüfvorrichtung wird der zwischen der Abrolleinheit und der Aufrolleinheit flächig gespannte bahnförmige Textilverbund durch gleichmäßiges Aufrollen mittels der Aufrolleinheit in der Bahnbewegungsrichtung durch den Flanschbereich der mit Unterdruck beaufschlagten Unterdruck-Prüfkammer transportiert. Die optische Signalerfassung erfolgt quasikontinuierlich während des Durchlaufens des Prüffeldes, d. h., der Bereich des Prüffeldes wird getaktet (in kurzen Zeitabständen) optisch abgetastet, sodass letztlich jeder Bereich des Textilverbundes (im Regelfall mehrfach) geprüft wird.
Zur verbesserten Führung des bahnförmigen Textilverbundes kann die mit der Abroll- und Aufrolleinheit ausgeführte Prüfvorrichtung im Bereich des Eintritts des bahnförmigen Textilverbundes in die Unterdruckkammer einen in Bahnbewegungsrichtung sich stetig spaltverjüngende Führungstrichter und/oder im Bereich des Austritts des bahnförmigen Textilverbundes aus der Unterdruckkammer einen in Bahnbewegungsrichtung sich stetig spalterweiternden Führungstrichter aufweisen.
Ferner kann die Prüfvorrichtung zur kontinuierlichen Prüfung der bahnförmigen Textilverbunde die mit Prüfflüssigkeit gefüllte Flüssigkeitsrinne umfassen. Vorzugsweise weist sie zwei Flüssigkeitsrinnen auf, die beidseitig neben der Unterdruck-Prüfkammer parallel zur Bahnbewegungsrichtung angeordnet sind. Der Flanschbereich besitzt hierbei an der der jeweiligen Flüssigkeitsrinne zugewandten Seite eine im Querschnitt gekrümmte Seitenführung, die die seitlichen Kanten des bahnförmigen Textilverbundes in der Flüssigkeitsrinne (eingetaucht in die Prüfflüssigkeit) führt. Diese Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ermöglicht die kontinuierliche Prüfung der bahnförmigen Textilverbunde unter Verwendung der Prüfflüssigkeit.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dazu zeigen:

1: eine erste Ausführung der Prüfvorrichtung in perspektivischer Darstellung,
2: eine zweite Ausführung der Prüfvorrichtung in perspektivischer Darstellung,
3: die zweite Ausführung der Prüfvorrichtung im Längsschnitt,
4: die zweite Ausführung der Prüfvorrichtung im Querschnitt,
5: den Aufbau des zu prüfenden Textilverbundes in der Schnittdarstellung, und
6: das Detektieren von Fehlstellen im Textilverbund in der Schnittdarstellung.

Die erste Ausführung der Prüfvorrichtung zur kontinuierlichen Prüfung des als bahnförmige Rollenware vorliegenden Textilverbundes 1 gemäß der 1 umfasst - befestigt bzw. gelagert im Gestell 15 - die aus der ersten Teilkammer 2.1 und der zweiten Teilkammer 2.2 zusammengesetzte Unterdruck-Prüfkammer 2 sowie die beidseitig der Unterdruck-Prüfkammer 2 installierte Abrolleinheit 14 und Aufrolleinheit 13.
Der bahnförmige Textilverbund 1 ist zwischen der Abrolleinheit 14 und der Aufrolleinheit 13 gespannt und durchläuft die Unterdruck-Prüfkammer 2 in der am Stoß zwischen der ersten Teilkammer 2.1 und der zweiten Teilkammer 2.2 befindlichen Stoßebene. Der bahnförmige Textilverbund 1 wird von der angetriebenen Aufrolleinheit 13 aufgewickelt und gleichzeitig von der mitlaufenden Abrolleinheit 14 abgewickelt, wodurch der bahnförmige Textilverbund 1 in der Stoßebene kontinuierlich in Bahnbewegungsrichtung 16 durch die Unterdruck-Prüfkammer 2 bewegt wird.
Zur Unterdruckerzeugung sind an den beiden Teilkammern 2.1, 2.2 die Absaugleitungen 7 angeschlossen.
Die zweite (ebenfalls zur kontinuierlichen Prüfung vorgesehene) Ausführung der Prüfvorrichtung gemäß der 2 verdeutlicht die Ausbildung des Flanschbereiches 4 der vom Gestell 15 getragenen Unterdruck-Prüfkammer 2, die wiederum aus der ersten Teilkammer 2.1 und der zweiten Teilkammer 2.2 gebildet ist. An die beiden Teilkammer 2.1, 2.2 sind die Absaugleitungen 7 angeschlossen.
Der Textilverbund 1 wird bestimmungsgemäß in der Bahnbewegungsrichtung 16 durch den Flanschbereiches 4 der Unterdruck-Prüfkammer 2 geführt. Zur verbesserten Führung und zur Vermeidung von Beschädigungen des Textilverbundes 1 weist der Flanschbereichs 4 im Eintritts- und Austrittsbereich jeweils den Führungstrichter 4.1 auf (bzw. ist als solcher ausgebildet). Der Flansch der ersten Teilkammer 2.1 ist hierbei jeweils randseitig nach oben gebogen.
Beidseitig Unterdruck-Prüfkammer 2, parallel zur Bahnbewegungsrichtung 16 ist jeweils eine Flüssigkeitsrinne 11 angeordnet. Der Flanschbereich 4 ist in den der jeweiligen Flüssigkeitsrinne 11 zugewandten Bereichen als gekrümmte Seitenführung 4.2 ausgebildet, die den Textilverbund 1 in die Flüssigkeitsrinne 11 lenkt.
Die Längsschnittansicht der zweiten Ausführung der Prüfvorrichtung gemäß 3 verdeutlicht den Aufbau der Unterdruck-Prüfkammer 2 aus der ersten Teilkammer 2.1 und der zweiten Teilkammer 2.2. Die Kammerwandung 3 jeder Teilkammer 2.1, 2.2 geht am Stoß der beiden Teilkammern 2.1, 2.2 in einen Flansch über. Diese beiden beabstandet, d. h. mit einem definierten Spalt, zueinander angeordneten Flansche bilden gemeinsam den Flanschbereich 4 der Unterdruck-Prüfkammer 2. Der sich ergebende Spalt wird durch den Textilverbund 1, an dem die beiden Flansche der Teilkammern 2.1, 2.2 während der Prüfung passgenau anliegen, ausgefüllt.
In jeder der beiden Teilkammern 2.1, 2.2 ist eine optische Sensoreinheit 6 installiert, die den Bereich des Prüffeldes 5 optisch erfasst.
Der Textilverbund 1 wird von der Abrolleinheit 14, auf der das zu prüfende Material aufgewickelt ist, in der Bahnbewegungsrichtung 16 durch den Flanschbereich 4 der Unterdruck-Prüfkammer 2 zur Abrolleinheit 14, auf der sich das geprüfte Material befindet, gefördert. Um das Ein- und Ausgleiten des bahnförmigen Textilverbundes 1 in den Flanschbereich 4 zu erleichtern, besitzt dieser die bereits in 2 beschriebenen Führungstrichter 4.1.
Zusätzlich zu den in der 3 beschriebenen Merkmalen sind in der Querschnittsdarstellung gemäß der 4 die Absaugleitungen 7 dargestellt, die mit dem Sauggebläse 9 verbunden sind. Zu separaten Steuerung des Unterdrucks in den beiden Teilkammern 2.1, 2.2 der Unterdruck-Prüfkammer 2 ist in den beiden jeweils von der Teilkammer 2.1, 2.2 zum Sauggebläse 9 führenden Absaugleitung 7 jeweils ein Regelventil 8 installiert.
Die Querschnittsdarstellung gemäß der 4 veranschaulicht ferner den als Seitenführung 4.2 ausgebildeten seitlichen Flanschbereich 4. Der im Flanschbereich 4 eingespannte Textilverbund 1 wird durch die gekrümmten Seitenführungen 4.2 so umgelenkt, dass die Kanten bzw. Ränder des Teilverbundes in die in der Flüssigkeitsrinne 11 befindliche Prüfflüssigkeit 10 eintauchen. Ein gleichbleibender Prüfflüssigkeitspegel in der Flüssigkeitsrinne 11 wird durch die Zuführung der Prüfflüssigkeit 10 über die Flüssigkeitsleitung 12 sichergestellt.
Die Darstellung nach der 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau des zu prüfenden durchströmbaren, mehrlagigen, flächig ausgebildeten Textilverbundes 1 mit der durchströmbaren Textillage 1.1 und den beidseitig der Textillage 1.1 aufkaschierten Membranlagen 1.2. Zwischen der Textillage 1.1 und der jeweiligen Membranlage 1.2 ist der Haftvermittler 1.3 zur Herstellung der Klebeverbindung eingebracht. Dieser nach dem Stand der Technik bekannte Aufbau des Textilverbundes 1 kann über die gezeigten Lagen 1.1, 1.2, 1.3 hinaus noch weitere Lagen, zum Beispiel Schutzlagen, aufweisen.
Die 6 erläutert die Verbesserung der Erkennbarkeit von Fehlstellen 18 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens am Beispiel des gemäß 5 aufgebauten Textilverbundes 1. Die optischen Sensoreinheiten 6 sind im Beispiel der 6 als Distanzsensoren ausgebildet, mit denen optisch der Abstand zwischen der Oberfläche des Textilverbundes 1 und der dieser Oberfläche zugewandten optischen Sensoreinheit 6 erfasst wird (in 6 als Länge der Doppelpfeile symbolisiert).
An der Oberseite des in 6 dargestellten Textilverbundes 1 ist die Fehlstelle 18 ein Bindefehler 18.1 (oder auch Delamination); die Membranlage 1.2 ist durch unzureichende adhäsive Bindung von der Textillage 1.1 gelöst. Durch die Unterdruckbeaufschlagung während der Prüfung wird das von innen nach außen gerichtete Druckgefälle 17 erzeugt, durch das eine Normalkraft auf die Membranlage 1.2 ausgeübt wird. Infolge der schlechten Haftung der Membranlage 1.2 im Bereich des Bindefehlers 18.1 wird die Membranlage 1.2 nach außen gewölbt. Diese Wölbung wird durch die berührungsfreie optische Distanzmessung mittels der optischen Sensoreinheit 6 erkannt. Ohne die Unterdruckbeaufschlagung ist es mit gängigen optischen Prüfmethoden (auch zum Beispiel mittels Infrarotthermografie) - infolge des berührenden Anliegens der Membranlage 1.2 an der Textillage 1.1 bzw. am Haftvermittler 1.3 (als sogenannter „kissing bond“) - häufig schwierig bis unmöglich, solche Bindefehler 18.1 zu detektieren.
Auf der Unterseite des in 6 dargestellten Textilverbundes 1 ist die Fehlstelle 18 ein Membrandurchbruch 18.2. Bei Verwendung von Prüfflüssigkeit 10 im Rahmen des Prüfverfahrens tritt die Prüfflüssigkeit 10 am Membrandurchbruch 18.2 (als Leckagestelle) infolge des Druckgefälles 17 aus der sonst flüssigkeitsundurchlässigen Membranlage 1.2 aus dem Textilverbund 1 aus. Beispielhaft ist in 6 dargestellt, wie ein Tropfen der Prüfflüssigkeit 10 mittels der optischen Sensoreinheit 6 durch Distanzmessung detektierbar ist.
Die Fehlstellen 18 können mittels der optischen Sensoreinheit 6 auch durch getaktete Erfassung optischer Signale während des Transports des Textilverbundes 1 in der Bahnbewegungsrichtung 16 erkannt werden.
Bezugszeichenliste

1: Textilverbund
1.1: Textillage
1.2: Membranlage
1.3: Haftvermittler
2: Unterdruck-Prüfkammer
2.1: erste Teilkammer
2.2: zweite Teilkammer
3: Kammerwandung
4: Flanschbereich
4.1: Führungstrichter
4.2: Seitenführung
5: Prüffeld
6: Optische Sensoreinheit
7: Absaugleitung
8: Regelventil
9: Sauggebläse
10: Prüfflüssigkeit
11: Flüssigkeitsrinne
12: Flüssigkeitsleitung
13: Aufrolleinheit
14: Abrolleinheit
15: Gestell
16: Bahnbewegungsrichtung
17: Druckgefälle
18: Fehlstelle
18.1: Bindefehler
18.2: Membrandurchbruch

Claims

Prüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines durchströmbaren, mehrlagigen, flächig ausgebildeten Textilverbundes (1), wobei der Textilverbund (1) mindestens eine textile, durchströmbare Textillage (1.1) und mindestens zwei die Textillage (1.1) beidseitig flächig einschließende, gasdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membranlagen (1.2) umfasst, wobei die Prüfvorrichtung eine Unterdruck-Prüfkammer (2) aufweist, die durch einen ebenen Flanschbereich (4) in eine erste Teilkammer (2.1) und eine zweite Teilkammer (2.2) geteilt ist, wobei der Flanschbereich (4) in seiner Stoßebene einen Spalt zur Aufnahme des Textilverbundes (1) als flächiges Dichtelement aufweist, und wobei in der Stoßebene des Flanschbereiches (4) ein Prüffeld (5) zur zerstörungsfreien Prüfung des Textilverbundes (1) ausgebildet ist, wobei - zur Unterdruckerzeugung in beiden Teilkammern (2.1, 2.2) der Unterdruck-Prüfkammer (2) an jeder der beiden Teilkammern (2.1, 2.2) jeweils eine Absaugleitung (7) angebracht ist, und - in mindestens einer der beiden Teilkammern (2.1, 2.2) eine optische Sensoreinheit (6) installiert ist, mittels der der Bereich des Prüffeldes (5) ortsauflösend optisch erfassbar ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine mit einer Prüfflüssigkeit (10) gefüllte Flüssigkeitsrinne (11) aufweist, wobei die Flüssigkeitsrinne (11) seitlich so neben dem Flanschbereich (4) der Unterdruck-Prüfkammer (2) angeordnet ist, dass der im Flanschbereich (4) zur zerstörungsfreien Prüfung eingebrachte flächige Textilverbund (1) mit seiner aus dem Flanschbereich (4) herausragenden Kante in die Prüfflüssigkeit (10) eintaucht.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur kontinuierlichen zerstörungsfreien Prüfung des als bahnförmige Rollenware vorliegenden Textilverbundes (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung ferner eine Abrolleinheit (14) und eine Aufrolleinheit (13) aufweist, die so angeordnet sind, dass der bahnförmige Textilverbund (1) die Unterdruck-Prüfkammer (2) während der zerstörungsfreien Prüfung als eine in der Stoßebene des Flanschbereiches (4) gespannte Bahn in einer Bahnbewegungsrichtung (16) durchläuft.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschbereich (4) im Bereich des Eintritts des bahnförmigen Textilverbundes (1) in die Unterdruckkammer (2) einen in Bahnbewegungsrichtung (16) sich stetig spaltverjüngenden Führungstrichter (4.1) und im Bereich des Austritts des bahnförmigen Textilverbundes (1) aus der Unterdruckkammer (2) einen in Bahnbewegungsrichtung (16) sich stetig spalterweiternden Führungstrichter (4.1) aufweist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 und nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung zwei der Flüssigkeitsrinnen (11) aufweist, die beidseitig neben der Unterdruck-Prüfkammer (2), parallel zur Bahnbewegungsrichtung (16) angeordnet sind, wobei der Flanschbereich (4) an der der jeweiligen Flüssigkeitsrinne (11) zugewandten Seite des Flanschbereichs (4) eine im Querschnitt gekrümmte Seitenführung (4.2) aufweist, die die seitlichen Kanten des bahnförmigen Textilverbundes (1) in der Flüssigkeitsrinne (11) führt.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsauflösend erfassende, optische Sensoreinheit (6) eine Infrarotkamera oder eine scannendes optisches Distanzmesssystem ist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Absaugleitungen (7) ein separat steuerbares Regelventil (8) zur Steuerung des Unterdrucks in der jeweiligen Teilkammer (2.1, 2.2) der Unterdruck-Prüfkammer (2) aufweist.
Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung des nach Anspruch 1 ausgebildeten Textilverbundes (1), durchgeführt mittels der Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: - Anordnen des Textilverbundes (1) durch flächiges Spannen in der Stoßebene des Flanschbereiches (4) der Unterdruck-Prüfkammer (2), wobei der Textilverbund (1) den gesamten Umfang des Flanschbereiches (4) überdeckt und den Spalt des Flanschbereiches (4) dichtend ausfüllt, - Erzeugen und/oder Aufrechterhalten eines Unterdrucks in beiden Teilkammern (2.1, 2.2) der Unterdruck-Prüfkammer (2), - ortsaufgelöste Erfassung der während der Unterdruckbeaufschlagung vom Textilverbund (1) im Bereich des Prüffeldes (5) ausgehenden optischen Signale mittels der optischen Sensoreinheit (6), und - Auswertung der erfassten optischen Signale in Bezug auf örtliche Inhomogenität im Bereich des Prüffeldes (5).
Prüfverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Textilverbund (1) mit mindestens einer aus dem Flanschbereich (4) herausragenden Kanten während der Unterdruckbeaufschlagung in eine Prüfflüssigkeit (10) eintaucht.
Prüfverfahren nach Anspruch 8 oder 9 zur kontinuierlichen zerstörungsfreien Prüfung des als bahnförmige Rollenware vorliegenden Textilverbundes (1), durchgeführt mittels der Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Abrolleinheit (14) und der Aufrolleinheit (13) flächig gespannte bahnförmige Textilverbund (1) durch gleichmäßiges Aufrollen mittels der Aufrolleinheit (13) in der Bahnbewegungsrichtung (16) durch den Flanschbereich (4) der mit Unterdruck beaufschlagten Unterdruck-Prüfkammer (2) transportiert wird, wobei gleichzeitig die optischen Signale im Prüffeld (5) quasikontinuierlich erfasst werden.