-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrprüfpresse, die insbesondere
zum Prüfen von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern und Wandstärken innerhalb
eines großen Durchmesserbereiches Verwendung finden soll. Obschon sie besondere
Vorteile beim Prüfen von Rohren mittels Stirndichtung bietet, weil innerhalb eines
großen Durchmesserbereiches, beispielsweise von 70 bis 120 mm, weder die Prüfköpfe
noch die Dichtungen ausgewechselt werden müssen, so bietet diese Presse aber auch
beim Prüfen von Rohren mittels Umfangsdichtungen den Vorteil, daß selbst bei höchsten
Drücken eine Relativbewegung zwischen den Dichtungen und dem Rohr vermieden ist,
so daß die Einsatzzeit der Dichtungen erheblich erhöht werden konnte.
-
Die Presse weist bekannterweise als Differentialkolben ausgebildete
Dichtkopfträger auf und ist mit getrennten Druckmittelkreisen für den Einspann-und
Prüfdruck versehen. Außerdem ist eine Druckregeleinrichtung vorgesehen, durch die
ein bestimmtes Verhältnis zwischen Einspann- und Prüfdruck einstellbar ist, das
bei einer Änderung des Prüfdruckes erhalten bleibt.
-
Ziel der Erfindung ist es, die Prüfpresse so auszubilden, daß einmal
eine äußerst feine Abstufung der Einspann- und Prüfdrücke erzielt werden kann und
zum anderen nur kleine Fördermengen des erforderlichen Drucköls für die Bewegung
der Dichtkopfträger und entsprechend kleine Leitungsquerschnitte notwendig sind.
-
Eine äußerst genaue Einstellung der Einspann-und Prüfdrücke ist deshalb
erforderlich, weil die Rohrhersteller bei der Erzeugung von Präzisionsrohren aus
Stahl sowie aus Nichteisenmetallen von den Beziehern gezwungen werden, die Rohre
im Hinblick auf Durchmesser und/oder Wandstärke fein abzustufen, d. h., daß sowohl
Durchmesser als auch Wandstärke beispielsweise nur um 1 mm differieren können. Müssen
aber diese Präzisionsrohre, insbesondere wenn sie beispielsweise aus Nichteisenmetallen,
wie Kupfer oder Messing, hergestellt sind und nur eine sehr geringe Wandstärke haben,
mittels Stirndichtung geprüft werden, so ist es verständlich, daß die Einspannkräfte
wegen der Ausknickgefahr für die Rohre und der Gefahr der Dichtungsbeschädigungen
unter keinen Umständen höher sein dürfen, als zur Ab dichtung notwendig ist. Das
setzt aber voraus, daß sowohl beim Druckaufbau als auch beim Druckabbau die beiden
Drücke in dem erforderlichen Verhältnis gemeinsam ansteigen bzw. fallen müssen.
Außerdem ist es erforderlich, daß es möglich ist, ein beliebiges
Hydraulische Rohrprüfpresse,
insbesondere zum Prüfen von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern und Wandstärken
innerhalb eines großen Durchmesserbereiches Anmelder: Th. Kieserling & Albrecht,
Solingen, Am Birkenweiher 66 Als Erfinder benannt: Hans Brauer, Alfons Goeke, Solingen
2 Verhältnis zwischen den Einspann- und Prüfdrücken einstellen zu können.
-
Die bisher bekannten Rohrprüfpressen erfüllen diese Forderungen entweder
nur ungenügend, oder sie haben andere, nicht vertretbare Nachteile. Außerdem sind
bei einer bekannten Presse die zur Erreichung bestimmter Funktionen notwendigen
Hilfseinrichtungen baulich sehr aufwendig.
-
Bei einer bekannten Presse zum Prüfen von Rohren mittels Stirndichtung,
deren Druckmittelkreise für den Einspann- und Prüfdruck nicht getrennt sind, ist
eine Regeleinrichtung vorgesehen, durch die ein bestimmtes Verhältnis zwischen Einspann-
und Prüfdruck einstellbar ist, das bei einer Änderung des Prüfdruckes erhalten bleibt.
Die Regeleinrichtung besteht im wesentlichen aus zwei unter veränderbarer Hebelübersetzung
gegeneinanderwirkenden Druckkolben, durch die die Ventile für den Durchfluß des
Druckmittels zu den Druckmittelräumen zum Einspannen und Prüfen gesteuert werden.
Bei dieser Presse ist aber weder eine feine Abstufung der Einspann- und Prüfdrücke
noch ein gemeinsamer Aufbau bzw. Abbau der beiden Drücke gegeben, so daß das zu
prüfende Rohr unweigerlich zu stark auf Knickung beansprucht wird.
-
Es ist auch bereits eine Rohrprüfpresse bekannt, bei der einer der
Dichtkopfträger als Diflerentialkolben ausgebildet ist und die beiden Druckmittelräume
über eine Regeleinrichtung derart miteinander verbunden sind, daß nicht nur das
einmal eingestellte
Druckverhältnis bei der Änderung des Prüfdruckes
erhalten bleibt, sondern die Drücke auch gemeinsam auf- bzw. abgebaut werden können.
Nachteilig bei dieser Presse ist aber wiederum, daß die erforderliche feine Abstufung
der Einspann- und Prüfdrücke nicht möglich ist. Hinzu kommt, daß auch das Füllwasser
durch den Differentialkolben hindurchgeführt wird, der für diesen Zweck einen Tauchkolben
trägt, der durch eine Feder belastet ist und als Ventil wirkt, so daß eine starke
Verschmutzung des Zylinders und der Ventilsitze unvermeidlich ist. Die verwendete
Regeleinrichtung hat den Nachteil, daß die Flüssigkeitsmenge für die Erzeugung des
Gegendruckes begrenzt ist, so daß die Größe der Kolben ganz erheblich sein müßte,
wenn eine wünschenswerte Regelung erzielt werden soll.
-
Bei einer weiterhin bekannten Rohrprüfpresse sind für die Förderung
des Druckmittels zur Erzeugung des Einspann- und Prüfdruckes getrennte Pumpen vorgesehen.
Der Druck des durch diese beiden Pumpen geförderten Druckmittels ist einstellbar.
Auch in diesem Fall sind die beiden Druckmittelkreise durch eine Regeleinrichtung
derart miteinander verbunden, daß das eingestellte Verhältnis der beiden Drücke
bei Anderung des Prüfdruckes erhalten bleibt. Nachteilig bei dieser Regeleinrichtung
ist jedoch, daß der gewünschte Einspanndruck nur stufenweise eingestellt werden
kann und ein gemeinsamer Aufbau bzw.
-
Abbau des Einspann- und Prüfdruckes nicht gegeben ist. Weiterhin ist
der bauliche Aufwand für die gesamte Regeleinrichtung nicht unerheblich.
-
Die Erfindung schließt an den letztgenannten bekonnten Vorschlag
an, mit dem Ziel, die Presse bzw.
-
Regeleinrichtung so zu gestalten, daß die eingangs beschriebenen Bedingungen
in einfacher Weise einwandfrei erfüllt werden. Nach der Erfindung werden ebenfalls
als Differentialkolben ausgebildete Dichtkopfträger verwendet sowie getrennte Druckmittelkreise
für den Einspann- und Prüfdruck vorgesehen.
-
Um jedoch nicht nur die Einspann- und Prüfdrücke äußerst fein abstufen
zu können, sondern gleichzeitig sicherzustellen, daß die Einspann- und Prüfdrücke
gemeinsam auf- und abgebaut werden, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, am Differentialkolben
drei Wirkflächen verschiedener Größe zur Erzeugung der Einspannkräfte vorzusehen
und den Druckmittelraum für die eine Wirkfläche unmittelbar mit dem Druckmittelraum
für die Erzeugung des Prüfdruckes zu verbinden, während die Druckmittelräume für
die anderen beiden Wirkflächen je über ein Druckminderventil und ein Vorsteuerventil
damit in Verbindung stehen und auf jeweils ein Vorsteuerventil in an sich bekannter
Weise ein Hebel mit veränderbarer Länge einwirkt, an dessen anderem Ende ein Kolben
angelenkt ist, der ebenfalls von dem Druckmittel für die Erzeugung des Prüfdruckes
beaufschlagt ist. Um in einfacher Weise die dritte Wirkfläche für die als Dichtkopfträger
ausgebildeten Differentialkolben zu erzeugen, sind die Differentialkolben als Zylinder
für einen Hohlkolben ausgebildet, der fest mit dem Zylinder für den jeweiligen Differentialkolben
verbunden ist.
-
Aufbau und Wirkungsweise der Presse nach der Erfindung sind an Hand
der Zeichnung, die in den F i g. 1 bis 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel zeigt,
nachstehend näher erläutert. In F i g. 1 ist die Presse mit dem gesamten Hydraulikplan
wiedergegeben;
F i g. 2 zeigt einen Dichtkopfträger mit zugehörigem Zylinder sowie
die Regeleinrichtung, die zum besseren Verständnis ihrer Wirkungsweise vereinfacht
dargestellt worden ist; in Fig. 3 ist die im wesentlichen aus einem Druckminderventil
und einem Vorsteuerventil bestehende Regeleinrichtung in vergrößertem Maßstab wiedergegeben.
-
Mit 1 und 2 sind die Zylinder für die Differentialkolben 3 und 4
bezeichnet, die die Dichtköpfe 3 a bzw. 4a tragen. Im Ausführungsbeispiel wird das
Rohr 5 mittels Stirndichtungen 6 abgedichtet. Die Dichtköpfe können aber auch gegen
solche mit Umfangsdichtung ausgetauscht werden. Jeder Dichtkopf trägt eine bekannte
Lichtschranken-Steuereinrichtung 7, 7a, die während des Prüfvorganges durch Kolben
8, 8 a gegen Verschmutzung geschützt ist und dazu dient, den Vorschub der Dichtköpfe
beim Üb erfahren der Rohrenden zu begrenzen. Durch den Druckübersetzer9 wird der
erforderliche Prüfdruck für das im Rohr befindliche Druckwasser dadurch erzeugt,
daß der Kolben 9 dann in Richtung des Pfeiles 10 bewegt wird, was nachstehend noch
näher erläutert ist. Der Zufluß des Spül- und Prüfwassers erfolgt über die Leitung
11, das Füllventil 12, die Leitungen 13 und 14 sowie die Bohrungen 15, 16 und 17.
In der in F i g. 1 dargestellten Stellung des Kolbenschiebers 18 im Dichtkopf 3
a kann das Wasser zum Spülen desRohres 5 durch die Bohrung 19 des Dichtkopfes 3
a abfließen. Wird der Kolben des Schiebers 18 durch das durch die Leitung 20 herangeführte
Drucköl beaufschlagt, so wird der Abfluß des Prüfwassers durch die Bohrung 19 unterbrochen
und das Rohr 5 sowie der Druckmittelraum 9b auf der Sekundärseite des Druckübersetzers
9 gefüllt.
-
Das für die Bewegungen der beiden Differentialkolben 3 und 4 benötigte
Drucköl wird durch je zwei Pumpengruppen 21, 21 a, 22, 22 a gefördert, die von einem
gemeinsamen Elektromotor 23 angetrieben werden. Die Differentialkolben 3 und 4 (vgl.
F i g. 2) haben je drei WirkflächenF1, F2 und F3. Sie sind als Zylinder für einen
Hohlkolben 3b bzw. 4b ausgebildet, der fest mit dem jeweiligen Zylinder 1 bzw. 2
der Kolben 3 und 4 verbunden ist. Dadurch ist die Wirkfläche F2 der Kolben 3 und
4 geschaffen, die eine feine Abstufung der Einspanndrücke ermöglicht. Wie die F
i g. 2 zeigt, in der der Hydraulikplan in vereinfachter Darstellung wiedergegeben
ist, ist der Druckmittelraum F3 a für die Wirkfläche F3 des Kolbens 4 unmittelbar
mit dem Druckmittel für die Erzeugung des Prüfdruckes verbunden, das nach F i g.
2 durch die Pumpen 28 gefördert wird und durch die Leitungen 29 und 30 und die Bohrung
4 a des Zylinders 4 in den Druckmittelraum F 3 a fließt.
-
Das gleiche gilt auch für den Kolben 3. Die Druckmittelräume F 1 a,
F 2 a der beiden anderen Wirkflächen F1, F 2 sind hingegen je über ein Druckminderventil
24, 24 a und ein Vorsteuerventil 25, 25 a mit dem Druckmittel für die Erzeugung
des Prüfdruckes verbunden, wobei auf jeweils ein Vorsteuerventil 25, 25 a ein zweiarmiger
Hebel26, 26a mit veränderbarer Länge einwirkt, an dessen anderem Ende ein Kolben
27, 27a angelenkt ist, die ebenfalls von dem Druckmittel für die Erzeugung des Prüfdruckes
beaufschlagt sind.
-
Wie die F i g. 3 zeigt, sind je ein Druckminderventil und ein Vorsteuerventil
sowie die zugehörigen zweiarmigen Hebel in je ein Gehäuse 33 zu einer Regeleinheit
zusammengefaßt.
Für die Durchführung der Bewegungen der Kolben 3 und 4 dient je eine Pumpengruppe21,
21a bzw. 22, 22a. Für alle anderen Arbeitsgänge werden die beiden Pumpenpaare zusammengeschaltet.
-
Der Funktionsablauf ist wie folgt: 1. Schnelles Vorbeugen der Dichtköpfe
3 a, 4 a bzw.
-
Kolben 3 und 4 zum Einspannen des Rohres Der Motor 23 wird eingeschaltet,
damit die Pumpen 21, 21a, 22, 22a, bzw. nach Fig. 2 die Pumpe 28, das erforderliche
Drucköl fördern. Dann werden die Magnetschieber 34b, 35a, 36b, 37b, 38a, 39a und
40b eingeschaltet. Die Bezeichnungen »a« und »b« sind für die jeweiligen Magnete
der Magnetschieber gewählt worden. Dadurch gelangt Drucköl durch die Leitungen 41,
41 a in den DruckmittelraumF2a der beiden Kolben 3 und 4 (vgl. auch Fig. 2). Das
aus dem Druckmittelraum F3 a verdrängte Öl kann beim Vorgang der Kolben 3 und 4
über die Magnetschieber 35 und 37 zum Sammelbehälter abfließen, weil die Rückschlagventile
51a.
-
52 a durch das in der Steuerleitung 51 b befindliche Drucköl dann
geoxxnet sind. Gleichzeitig wird über die Rückschlagventile 42, 43 und die Leitungen
42 a, 43 a Öl in den Druckmittelraum F 1 a der Kolben 3 und 4 aus den Behältern
44, 44a angesaugt (vgl.
-
Fig. 1). Außerdem wird das Drucköl für die Kolben 8, 8 a der Lichtschranken-Steuereinrichtung
7, 7a über die Magnetschieber 38, 39 entlastet, so daß die Lichtstrahlen freigegeben
werden.
-
2. Dadurch wird das weitere, langsame Vorgehen der Dichtköpfe 3 a,
4 a eingeleitet. Dazu werden zunächst die Magnetschieber 34a, 36b, 38a und 39a abgeschaltet.
Das Drucköl fließt dann über die Mengenregler 45, 45 a und die Leitungen 41, 41
a in die Druckmittelräume F2a der Kolben 3 und 4. Durch das Druckeinstellventil
46 wird der Druck, mit dem die Dichtköpfe gegen das Rohrende fahren, begrenzt.
-
Dieser Anfahrdruck ist gleichzeitig auch der Einspanndruck auf die
Dichtungen beim Füllen des Rohres.
-
3. Füllen des Rohres Die Magnetschieber 35 a, 37 b, 47, 48 a und
40a werden eingeschaltet und das Füllventil 12 durch Zufluß von Drucköl über die
Leitungen 49, 50 geöffnet. Dabei wird gleichzeitig der Kolben 9 a des Druckübersetzers
9 so beaufschlagt, daß er in die linke Ausgangsstellung bewegt wird, wie es in F
i g. 1 dargestellt ist. Das Füllwasser gelangt über die Leitungen 13 und 14, die
Bohrungen 15, 16 und 17 in das abgedichtete Rohr und kann durch die Bohrung 19 am
Dichtkopf 3 a austreten, solange der Kolbenschieber 18 sich in der eingezeichneten
Offen-Stellung befindet, damit das Rohr gespült werden kann. Die Kolben 8, 8 a der
Lichtschranken-Steuereinrichtung 7, 7a sind dabei beaufschlagt, so daß der Strahlengang
unterbrochen ist. Durch die Leitung 13 gelangt außerdem Füllwasser in den Druckmittelraum
9b des Druckübersetzers 9.
-
4. Aufbau des Prüfdruckes Durch das Abschalten aller bisher eingeschalteten
Magnetschieber und das Einschalten der Magnetschieber 36 a, 34 a und 48b werden
der Kolbenschieber 18 und das Füllventil 12 geschlossen. Über
den Magnetschieber
40 und die Leitung 49a gelangt Drucköl zum Druckübersetzer 9, dessen Kolben 9a in
Richtung des Pfeiles 10 bewegt wird. Gleichzeitig fließt Drucköl durch die Leitungen
51 und 52 in die Druckmittelräume F3a für die Wirkfläche F3 der Kolben 3 und 4.
Außerdem fließt über die Leitung 53, den Schieber 48b und die Leitungen 54, 29b
und 29d Drucköl zu den Druckminderventilen 24, 24 a.
-
Über die Leitung 55, die Ventile 56, 57 und die Leitungen58, 29a und
29c werden außerdem die Kolben 27, 27 a von dem Drucköl beaufschlagt. Dadurch wird
jeweils über den Kolben 27, 27a entsprechend dem eingestellten Verhältnis der Hebelarme
an den Hebeln 26, 26a eine. bestimmte Kraft über die Stange 25b und die Feder 25c
auf den Kegelsitz 25d eines jeden Vorsteuerventils 25, 25a ausgeübt. Das durch die
Leitung 29b bzw. 29d zugeführte Druckmittel fließt zunächst über das Ventil 24 bzw.
24 a über die Leitungen 32 bzw. 41, 41 a in die Druckmittelräume Fla, F 2 a für
die Wirkflächen F1, F2 der Kolben 3 und 4 (vgl. Fig. 2 und 3). Sobald sich in diesen
Druckmittelräumen sowie in dem Druckmittelraum F 3 a beider Kolben 3 und 4 und auf
der Primärseite des Druckübersetzers 9 ein Druck aufbaut, entsteht in den Leitungen
31, 31a ein entsprechender Druck. Sobald dieser Druck so weit ansteigt, daß der
Ventilsitz 25 d im Ventil 25 bzw. 25 a angehoben wird, kann das Drucköl über die
Leitung 25e abfließen. Da sich aber der Druck des durch die Leitung 32 fließenden
en Drucköls weiter aufbaut, steigt der Druck auch unter dem Steuerkolben 24c der
Ventile 24, 24 a an und bewegt ihn nach oben, wodurch der Zufluß zur Leitung 32
und damit zu den genannten Druckmittelräumen gesperrt und ein weiterer Druckaufbau
verhindert wird.
-
Dadurch ist ersichtlich, daß die Drücke in den Leitungen 41, 41 a
und 32 sowie in den daran angeschlossenen Druckmittelräumen leicht einstellbar sind
und auch das vorgewählte Verhältnis der Drücke erhalten bleibt. Dieses Druckverhältnis
bleibt aber auch während des gesamten Druckaufbaues erhalten, weil bei einem Druckanstieg
in der Leitung 29a der Ventilsitz 25d auf den Ventilkegel 25f zu bewegt und der
Durchfluß des Druckmittels in die Leitung 25e verringert wird. Dadurch kann wiederum
der Druck in der Leitung 32 sowie in den angeschlossenen Druckmittelräumen ansteigen.
Die einzelnen Wirkflächen F1, F2 und F3 sowie der Druck des auf diese Flächen wirkenden
Druckmittels sind so gewählt, daß auf die Dichtung, durch die das Rohr abgedichtet
wird, immer nur ein solcher Druck ausgeübt wird, der notwendig ist, um eine gute
Abdichtung zu erzielen.
-
5. Prüfen Nach Erreichen des mit Hilfe des Ventils 57 eingestellten
Prüfdruckes wird der Magnetschieber 40 a eingeschaltet. Dadurch muß das über die
Leitung 49 a zum Druckübersetzer 9 fließende Druckmittel dann über die Leitung 58,
den Mengenregler 59 und über die Leitung 60 wieder über den Magnetschieber 40 fließen.
Die Menge des durch den Mengenregler 59 fließenden Drucköls ist so, daß die normalen
Leckverluste, die das Vorbewegen des Kolbens 9 a des Druckübersetzers 9 in Richtung
des Pfeiles 10 bewirken, ausgeglichen werden. Ist aber ein Rohr oder eine Dichtung
undicht, so fällt der Druck in der
Leitung 60 ab. Da aber der Differentialkolben
61 von beiden Seiten durch das Druckmittel in den Leitungen 58 und 60 beaufschlagt
ist, wird er beim Druckabfall in der Leitung 60 von dem Endschalter 62 hinwegbewegt,
der einen Impuls zum Aussortieren des ungeprüften bzw. defekten Rohres abgibt.
-
Trotz der Längenänderungen des Rohres und/oder der Presse beim Prüfen
müssen die Dichtkopfträger das Rohr immer dichtend einspannen. Diese . Bewegungen
der Dichtköpfe 3 a, 4 a ist dadurch sichergestellt, daß durch die Verwendung der
an sich bekannten Druckminderventile 24, 24 a und deren Vorsteuerung in der sach
der Erfindung vorgeschlagenen Kombination in dem beschriebenen Bedarfsfall das Druckmittel
in die Druckmittelräume F1 a, F2a der Kolben 3 und 4 nachfließen kann.
-
6. Druckabbau Zunächst werden die Magnetschieber 40 a und 48 b abgeschaltet.
Dadurch kann sich das in der Leitung 49a und den daran angeschlossenen Druckmittelräumen
9 c, F3 a und in den Leitungen 29 a und 29c befindliche Druckmittel entspannen,
weil über den Magnetschieber 40, das Drosselventil 63 und den Magnetschieber 48
das Druckmittel abfließen kann.
-
Gleichzeitig wird dadurch aber auch der Wasserdruck abgebaut. Entsprechend
dem Abbau des Druckes in den Druckmittelräumen 9 c und F3 a muß auch der Druck des
in den Druckmittelräumen Fla und F2 a der Kolben 3 und 4 befindlichen Druckmittels
gleichzeitig abgebaut werden. Das ist nach der Erfindung dadurch sichergestellt,
daß das Druckmittel über die Leitungen 32 bzw. 41 a und die den Hauptstrom absperrenden
Druckminderventile 24, 24a (Bohrungen24d, 24e und 24f in Fig. 3) sowie über die
Leitungen 31 bzw. 31 a und die Leitungen 25e abfließen kann.
-
Der Durchfluß des Druckmittels durch die Vorsteuerventile 25 bzw.
25a (vgl. Fig. 3) ist deshalb möglich, weil der Ventilsitz 25d durch das durch die
Leitung 31 zugeführte Druckmittel entgegen der Kraft der auf die Feder 25c und über
die Stange 25 b und dem Hebel 26 auf den Kolben 27 einwirkenden Kraft des in der
Leitung 29a stehenden Druckmittels angehoben wird.
-
Daraus ergibt sich, daß auch während des gesamten Druckabbaues das
eingestellte Verhältnis des Einspann- und Prüfdruckes erhalten bleibt.
-
7. Zurückfahren der Dichtköpfe 3, 3 a in die Ausgangslage Bei diesen
Arbeitsgängen werden die Magnetschieber 37a, 36b, 39b, 35b, 34b, 38b und 40d eingeschaltet.
Dadurch gelangt das Drucköl über die Leitungen 51 und 52 zu den Druckmittel räumen
F3a der Kolben 3 und 4. Das beim Rückgang der Kolben 3 und 4 aus den Druckmittelräumen
F2 a verdrängte Drucköl fließt über die Leitungen 41 bzw.
-
41 a ab. Das Drucköl aus den Druckmittelräumen Fla fließt über die
Leitung 32 und die Magnetschieber 38b und 39b in die Behälter44, 44a zurück.