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Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von Behältern Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von Behältern, Rohren
oder sonstigen Hohlkörpern mittels Druckimpulsen, wobei dem Druck des im zu prüfenden
Hohlkörper befindlichen Mediums unmittelbar Impuls druck überlagert wird und ein
dehnbarer, in den zu prüfenden Hohlkörper hineinragender Verdrängungskörper Verwendung
findet.
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Um Hohlkörper, Rohre oder sonstige Behälter entsprechend den tatsächlich
auftretenden Beanspruchungen zu prüfen, müßte in der Weise vorgegangen werden, daß
der Prüfgegenstand Druckimpulsen ausgesetzt wird, die die Wandung des Prüfgegenstandes
in Abständen dynamisch beanspruchen. Pumpen und Armaturen zur Erzeugung von Druckschwankungen
sind jedoch nur mit Öl oder notfalls mit reinem Wasser, dem eine Ölemulsion zugesetzt
wurde, zu betreiben. Auf der anderen Seite weisen aber beispielsweise Rohre ein
so großes Volumen auf, daß aus wirtschaftlichen Gründen eine Füllung und damit Prüfung
mittels Öl nicht in Frage kommt. Die Benutzung von Betriebswasser ist andererseits
wegen der stets vorhandenen Unreinlichkeiten, die störend auf die Armaturen und
Pumpen zur Erzeugung der Druckspitzen einwirken, ebenfalls nicht durchführbar.
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Bei ölbetriebenen Pressen ist nun vorgeschlagen worden, einen luftbelasteten
Vorfüllbehälter zu verwenden, bei dem die Arbeitsflüssigkeit von dem Druckgas durch
eine nachgiebige oder elastische Wand, z. B. eine ballonartige Hülse oder einen
Balg getrennt wird. Die Arbeitsflüssigkeit kann dabei außerhalb und die Luft innerhalb
der Hülle vorhanden sein oder auch umgekehrt. Außerdem gibt es aus einer Druckspeicherkammer
bestehende Hydraulikspeicher, wobei in der Kammer eine Flüssigkeit unter Druck gespeichert
wird, um im Bedarfsfall Arbeit zu leisten. Die eigentliche Speicherung der Arbeit
geschieht dabei durch die Verdichtung einer in einer Speicherblase befindlichen,
also abgeschlossensen Gasmenge. Derartige Vorrichtungen dienen unter anderem der
Energiereserve für Arbeitsgänge mit kurzzeitigem, periodisch auftretendem, großem
Leistungsbedarf, jedoch auch zum Konstanthalten eines bestimmten Druckes im Ausgleich
von Volumenänderungen in einer hydraulischen Anlage sowie schließlich als Zusatzkraftquelle
bei intermittierendem Betrieb.
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Ferner breiten sich bekanntlich Druckimpulse, die von einer Seite
in Rohre, Schläuche oder sonstige mit Flüssigkeit befüllte Behälter eingeleitet
werden, nicht in der Weise aus, daß der ganze Behälter einen impulsartig ansteigenden
Druck erleidet. Es laufen vielmehr Druckwellen durch die Flüssigkeit, sie werden
an den Behälterwänden reflektiert, um sich schließlich zu einer sehr komplizierten
zeit- und raumabhängigen Druckverteilung zu überlagern. Es ist selbstverständlich
das Bestreben, möglichst einfache Druckverhältnisse im Behälter zu erzeugen, um
gegebenenfalls auch die Wirkung auf die Behälterwand vorausberechnen zu können.
Für einen solchen Schritt ist aber insbesondere erforderlich, die Richtung der Druckwelle
zu kennen, die in den zu prüfenden Behälter hineingeleitet wird.
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Nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun vorgeschlagen, daß
sich der dehnbare Verdrängungskörper in einer in die Wandung des zu prüfenden Hohlkörpers
eingesetzten Kapsel befindet, die einerseits mit der impulsdruckerzeugenden Anlage
über einen Anschluß in Verbindung steht und andererseits an ihrer nach dem Hohlkörperinneren
gerichteten, düsenartig gestalteten Öffnung durch den als Kunststoffsack gestalteten
elastischen Verdrängungskörper derart verschlossen ist, daß der Hohlkörperflüssigkeitsraum
gegenüber dem Impulsdruckflüssigkeitsraum abgedichtet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist diese außerdem durch
einen im Inneren der Kapsel befindlichen, vom Kunststoffsack umschlossenen, mit
der Hohlkörperwand verbundenen, die Düsenwirkung der Kapselöffnung unterstützenden
Füllkörper gekennzeichnet.
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Außerdem ist erfindungsgemäß die Öffnung der Kapsel zentrisch zur
Längserstreckung des zu prüfenden Hohlkörpers gelegen. Mit der nach der Erfindung
jetzt vorgeschlagenen gerichteten Kapsel und der darin vorgesehen düsenartig gestalteten
Öffnung ist
es jetzt möglich, die Richtung der Druckwelle, die in
den zu prüfenden Behälter hineingeleitet wird, zu kennen, zumal durch die Öffnung
die erzeugte Druckwelle in vorteilhafter Weise eine enge Bündelung erfährt.
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In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit
von Behältern in schematischen Darstellungen veranschaulicht, wobei Fig. 1 das Schaubild
für konstanten Innendruck mit überlagerten Druckimpulsen wiedergibt, während in
F i g. 2 eine Druckimpuls-Erzeugungsanlage dargestellt ist; F i g. 3 und 4 zeigen
zwei unterschiedliche erfindungsgemäße Ausführungen, teilweise im Schnitt.
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In F i g. 1 sind die in Gasrohren, Wasserrohren oder sonstigen Hohlkörpern
tatsächlich vorkommenden Druckschwankungen schaubildlich wiedergegeben, wobei die
Liniel den konstanten Innendruck bedeutet und mit den Spitzen 2 die in gewissen
Abständen während der Betriebszeit auftretenden dynamischen Drucksteigerungen dargestellt
sind.
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Die Erzeugung von Druckimpulsen, wie sie bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Anwendung kommen, kann mit einer Anlage gemäß Fig. 2 bewirkt werden,
in der eine Pumpe 3 einen Speicher 4 gegen ein Sicherheitsventil 5 mit konstantem
Druck aufladet. Ein sehr schnell arbeitendes Ventil 6 leitet einen kurzen Druckimpuls
aus dem Speicher 4 in den Prüfzylinder 7 zur Belastung des Prüfzylinders 8. Unmittelbar
darauf schließt das Ventil 6. Dafür öffnet das Ventil 9 und entlastet den Prüfzylinder7
über die Leitung 10 in den Ölbehälter 11. Da die Ventile 6 und 9 sehr schnell und
insbesondere in sehr genauem Zusammenspiel arbeiten müssen, stellen sie sehr empfindliche
Bauelemente dar, die, wie eingangs erwähnt wurde, nur mit Öl oder einer Olemulsion,
nicht aber mit Betriebswasser betrieben werden können.
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In F i g. 3 ist mit 12 ein zu prüfendes Rohr dargestellt, welches
mit den beiden Deckeln 13 und 14 verschlossen und mit Betriebswasser gefüllt ist.
In dem Deckel 14 ist zentrisch zur Längsachse des Rohreis 12 die erfindungsgemäße
Kapsel untergebracht, die auf der nach außen gelegenen Seite über ein Rohr 16 an
die Impulsdruckerzeugungsanlage gemäß Fig. 2 angeschlossen ist, auf der anderen
Seite jedoch über eine Öffnung 1 in das Innere des zu prüfenden Rohres 12 mündet.
Die Abdichtung zwischen dem Wasserraum des Rohres 12 und dem Impulsdruckraum 18
der Kapsel 15 bildet ein Kunststoffsack 19, der an der Öffnung 17 mit der Wandung
der Kapsel 15 unter gleichzeitiger starker Dichtung fest verbunden ist. An Stelle
des Prüfzylinders 7 der F i g. 2 tritt bei der Prüfung von Behältern oder Rohren
die Zuleitung 16 der Kapsel 15 gemäß den Fig. 3 bzw. 4.
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Für einen Prüfvorgang für das Rohr 12 herrscht im Inneren desselben
ein mäßiger Wasserdruck, der etwa dem ständigen Betriebsdruck einer Rohrleitung
entspricht. Durch diesen Wasserdruck wird der Kunststoffsack 19 so gedehnt, daß
er den ganzen Innenraum der Kapsel 15 ausfüllt. Wenn nun durch die Leitungl6 ein
kurzer Impulsdruck mit Hilfe von Drucköl, beispielsweise aus einer Anlage gemäß
F i g. 2 und entsprechend einer Druckspitze 2 gemäß F i g. 1 in die Kapsel 15 gegeben
wird, so preßt sich der Kunststoffsack 19 schlagartig zusammen, so daß
aus der Mündung
17 der Kapsel 15 eine Druckwelle austritt, wie sie auch von einer Explosion oder
von dem Ausgangspunkt eines Wasserschlages in Wasser-oder Dampfleitungen ausgeht.
Das zu prüfende Rohr wird somit kurzzeitig einer solchen betrieblichen Spitzenbeanspruchung
ausgesetzt.
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Durch geeignete Ausbildung der Öffnung 17 ist es ferner möglich,
die Art der Ausbreitung sowie die Errichtung und den Flankenanstieg einer solchen
Druckwelle zu beeinflussen. Druckwellen dieser Art können beispielsweise, wie angegeben,
in Richtung der Längserstreckung des Rohres, jedoch auch senkrecht oder diagonal
dazu ausgesandt werden. Ein besonderer Vorteil der neuen Vorrichtung besteht darin,
daß der Zeitpunkt einer jeden Druckwelle sehr genau gesteuert werden kann, da die
Kapsel 15 keinerlei Verzögerungen verursacht.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsvorschlages gemäß Fig. 3
wird in die Kapsel 15, wie in F i g. 4 veranschaulicht, ein Füllkörper 20 eingesetzt,
und zwar derart, daß er sich auch innerhalb des Kunststoffsackes 19 befindet und
in birnenförmiger oder konischer Gestaltung mit seiner Spitze in der Öffnung 17
der Kapsel 15 liegt. Diese bauliche Maßnahme ist erforderlich, um eine Zerknitterung
und ein Zusammenfalten des Kunststoffsackes 19 durch den Druck in der Kapsel 15
zu verhüten, wenn in ihm ein nur geringer Druck herrscht. Zweckmäßig wird hierbei
der Füllkörper 20 durch einen an der Spitze 21 angreifenden starren Bügel 22, der
an dem Rohrdeckel 14 befestigt sein kann, gehalten. Auf diese Weise wird der Kunststoffsack
19 daran gehindert, nicht nur bei einem Überdruck in der Kapsel 15 aus dieser durch
die Öffnung 17 zu entweichen, sondern auch durch Deformierung infolge wechselnden
Drukkes zerstört zu werden. Außerdem wird sich der Kunststoffsack, sobald er seinen
Wasserinhalt an das Innere des zu prüfenden Rohres 12 abgegeben hat, an den Füllkörper
20 anlegen und vor weiteren Beanspruchungen und Deformierungen bewahrt bleiben.
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Schließlich ist es noch möglich, das kegelige Ende des Füllkörpers
20, welches in die Öffnung 17 der Kapsel 15 hineinragt, so zu formen, daß die aus
der Kapsel austretenden Druckwellen nach Art einer Düse gelenkt werden.