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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung von
Hohlkörpern mittels Flüssigkeitsdruckprobe, bei der ein in einem Gehäuse bewegbarer
Hubkolben, ein Ventilschaltorgane steuernder Tisch, das von diesem getragene Prüfstück
und ein abgestufter, im Druckraum eines Gehäuses wirkender Druckübersetzerkolben
kraftschlüssig zueinander und koaxial angeordnet sind und bei der ferner ein beim
Prüfvorgang in das Prüfstück eindringender, koaxial in dem Druckübersetzerkolben
verschiebbarer Verdrängerkolben vorgesehen ist, an dem eine Tragplatte mit Tauchkolben
befestigt ist, die in an den Druckraum des Druckübersetzerkolbens angrenzende Druckräume
hineinragen und mit Ventilen zusammenwirken, die zur mittelbaren Verbindung mit
dem Krafterzeuger dienen.
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Der Aufbau bekannter Prüfvorrichtungen, die zum Stand der Technik
in Betracht gezogen und benannt sind, führt dazu, daß Druckübersetzer und Verdrängerkolben
einzeln gesteuert von einer Druckmittelquelle versorgt werden, wobei der Prüfdruck
im wesentlichen dem Pumpendruck entspricht.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, zu ermöglichen, daß
man mit einem Druckerzeuger niedrigen Drucks einen Prüfdruck von sehr hoher und
wechselnder Größenordnung auf das Prüfstück einwirken lassen kann. Sie geht davon
aus, daß der Aufbau eines solchen hohen Prüfdruckes durch eine dem Verschließen
des Prüfstücks selbsttätig nachfolgende Flüssigkeitsverdrängung und Druckübersetzung
bewirkbar ist, wenn das Prüfstück durch einen Hubkolben an den Druckübers etzerkolben
herangeführt wird und der Verdrängerkolben dann selbsttätig in das Prüfstück eintaucht.
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Demgemäß kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß der Druckraum
des Druckübersetzerkolbens über eine Längsbohrung und eine Querbohrung in dem Verdrängerkolben
mit einem Druckraum verbunden ist, der das obere Ende des Verdrängerkolbens umgibt.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Druckfläche des Hubkolbens
wesentlich größer als die Druckfläche des Druckübersetzerkolbens.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Prüfvorrichtung sind der Druckraum
des Hubkolbens und der Druckraum des Druckübersetzerkolbens über Ventile an den
Krafterzeuger angeschlossen.
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Ferner ist vorteilhaft ein mit Steuerventilen für den Hubkolben in
Verbindung stehendes und deren Stellungen bestimmendes Relais vorgesehen und an
dieses ein Manometer für die Festlegung des Prüfdrucks und der Prüfdauer angeschlossen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung zum Prüfen von Hohlkörpern mit Druckflüssigkeit
in schematischer Darstellung vor dem Prüfvorgang, F i g. 2 die Vorrichtung gemäß
F i g. 1 während des Prüfvorgangs.
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In ein ortsfestes Gehäusel ist ein Hubkolben 2 verschiebbar eingesetzt,
der an seiner über dem Gehäuse 1 liegenden Stirnseite einen Tisch 3 trägt, auf dem
ein Halter 4 zur Aufnahme eines Prüfstücks 5 vorgesehen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist als Prüfstück 5 ein Ventilgehäuse gezeigt, dessen Öffnungen 5' und 5"druckfest
verschlossen sind, während die nach oben weisende unverschlossene Öffnung 6 als
Füllöffnung dient.
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Ein gleichachsig zum Hubkolben 2 über dem Prüfstück 5 angeordnetes
ortsfestes Gehäuse 7 nimmt einen verschiebbaren Druckübersetzerkolben 8 auf, der
an seiner dem Prüfstück 5 bzw. seiner offenen Füllöffnung 6 zugekehrten Unterseite
einen besonderen Dichtring 9 trägt, gegen den der Rand 6' des Prüfstücks 5 angedrückt
wird. Der Druckübersetzerkolben 8 ist mitsamt seinem im Durchmesser über seine Aufnahmebohrung
im Gehäuse 7 hinausragenden Bund 8' innerhalb des im Gehäuse 7 vorgesehenen Druckraums
I verschiebbar.
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In einer Längsbohrung 10 des Druckübersetzerkolbens 8 ist ein weiterer
Kolben als Verdrängerkolben 11 verschiebbar gelagert, der mit seinem endseitigen
oberen Teil 11' den oben von Abschlußwänden 12 abgeschlossenen Druckraum 1 des Gehäuses
7 durchdringt und in einen Druckraum II mündet, der von einem ortsfesten Gehäuse
13 umschlossen ist. Die DruckräumeI und II sind dabei durch eine innerhalb des Verdrängerkolbens
11, 11' vorgesehene Bohrung 14 und eine im Bereich des Druckraums I liegende Querbohrung
14' verbunden, so daß in diesen beiden Räumen der gleiche Druck herrscht. Die Zufuhr
von Flüssigkeit erfolgt durch eine in den Raum 1 mündende Bohrung 15, an die eine
Leitung 16 und ein Manometer 17 zur Anzeige des Prüfdrucks angeschlossen sind.
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Zwischen dem Gehäuse 7 und 13 ist, wie Fig. 1 der Zeichnung zeigt,
eine mit dem Verdrängerkolben 11, 11'verbundene Tragplatte 18 mit mehreren nach
unten ragenden Kolben 19 angeordnet, von denen jeder in einzelne von den Druckräumen
I und II getrennte Druckräume III hineinragt. Diese Druckräume III werden über eine
Leitung 20 gespeist und bewirken nach erfolgtem Prüfvorgang eine Rückführung des
Verdrängerkolbens 11, 11' in seine in F i g. 1 gezeigte Ausgangslage.
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Die Druckverhältnisse in den Räumen 1 und II sind gleich, während
der Druck in dem Raum III über ein besonderes Druckbegrenzungsventil 21 bestimmt
werden kann. Die Leitung 20 mündet über eine Bohrung 22 in den Druckraum III des
Gehäuses 7. Die Speisung der einzelnen Leitungen erfolgt über Steuerventile 33,
29 und 30, auf deren Zusammenwirken noch eingegangen wird.
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In F i g. 1 der Zeichnung ist strichpunktiert angedeutet, daß die
Gehäuse 1, 7 und 13 an einem gemeinsamen Ständer 1'angeordnet sind, so daß die gesamte
Prüfvorrichtung mit den dazugehörenden Schalt- und Steuerelementen eine Baueinheit
bildet.
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Hierbei kann die Anordnung auch so erfolgen, daß die Gehäuse 7 und
13 mit dem Druckübersetzerkolben 8 und dem Verdrängerkolben 11, 11' gegenüber dem
Gehäuse 1 und dem Prüfstück 5 höhenverstellbar sind, um eine Anpassung an die jeweilige
Größe der Prüfstücke zu ermöglichen.
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In F i g. 2 der Zeichnung ist die Vorrichtung während des Prüfvorgangs
veranschaulicht. Der vom Gehäuse 1 aufgenommene Hubkolben 2 wird dabei mit dem Prüfstück
5 nach oben verschoben, wobei der Rand 6' der Füllöffnung des Prüfstücks 5 gegen
den Dichtring 9 am unteren Ende des Verdrängerkolbens 8 gepreßt wird. Der Druckraum
IV im Gehäuse 1 wird dabei über eine im Gehäuse 1 vorgesehene Bohrung 23 und eine
dort angeschlossene Leitung 24 mit Druckflüssigkeit versorgt, deren Druck an einem
Manometer 25 ablesbar ist. Infolge der verhältnismäßig großen Druckfläche des Hubkolbens
2 ist in
dem Raum IV nur ein entsprechend geringerer Druck erforderlich,
so daß die Anlage sehr wirtschaftlich betrieben werden kann.
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Das Füllen des Raums IV erfolgt über eine zu einer den Krafterzeuger
bildenden Pumpe führende Leitung 26 und eine über ein Rückschlagventil 27 daran
angeschlossene Zweigleitung 28.
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Zu Beginn des Prüfvorganges werden ein an die Pumpenleitung 26 angeschlossenes
Ventil 29 und ein an die Zweigleitung 28 angeschlossenes Ventil 30 jeweils über
eine gestrichelt dargestellte Steuerleitung, z. B. eine Druckluftleitung 26', geschlossen,
so daß die Pumpe über das Rückschlagventil 27, die Leitung 24 und die Bohrung 23
in den Raum IV fördert und der Hubkolben 2 mitsamt dem Prüfdruck 5 angehoben wird,
der vorher mit einer zweckentsprechenden Prüffiüssigkeit gefüllt ist.
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Der Hubkolben 2 verschiebt nach dem Anheben des Prüfstücks 5 und
dessen abdichtendem Anpressen an den Druckübersetzerkolben 8 bzw. an den mit diesem
verbundenen Dichtring 9 den Druckübersetzerkolben 8 im Druckraum I nach oben, so
daß die in diesem befindliche Flüssigkeit verdrängt wird. Der Druckraum I und der
Druckraum II des Verdrängerkolbens 11, 11' sind über die Bohrungen 14, 14' miteinander
verbunden, und der Verdrängerkolben 11, 11' wird nach unten in Richtung auf den
Hubkolben 2 gedrückt. Auf seiner oberen Stirnfläche 11" ist nämlich ein Druck wirksam,
der das untere Ende 8" des Verdrängerkolbens 11 in die Füllöffnung 6 des Prüfstücks
5 eindringen läßt.
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In F i g. 2 der Zeichnung ist der besseren Übersicht wegen das untere
Ende des Verdrängerkolbens11, 11' übertrieben weit herausgefahren dargestellt, um
die Wirkungsweise der Einrichtung besser zu veranschaulichen.
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Der infolge des in den Räumen I und II steigenden Drucks nach unten
bewegte Verdrängerkolben taucht in das Prüfstück 5 ein. Dadurch wird die in diesem
befindliche Flüssigkeit verdichtet. bis ein vorher eingestellter Prüfdruck erreicht
ist. Der Prüfdruck wird an dem Manometer 17 abgelesen, das mit einem in Fig. 2 der
Zeichnung strichpunktiert und schematisch dargestellten Relais 31 verbunden ist.
So ist es möglich, die Dauer des Prüfdrucks und gegebenenfalls auch einen bestimmten
Ablauf des Prüfvorgangs mit sich steigernden Drücken festzulegen und einzuhalten.
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Nach beendetem Prüfvorgang wird das Zweiwegeventil 29 über das Relais
31 betätigt, so daß die Pumpe über die Leitung 26 und das Ventil 29 auf Umlauf schaltet.
Während des Prüfens verhindern die Ventile 27 und ein dem Manometerl7 vorgesehaltetes
Rückschlagventil 16' ein Absinken des Prüfdrucks.
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Nach erfolgter Prüfung wird das Zweiwegeventil 29 über das Relais
31 auf Umlauf geschaltet und das Ventil 30 auf Durchlauf, um den Druckraum IV zu
entlasten und den Hubkolben 2 mit dem Tisch 3 und dem Prüfstück 5 absinken zu lassen.
Wenn der Hubkolben 2 in seiner untersten Stellung angelangt ist, wird über einen
vorgesehenen Endschalter 32 ein an die Leitung 26 angeschlossenes Ventil 33 geöffnet.
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Hierdurch wird bewirkt. daß die Pumpe über eine an das Ventil angeschlossene
Leitung 34 und die Leitungsteile 16 und 20 Flüssigkeit in die Rliume I und III fördert.
Nun wird der Druckübersetzerkolben 8
nach unten und der Verdrängerkolben 11, 11'
über die Kolben 19 und die Tragplatte 1S nach oben in die aus Fig. 1 ersichtliche
Ausgangslage bewegt. Wenn die durch Anschläge 35 am Druckübersetzerkolben 8 und
die Stirnfläche 11" am Verdrängerkolben 11, 11' festgelegten Endlagen erreicht sind,
wird das Ventil 33 geschlossen, und die Ventile 29 und 30 werden geöffnet, so daß
die Pumpe wieder über das Ventil 29 auf Umlauf fördert und ein neues Arbeitsspiel
beginnen kann. Die Ventile 29, 30 und 33 können beispielsweise mittels Druckluft
gesteuert werden.
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Unabhängig von der Art der Steuerung der Ventile 29, 30, 33 kann
der Prüfvorgang nach Maßgabe der Schaltung des Relais 31 mit beliebig vielen Lastwechseln
und mit jeweiligen Forderungen entsprechenden Prüfdrücken erfolgen.
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Um eine Überbelastung der Vorrichtungen zu verhindern, ist ein mit
dem Hubkolben 2 bzw. dem Tisch 3 zusammenwirkendes Schaltglied 26 vorgesehen, das
bei einer vorbestimmbaren Stellung des Hubtisches anspricht. Außerdem können weitere
Vorrichtungselemente vorgesehen werden, um festgelegte Maximaldrücke bzw. andere
Grenzwerte zu sichern.
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Es ist ferner möglich, Einrichtungen vorzusehen, mittels derer die
mit einer Prüfflüssigkeit gefüllten Prüfstücke 5 automatisch eingesetzt und herausgenommen
werden können.