DE19631018A1

DE19631018A1 - Determining inner pressure of cylinder body especially tube acted on by pressure medium

Info

Publication number: DE19631018A1
Application number: DE1996131018
Authority: DE
Inventors: Herbert Kabjoll
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: DE19631018C2

Abstract

The method for determining the inner pressure ruling in a tube acted on by a pressure medium is carried out in steps. The outside diameter of the tube (1) is measured in a non-pressure condition. The body (1) is deformed to elliptical shape, by a force (F1) acting in a radial direction engaging partially from the outside and the self adjusting deformation (D1) is measured. The tube is acted on with the pressure medium. The resulting new deformation is measured. The pressure ruling inside the tube is measured and determined from the difference of the two deformations ( DELTA D1 and DELTA D2). The determination of the inner pressure from the deformation alteration (D2) results based on a previously recorded calibration graph.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des in einem mit einem Druckmedium beaufschlagten zylin drischen Körpers, insbesondere Rohres, herrschenden Innendrucks. Ferner betrifft sie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for determining the in a pressurized medium body, especially tube, prevailing Internal pressure. It also relates to a device for Implementation of such a procedure.

Die Messung des in einem mit einem Druckfluid beauf schlagten Rohr oder Rohrleitungssystem herrschenden Innendrucks erfolgt in der Regel durch direkten Zugriff auf das unter Druck stehende Medium, beispielsweise mittels eines Manometers oder Sensoren verschiedenster Bauart. Dies macht es erforderlich, bereits bei der Erstellung eines druckführenden Rohrleitungssystems durch den Einbau geeigneter Meßstellen, wie Meßkupp lungen, Manometer oder Druckaufnehmer, die Voraussetzungen für eine spätere Druckmessung zu schaffen bzw. bei auftretenden Betriebsstörungen, eine entsprechende Nachrüstung vorzusehen.The measurement of the in a pressurized fluid struck pipe or pipe system prevailing Internal pressure is usually achieved through direct access on the medium under pressure, for example by means of a pressure gauge or sensors of various kinds Design type. This makes it necessary to start at Creation of a pressurized piping system by installing suitable measuring points, such as measuring couplers lungs, manometers or pressure transducers that Requirements for a later pressure measurement too create or in the event of operational disruptions, a to provide appropriate retrofitting.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mittels, dessen Druckmessungen an Rohrleitungen vorge nommen werden können, ohne hierzu das Leitungssystem öffnen zu müssen bzw. ohne schon bei der Erstellung des Systems entsprechende Vorkehrungen treffen zu müssen. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzu stellen.The object of the invention is to provide a method by means of which pressure measurements on piping are featured can be taken without doing this the piping system having to open or without having already created the Systems to take appropriate precautions. Another object of the invention is a device ready to carry out such a process put.

Die Erfindung löst die erste Aufgabe durch ein Ver fahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan spruches 1. Die Lösung der weiteren Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merk malen des Patentanspruches 7.The invention solves the first object by a ver drive with the characteristic features of the patent Proverbs 1. The further task is solved by a device with the characteristic note paint claim 7.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es praktisch an jeder beliebigen Stelle eines Rohres oder Rohrleitungssystems durchgeführt werden kann, um ohne direkten Zugriff auf das im Inneren des Systems unter Druck stehende Medium eine Druckmessung vorzunehmen. Als eigentlicher Drucksensor dient dabei das druckführende Rohr selbst. Zugleich entfallen bei einem Einsatz des Verfahrens nach der Erfindung für die Druckmessung alle zusätzlichen Komponenten, die an sonsten zu diesem Zweck in druckführende Rohrleitungs systeme eingebaut werden müßten und die potentielle Quellen für das Auftreten von Betriebsstörungen, insbe sondere in Form von Leckagen, sein können. Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße Meßverfahren eine ambu lante Überprüfung ortsfest eingebauter Druckmeßein richtungen, beispielsweise im Rahmen regelmäßig durch zuführender Qualitätssicherungsmaßnahmen. The method according to the invention is characterized by this from the fact that there is practically any point Pipe or piping system can be performed can to without direct access to the inside of the Systems pressurized medium a pressure measurement to make. It serves as the actual pressure sensor the pressure pipe itself an application of the method according to the invention for the Pressure measurement any additional components that are on otherwise for this purpose in pressurized piping systems would have to be installed and the potential Sources for the occurrence of malfunctions, esp special in the form of leaks. Finally enables the measuring method according to the invention an ambu lante check of permanently installed pressure measurement directions, for example as part of regular supplying quality assurance measures.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended to be described below with reference to the drawing are explained in more detail. Show it:

Fig. 1 bis 3 eine schematische Darstellung ver schiedener Stadien des Verformungszu standes eines Rohres, an dem eine Messung des Innendrucks vorgenommen wird, Fig. 1 to 3 is a schematic representation ver VARIOUS stages of Verformungszu object of a pipe to which a measurement of the internal pressure is made,

Fig. 4 bis 6 schematische Darstellungen dreier ver schiedener Vorrichtungen zur Innendruck messung in Rohren und Fig. 4 to 6 are schematic representations of three different ver devices for internal pressure measurement in pipes and

Fig. 7 bis 9 eine weitere Druckmeßvorrichtung in drei verschiedenen Ansichten. Fig. 7 different to 9, a further pressure measuring device in three views.

Die Darstellung in Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Rohres 1, das in seinem Inneren mit einem Druckmedium befüllt werden soll und bei dem der in diesem Medium herrschende Druck durch eine Messung außerhalb des Rohres ermittelt werden soll. Zu diesem Zweck liegt das zunächst drucklose Rohr 1 auf einem Auflager 2 auf und wird auf seiner dem Auflager 2 gegenüberliegenden Außenfläche durch eine partiell, insbesondere punkt förmig angreifende äußere Kraft F1 beaufschlagt.The illustration in FIG. 1 shows the cross section of a tube 1 which is to be filled with a pressure medium inside and in which the pressure prevailing in this medium is to be determined by a measurement outside the tube. For this purpose, the initially pressureless pipe 1 rests on a support 2 and is acted upon on its outer surface opposite the support 2 by a partial, in particular point-shaped, external force F1.

Unter der Einwirkung dieser äußeren Kraft F1 sowie der dieser Kraft entgegengerichteten gleich großen Reaktionskraft F2 im Auflager 2 wird der zunächst kreisrunde Querschnitt des Rohres 1 ellipsenförmig ver formt, wobei stets ein Gleichgewicht zwischen den von außen angreifenden Kräften F1 und F2 und der durch die elastische Verformung des Rohrwerkstoffes hervorgerufe nen Materialspannung entsteht, die eine den äußeren Kräften entgegengerichteten Rückstellkraft R1, R2 be wirkt. Dieser Gleichgewichtszustand ist in Fig. 2 dargestellt. In diesem Zustand ist die Länge der kurzen Halbachse der Ellipse gegenüber dem ursprünglichen Rohrdurchmesser D um den Betrag D1 verkürzt.Under the action of this external force F1 as well as the opposite reaction force F2 of the same size in the support 2 , the initially circular cross section of the tube 1 is deformed in an elliptical manner, with always a balance between the forces F1 and F2 acting from the outside and that caused by the elastic deformation of the pipe material causes NEN material stress, which acts a counteracting the external forces restoring force R1, R2 be. This state of equilibrium is shown in FIG. 2. In this state, the length of the short semi-axis of the ellipse is shortened by the amount D1 compared to the original tube diameter D.

Wird nun das Rohr 1 von innen mit einem Druckmedium beaufschlagt, so bewirkt der sich darin aufbauende Druck eine zusätzliche, auf die Innenfläche der Rohrwand wirkende und radial nach außen gerichtete Kraft P1, P2, die der Rückstellkraft R1, R2 des Materials gleichgerichtet und der von außen angreifenden Kraft F1, F2 entgegengerichtet ist. Aus der Überlagerung dieser Kräfte resultiert ein neuer Gleichgewichts zustand, der in Fig. 3 dargestellt ist und bei dem die ellipsenförmige Verformung des Rohres 1 um den Betrag ΔD2 gegenüber dem Verformungszustand des zunächst drucklosen Rohres 1 rückgängig gemacht worden ist. Diese Formänderung des Rohres 1 ist zugleich die Meßgröße für den zu ermittelnden hydrostatischen Druck, der in dem das Rohr 1 ausfüllenden Druckmedium herrscht.If the tube 1 is now acted upon from the inside with a pressure medium, the pressure built up therein causes an additional force P1, P2, which acts on the inner surface of the tube wall and is directed radially outwards, which rectifies the restoring force R1, R2 of the material and that of external force F1, F2 is opposed. The superposition of these forces results in a new equilibrium state, which is shown in FIG. 3 and in which the elliptical deformation of the tube 1 has been reversed by the amount ΔD2 compared to the deformation state of the initially unpressurized tube 1 . This change in shape of the tube 1 is also the measurement variable for the hydrostatic pressure to be determined, which prevails in the pressure medium filling the tube 1 .

Die Messung dieser Formänderung kann mit der in Fig. 4 gezeigten Anordnung, die eine erstes Ausführungs beispiel der Druckmeßvorrichtung nach der Erfindung darstellt, vorgenommen werden. Es handelt sich hierbei um eine mechanische Spannvorrichtung, die aus einem biegesteifen Arm 10, einem federelastischen Arm 11 sowie einer biegesteifen Aufnahme 12 für eine Meßuhr 13 besteht. Die Relativbewegung der beiden Arme 10 und 11 zueinander, zwischen die das Rohr 1, dessen Innendruck zu ermitteln ist, gebracht wird, erfolgt mit Hilfe einer Gewindespindel 14, eines Führungsgehäuses 15 sowie einer Rändelmutter 16.The measurement of this change in shape can be made with the arrangement shown in Fig. 4, which is a first embodiment of the pressure measuring device according to the invention. It is a mechanical tensioning device which consists of a rigid arm 10 , a spring-elastic arm 11 and a rigid receptacle 12 for a dial gauge 13 . The relative movement of the two arms 10 and 11 to one another, between which the tube 1 , the internal pressure of which is to be determined, is brought, takes place with the aid of a threaded spindle 14 , a guide housing 15 and a knurled nut 16 .

Zur Einleitung des Druckmeßvorganges wird der mit der Gewindespindel 14 verbundene biegesteife Arm 10 durch Betätigen der Rändelmutter 16 gegen die Außenfläche des Rohres 1 gepreßt. Unter der Wirkung dieser Vorspann kraft verformen sich sowohl das Rohr 1 als auch der federelastische Arm 11, der seinerseits den Tastfühler der Meßuhr 13 beaufschlagt. Die sich dabei ergebende Verformung des federelastischen Armes 11, abgelesen an der Meßuhr 13, wird als Maß für die aufgebrachte Vor spannkraft erfaßt.To initiate the pressure measurement process, the rigid arm 10 connected to the threaded spindle 14 is pressed against the outer surface of the tube 1 by actuating the knurled nut 16 . Under the effect of this bias force both the tube 1 and the spring-elastic arm 11 deform, which in turn acts on the probe of the dial gauge 13 . The resulting deformation of the resilient arm 11 , read on the dial gauge 13 , is recorded as a measure of the applied pre-tension.

Nachdem das Rohrinnere mit dem Druckmedium befüllt wurde, dessen Druck zu ermitteln ist, stellt sich gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 3 eine erneute Formänderung des Rohres 1 ein, die in diesem Fall zu einem vergrößerten Ausschlag der Meßuhr 13 führt. Aus der Differenz ΔD2 zwischen dem zunächst abgelesenen Meßwert und dem sich nach der Druckbeaufschlagung er gebenden neuen Meßwert läßt sich nunmehr der im Inneren des Rohres 1 herrschende Druck bestimmen.After the inside of the pipe has been filled with the pressure medium, the pressure of which has to be determined, a new change in the shape of the pipe 1 occurs according to the schematic representation in FIG. 3, which in this case leads to an enlarged deflection of the dial gauge 13 . From the difference .DELTA.D2 between the measured value initially read and the new measured value which arises after the pressurization, the pressure prevailing inside the tube 1 can now be determined.

Das gleiche Meßprinzip liegt auch dem in Fig. 5 darge stellten zweiten Ausführungsbeispiel der Meßvorrichtung nach der Erfindung zugrunde. Auch bei dieser Meßvor richtung besteht die Einspannvorrichtung für das zu messende Rohr 1 aus einem biegesteifen Arm 20, einem federelastischen Arm 21, einer Gewindespindel 24 mit selbsthemmendem Gewinde, die in einem Führungsgehäuse 25 angeordnet ist und in diesem über eine Rändelmutter 26 bewegbar ist, sowie einer Meßeinrichtung 23, 27-29 zur Erfassung der eingetretenen elastischen Verformung des federelastischen Armes 21. Diese Meßvorrichtung umfaßt im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbei spiels zwei Dehnungsmeßstreifen 27 und 28, die jeweils auf der Unter- und Oberseite des federelastischen Armes 21 appliziert und die zu einer Halbbrücke als dem aktiven Zweig einer elektrischen Widerstandbrücke zusammengefaßt sind. Ferner umfaßt die Meßvorrichtung einen Meßverstärker 29, in dem die Halbbrücke zu einer Vollbrücke ergänzt wird und in dem die bei einer Ver formung des federelastischen Armes 21 eingetretene Ver stimmung der Meßbrücke in ein elektrisches Signal umge wandelt, verstärkt und in einer Anzeigeeinheit 23 zur Darstellung gebracht wird.The same measuring principle is also based on Fig. 5 Darge presented second embodiment of the measuring device according to the invention. Also in this Meßvor direction, the clamping device for the tube 1 to be measured consists of a rigid arm 20 , a resilient arm 21 , a threaded spindle 24 with a self-locking thread, which is arranged in a guide housing 25 and can be moved in this via a knurled nut 26 , and a measuring device 23 , 27-29 for detecting the elastic deformation of the spring-elastic arm 21 . In the case of the exemplary embodiment described here, this measuring device comprises two strain gauges 27 and 28 , which are each applied to the top and bottom of the resilient arm 21 and which are combined to form a half bridge as the active branch of an electrical resistance bridge. Furthermore, the measuring device comprises a measuring amplifier 29 , in which the half-bridge is supplemented to a full bridge and in which the deformation occurring in a deformation of the spring-elastic arm 21 converts the measuring bridge into an electrical signal, amplifies it and displays it in a display unit 23 becomes.

Der Meßverstärker 21 ist dabei in bekannter Weise ent weder als Gleichspannungs- oder als Trägerfrequenzmeß verstärker aufgebaut. Zur Vereinfachung der dargestell ten Anordnung ist es möglich, anstelle der hier vor gesehenen zwei aktiven Dehnungsmeßstreifen 27 und 28 nur einen aktiven Dehnungsmeßstreifen auf dem feder elastischen Arm 21 anzubringen und diesen im Meßver stärker zu einer Vollbrücke zu ergänzen. Andererseits ist es auch möglich, auf der Ober- und Unterseite des federelastischen Armes 21 je zwei Dehnungsmeßstreifen vorzusehen und diese zu einer aktiven Vollbrücke zusammenzufassen. Auf diese Weise ergibt sich eine maximale Signalausbeute, die sich gegebenenfalls da durch noch weiter steigern läßt, daß in dem feder elastischen Arm 21 im Bereich der Dehnungsmeßstreifen eine Querschnittsverminderung, beispielsweise in Form einer Einschnürung, eingebracht wird. Durch diese Maß nahme wird der überwiegende Teil der im feder elastischen Arm 21 hervorgerufenen Verformung auf den Bereich der Dehnungsmeßstreifen konzentriert.The measuring amplifier 21 is constructed in a known manner ent either as a DC voltage or as a carrier frequency measuring amplifier. In order to simplify the arrangement shown, it is possible, instead of the two active strain gauges 27 and 28 seen here before, to attach only one active strain gauge to the spring-elastic arm 21 and to complement this in the measuringver to a full bridge. On the other hand, it is also possible to provide two strain gauges on the top and bottom of the spring-elastic arm 21 and to combine them into an active full bridge. In this way, there is a maximum signal yield, which can possibly be increased even further because a cross-sectional reduction, for example in the form of a constriction, is introduced in the spring-elastic arm 21 in the area of the strain gauges. By this measure, the major part of the deformation caused in the spring-elastic arm 21 is concentrated on the area of the strain gauges.

Auch bei der in Fig. 6 dargestellten Druckmeßvor richtung werden die während der einzelnen Stadien des Druckmeßvorganges gemäß dem erfindungsgemäßen Ver fahrens eintretenden Verformungen mittels Dehnungsmeß streifentechnik erfaßt. Bei dieser Vorrichtung sind ein biegesteifer und ein federelastischer Arm 30, 31 über zwei Gewindespindeln 34 und 35 beweglich zueinander geführt. Während die durch eine Rändelmutter 36 betätigbare Gewindespindel 34 als Druckspindel ausgebildet ist, handelt es sich bei der Gewindespindel 35 um eine Zugspindel, die durch eine Rändelmutter 32 betätigbar wird. Durch Verstellen einer oder beider Gewindespindeln wird in dem zu messenden Rohr 1 in der bereits beschriebenen Weise eine Formänderung D1 erzeugt, die ebenso wie die nach der Beaufschlagung dieses Rohres 1 mit dem Druckmedium eintretende Form änderung ΔD2 über Dehnungsmeßstreifen 37, 38 erfaßt, in einem Meßverstärker 39 verstärkt und in einer Anzeige einheit 33 dargestellt wird.Also in the Druckmeßvor direction shown in Fig. 6, the deformations occurring during the individual stages of the pressure measurement process according to the method according to the invention are detected by means of strain gauge technology. In this device, a rigid and a resilient arm 30 , 31 are movably guided to one another via two threaded spindles 34 and 35 . While the threaded spindle 34 which can be actuated by a knurled nut 36 is designed as a pressure spindle, the threaded spindle 35 is a pulling spindle which can be actuated by a knurled nut 32 . By adjusting one or both threaded spindles, a change in shape D1 is generated in the tube 1 to be measured in the manner already described, which, like the change in shape ΔD2 occurring after the application of this tube 1 with the pressure medium, is detected via strain gauges 37 , 38 in a measuring amplifier 39 amplified and shown in a display unit 33 .

Bei den in den Fig. 5 und 6 gezeigten Druckmeßvor richtungen ist es, wie auch im Falle der nachfolgend beschriebenen und in den Fig. 7 bis 9 dargestellten weiteren Druckmeßvorrichtung, im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch möglich, in den Meßverstärker eine elektrische Auswerteschaltung zu integrieren, in der, entweder aufgrund einer zuvor erfolgten Kalibrierung oder aufgrund zusätzlich eingegebener Daten, aus den gemessenen Verformungen unmittelbar der im Inneren des Rohres 1 herrschende Druck ermittelt und in der jeweils zugeordneten Anzeigeeinheit zur Dar stellung gebracht wird. Dabei können sowohl die Meß- und Auswerteeinheit als auch die Anzeigeeinheit inner halb des mechanischen Aufbaus der Druckmeßvorrichtung untergebracht sein.In the Druckmeßvor directions shown in FIGS . 5 and 6, as in the case of the further pressure measuring device described below and shown in FIGS . 7 to 9, it is of course also possible within the scope of the invention to integrate an electrical evaluation circuit in the measuring amplifier , in which, either on the basis of a previous calibration or on the basis of additionally entered data, the pressure prevailing in the interior of the tube 1 is determined directly from the measured deformations and is displayed in the respectively assigned display unit. Both the measuring and evaluation unit and the display unit can be housed within the mechanical structure of the pressure measuring device.

Bei dem in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Ausführungs beispiel sind ein biegesteifer und ein federelastischer Arm 40, 41 einer weiteren Druckmeßvorrichtung oberhalb eines Gehäuses 45 angeordnet, an dem außerdem eine Aus werte- und Anzeigeeinheit 43 gehaltert ist. Im Inneren des Gehäuses 45 ist eine Gewindespindel 44 vorgesehen, die über ein Handrad 46 betätigbar ist und die in einer in einem Gehäusedeckel 47 integrierten Führung 48 gelagert ist. Zusätzlich ist die Gewindespindel 44 über Bremshebel 49 und 50 arretierbar.In the embodiment shown in FIGS . 7 to 9, a rigid and a resilient arm 40 , 41 of a further pressure measuring device are arranged above a housing 45 , to which an evaluation and display unit 43 is also held. Provided in the interior of the housing 45 is a threaded spindle 44 which can be actuated via a handwheel 46 and which is mounted in a guide 48 integrated in a housing cover 47 . In addition, the threaded spindle 44 can be locked via brake levers 49 and 50 .

Auf der Gewindespindel 44 ist im Inneren des Gehäuses 45 ein Laufkörper 51 gehaltert, dessen äußere Form so ausgebildet ist, daß sie mit ebenfalls im Gehäuse 45 angeordneten Laufrollen 52 bis 55 zu dessen Führung zusammenwirkt. Das obere Ende des Gehäuses 45 wird durch den biegesteifen Arm 40, der in diesem Fall als Abschlußplatte ausgebildet und mit dem Gehäuse 45 ver schraubt ist, verschlossen. Durch eine Öffnung dieser Abschlußplatte ist der Laufkörper 51 aus dem Gehäuse 45 nach oben herausgeführt und an diesem ist über einen ebenfalls biegesteifen Ausleger 56 der federelastische Arm 41 gehaltert. Letzterer trägt, wie bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Druckmeßvorrichtungen, auf seiner Ober- und Unterseite Dehnungsmeßstreifen 57, 58, die im Bereich einer Querschnittsverjüngung 59 dieses federelastischen Armes 41 appliziert sind.A running body 51 is held on the threaded spindle 44 in the interior of the housing 45 , the outer shape of which is designed in such a way that it cooperates with rollers 52 to 55 also arranged in the housing 45 for guiding it. The upper end of the housing 45 is closed by the rigid arm 40 , which in this case is designed as an end plate and is screwed to the housing 45 . Through an orifice of this end plate of the running body 51 is led out of the housing 45 upward and on that also a rigid arm 56 of the resilient arm 41 is mounted. The latter, as in the case of the pressure measuring devices shown in FIGS . 5 and 6, carries strain gauges 57 , 58 on its upper and lower sides, which are applied in the area of a cross-sectional taper 59 of this resilient arm 41 .

Die Auswerte- und Anzeigeeinheit 43 ist über eine Halterung 42 mit dem Ausleger 56 verbunden, so daß sie zusammen mit dem Laufkörper 51 und dem federelastischen Arm 41 verfahrbar ist.The evaluation and display unit 43 is connected to the bracket 56 via a holder 42 , so that it can be moved together with the barrel body 51 and the spring-elastic arm 41 .

Schließlich ist an der Außenseite des Gehäuses 45 ein Zeiger 60 drehbeweglich auf einer Achse 61 gehaltert. Das eine Ende dieses als zweiarmiger Hebel ausgebilde ten Zeigers 60 ist zu einer Spitze ausgeformt, die sich oberhalb einer am Gehäuse 45 eingebrachten Meßskala 62 bewegt. Der zwei Arm des Zeigers 60 ist über einen Schlepphebel 63 gelenkig mit dem Ausleger 56 verbunden. Mit Hilfe dieser Meßeinrichtung 60 bis 63 kann zu Beginn einer Innendruckmessung zunächst der Außen durchmesser des Rohres 1, in dem die Druckmessung er folgen soll, bestimmt werden. Das Rohr 1 wird hierzu zwischen zwei Schneide 64 und 65 gebracht, die sich an der Spitze der beiden Arme 40 und 41 befinden. Der ermittelte Außendurchmesser des Rohres 1 wird zusammen mit der Information über die Wandstärke des Rohres, sofern bekannt, sowie über den Elastizitätsmodul E und die Streckgrenze Rp_0.2 aus dem das Rohr gefertigt ist, über eine Tastatur 66 in einen in die Auswerte- und Anzeigeeinheit 43 integrierten Rechner eingegeben.Finally, a pointer 60 is rotatably supported on an axis 61 on the outside of the housing 45 . One end of this trained as a two-armed lever th pointer 60 is formed into a tip which moves above a measuring scale 62 introduced on the housing 45 . The two arms of the pointer 60 are articulated to the boom 56 via a rocker arm 63 . With the help of this measuring device 60 to 63 , the outer diameter of the tube 1 in which the pressure measurement is to follow it can be determined at the beginning of an internal pressure measurement. For this purpose, the tube 1 is brought between two cutting edges 64 and 65 , which are located at the tip of the two arms 40 and 41 . The determined outer diameter of the tube 1 , together with the information about the wall thickness of the tube, if known, as well as about the modulus of elasticity E and the yield strength Rp _0.2 from which the tube is made, is entered into the evaluation and display unit 43 via a keyboard 66 integrated calculator entered.

Die Ermittlung des Durchmessers des zwischen den Schneiden 64 und 65 befindlichen Rohres 1 erfolgt dabei mit einem minimalen Drehmoment, das der Wandstärke des Rohres 1 angepaßt ist und das mit Hilfe eines in das Handrad 46 integrierten Drehmomentmessers, dessen Anzeige in einem Fenster 68 des Handrades 46 ablesbar ist, eingestellt werden kann. Die Stellung der Gewinde spindel 44, die zur Ermittlung des Rohrdurchmessers über das Handrad 46 betätigbar wird und die dadurch ihrerseits den Laufkörper 51 in vertikaler Richtung verfährt, ist über die Bremshebel 49 und 50 fixierbar.The determination of the diameter of the pipe 1 located between the cutting edges 64 and 65 takes place with a minimum torque which is adapted to the wall thickness of the pipe 1 and with the aid of a torque meter integrated in the handwheel 46 , the display of which in a window 68 of the handwheel 46 is readable, can be adjusted. The position of the threaded spindle 44 , which can be actuated to determine the tube diameter via the handwheel 46 and which in turn moves the barrel 51 in the vertical direction, can be fixed via the brake levers 49 and 50 .

Nachdem die Eingabe der Ausgangsdaten Rohrdurchmesser, Wandstärke, Elastizitätsmodul und Streckgrenze in den Rechner erfolgt ist, ermittelt dieser hieraus die für bei der Druckmessung für dieses Rohr maximal zulässige Spannung bzw. Verformung. Bei dieser muß sichergestellt sein, daß die im Rohr 1 erzeugte Spannung noch hin reichend weit unterhalb der Streckgrenze des Rohr werkstoffes liegt, so daß die eingebrachte Verformungen noch voll im elastischen Bereich des Spannungs- Dehnungs-Diagrammes für diesen Werkstoff liegen und sich bei einer nachfolgenden Entlastung wieder voll ständig zurückbilden. Beispielsweise sollte dieser Spannungswert bei etwa 60 Prozent der technischen Streckgrenze Rp_0.2 des Rohrwerkstoffes liegen. Der so ermittelte Wert für die aufzubringende Prüflast F1 bzw. für das dazugehörige, am Handrad 46 einzustellende Drehmoment wird vom Rechner ermittelt und auf einem Display 67 der Auswerte- und Anzeigeeinheit darge stellt.After the input data for the pipe diameter, wall thickness, modulus of elasticity and yield point has been entered into the computer, the computer uses this to determine the maximum allowable stress or deformation for the pressure measurement for this pipe. In this, it must be ensured that the stress generated in the tube 1 is still far below the yield strength of the tube material, so that the introduced deformations are still fully in the elastic range of the stress-strain diagram for this material and in a subsequent one Permanently reduce the discharge again. For example, this stress value should be around 60 percent of the technical yield strength Rp _{0.2 of} the pipe material. The value thus determined for the test load F1 to be applied or for the associated torque to be set on the handwheel 46 is determined by the computer and shown on a display 67 of the evaluation and display unit.

Dieser Drehmoment wird am Handrad 46 eingestellt, und die Gewindespindel 44 wird über die beiden Bremshebel 49, 50 arretiert. Das Aufbringen dieses Drehmomentes führt über den federelastischen Hebel 41 zu einer Beaufschlagung des Rohres 1 mit der Prüfkraft F1, die das Rohr 1 so weit verformt, bis sich aufgrund der ver formungsbedingt im Rohr 1 entstehenden Rückstellkraft R1 ein Gleichgewicht beider Kräfte einstellt. Zugleich bewirkt diese Prüfkraft F1 eine Verformung des feder elastischen Armes 41, die sich überwiegend auf den Bereich der Querschnittsverjüngung 59 konzentriert und die damit auch die Dehnungsmeßstreifen 57, 58 verformt. Die dadurch hervorgerufene Änderung ihres elektrischen Widerstandes wird in der Auswerteeinheit 43 erfaßt und im Display 67 zur Anzeige gebracht. Durch Betätigen der "Enter"-Taste der Tastatur 66 wird dieser Wert vom Rechner als Anfangswert für den Druckmeßvorgang über nommen.This torque is set on the handwheel 46 , and the threaded spindle 44 is locked via the two brake levers 49 , 50 . The application of this torque leads via the resilient lever 41 to an application of the tube 1 with the test force F1, which deforms the tube 1 until a resetting force R1 arises due to the deformation force created in the tube 1 , a balance of both forces. At the same time, this test force F1 causes a deformation of the spring-elastic arm 41 , which mainly concentrates on the area of the cross-sectional taper 59 and which thus also deforms the strain gauges 57 , 58 . The change in their electrical resistance caused thereby is recorded in the evaluation unit 43 and displayed in the display 67 . By pressing the "Enter" key on the keyboard 66 , this value is taken over by the computer as the initial value for the pressure measurement process.

Wird nun das Rohr 1 mit dem Druckmedium beaufschlagt, dessen Innendruck gemessen werden soll, so überlagert sich die durch diesen hydrostatischen Druck auf die Innenwand des Rohres einwirkende Spannung der durch die Anfangsverformung hervorgerufenen Materialspannung des Rohres 1, und es wirkt zusätzlich zur Rückstellkraft R1 eine aus dem Rohrinnendruck resultierende Kraft P1 nach außen und somit der durch das von der Druckmeßvor richtung mittels des Anfangs-Drehmomentes aufgebrachten äußeren Kraft F1 entgegen. Dadurch wird die anfänglich eingebrachte ellipsenförmige Verformung um den Teil betrag ΔD2 rückgängig gemacht.If the tube 1 is now pressurized with the pressure medium whose internal pressure is to be measured, the tension acting on the inner wall of the tube due to this hydrostatic pressure is superimposed on the material tension of the tube 1 caused by the initial deformation, and it has an effect in addition to the restoring force R1 the pipe internal pressure resulting force P1 to the outside and thus counteracted by the external force F1 applied by the pressure measuring device by means of the initial torque. As a result, the initially introduced elliptical deformation is reversed by the partial amount ΔD2.

Diese Formänderung wirkt sich auf den federelastischen Arm 41 in der Weise aus, daß dieser stärker als zuvor ausgelenkt wird; entsprechend erhöht sich auch die Ver formung der Dehnungsmeßstreifen 57 und 58 und damit die Verstimmung der elektrischen Widerstandsmeßbrücke, in die die Dehnungsmeßstreifen integriert sind. Die Änderung dieses Meßsignals wird von dem in der Aus werte- und Anzeigeeinheit 43 integrierten Rechner erfaßt, in eine Information über den im Rohr 1 herr schenden Innendruck umgewandelt und auf dem Display 67 zur Anzeige gebracht.This change in shape affects the resilient arm 41 in such a way that it is deflected more than before; Accordingly, the deformation of the strain gauges 57 and 58 increases, and thus the detuning of the electrical resistance measuring bridge into which the strain gauges are integrated. The change in this measurement signal is detected by the computer integrated in the evaluation and display unit 43 , converted into information about the internal pressure prevailing in the pipe 1 and displayed on the display 67 .

Diese Umrechnung kann entweder mit Hilfe einer zuvor im Rechner gespeicherten Kalibrierkurve erfolgen oder aber über einen Algorithmus, bei dem aus den Rohrdimen sionen, den Werkstoffkenndaten des Rohrmaterials und des Werkstoffes, aus dem der federelastische Arm 41 gefertigt ist, sowie aus der aufgebrachten Anfangs belastung F1 der gesuchte Innendruck ermittelt wird.This conversion can either be done with the help of a calibration curve previously stored in the computer or via an algorithm in which the pipe dimensions, the material characteristics of the pipe material and the material from which the spring-elastic arm 41 is made, and the applied initial load F1 the desired internal pressure is determined.

Erwähnt sei abschließend, daß es, abweichend von der vorangehend beschriebenen Vorgehensweise, bei der die Wandstärke des Rohres als bekannt angenommen wurde, im Rahmen der Erfindung auch möglich ist, diese Größe in einem dem Druckmeßvorgang vorgeschalteten Meßschnitt zunächst zu ermitteln. Hierzu wird das noch leere Rohr mit einer definierten Anfangslast FΦ beaufschlagt. Die dadurch hervorgerufene Anfangsverformung ΔDΦ des Rohres wird über den federelastischen Arm 41 erfaßt und in der Auswerteeinheit 43 unter Verwendung der Eingabedaten Rohraußendurchmesser und Elastizitätsmodul des Rohr werkstoffes in eine Information über die Wandstärke des Rohres umgewandelt. Anschließend wird dann durch eine Erhöhung der Last auf den Wert F1 der eigentliche Druckmeßvorgang, wie vorangehend beschrieben, durch geführt.Finally, it should be mentioned that, in deviation from the procedure described above, in which the wall thickness of the tube was assumed to be known, it is also possible within the scope of the invention to first determine this size in a measurement cut preceding the pressure measurement process. For this, the still empty pipe is subjected to a defined initial load FΦ. The resulting initial deformation ΔDΦ of the tube is detected via the spring-elastic arm 41 and converted into information about the wall thickness of the tube in the evaluation unit 43 using the input data tube outer diameter and modulus of elasticity of the tube. The actual pressure measurement process is then carried out by increasing the load to the value F1, as described above.

Claims

1. A method for determining the internal pressure prevailing in a cylindrical body, in particular a tube, to which a pressure medium is applied, characterized by the following method steps:

i) the outside diameter of the body ( 1 ) is measured in the depressurized state,
ii) the body ( 1 ) is deformed elliptically by a force (F1) which acts partially from the outside and acts in the radial direction, and the deformation (D1) which occurs is measured,
iii) the pressure medium is applied to the body ( 1 ),
iv) the resulting new deformation is measured,
v) the pressure prevailing inside the body ( 1 ) is determined from the difference between the two deformations (ΔD2).

2. The method according to claim 1, characterized in that that the determination of the internal pressure from the Ver shape change (D2) based on a previous calibration curve taken.

3. The method according to claim 1, characterized in that the determination of the internal pressure is carried out by means of an algorithm in which the diameter of the body ( 1 ), its wall thickness, the elasticity module of the material from which the body ( 1 ) is made, and the applied force (F1) serve as input parameters.

4. The method according to claim 3, characterized in that the wall thickness of the body ( 1 ) is first determined by applying a small initial deformation (ΔDΦ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the deformation (ΔD1) of the body ( 1 ) in the elastic region of the stress-strain diagram of the material from which the body ( 1 ) is made.

6. The method according to claim 5, characterized in that the deformation (ΔD1) of the body ( 1 ) is chosen so that the material stress corresponding to this deformation is about 60 percent of the yield strength (Rp _{0.2 of} the material of the body ( 1 ).

7. Device for performing the method according to one of claims 1 to 6, consisting of a mechanical clamping device, characterized by two movably held elements ( 10 , 11 , 20 , 21 , 30 , 31 , 40 , 41 ) between those of the to be measured cylindrical body ( 1 ) can be brought and of which the one element ( 10 , 20 , 30 , 40 ) as a rigid bending support and the other element ( 11 , 21 , 31 , 41 ) is formed as a resilient cantilever arm, the resilient cantilever arm ( 11 , 21 , 31 , 41 ) a device ( 13 , 23 , 27-29 , 33 , 37-39 , 43 , 57 , 58 ) for detecting its deflection is assigned, and that at least one drive unit ( 14 , 16 , 24 , 26 , 34 , 36 , 44 , 46 ) is provided, via which one of the elements ( 10 , 11 , 20 , 21 , 30 , 31 , 40 , 41 ) can be acted upon.

8. The device according to claim 7, characterized in that the two elements ( 10 , 11 , 20 , 21 , 30 , 31 ) are designed as arms, which are arranged approximately parallel to each other and their distance by means of a threaded spindle ( 14 , 24th , 34 ) is changeable.

9. The device according to claim 8, characterized in that the spring-elastic arm ( 11 ) is associated with a dial gauge ( 13 ), via which the deflection of this arm ( 11 ) can be detected.

10. The device according to claim 8, characterized in that on the resilient arm ( 21 , 31 , 41 ) strain gauges ( 27 , 28 , 37 , 38 , 57 , 58 ) are applied, which with an evaluation unit ( 29 , 39 , 43 ) are connected.

11. Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that an arrangement ( 60-63 ) for determining the outer diameter of the body ( 1 ), the internal pressure of which is to be determined, is inte grated.