DE2261448A1

DE2261448A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen roehrenfoermiger koerper auf dichtigkeit mittels helium

Info

Publication number: DE2261448A1
Application number: DE19722261448
Authority: DE
Inventors: Marcel Andre Bacroix
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1973-07-12
Also published as: DE2261448C3; AU444695B2; ES410450A1; DD102812A5; CA976429A; IT975945B; DE2261448B2; AU5047872A; JPS532593B2; JPS4878991A; SE390215B; ES410451A1; GB1409079A; PL84644B1; US3842659A; FR2202589A6

Description

PONT-A-MOUSSON S.A., Nancy, Prankreich

Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen röhrenförmiger Körper auf Dichtigkeit mittels Helium

Die Erfindung betrifft die Dichtigkeitskontrolle röhrenförmiger Körper mittels Helium und insbesondere von Röhren oder Rohren, insbesondere aus Gußeisen, geschweißtem Stahl, Kunststoffmaterialien, Beton und anderen ähnlichen Materialien.

Eine solche Art des Vorgehens ist bekannt, wobei die Kontrolle der Dichtigkeit einer 'Vandung ermöglicht wird, indem Detektoren Verwendung finden, welche in der Lage sind, auf eine sehr geringe Menge, auf Spuren eines Gases, einem sog. Tracer oder Indikatorga«, im vorliegenden Pail Helium, zu reagieren.

rJach einer Ausführungsforin eines bekannten auf röhrenförmige Körper anwendbaren Verfahrens, wobei die Wandung dieser Körper einen Druck in der Größenordnung eines Bars ten in der Lage ist, stellt man ein Vakuum im

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SAO

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Ihn em der zu überprüfenden Kammer her und legt außen eine mit Helium angereicherte Atmosphäre an und sammelt, um die gewünschte Überprüfung vorzunehmen, alles Helium, das gegebenenfalls die kontrollierte Vand durchsetzt hat, allerdings allein dieses Helium. Dieuer Vorgang bietet an sich schon eine ernste Schwierigkeit. Eine zweite Schwierigkeit liegt in der Tatsache, daß der Detektor nur bei sehr stark herabgesetztem Druck arbeiten kann.

Schließlich wurden bereits Verfahren dieses Typs bei wissenschaftlichen Überprüfungen eingesetzt, wo die Forderung nach Sicherheit und/oder die Eigenqualität der Messung bei weitem gegenüber wirtschaftlichen Überlegungen, insbesondere gegenüber der für die Messung erforderlichen Zeit in den Hintergrund traten. Dies ist aber offensichtlich nicht der Fall für die Sinneitskontrolle von Röhren und anderen röhrenförmigen ähnlichen Körpern, für die die Kontrolle notwendigerweise der Fabrikationskadenz dieser Röhren oder Körper folgen muß.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren der genannten Art zum Kontrollieren mittels Helium der Wandung von Röhren und anderen röhrenförmigen Körpern auf Dichtigkeit. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß, nachdem Vakuum in diesem röhrenförmigen Körper hergestellt ist, mehrere Male eine jede der Stellen der Körper einem Heliumstrom ausgesetzt wird, der außen gegen den Körper gerichtet wird; und daß gleichzeitig Helium, welches die Wandung des Körpers durchsetzt hat, und allein dieses, isoliert, angesaugt, und bei optimalem Druck und optimaler Konzentration für das Messen in einer mit einem Heliumdetektor verbundenen Kammer gesammelt wird und daß dann die Messung bzw. Ermittlung sich anschließt.

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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Kontrolle auf Dichtigkeit mittels Helium zur Durchführung des genannten Verfahrens. Diese Vorrichtung zeichnet sich aus durch die Kombination einerseits einer beweglichen ringförmigen Heliumblasanordnung, die so ausgelegt ist, daß sie in Längsrichtung auf dem röhrenförmigen zu kontrollierenden Körper gleitet und die eine Heliumzuführungseinrichtung in Kontakt mit diesem röhrenförmigen Körper aufweist; und andererseits durch eine Heliumdetektoreinrichtung.

Nach einer besonderen Ausführungsform dieser Vorrichtung umfaßt die Heliumzuführungseinrichtung eine mittlere ringförmige Heliumzuführungszone in Kontakt mit diesem röhrenförmigen Körper, wie von zwei ringförmigen Zonen für das Spülen überschüssigen, über die Wandung dieses Körpers nicht angesaugten Heliums fla.nkiert ist.

Helium ist natürlich sehr leicht und trotz des Vorhandenseins einer Saugeinrichtung ist, wenn die Heliumzuführungs— einrichtung am Einheitsende des Rohres ihren Kontakt mit der Scheibe der Presse, welche letzteres hält, verliert, wenn der Eintritt in.idie Detektoreinrichtung in der Nähe dieser Stelle vorgesehen ist, niemals gegen eine Verschmutzung dieser Vorrichtung geschützt, die sich von dem oder den folgenden Rohren beschädigen läßt, die dann als mit Fehler behaftet angesehen werden können, während sie aber keinen Fehler haben, und zwar allein aufgrund der Tatsache, daß die bewegliche Heliumblasanordnung direkt mit der Heliumdetektoreinrichtung in Verbindung stehen kann. Im übrigen fixieren die für die Dichtungen zwischen der Presse und den Enden des dem Versuch ausgesetzten Rohres verwendeten Gummiarten sehr leicht das Helium bezüglich des atmosphärischen Drucksibzw. binden dieses).

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'.'mi-Auf en J.aJ t. man nach (;]ju;r aij<it;j t;n i)(ü;.,!i.ii l-eti Aiü'iüiirungsform des Verfahrens, wahrend man das Rohr, welchen gerade der Kontrolle ausgesetzt war, durch ein neues Rohr ersetzt, die Heliumzuführunf-seinrichturigen unter Abstand von den beiden Orten der Enden der Rohre; und in der Vorrichtung, die dies verwirklichen soll, umfaßt die bewegliche Heliurablasanordnung eine Hülse, die sich aus mehreren Längssektoren zusammensetzt, die bezüglich einander gelenkig sind. So kann die bewegliche Heliurnblasanordnung in Kontakt mit der Scheibe der Presse kommen, in deren Nähe die üetektoranordnung während des Versuchs angeschlossen ist, was nicht den erheblichen obengenannten Nachteil mit sich führt.Die Hülse ist hierbei ringförmig ausgebildet.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 eine schematische Darstellung in der Ansicht bzw. im longitudinalen Teilschnitt durch eine Installation nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine analoge Teildarstellung und zeigt die bewegliche Heliumblasanordnung in der einen ihrer beiden longitudinalen Grenzstellungen;

Fig. 3 ist ein vertikaler schematischer Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine allgemeine schematieche Darstellung im axialen Längsschnitt einer Vorrichtung nach einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung;

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Fig. 5 ist eine perspeKtivische Darstellung der beweglichen Heliumaufblasanordnung dieser Vorrichtung mit einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zum Aufhängen der Hülse;

Fig. 6 ist ein diametraler Teilschnitt durch diese Anordnung im Bereich von demjenigen Ende hiervon, das sich auf der Muffenseite des der Kontrolle ausgesetzten Rohres befindet;

Fig. 7 ist eine Darstellung analog Fig. 5, .jedoch eine Teildarstellung und zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Aufhängung der Installation nach Fig. 4;

Fig. 8 ist ein diametraler Teilschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 7 durch eine Ende der Aufhängeeinrichtung;

Fig. 9 ist ein schematischer Querschnitt durch die Hülse in offener und oberer Lage oberhalb eines zu kontrollierenden Rohres;

Fig. 10 ist ein Schnitt analog Fig. 9, wobei die Hülse in unterer Lage sich befindet und um ein im Kontrollvorgang befindliches Rohr geschlossen ist;

die Figuren 11 und 12 sind stark schematisierte Darstellungen dieser Vorrichtung, und zwar einmal in oberer und offener Lage und einmal in unterer geschlossener Lage der Hülse;

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und die Figuren 13 bis 16 sind schematisehe Teildar-

stellungen und zeigen die Anordnung der Aufhängevorrichtung für die Hülse während der verschiedenen Phasen des Absenkens zwischen der oberen und offenen Stellung nach Fig. 11 und der unteren und nicht
geschlossenen Lage, die der Lage der Fig. 12 vorhergeht.

Nach der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsforra ist die Erfindung in Anwendung auf die Kontrolle der Dichtheit eines Rohres T mit zylindrischem Schaftteil a
gezeigt, das in einem Spitzende b und einem Muffenende c
endet.

Das zu untersuchende Rohr wird zwischen die bewegliche
Platte 1 und die feste Platte 2 einer Presse mit horizontaler Achse X-X gebracht, die sich beispielsweise an eine Fabrikationsstraße anschließt. Die Scheibe 2 besitzt eine Öffnung 3» die die Verbindung mit den weiter unten zu
beschreibenden Einrichtungen der Erzeugung von Vakuum im
Rohr und zum Messen herstellt. Das Rohr wird zwischen den Scheiben durch Endstücke 4 und 5 gehalten, die auf diesen Scheiben sitzen und deren Abmessungen auf die der zu prüfenden Rohre abgestimmt sind. Diese Enden tragen Dichtungsgarnituren 6 und 7, welche dicht diese Endstücke und die
Enden des Rohres beaufschlagen sollen. Sie bestehen aus
Butylkautschuk oder einem äinlichen heliumundurchlässigen
Material. Die Garnitur 7 auf der Spitzendeseite des Rohres ist aufblähbar.

Zwischen den beiden Endstücken 4 und 5 ist in Wechseltranslation entsprechend der Achse X-X in beiden Richtungen eine bewegliche Anordnung E für das Speisen mit Helium

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und dais Absaugen überschüssigen Heliums angebracht. Diese Anordnung umfaßt einen kreisförmigen.Kasten 8 mit radialem. U-Ouerschnitt, der aus einer zylindrischen Wandung und zwei Wangen besteht-, und es ermöglicht, sie mit dieser Wechselbewegurig zu beaufschlagen. Nach dem Beispiel ist der Kasten 8 starr an einem Vertikalarm 9 (Fig. 1» 3) befestigt, der selbst fest an einem Wagen 10 ist, der auf einer horizontalen festen Schiene 11 parallel zu X-X unter der Wirkung

einer beliebigen nicht dargestellten Antriebseinrichtung beweglich ist.

Im Innern des Kastens 8 bestimmt ein fest mit diesem !festen verbundener.starrer Hohlring 12 eine Mittelringkammer

13 für das Aufblasen von Helium, die in diesem Ring untergebracht ist; weiterhin sind zwei seitliche Umfangsnuten

14 zu leiden Seiten dieses Ringes vorgesehen, die radial gegen die Achse X-X offen sind und die für das Ansaugen überschüssigen Heliums bestimmt sind.

In die ringförmige Blasmittelkammer 13 mündet eine Heliumzuführungsleitung 15, die fest mit der beweglichen Anordnung E verbunden ist und über nicht dargestellte Organe mit einer Heliumquelle in Verbindung steht. Der Druck des in die Kammer 13 eingeführten Heliums ist. nicht kritisch; er kann beispielsweise-0,4 Bar betragen. Diese Ringkammer 13 für die Gaszufuhrung hat einen festen Durchmesser für einen Durchmesserbereich der Rohre T. Sie mündet radial gegenüber dem Rohr T über eine Anzahl von Bohrungen 16, die in ihrem Innenteil vorgesehen sind;cdiese Bohrungen haben einen Durchmesser von etwa 1 mm; sie sind unter gleichem Winkelabstand auf dieser Wandung verteilt. Lediglich beispielsweise sei gesagt, daß nach dieser beschriebenen Ausführungsform, die für die Untersuchung der Rohre

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ausgelegt ist, der Nominaldurchmesser zwischen 150 und 300 mm etwa schwankt, wobei die Anzahl dieser Bohrungen vorzugsweise bei 10 liegt.

Die beiden seitlichen Nuten 14 sind zwischen den radialen Flügeln des Kastens 8 und des Ringes 12 ausgespart. Diese Flügel sind mit Bunden 17 aus Kautschuk, also 4 in der Anzahl, vorgesehen und dazu bestimmt, die Dichtigkeit zwischen Rohr T einerseits und dem mittigen Ringraum andererseits sicherzustellen, in welchen die Bohrungen 16 münden. Andererseits sorgen sie für die Dichtheit gegenüber den seitlichen Nuten 14. Diese Ringscheiben haben einen Innendurchmesser, der um 2 mm wenigstens größer als der maximale Außendurchmesser der zu untersuchenden Rohre T ist.

Der Kasten 8 ist mit einer zylindrischen Verlängerung versehen, die in einer elastischen Dichtung 20 endet, die in der Extremlage auf der Muffenseite der beweglichen Anordnung in der in Fig. 2 dargestellten Lage dazu bestimmt ist, sich dicht gegen den Flansch der Muffe d des Rohres abzustützen und bildet so eine vierte dichte Kammer 21, welche Helium über eine von der Hauptspeiseleitung aus abgehende Zweigleitung 22 erhalten kann.

Schließlich ist der zylindrische Boden des kreisförmigen Kastens 8 von U-Profil in seinem oberen Teil von zwei Löchern 2 3 an der Stelle der Saugnuten 14 durchbohrt und diese Löcher münden in einem mit einem nicht dargestellten Exhauster versehenen Abzug 27, der selbst mit der Umgebung über ein ebenfalls nicht dargestelltes flexibles Rohr verbunden ist.

Die so gebildete Anordnung E ist beweglich längs des Rohres T zwischen zwei Extremstellungen, einer (Fig. 2),

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in der die Dichtun^sgarnitur 20 gegen den Wulst d der Rohrmuffe auf der Seite der Platte 1 gedrückt wird, der anderen nicht dargestellten, in der der gerade Plansch des Kastens 8 gegen das Ende der festen Scheibe 2 gedrückt wird.

Zusätzlich zum obenbeschriebenen Teil umfaßt die Installation, über ein Rohr 25 angeschlossen an das Innere des Rohres T, und zwar über die zentrale Bohrung E der Platte 2, einen Pumpteil, der sich hinter einem Schieber 26 befindet, £·.->,; U· ?ine>: ^r"-?3 heil, der abgezweigt vor die- se.i\ Schieber 26 angeordnet und selbst durch einen anderen Schieber 27 gesteuert ist.

Beispielsweise umfaßt die Installation für das Pumpen hinter dem Schieber 26 eine Unterdruckeinrichtung 28, die ein Vakuum in der Größenordnung von 10 Torr ergibt und die Wirkung einer in Reihe geschalteten Paletten- oder Schaukelpumpe 29 ergänzt und ein Vakuum in der Größenordnung von 1 Torr schafft.

Der Meßteil umfaßt selbst hinter dem Schieber 27 eine Membran 30, die durch eine Drosselung oder eine starre von einem Loch mit 4 mm Durchmesser etwa gebildete Scheibe gebildet und dazu bestimmt ist, zwei Zonen unterschiedlichen Drucks zu trennen, einen Zylinderraum 31 für das Auffangen von Helium, der beispielsweise durch eine Leitung großen Querschnitts gebildet ist und dann einen Heliumdetektor 32 bekannter Art, der beispielsweise aus einer Massenspektoggaphanalyse-Einrichtung besteht und dazu bestimmt ist, eine Anzeige für das Vorhandensein von Helium zu geben; und weist schließlich eine kleine Vakuumpumpe 33 auf.

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Die Verwirklichung des Verfahrens nach der Erfindung in der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:

Das zu untersuchende Rohr T wird an seinen Ort gebracht und dann zwischen den Scheiben 1 und 2 verspannt. Am Ende des Vorschubs der beweglichen Platte 1 wird die Dichtungsgarnitur 7 auf der Spitzendeseite gebläht.

Es wird dann das Rohr unter Unterdruck durch die Palettenpumpe 29 b ei offenem Schieber 26 gesetet, bis der Druck auf 1 Torr gesunken ist; in diesem Augenblick wird das Relais durch die Unterdruckgruppe 28 erfaßt, die das Vakuum herstellt, bis der Druck auf 1~ Torr vermindert ist. Während dieses Zeitraums wird die bewegliche Anordnung translatorisch gegen das Muffenende des Rohres T verschoben. Der Schieber 26 wird dann geschlossen, um die Hauptpumpgruppe (28, 29) vom Rest der Vorrichtung zu isolieren; der Schieber 27 wird dann geöffnet, um die Verbindung zwischen dem Inneren des Rohres und dem Heliumdetektor 32 herzustellen. Es erfolgt dann eine Doppelspülung (zwei Hin- und Hergänge) der beweglichen Anordnung E, welche gegen die Wandung des Rohres gegen seinen gesamten Umfang Heliumstrahlen durch die Köcher 16 richtet und dies viermal für jede Stelle seiner Oberfläche. Gleichzeitig mit Auslösung der Bewegung der beweglichen Anordnung saugt die sich dauernd drehende Pumpe 33 gegen den Detektor 32 sämtliches über die Wandung des so kontrollierten Rohres während zweier Hin- und Herg-änge der beweglichen Anordnung etwa eingefangenes Helium.

Weist die Wandung dieses Rohres lokalisierte Mikrorisse auf, so durchsetzt ein Teil des Heliums diese Wandung über diese Mikrorisse; das im Überschuß in diesen beiden

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Nuten 14 vorhandene Helium wird durch den Abzug 24 abgesaugt.

Weist die Wandung des Rohres keinen Mikroriß auf, so tritt das gesamte durch die Kammer 13 geblasene Helium in die Nuten 14 und wird vom Abzug abgesaugt.

Die Membran 30 und der Raum 3'1 ermöglichen es, aus dem Innern des Rohres T alles aufgefangene Helium gegen den Detektor 32 zu isolieren und es bei einem Druck zu sammeln, der verträglich mit einer günstigen Betriebsweise des Detektors und für die gewünschte Heliumkonzentration ist, bevor der Druck im Rohr aufgrund "Seigerns" der Innenwandung dieses Rohres wieder ansteigt und somit das Evakuieren durch die Pumpen 28 und 29 unterbricht; hierbei bricht die Atmosphäre in diesem Rohr zusammen..Unter "Seigern" (ressuage) versteht man das Phänomen, wonach die in Schalen oder Krusten eingeschlossenen Gase und verschiedene Oxyde der Innenschicht des Rohres sich freimachen und über die Porositäten wandern, wenn das geschaffene Vakuum einen ausreichenden Unterdruck in der Hauptkammer des Rohres aufweist.

Der Druck im Detektor 32 kann aufgrund der beschriebenen Ausbildung auf etwa 10~ Torr gehalten werden. Anders ausgedrückt, die Membran 30 und die Kamer 31 halten die Isolierung des Detektors 32 oberhalb der für die Messung notwendigen Zeit, bevor sich noch die für die Messung schädlichen, auf die Seigerung zurückzuführenden Einflüsse einstellen.

Wichtig ist, daß der Detektor 32 unter einem sehr starken Unterdruck und bei minimaler Heliumkonzentration arbeitet; fehlen diese Voraussetzungen, so ergibt sich

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keinerlei Anzeige. Die Rolle von Diaphragma oder Membran 30 besteht also darin, eine große Druckdifferenz zwischen dem Detektor 32 und dem Hohlraum des zu untersuchenden Rohres T zu halten. So wird der Detektor gegen ein eventuelles "Seigern" geschützt. Die Rolle der Kammer 31 besteht darin, das Gleichgewicht der Drücke einerseits und der Membran 30 andererseits zu verzögern. Der große Querschnitt erlaubt es ihr, die eventuelle Diffusion des Heliums der Membran 30 gegen den Detektor 32 nicht zu verzögern.

Ausgezeichnete Ergebnisse wurden bei einer stündlichen Heliummenge von etwa 80 Liter bei einem Druck von etwa 0,4 Bar erhalten; wobei die bewegliche Anordnung sich bei einer Geschwindigkeit von 1 m/sec verschob.

Es wurde festgestellt, daß:

ohne die Kombination der Membran 30 und der Kammer 31 der Detektor nichts anzeigt; für sämtliche der untersuchten Rohre, selbst wenn gewisse Rohre Risse zeitigen, gibt der Detektor keinerlei Signal;

ohne die Membran 30 ist der Detektor 32 nicht gegen "Seigern" geschützt; ohne die Kammer 31 verfügt der Detektor nicht über eine ausrächende Heliummenge, um eine Anzeige zu geben;

ohne die bewegliche Anordnung E, die es ermöglicht, das die Rohrwandung durchsetzende Helium von dem Helium zu trennen, welches die Rohrwandung nicht durchsetzt und letzteres zu evakuieren gestattet würde für sämtliche untersuchten Rohre, sogar die gesunden Rohre, der Detektor

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32 ein Signal für das Vorhandensein von Rissen geben.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß die Vorrichtung nach der Erfindung es ermöglicht, die Rohre T innerhalb sehr kurzer Zeit zu untersuchen, um so den Fabrikationskadenzen folgen zu können und anzuzeigen, ob die Rohre gesund sind oder nicht.

Selbstverständlich fallen für den Fall eines röhrenförmigen Körpers ohne Muffe die Verlängerung 19 und die Garnitur 20 fort.

Als Variante ist die Installation offensichtlich geeignet, durch die gewünschten Auslegungen auf der Muffenseite den gleichen Heliumdichtigkeitstest auf jede andere Kammer außer einem Rohr anzuwenden.

Nach dem in den Figuren 4 bis 16 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Rohr T mit zylindrischem Schaftteil a, welches in einem Spitzende b und einem Muffenteil c, das einen Wulst d trägt, zwischen den Scheiben 1a, 2a einer Presse mit horizontaler Achse X-X gelagert, die in der mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Weise ausgestattet sind.

Die Vorrichtung umfaßt im wesentlichen eine bewegliche Anordnung zum Blasen von Helium E , die gebildet wird durch eine Schiebe- und Gelenkhülse M, eine Einrichtung zum Hervorrufen von Öffnen und Schließen dieser Hülse, einer Führungseinrichtung G, die dazu bestimmt ist, ein Abrollen der Hülse gegen-über dem Rohr sicherzustellen, und einer Vorrichtung S zum Aufhängen und Absenken der Hülse auf das Rohr.

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Die Hülse M besteht im wesentlichen aus einem zur Presse koaxialen Zylindermantel 34, bestehend aus drei zylindrischen Längssektoren 35, 36 und 37 (Pig. 8 und 9), die nebeneinander längs dreier 1ongitudinaler Dichtungslinien 38» 39 und 40 angeordnet sind, entsprechend denen Dichtungen mit einem Profil nach Art der Musiknoten, bestehend aus Neopren, vorgesehen sind, die jeden Sektor begrenzen. Vorgesehen ist eine besonders dimensionierte Hülle für jeden Rohrdurchmesser. Um nämlich eine starke Heliumkonzentration zu erhalten und trotzdem nur einen möglichst geringen Verbrauch zu erreichen, ist es wichtig, ein Spiel j (Fig. 4), das sehr gering ist, zwischen Hülle und Rohr vorzusehen. Dieses Spiel j soll selbst beachtlich kleiner als die an den Rohren zulässigen Durchbiegungen (flaches) sein. Ebendiese Überlegung hat dazu geführt, die weiter unten beschriebene Führungseinrichtung vorzusehen, derart, daß die Aufhängevorrichtung S während des Versuches inaktiv wird.

Diese Hülle 34 ist an ihren Enden mit äußeren radialen Befestigungsflanschen aus drei Teilen 41, 42 und 43 versehen, die ein Verbolzen gegen eine äußere Gelenkkokille ermöglichen, die weiter unten beschneben werden wird, und an deren Innenrändern radiale Ringflansche aus Gummi 17a befestigt sind, die beim minimalen Spiel den durch diese Flansche begrenzten Raum um dieses Rohr schließen. Das Ende dieser Hülle 34 befindet sich auf der Seite der Muffe C des Rohres T und trägt eine zylindrische Verlängerung 19a mit einem Durchmesser, der geringfügig größer als der des laufenden Teils der Hülle ist und wird durch einen inneren Ring-radialflansch 20a aus Gunitai begrenzt, der dazu bestimmt ist, die Dichtigkeit gegen den Wulst d der Muffe c herzustellen, wenn die Hülse sich am Ende ihres Wegs auf der Seite der Muffe c befindet.

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Die Hülle 34 trägt vier kreisförmige Hauptrampen für die Heliumberieselung 44, 45, 46 und 47, die in unter regelmäßigen Abständen vorgesehenen Radialebenen längs der Hülle angeordnet sind; eine kreisförmige Hilfsrampe ist in dergleichen Weise in der Kammer 19 derart angeordnet, daß die Zerteilung mit Helium möglich wird. Diese Rampen sind von Löchern sehr kleinen Durchmessers durchbohrt, die regelmäßig längs ihres kleinsten Umfangs gegenüber der Oberfläche des zu kontrollierenden Rohres angeordnet sind. Diese zylindrische Hülle weist noch sechs zylindrische Radialvorsprünge, die hohl und am Boden geschlossen sind, auf, welche in zwei Radialgruppen von je drei, aufgeteilt sind, die eine 49 in der Nähe eines Endes der Hülle, die andere 50 in der Nähe ihres anderen Endes. Pur jede dieser Gruppen gehören die Achsen dieser Vorsprünge zu einer Ebene senkrecht zur Achse X-X. Sie sind im übrigen zu je zwei in Längsrichtung ausgerichtet; die gemeinsame Achse eines dieser Paare von Vorsprüngen gehört zur vertikalen Symmetrieebene der Hülle und die gemeinsamen Achsen der anderen beiden Paare befinden sich senkrecht zu dieser Ebene und sind um einen Winkel von 90° zu beiden Seiten hiervon versetzt. Die Vorsprünge 49 und 50 enthalten Rollen, die zur weiter unten beschriebenen Führungseinrichtung E gehören. Der in der Symmetrieebene angeordnete Vorsprung 50 ist nicht genau zylindrisch, sondern von länglichem Vorsprung entsprechend der Achse X-X, da die Rolle, die sie schützt, gewisse weiter unten beschriebene Besonderheiten aufweist.

Diese Hülle 34 ist mit ihren Endflanschen an einer äußeren zylindrischen Kokille, bestehend aus drei Teilen 51, 52 und" 53 befestigt, von denen die beiden ersteren an den dritten über zwei Paare von Scharnieren 54-55 und 56-57 gelenkig sind.

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Diese Kokillenpaare weisen die Form von zylindrischen Sektoren genauso auf wie die Teile der Hülle 34. Eine einzige Kokille für einen ganzen Bereich von Durchmessern zu untersuchender Rohre, d. h. für einen ganzen Bereich von Hüllen, ist vorgesehen.

Die Vorrichtung für die Betätigung des Öffnens und Schliessens der Hülse (manchon) umfaßt zwei Zylinderanordnungen 58 und 59, die in Radialebenen an beiden Enden der Hülse angeordnet sind. Diese beiden Zylinder werden durch eine hydraulische übliche nicht dargestellte Einrichtung betätigt und ihre eigentlichen Zylinder sind an den Längsachsen 58a und 59a gelenkig, die fest mit dem oberen Teil der Kokille 53 sind, während die Stange des ersteren an einer fest mit dem seitlichen Kokillenteil 51 ausgebildeten Achse gelenkig ist und die Stange der zweiten Zylinderanordnung gelenkig an einer fest mit dem anderen Teil der seitlichen Kokille ausgebildeten Achse ist. Der obere Teil der Kokille 53 ist im übrigen fest an der Einrichtung S zum Aufängen und Absenken der Hülse oberhalb des weiter unten beschriebenen Rohres.

Die Pührungseinrichtung G umfaßt sechs Rollen, die zu Gruppen von .je drei 60, 61, 62 und 63, 64, 65 in der Nähe der Enden der Hülse M in den Vorsprüngen 49 und 50 der Hülle 34 gelagert sind, wobei die Rollen 60, 61 und 62 auf der Seite deB Spitzendes b des Rohres und die Rollen 63, 64 und 65 auf der Muffenseite c des Rohres vorgesehen sind. Die fünf Rollen außer der zentralen Rolle 64, die sich in der vertikalen Symmetrieebene muffenseitig befindet, sind einfach lose an Querachsen senkrecht zur Achse X-X im Innern der Radialvorsprünge 49 und 50 gelagert. Diese fünf Rollen sind an ihren Rollenachsen derart gelagert,

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daß sie auf Erzeugenden des Rohres T abrollen können. Sie sind tatsächlich in Biametralebenen der Hülse M im Innern dieser Vorsprünge angeordnet. Die im zentralen länglichen Vorsprung 50 gelagerte Rolle 64 ist rollend auf einer Querachse 66 gelagert, die durch einen Longitudinalarm 67 getragen ist, der an seinem anderen Ende an einer Querachse 68 gelenkig ist, die im Innern des Vorsprunges 50 befestigt ist. Eine Feder 69 versucht, diesen Arm 67 und mit diesem die Rolle 64 vom Boden des Vorsprungs gegen die Achse des Rohres, oberhalb dessen, gegen das Innere des Zylinders zu spreizen, der durch die' Innenränder der Flansche 17a verläuft, derart, daß im Augenblick des Herabgehens der Hülse auf dem Rohr, was in Schrägstellung in weiter unten zu beschreibender Weise erfolgt, der erste Kontakt zwischen Hülse und Rohr durch diese Rolle erfo£t.

Die Vorrichtung S zum Aufhängen und Absenken der Hülse auf das Rohr umfaßt einen Eranslationswagen 10a für die

/und
Hülse./einen zum Absenken dienenden Gelenkmechanismus D. Der Wagen 10a ist beweglich auf einer horizontalen festen Schiene 11a, die parallel zur Achse X-X verläuft, und zwar unter der Wirkung einer nicht dargestellten üblichen Antriebsvorrichtung.

Der Absenkmechanismus B umfaßt selbst einen Längsarm 70, der an einem Ende um eine am Wagen 10a feste Querachse gelenkig ist und ist unter der Wirkung einer radialen Zylinderanordnung: 72 beweglich, deren Zylinder am Wagen 10a gelenkig ist, während seine Kolbenstange am anderen Ende 73 des Arms 70 angelenkt ist. Diese trägt selbst zwischen den Enden eine Querachse 74 senkrecht zur Achse X-X.

Wach der Ausführungsform der Fig. 5 rollt diese Achse 74 in einem vertikalen Langloch 75» das von einem jLongitudinalen

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Flacheisen 76 gebildet wird, welches fest mit dem oberen Kokillenteil 53 an einer Stelle 77 verbunden ist, die gegenüber ihrer Mitte auf der Seite des Spitzendes d des Rohres versetzt angeordnet ist. Der Kokillenteil 53 trägt im übrigen ein aufgesetzter» Placheisen 78 senkrecht zur Achse X-X und ist bezogen auf das Flacheisen 76 auf der Spitzendeseite b angeordnet.

Nach der AusfUhrungsform der Figuren 7 und 8 rollt die Achse 74 dagegen auf einem Längsstab 79 parallel zur Achse X-X an einer Stelle, die gegenüber der Mitte der Stange auf der der Muffe c des Rohres abgelegenen Seite versetzt angeordnet ist. Da diese Stange 79 selbst longitudinal, wie unten beschrieben, gegen die Hülse M zentriert ist, befindet sich diese, wenn sie frei aufgehängt ist, außer Gleichgewicht und nimmt so eine Schräglage ein, die nach unten auf der Seite der Muffe c des Rohres geneigt ist. Die Stange 79 endet an beiden Seiten in quadratischen Stükken 80 und 81, von denen eine der Diagonalen vertikal, die andere horizontal vorgesehen ist. Diese Quadratstücke 80 und 81 sind in entsprechenden quadratischen Öffnungen 82 und 83 gelagert, die von zwei Flacheisen 84 und 85 senkrecht zur Achse X-X vorgesehen sind und sind fest mit dem oberen Teil der Kokille 53 in Zonen benachbart ihren Enden und eymmetrisch bezüglich der Radialebene, die durch das Schwerkraftzentrum der Hülse verläuft, angeordnet. Diese Stange 79 trägt auch, wie Pig. 7 zeigt, an ihren beiden Enden quadratische Bunde 86 und87, die in der Lage sind, unter Abstützen gegen die fest mit dem Teil der Kokille 5 3 verbundenen Eisen 84 und 85 der Hülse M die longitudinal^ Translationnbewegung des Wagens 10a zu erteilen.

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Besonders interessant ist es, daß ein Winkelverkanten der quadratischen Bunde 80 und 81 in den quadratischen öffnungen 82 und 83 den Abgleich der beweglichen Anordnung in oberer Lage vermeidet; die Vorgänge bei der Überführung der Rohre unter diese Anordnung können also ohne Gefahr ablaufen.

Nach der einen oder anderen Ausführungsform ist ein Anschlagshilfsarm 88 fest mit dem Arm 70 auf der Seite hiervon derart angeordnet, daß er in Kontakt mit dem Flacheisen 78 (Fig. 5) oder 84 (Fig. 7) kommen kann, wenn die Kokille sich in oberer Lage befindet und sorgt so für deren Ausrichtung in im wesentlichen horizontaler Lage parallel zur Achse X-X trotz des hieraus resultierenden Ungleichgewichtes der Konstruktion, der Wahl der verschobenen Befestigung des Flaeheisens 78 auf dem Teil der Kokille 53, (Fig. 5) oder der verschobenen Einpflanzung der Achse 74 auf der Stange 79 (Fig. 7).

Die Arbeitsweise der so beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:

Ist ein Versuch an einem Rohr beendet, so kehrt die bewegliehe Anordnung E an das Ende des Spitzendes dieses Rohres zurück. Man läßt dann d'ie bewegliche Anordnung E zurücklaufen, wobei die Hülse M sich in geschlossener Lage in der Mitte des Rohres (Fig. 4- 5- 10- 12- 15) befindet; die Kokille wird durch Wirkung der Zylinder 58 und 59 geöffnet und man läßt die Hülse in obere und offene Lage (Fig. 9)' wieder nach oben gehen, indem sie eine Folge von Vorgängen umgekehrt wie den unten bezüglich des Absenkens der Hülse mit Bezug auf Fig. 13-16 beschrieben werden wird, durchmacht.

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Man ersetzt dann das gerade dem Versuch ausgesetzte Rohr durch ein neues Rohr T zwischen den Platten 1a und 2?. Λ·?:· Jrer.se. Das Rohr T wird unter Vakuum gesetzt und gleichzeitig läßt man die Hülse entsprechend der in den Figuren 13» 14, 15 und 16 dargestellten Folge aus der oberen Lage (Fig. 13) nach unten gehend, wo der Arm 70 gegen den Wagen 10a umgelegt ist, wobei der Arm 88 in Kontakt mit dem Flacheisen 78 und der Achse 74 in oberer Lage im Langloch 75 sich befindet, wo die Rolle 64 in ausgefahrener Lage gegen das Rohr unter dem Schub der Feder 69 sich befindet.

Man neigt die Hülse derart, daß die Rolle 64 in Kontakt mit dem Rohr durch eine Drehung des Arms 70 abgesenkt wird, der um die Achse 71 unter der Wirkung des Zylinders 72 (Fig. 14) verschwenkt, wobei der Arm 88 in Kontakt minder Platte und die Achse 74 in oberer Lage im Langloch/verbleibt; die Rolle 64 b-efindet sich dann allein in Kontakt mit dem Rohr; die Feder 69 ist entspannt. Man läßt dann die Hülse weiter nach unten gehen, bis die Rolle 64 in Kontakt mit dem Rohr T infolge weiterer Wirkung der Zylinderanordnung 72 und der Drehung des Armes 70 (Fig. 15) kommt; die Feder 69 ist dann unter dem Gewicht der Hülse zusammengedrückt; der Arm 88 hat den Kontakt mit dem Flacheisen 78 verloren; die Achse 74 ist aber in oberer Lage im Langloch 75 geblieben; die Anordnung der Hülse befindet sich so in oberer Lage. Man gibt dann die Aufhängung der Hülse M am Wagen 10a unter fortgesetzter Wirkung des Zylinders 72 und der Drehung des Arms 70 (Fig. 16) frei; die Achse 74 geht so zum Boden des Langlochs nach unten; nach der Ausführungsform der Fig. 6 gehen die Quadratstücke 80 und 81 der Schiene 79 zum Boden der Quadratöffnungen 82 und 83 nach unten. In beiden Fällen ruht die Hülse auf den Rohren nur über die Rollen 60 bis

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und ist an der Aufhängevorrichtung S nicht mehr aufgehängt .

Man schließt dann die Hülse M durch Wirkung der Zylinderanordnungen 58 und 59 und setzt dann die Hülse gegen das Muffenende c des Rohres unter der Wirkung des Motors in Bewegung, der für die Verschiebung des Wagens 10a sorgt, wobei dieser seine Bewegung an die Hülse M allein durch den seitlichen Kontakt entweder zwischen der fest am Wagen befindlichen Achse 75 und dem fest an der Hülse (Fig. 5) befindlichen Langloch 76 oder zwischen den quadratischen am Wagen festen Bunden 86 und 87 und dem Flacheisen 84 und 85, die fest an der Hülse (Fig. 7) sind, überträgt. ' Diese Translation führt die Dichtung 20 der Hülse M in Kontakt mit dem Wulst d der Muffe c.

Wenn ein ausreichender Vakuumgrad erreicht ist (beispielsweise 10"■ Torr bei einer besonderen bereits in günstiger Weise verwirklichten Ausführungsform) im Rohr T erreicht ist, kann der Versuch beginnen und man verschiebt die Hülse gegen das Ende des Rohres.

Das Aufbringen des Vakuums erfolgt beispielsweise mittels einer Pumpeinrichtung ähnlich der vorbeschriebenen, die einen Schieber 26a, eine Unterdruckeinrichtung 28a und eine Palettenpumpe 29a aufweist, während der Versuch beispielsweise mittels einer Meßeinrichtung analog der vorbeschriebenen vor sich geht, die· einen Schieber 27a, eine Membran 30a, einen Sammlerraum 31a, einen Heliumdetektor 31a und eine Vakuumpumpe 33a aufweist.

Der Versuch ist beendet, wenn die Hülse M auf das Spitzende gelangt ist und hier über einen Zeitraum verblieben ist, der notwendig ist, damit eventuell Helium einfiltern

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kann, falls Risse an diesem Ende des Rohres sich befinden. Man führt dann die Hülse in die Mitte des Rohres.

Die folgenden Werte werden nur beispielsweise genannt und legen Bedingungen fest, unter denen die Vorrichtung nach der Erfindung in besonderen Anwendungsfällen betrieben worden ist:

Durchmesserbereich der Rohre: 150 bis 350 mm stündlicher Durchsatz: 60 Rohre pro Stunde Heliumbeaufschlagung an jeder
Stelle: 1 Sekunde

Aufgrund der durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen vorgeschlagenen Verbesserungen wird die Hülse M ausreichend weit von den von den Platten der Scheiben getragenen Dichtungen, die dazu bestimmt sind, die Enden des dem Versuch ausgesetzten Rohres aufzunehmen, geöffnet, damit teinerlei Bindung von Helium an diese Dichtungen erfolgt. Im übrigen ist aus ebendiesem Grunde derEntfernung gegenüber den Enden die Meßvorrichtung nicht durch ungünstigen Heliumeintritt über die zweite Platte 2a der Versuchspresse verschmutzt, die dazu bestimmt ist, das Spitzende während Auswechseln und Handhaben der Rohre aufzunehmen. Man sieht im übrigen, daß ein zu großer Heliumverbrauch vermieden wird; das Spiel zwischen Hülse und Rohr kann sehr gering aufgrund der Montage auf Rollen gehalten werden,

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche :

Verfahren zur Kontrolle röhrenförmiger Körper mittels Helium auf Dichtheit, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung von Vakuum im röhrenförmigen Körper mehrere Male jede der Stellen des Körpers einem Heliumstrom ausgesetzt wird, der auf das Äußere dieses Körpers"geblasen wird; und daß gleichzeitig das Helium, welches die Wand dieses Körpers und nur diese, durchsetzt hat, isoliert, angesaugt und bei optimalem Druck und optimaler Konzentration für die Messung in einer mit einem Heliumdetektor verbundenen Kammer gesammelt und schließlich gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst im röhrenförmigen Körper ein Vakuum in der Größenordnung von 10 Torr hergestellt wird, dann Helium auf den röhrenförmigen Körper bei einem Druck in der Größenordnung von 0,4 Bar geblasen wird, während man im Detektor ein Vakuum in der Größenordnung von 10" Torr aufrechterhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man, während man das gerade beschriebene der Kontrolle ausgesetzte Rohr durch ein neues ersetzt, die Heliumzuführungseinrichtungen unter Entfernung von den beiden Bohrenden hält.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß Z uführungse ir} richtungen für Helium bis zur Muffe des zu kontroll. Rohres verschoben werden, der röhrenförmige Körper dem Heliumstrom zunächst ausgesetzt wird, das Helium, welches seine Wandung durchsetzt hat, isoliert, gesammelt und gemessen wird und daQ diese Vorgänge fortgesetzt werden, indem die Heliumzuführungseinrichtungen der Muffe des Rohres bis zu seinem Spitzende fortgesetzt werden; und daß man dann diese Zuführungseinrichtungen über eine bestimmte Zeit stillsetzt, die Vorgänge unterbricht und die Einrichtungen zum Zuführen von Helium in ihre Ausgangsstellung zurückführt.

5. Vorrichtung zur Durchführung der Kontrolle der Dichtheit eines röhrenförmigen Körpers zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4» gekennzeichnet in Kombination einerseits durch eine ringförmige bewegliche Anordnung (E) zum Aufblasen von Helium, die so ausgelegt ist, daß sie in Längsrichtung auf dem röhrenförmigen zu kontrollierenden Körper gleitet und eine Vorrichtung (15 - 13- 16-22) zum Zuführen von Helium in Kontakt mit diesem röhrenförmigen Körper und andererseits eine Vorrichtung (32) zum Messen des Heliums umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet , daß die Heliumdetektorvorrichtung (32) in einer Zweigleitung zwischen dem röhrenförmigen zu prüfenden Körper (T) und einer Gruppe (28, 29), die zur Erzeugung des Vakuums in diesem Körper bestimmt ist, eine Reihenschaltung aus Isolierschieber (27), einer Membran (30), einer Kammer großen Querschnitts (31), eines Heliumdetektor (32) und eine^r Gruppe (33) zur Erzeugung eines verstärkten Vakuums aufweist.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, 'dadurch gekennzeichnet ,- daß die Vorrichtung zum Zuführen von Helium eine mittige Ringzone (13) zum Zuführen von Helium in Kontakt mit diesem röhrenförmigen Körper, flankiert von zwei Ringzonen (14) zum Spülen des überschüssigen nicht angesaugten Heliums über die Wandung dieses Körpers umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Ringanordnung einen Ringkasten (8) mit U-förmigem radialen Längsschnitt umfaßt, in dem ein mittiger hohler Ring (12) fixiert ist, der hierin eine zentrale heliumblasende Ringkammer (13) bestimmt, die mit einer Heliumquelle verbunden ist und über radiale Öffnungen (18) in den zentralen durch diesen Ringraum· (12) gebildeten Raum (18) mündet und zwei Saugkammejrn bildende Ringnuten (14) für das überschüssige Helium aufweist, wobei diese Nuten (14) radial gegen die Achse der Ringanordnung münden,

' die (bei 23) mit einer Einrichtung (24) zum Aufsaugen überschüssigen Heliums in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, zum Prüfen eines Muffenrohres, dadurch gekennzeichnet , daß die bewegliche Anordnung (E) eine Verlängerung 19) aufweist, die eine radial gego-i die Achse der Anordnung mündende Ringhilfskammer (21) bildet, wobei diese Kammer dazu bestimmt ist, für eine der Wegbegrenzungen dieser beweglichen Anordnung die Muffe des zu prüfenden Rohres zu überdecken und über eine Zweigleitung mit der Heliumquelle verbunden ist.

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O. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichne t , daß die bewegliche Anordnung für das Aufblasen von Helium (E ) eine Ringhülse (M) umfaßt, die aus mehreren Längssektoren (35-51, 36-53, 37_52) zusammengesetzt sind, welche bezüglich einander gelenkig sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die bewegliche Anordnung (E ) im übrigen einerseits eine Vorrichtung (S) zum Auffangen und Mitnehmen der Hülse mit einem Mechanismus (T), 70-74) zum Anheben der Hülse und andererseits eine Vorrichtung (C, 58-59) zur Betätigung des Öffnens und Schliessens der Sektoren der Hülse untereinander umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (M) drei Sektoren umfaßt, von denen zwei (35-51, 37-52) zu beiden Seiten der dritten (36-53), die fest mit dem Hubmechanismus (D, 70-74) verbunden ist, gelenkig sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse eine Vorrichtung (G, 60-66) zum Abstützen und für die Rollbewegung dieser Hülse auf einem zu kontrollierenden Rohr (T) umfaßt, und daß von der Vorrichtung (S) zur Aufhängung und der Hülse die eine fest mit einem Element (74, 8O-81) verbunden ist, die vertikal in einen Vertikalschlitz (75, 82-83) des anderen verschiebbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (M) eine zylindrische Innenhülle (34) und eine zylindrische Außenkokille (51-52-53) umfaßt.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülle (34) Lagerungsvorsprünge (49, 50) aufweist, in denen zur Rolleinrichtung (G) gehörende Rollen (60-66) gelagert sind»

16, Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (M) an der Aufhängevorrichtung (S) unabgeglichen befestigt ist und daß die höchste und äußerste Rolle (66) auf der schwereren Seite der Hülle an dieser unter Zwischenschaltung einer Feder (69) gelenkig ist.

17» Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülle (34) mehrere Ringrampen (44-45-46-47) für die Speisung mit Helium trägt»

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