DE2265237A1

DE2265237A1 - Vorrichtung zur pruefung der wandstaerke von rohren aus nicht leitendem material

Info

Publication number: DE2265237A1
Application number: DE19722265237
Authority: DE
Inventors: Peter Nopper; Bruno Zumbach
Original assignee: Zumbach Electronic AG
Current assignee: Zumbach Electronic AG
Priority date: 1971-12-13
Filing date: 1972-12-11
Publication date: 1976-12-30
Also published as: US3864625A; IT971815B; DE2260468C3; JPS584284B2; JPS4866864A; FR2169815A1; BE792549A; DE2260468A1; SE381333B; FR2169815B1; AT374586B; ES409504A1; GB1414148A; CH563567A5; DE2260468B2; ATA1051372A

Description

Dipl.-Phys.

Wiily Lo.'ctj

3. Mai 1976

Meine Akte: z 39-j,DT

Zumbach Electronic AG, Orpund

Vorrichtung zur Prüfung der Wandstärke von Rohren aus nicht leitendem Material.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung der Wandstärke von einen Extruder verlassenden Rohren aus nicht leitendem Material. Die Prüfung der Wandstärke von Kunststoffrohren unmittelbar nach dem Verlassen.der Extruderdüse ist von grosser Bedeutung weil die Produktion von Ausschussrohren in kürzester Zeit sehr grosse Mengen an Material verbraucht. Es soll also möglichst unmittelbar nach erfolgter Betriebsaufnahme des Extruders festgestellt werden ob die Wandstärke des Rohres am ganzen Umfang desselben gleichmässig sei und den gewünschten Wert aufweise. Es ist bereits bekannt, zur Prüfung der Wandstärke

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von einen Extruder verlassenden Rohren aus nichtleitendem Material, insbesondere Kunststoff, einen leitenden Messkörper von innen gegen die Rohrwand anzulegen und einen durch den Messkörper beeinflussbaren Messfühler ausserhaJb des Rohres anzuordnen. Es zeigt sich jedoch, dass bestimmte Bedingungen erfüllt werden müssen, um eine zuverlässige Messung durchführen zu können. Es ist vor allem entscheidend, dass der Messkörper gleichmässig gegen die Rohrinnenwand anliege. Es ist das Z ιοί vorliegender Erfindung, diese Bedingungen zu erfüllen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper nachgiebig, z.B. magnetisch oder elastisch von innen gegen die Rohrwand angelegt wird, wobei der Messkörper beweglich aufgehängt ist, um sich gleichmässig gegen die .Rohrwand anlegen zu können.

Vozugsweise liegt der Messkörper längs einer Mantellinie des Rohres gegen dessen Innenseite an und ist um eine quer zur Rohrachse bzw. Mantellinie stehende Achse schwenkbar mit einem Halter verbunden. Damit sind die Voraussetzungen für ein gleichmassiges Anliegen in besonders günstiger Weise erfüllt, besonders wenn ausserdem der Messkörper mit Linienberührung gegen die Rohrinnenfläche anliegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen die erste Ausführungsform im Längs- bzw. Querschnitt,

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Fig. 3 zeigt einen Teil Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

Fig. 4 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform im Längs- bzw. Querschnitt,

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt, und

Fig. 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform im Querschnitt bzw. Längsschnitt.

In Fig. 1 ist schematisch die Düse eines Extruders angedeutet, aus welcher das Kunststoffrohr 1 in noch plastischem Zustand austritt. Die Aussenseite des Rohres 1 wird bereits im Bereich der Düse gekühlt und weist somit bereits kurz nach dem Verlassen der Düse eine erhebliche Festigkeit auf. Am Dorn 2 der Extruderdüse ist ein Träger 3 in nicht näher dargestellter Weise befestigt, der an seinem freien Ende einen geeigneten Antriebsmotor 4, beispielsweise einen Luftmotor aufweist. Die Zu- und Rückleitung für diesen Motor sind im Träger 3, dem Dorn 2 der Düse und die den Dorn 2 mit dem Aussenteil der Düse verbindenden Rippen verlegt. Der Motor 4 treibt eine Nabe 5 mit geeigneter Geschwindigkeit an, welche mittels eines Arms 6 eine Blattfeder 7 trägt, die elastisch gegen die Innenseite des Rohres 1 anliegt. Im Bereiche der Blattfeder 7 sind am Rohrumfang vier gleichartige Messvorrichtungen 8 je um 90 gegeneinander versetzt angeordnet. Diese Messvorrichtungen weisen beispielsweise eine mit Hochfre-

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quenz gespeiste Messspule auf, d i.e von der Feder 7 beeinflusst wird, wenn sich diese Feder im Bereiche des Feldes der Messspule befindet.

Wie bereits erwähnt, treibt der Motor 4 während der Messung die Nabe 5 und damit die Blattfeder 7 mit geeigneter Geschwindigkeit von beispielsweise zehn Umdrehungen pro Sekunde in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 an, so dass die als Messkörper wirkende Blattfeder 7 längs der Innenseite des Rohres 1 schleift. Bei jedem Durchgang der Feder 7 unter einer der Messvorrichtungen 8 wird die Messspule dieser Vorrichtung durch die Feder maximal beeinflusst. Es genügt nun, in jeder Messvorrichtung den Messwert jeweils bei maximaler Beeinflussung durch die Feder 7 herauszugreifen, zu speichern und anzuzeigen. Dabei lässt sich nicht nur ermitteln ob die Wandstärke des Rohres 1 an den vier Messstellen gleich sei, sondern auch ob die gemessene Dicke den gewünschten Wert aufweist. Aufgrund der Messresultate kann der Extruder geregelt und nachgestellt werden.

Die Relativbewegung zwischen der Feder 7 und den in diesem Falle als fest angenommenen Messvorrichtungen 8 hat den erheblichen Vorteil, dass nicht eine ganz bestimmte gegenseitige Lage der Feder 7 oder eines anderen entsprechenden Gegenstandes und der zugehörigen Messvorrichtung zum voraus festgelegt werden muss. Eine solche Bedingung wäre nämlich verhaltnismassig schwer zu erfüllen, weil der mit der Messvorrichtung zusammenwirkende, im Rohrinneren liegende au. i a 11 isciie? Gegenstand nur schwer in einer ganz bestimmten Laae gehalten werden kann :nd vor allem die Lage dieses Gegen tan. ios -\i-: \ "iborj. ί '.if; :;r ist.

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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 wird angenommen, die Messvorrichtungen 8 liegen in einem bestimmten Abstand von der Aussenflache des Rohres 1. Diese Bedingung kann eingehalten werden, indem nicht dargestellte Gleitschuhe der Vorrichtungen 8 an der Aussenseite des Rohres 1 anliegen, oder indem mittels berührungsloser, beispielsweise pneumatischer Positionnierung die Messvorrichtungen 8 stets in einem ganz bestimmten Abstand von der Rohroberfläche gehalten werden. Es leuchtet ein, dass unter diesen Voraussetzungen der durch die Vorrichtungen 8 jeweils gemessene Minimalabstand von der an der Innenseite des Rohres 1 schleifenden Feder 7 ein direktes Mass für die Dicke der Rohrwandung an der jeweiligen Messstelle darstellt. Die Messung kann sich dabei darauf beschränken, relative Unterschiede in der Wandstärke festzustellen oder aber gestützt auf eine Eichung mittels eines genormten Rohres zugleich auch das wirkliche Mass der Wandstärke festzustellen.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der auf die Messvorrichtung 8 wirkende Messkörper magnetisch in der gewünschten Position an der Rohrwand gehalten ist. Zu diesem Zweck wird ins Rohrinnere ein Messkörper gelegt, welcher in einem Kunststoffrohr 11 einseitig einen Stabmagneten 12 und auf der anderen Seite eine Aluminiumhülse 13 aufweist. Der Messvorrichtung 8 ist ein starker Permanentmagnet oder Elektromagnet 14 zugeordnet, der den Stabmagneten 12 anzieht und in der gewünschten Lage hält. Die Messvorrichtung 8 misst in diesem Falle den Abstand zum Aluminiumrohr 13, welcher Abstand ein Mass für die Dicke der Rohrwandung darstellt, sofern die Messvorrichtung 8

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in eindeutig definiertem Abstand von der Rohraussenseite gehalten wird und sofern der Messkörper 11, 12, 13 stets längs einer Mantellinie im definierten Abstand Null von der Innenseite des Rohres 1 liegt. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante der Messvorrichtung nach Fig. 3. Der Unterschied besteht einmal darin, dass der Messkörper als Metallwalze 15 ausgebildet ist, die zum Schütze der Innenseite des Rohres 1 eine Kunststoffbeschichtung

16 aufweist. Diese Walze ist in einem Halter 17 gelagert, der seinerseits drehbar am Düsen-Dorn 2 gelagert ist. Auf dem Halter

17 ist ferner ein Permanentmagnet 18 angeordnet, dem ein Permanentmagnet 19 auf der Aussenseite des Rohres 1 gegenüberliegt. Die eigentliche Messvorrichtung 8 und der Magnet sind in diesem Falle nicht mehr wie gemäss Fig. 3 an einem gemeinsamen Träger in fester gegenseitiger Lage angeordnet sondern der Magnet 19 kann gegenüber der Messvorrichtung 8 verschwenkt werden, indem er an einem Ring 20 montiert ist, der im Träger 21 der Messvorrichtung schwenkbar ist.

Während der Messung hält wiederum der Magnet 19 den Magnet 18 und damit den Metallzylinder 15 in der gewünschten Lage bezüglich der Messvorrichtung 8. Während der Messung wird nun der Magnet 19 durch Drehen des Ringes 20 bezüglich der Messvorrichtung 8 in einem gewisssen Bereiche hin- und hergeschwenkt, welche Schwenkung sich über den Magnet 18 an die Messwalze 15 überträgt. Die Messwalze 15 wird somit vor der Messvorrichtung hin- und hergeschwenkt und wird damit sicher einmal in eine bestimmte Lage minimalen Abstandes von der Messvorrichtung 8 gelangen.

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Wiederum wird der Messwort bei d Leser Lacjc minimalen Abstandes ermittelt, gespeichert und angezeigt, und er stellt ein Mass für die Wandstärke des Rohres 1 an der Messstelle dar. Die Messvorrichtung 8 zusammen mit dem Magnet 1^CJ kann nun durch Drehung des Trägers 21 mitsamt dem Ring 20 in eine andere Mossstellung verbracht werden, die beispielsweise gegenüber der dargestellten Messstellung um 90 versetzt ist. Der Magnet 18 und die Messwalze 15 folgen in diese neue Mcsssteliung. Dort wird dann in der beschriebenen Weise gemessen und dann die ganze Vorrichtung in eine weitere Messstellung verschoben IjIs sie endlich wieder in die dargestellte Messstellung gelangt. In dieser Weise können kurz nacheinander mit einer einzigen Messvorrichtung an mehreren Stellen Messungen vorgenommen werden und damit die Gleichmässigkeit und die absolute Grosse der Wandstürke überprüft v/erde.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform. Im Rohr 1 befindet sich ein Wagen mit vier in einem Gestell 22 drehbar gelagerten Kunststoffrädern 23. Das Gestell 22 wird durch eine nicht näher dargestellte elastische Aufhängung mit Lenkern 24 mit geeignetem Druck in Berührung mit der Rohrwandung gehalten. Alle vier Räder 23 sind mittels Zapfen 25 mit einem gewölbten Blech 26 gekuppelt. Das Blech 26 ist aussen mit einer Kunststoff beschichtung 27 versehen, die ein schonendes Abgleiten auf der Rohrinnenwandung erlaubt.

Während der Messung rollen die Räder 23 normalerweise auf der Rohrinnenwand ab und das gewölbte Blech 2 6 führt gegenüber der Rohrwandung eine Zykloidenbewegung bzw. gegenüber der Messvor-'

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richtung 8 eine translatorische Kreisbewegung aus. Beim Druchlauf des Bleches vor der Rohrwandung liegt das Blech auf diese auf und hebt die Räder 23 vorübergehend von der Rohrwandung ab. Damit wird nicht nur erreicht, dass das Blech sich in ganz bestimmter Lage bezüglich der Rohrwandung bzw. bezüglich der Messvorrichtung 8 befindet, sondern auch dass das Blech, solange es in Berührung mit der Rohrwandung steht, auf dieser nicht abgleitet sondern mitgenommen wird und die Räder 23 weiterdreht, bis dieselben selbst wieder auf die Rohrwandung gelangen. Es findet somit überhaupt keine gleitende Reibung statt und doch ist der Minimalabstand des als Messkörper wirkenden Bleches 26 von der Messvorrichtung 8 eindeutig bestimmt. Für diesen Minimalabstand wird der Messwert gespeichert und angezeigt und als Mass für die Wandstärke des Rohres an der Messstelle benützt. Der Krümmungsradius der Platte 26 bzw. seiner Kunststoffbeschichtung 27 kann etwas geringer sein als der Innenradius des Rohres 1, damit die Platte in der Messlage die Innenfläche des Rohres längs einer Linie berührt.

Die ganze in Fig. 5 und 6 dargestellte Messvorrichtung kann in verschiedene Lagen verstellt werden um die Wandstärke an verschiedenen Stellen nacheinander zu messen oder aber es können mehrere solche Messvorrichtungen vorgesehen sein. Es wäre beispielsweise möglich, die Räder 23 etwas schief anzuordnen, so dass sie längs steilen Schraubenlinien an der Rohrinnenwand laufen und damit eine langsame Drehung des Wagens längs des Rohrumfangs bewirken. In diesem Falle würde man vorzugsweise gemäss Fig. 2 mehrere Messvorrichtungen 8 am Umfang des Rohres

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anordnen auf welche das Blech 26 des Wagens bei seinem Umlauf längs des Rohrumfangs nacheinander einwirkt.

Fig. 7 zeigt schematisch eine weitere Auführungsmöglichkeit, bei welcher eine Messwalze mit Metallkern 28 und Kunststoffbeschichtung 29 an einem um den Drehpunkt 30 schwenkbaren Arm 31 gelagert ist. Mittels eines auf einen Anker 32 wirkenden Elektromagneten 33 kann die Walze 28, 29 immer dann nachgiebig gegen die Rohrwandung angedrückt werden, wenn eine Messung vorgenommen werden soll. Es ist damit möglich, eventuelle Druckspuren an der Innenwand auf ein Minimum herabzusetzten. In diesem Falle können vorzugsweise mehrere Messwalzen 28, 29 am Umfang verteilt im Rohr angeordnet sein und wahlweise angedrückt werden, wenn eine vorhandene, um das Rohr schwenkbare Messvorrichtung 8 sich in ihrem Bereich befindet.

Während der Messung kann die Messvorrichtung 8 bezügliche der Messwalze 28, 29 in Umfangsrichtung in einem gewissen Bereich hin- und hergeschwenkt werden, damit auf alle Fälle ein Minimum des Abstandes zwischen der Messvorrichtung und der Messwalze 28, 29 durchlaufen wird und erfasst werden kann.

Die Figuren 8 und 9 zeigen etwas ausführlicher die Einzelheiten nicht nur einer Messvorrichtung sondern auch eines Sromkeises zur Steuerung der Bewegung des Messkopfes. Entsprechende Teile sind gleich bezeichnet wie in den vorhergehenden Figuren.

Die äussere Messvorrichtung ist auf einem Gehäuse 50 aufgebaut, von welchem nur der Oberteil gezeigt ist und welches auf Rädern fahrbar ausgebildet sein kann. Mittels zweier Stützen 51 trägt

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das Gehäuse 50 einen offenen Ring 52, in welchem ein innerer, ebenfalls offener oder geschlitzter Ring 53 drehbar gelagert ist. Am äusseren Ring 52 ist ein umsteuerbarer Gleichstrommotor 54 mit nicht näher dargestelltem Untersetzungsgetriebe befestigt, der über ein Ritzel 55, das in eine Innenverzahnung des inneren Ringes 53 greift den letzteren anzutreiben gestattet. Am innerern drehbaren Ring 53 ist der Messkopf 8 befestigt, der z.B. durch pneumatische Servosteuerung während der Messung in bestimmtem Abstand vom Rohr 1 gehalten ist.

Im Inneren des Rohrs sind am Träger 3, der in früher beschriebener Weise am Dorn der Extruderdüse befestigt ist, vier Arme 56 schwenkbar gelagert, die mittels Zugfedern 57 nach aussen gespreizt werden. Ihre freien Enden sind mit Schuhen 58 aus leitendem Material schwenkbar verstiftet. Diese Schuhe liegen also an der Innenwand des durchlaufenden Rohres spielfrei an und können sich jeder Unebenheit leicht anpassen.

Der Motor 54 wird, wie Fig. 8 zeigt, über einen zweipoligen Um-

o schalter 59 entweder über vier je um 90 versetzte, in Serie geschaltete Mikroschalter 60 oder aber über einen Widerstand 61 gespeist. Die Mikroschalter 60 werden durch einen Nocken 62 des inneren Ringes 53 betätigt, und zwar werden sie geöffnet, wenn sich der Nocken unter dem Betätigungsstift des einen Mikroschal- ters befindet, wie Fig. 8 rechts oben zeigt. Der Umschalter 59 weist einen schematisch angedeuteten Betätigungshebel 63 auf, der durch zwei um 90 versetzte, in den inneren Ring 53 eingesetzte Umschaltstifte 64 betätigt werden kann. Die Schaltung kann

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mittels eines Hauptschalters 65 ein- und ausgeschaltet werden.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Arbeitsstellung der Vorrichtung, bei welcher sich der Messkopf 8 gerade über einem Schuh 58 befindet und durch diesen beeinflusst wird. Es wird also an der oberen Mantellinie die Dicke des Rohres 1 in der beschriebenen Weise gemessen. Der oben rechts liegende Mikroschalter 60 wird durch den Nocken 62 offengehalten. Der die Mikroschalter 60 enthaltende Seriestromkreis ist daher unterbrochen und der Motor 54 wird über den Widerstand 61 gespeist und mit reduzierter Drehzahl angetrieben. Der Messkopf wird daher verhältnismässxg langsam über den Schuh 58 bewegt. Der hierbei auftretende Extremwert wird ermittelt und registriert bzw. gespeichert und ist massgebend für die Rohrdicke an der oberen Mantellinie. Verlässt der Messkopf den oberen Messbereich, so läuft der Nocken 62 unter dem oberen, rechts liegenden Mikroschalter 60 weg, so dass sich derselbe schliessen kann. Der Widerstand 61 wird daher nun über alle geschlossenen Mikroschalter überbrückt, der Motor 54 wird mit höherer Spannung gespeist und der Ring 53 mit dem Messkopf 8 wird rascher in die nächste Messstellung geschwenkt. Dort läuft der Nocken 62 wieder unter einen Mikroschalter 60, wodurch ein Langsamgang des Messkopfes während seines Durchlaufs durch die Messstellung bewirkt wird. Beim Erreichen je einer äussersten Messstellung oder kurz danach trifft der eine der Schaltstifte 64 auf den Betätigungshebel 63 des Umschalters 59 auf und schaltet denselben um. Damit wird der Motor 54 umgesteuert und treibt nun den inneren Ring 53 im entgegengesetzten'

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Sinne an, um die vier Messstellungen in umgekehrtem Sinne nacheinander zu durchlaufen.

Da die beiden Ringe 52 und 53 offen bzw. geschlitzt sind, kann die ganze Messvorrichtung seitlich über das Rohr geschoben bzw. vom Rohr entfernt werden.

Ein Antrieb gemäss Fig. 8 und 9 kann natürlich bei anderen Ausführungsformen entsprechend angewendet werden, vor allem beim Gerät nach Fig. 4, wo der Ring 20 mit dem Magneten 19 gleich angetrieben werden kann, wie der Ring 53 nach Fig. 8 und 9.

Selbstverständlich sind andere Ausführungsvarianten möglich und es können insbesondere Elemente der einen Ausführungsform im Zusammenhang mit Elementen anderer Ausführungsformen verv/endet werden. Wesentlich ist in allen Fällen, dass der Abstand des Messkörpers von der Innenfläche des Rohres eindeutig definiert ist, sei es durch eine zwischen ihm und dem Rohr liegende Schicht aus Kunststoff oder dergleichen, sei es durch andere Mittel, wobei dieser definierte Abstand einen beliebigen Wert zwischen Null und einem für eine genaue Messung zulässigen Maximum annehmen kann.

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Claims

226523? Patentansprüche:

1) Vorrichtung zur Prüfung der Wandstärke von einen Extruder verlassenden Rohren aus nichtleitendem Material, wobei mindestens ein leitender Messkörper von innen gegen die Rohrwand angelegt und ein durch den Messkörper beeinflussbarer Messfühler ausserhalb des Rohres liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper nachgiebig, z.B. magnetisch oder elastisch von innen gegen die Rohrwand angelegt wird, wobei der Messkörper beweglich aufgehängt ist, um sich gleichmässig gegen die Rohrwand anlegen zu können.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper längs einer Mantellinie des Rohres gegen dessen Innenseite anliegt, und dass er um eine quer zur Rohrachse bzw. Mantellinie stehende.Axe schwenkbar mit einem Halter verbunden ist.

3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper mit Linieberührung gegen die Rohrinnenflache anliegt.

4) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Messkörper an radial elastisch nachgiebigen Armen angebracht sind.

5) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnet (33) zum nachgiebigen Anlegen des Messkörpers gegen die Rohrinnenseite vorgesehen ist.

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