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Vorrichtung zum Messen und Prüfen des Innenquerschnitts von Rohren.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen und Prüfen
des Innenquerschnitts von Rohren, die einen Messkörper, insbesondere mit Zugseil
und Schleppseil, und mit drei oder mehr in sternförmiger Anordnung daran schwenkbar
gelagerten Fühlern aufweist.
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Beim Verlegen von Rohrleitungen, insbesondere Abflussleitungen, werden
in neuerer Zeit in ständig zunehmendem Masse Kunststoffrohre., statt wie früher
Rohre aus Beton, Ton oder Metall verwendet. Die Vorteile der Kunststoffrohre sind
vor allem geringeres Eigengewicht, einfachere Möglichkeit zur Herstellung von Anschlussverbindungen,
höhere Bruchfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie bessere Dichtheizt. Dem
steht als Nachteil gegenüber, dass die meist sehr geringe Wandstärke des Rohrmantels
von Kunststoffrohren infolge Absetzung oder Veränderung der Bodenbeschaffenheit
sehr leicht eine Deformierung des Rohrprofilquerschnitts zulässt. Diese Möglichkeit
besteht vor allem dann, wenn die
Rohre nicht besonders sorgfältig
verlegt werden. Wenn die Abweichung von der Kreis form des Innenquerschnitts eines
Rohrs einen zulässigen Grenzwert übersteigt, kann ein Austausch des betreffenden
Rohrleitungsabschnitts notwendig werden. Daher ist es erwünscht, den Grad der Verformung
eines Rohrs noch vor der Inbetriebnahme der Rohrleitung messen und prüfen zu können.
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Bei bereits in Eetrieb genommenen Rohrleitungsnetzen ist eine Veränderung
des Innenquerschnitts der Rohre auch durch Ablagerung dicker Schmutzschichten und
Algen an den Innenwänden möglich, was zu erheblichen Betriebsstörungen führen kann.
Auch in solchen Fällen ist ein zuverlässiges Gerät zur Prüfung, Messung und Ortung
etwaiger Rohrverengungen erforderlich, um diese beheben zu können.
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Eine bereits bekannte Möglichkeit hierzu besteht darin, dass ein
etwa kugelförmiger Körper aus Holz, Kunststoff oderdgl. mit einem Durchmesser,der
dem mindest-zulässigen Innenquerschnitt des Rohrprofils entspricht, mittels eInes
Zugseils durch das zu überprüfende Rohr gezogen wird Ein am hinteren Ende des Messkörpers
befestigtes Schleppseil dient zur Bestimmung der Entfernung des Messkörpers vom
hinteren Ende des Rohrs, falls der Messkörper sich in dem Rohr festsetzt. Letzteres
geschieht oft auch beim Durchlauf von Rohrkrümmern, in denen sich der Messkörper
festkeilen kann, auch wenn das Innenprofil des Rohrs noch zufriedenstellend ist
Ein
gewisser Mangel einer solchen Prüfung besteht im übrigen darin, dass dadurch nicht
der ständige Verlauf der Abweichungen des Innenquerschnitts eines Rohrs von der
Sollform unmittelbar erkennbar gemacht, sondern nur eine Beurteilung, ob "brauchbar"
oder "nicht brauchbar" gewonnen wird.
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Eine weitere bekannte und oft angewendete Prüfvorrichtung weist drei
oder mehr zentrisch gelagerte Arme in sternförmiger Anordnung auf, die vor Beginn
der Prüfung dem Sollwert des Innendurchmessers des zu prüfenden Rohrs entspechend
eingestellt und in dieser Lage durch Reibung festgehalten werden. Etwaige Veränderungen
des Innenquerschnitts eines Rohrprofils haben dann eine Veränderung der Lage der
Arme zur Folge, was anschliessend an das Durchziehen der Vorrichtung durch das Rohr
durch Messung festgestellt werden kann Ein Schleppseil wird bei dieser Vorrichtung
im allgemeinen nicht benötigt.
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Als Endergebnis wird aber nur eine Angabe über den Mindestdurchmesser
des Rohres gewonnen. Eine Ortung fehlerhafter Stellen ist nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung so auszubilden, dass sie eine fortlaufende Messung des sich gegebenenfalls
längs des Rohrs ändernden lnnenquerschnitts ermöglicht, während die Vorrichtung
durch das Rohr hindurch bewegt wird, und die es gewünschtenfalls ausserdem auch
gestattet beim Festhalten der Vorrichtung an einer bestimmten Stelle längs des Rohrs,
deren
Entfernung von dem Rohrende, in welches die Vorrichtung eingeführt
wurde, festzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Fühler
als doppelarmige Hebel ausgebildet sind, deren einer, Busserer Hebelarm aus der
Vorrichtung in den rLohrquerschnitt ragt und deren anderer, innerer Hebelarra eine
für alle vorhandenen Fühler gemeinsame Platte berührt, die gelenkig mit einer Zugstange
verbunden ist, welche durch die Fühler entgegen der Kraft einer Feder bewegbar ist
und einen zur Erbeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung
eines oder mehrerer Fühler dienenden elektromechanischen Wandler steuert, und dass
die äusseren Hebelarme der Fühler als bogenförmige Bügel gestaltet sind, die sich,
bezogen auf die Bewegungsrichtung der Vorrichtung, von ihrem Schwenkpunkt aus im
wesentlichen nach hinten erstrecken und deren Gesamtreichweite die grösste Abmessung
des Aussenquerschnitts des Messkörpers erheblich übersteigt.
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Durch die Erfindung wird eine fortlaufende Beobachtung des Prüf-
bzw. Messergebmisses und eine zus ammenge fasste (integrierte) Bewertung von Rohren
möglich, die auch solche Abweichungen oder Veränderungen des Innenquerschnitts einbezieht,
die nur einzelne Ausschnitte des Innenprofils betreffen.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine
Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine Vorderansicht
dieser Vorrichtung mit Blickrichtung entgegengesetzt ihrer Bewegungsrichtung, Fig.
3 eine perspektivische Darstellung des dazugehörigen Mess- und Beobachtungsgeräts
und Fig. 4 ein Schaltbild des elektrischen Teils der Vorrichtung.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind, wie Fig. 1 und 2 zeigen, fünf
radiale Fühler in gleichen Winkelabständen von 720 an dem Messkörper 1 angebracht.
Die Fühler sind schwenkbar an axialen Vorsprüngen des Messkörpers 1 gelagert, welche
mit Aussengewinde versehen sind, auf das eine Schraubkappe 14 aufschraubbar ist,
die einen Zuganker 15 zum Anbringen des Zugseils 16 mittels einer Öse trägt. Der
Messkörper 1 hat eine zentrische Bohrung, die von einer Zugstange 3 durchsetzt ist,
an deren vorderem Ende eine Platte 4 mit Kreuzgelenk 5 angebracht ist. Eine zwischen
dem Messkörper 1 und dem hinteren Ende der Zugstange 3 angreifende Druckfeder 6
sucht die Zugstange 3 nach hinten, bezogen auf die Richtung der Bewegung der Vorrichtung
mittels des Zugseils, zu drücken. Die Vorspannung der Druckfeder 6 ist durch Gegenmuttern
7, 8 auf dem mit Gewinde versehenen Ende der Zugstange 3 einstellbar.
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Die fünf auf dem Umfang der Vorrichtung angeordneten Fühler, die je
einen äusseren, längeren Hebelarm 2 und einen kurzen, inneren Hebelarm aufweisen,
an dem eine Zugfeder 9 angreift, suchen infolge dieser Federkräfte eine Stellung
einzunehmen, in der die äusseren Hebelarme 2 möglichst weit in radialer Richtung
nach aussen greifen. Diese Bewegung wird begrenzt durch einen Anschlag, der von
dem Umfangs rand der Schraubkappe 14 gebildet wird. Die Zugstange 3 hat eine als
Zahnstange 10 ausgebildete Verlängerung, die mit einem mit der Achse eines Potentiometers
11 in fester Verbindung stehenden Zahnrad 12 zusammenwirkt. Das Potentiometer 11
wird von einem Halter 13 getragen, der seinerseits an dem Messkörper 1 befestigt
ist. Die äusseren Hebelarme 2 der Fühler sind in Richtung nach aussen konvex gestaltet.
Vorzugsweise haben sie im wesentlichen die Form von Kreisbögen. An den kurzen, inneren
Hebelarmen der Fühler, die ein gut abgerundetes Ende haben, liegt die Platte 4 an,
die unter Einwirkung der Druckfeder 6 steht. Ebenso wie die Kappe 14 ist auch die
Gehäusekappe 17, die auf den Messkörper 1 aufgeschraubt ist und das Potentiometer
umschliesst, kegel- oder torpedoformig gestaltet zwischen dem Raum, in dem sich
das Potentiometer befindet, vor dem Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz.
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Die Abdichtung dieses Raumes erfolgt durch einen O-Ring 18, eine Wellenabdichtung
19 und eine Verschraubung 20 mit Durchführung des Potentiometerkabels 21. An dem
Zuganker 22 am Ende des Gehäusekörpers 17 greift ein zur Sicherung und Entfernungsmessung
dienendes Schleppseil 23 an.
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Das Schleppseil 23 kann mit Markierungen zur Ablesung der Entfernungsstrecke
versehen sein, welche die Vorrichtung innerhalb des zu prSifenden Rohrs jeweils
durchlaufen hat. Zugleich kann es auc; als Tragseil für das Potentiometerkabel 21
dienen, das seinerseits keiner Zugbeanspruchung ausgesetzt werden soll. notfalls
kann die Vorrichtung auch mit Hilfe des Echleppseils 23 nach hinten wieder aus dem
Rohr herausgczogen werden.
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Zu der Vorrichtung gehört weiterhin eine Messbrücke mit Verstärker
24 und Zeigerinstrument 25. Das Potentiometer 11 liegt in an sich bekannter Weise
in einem Zweig der Verstärkermessbrücke, wie aus dem Schaltbild gemäss Fig. 4 zu
ersehen ist. Die Skala des Zeigerinstruments 25 kann so geeicht sein, dass sie die
Abweichung von einem kreisrunden Innenprofilquerschnitt eines zu prüfenden Rohrs
direkt in Prozenten angibt. Das Zeirerinstrument kann mittels des Potentiometers
26 auf Null gestellt werden. Zur Stromversorgung können eingebaute Batterien vorgesehen
sein.
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in Prüf- bw. Wessvorgang wird in der Weise vorbereitet, aass das
Zugseil 16 durch den Lin- und Ausgang des zu prüfenden Rohrabschnitts hindurchgeführt
wird. Dies kann mittels einer Guirimiblase erfolgen, deren Querschnitt etwa 75 %
des Rohrinnenquerschnitts beträgt und die an dem Seil 16 befestigt und mit Wasser
durch den Rohrabschnitt gespült wird. Die Vorrichtung, deren Fühler 2 mit Hilfe
eines fehlerfreien Rohrstücks
eingestellt worden sind, wird dann
in das zu prüfende Rohr eingeführt und mit dem Zugseil 16 hindurchgezogen. Das Schleppseil
23 ermöglicht die Feststellung der von der Vorrichtung durchlaufenden Rohrstrecke
und trägt zugleich das Kabel 21.
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Abweichungen des Rohrinnenquerschnitts veranlassen jeweils mindestens
einen der Fühler 2 zu einer Schwenkbewegung nach innen, die über den kurzen, inneren
Hebelarm des Fühlers, die Platte 4, das Kreuzgelenk 5, die Zugstange 3 und das Zahngetriebe
10, 12 auf das Potentiometer 11 übertragen werden. Eine Abnahme des Rohrinnenprofilquerschnitts,
die beispielsweise durch Ablagerungen an der Rohrinnenwand hervorgerufen ist, führt
zu gleich grossen Schwenkbewegungen aller fünf Fühler. Die Verstellung des Potentiometers
ist direkt proportional der Schwenkbewegung der Fühler und ergibt somit ein Mass
für die Verformung des Rohrinnenquerschnitts. Diese Widerstandsänderung wird in
bekannter Weise mit Hilfe der Verstärkermessbrücke 24 zur Wiedergabe des Messergebnisses
an dem Zeigerinstrument 25 sichtbar gemacht.
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Der häufig vorkommende Fall, dass die Verformung des Rohrs shr ungleichmässig
ist, hat zur Folge, dass einzelne der Fühler 2 erheblich stärker bewegt werden als
die übrigen. Hierdurch werden verschieden grosse Schwenkbewegungen der einzelnen.Fühlerhebel
bewirkt, so dass das Messergebnis ein anderes sein würde, wenn die Platte 4 ihren
Kontakt mit einigen Hebelarmen
verlieren würde. Dies wird durch
das Kreuzgelenk 5 vermieden, das eine Schrägstellung der Platte 4 zulässt. Die Platte
4 verbleibt daher auch bei sehr extrem unterschiedlicher Schwenkung der Fühler 2
bei stark unregelmässiger Verformung des Rohrinnern stets in Berührung mit sämtlichen
Fühlerhebeln. Die jeweilige Lage der Fühlerhebel, die von Art und Grösse der Verformung
des Rohrinnenquerschnitts abhängt, wird dadurch integriert. Sowohl die Schrägstellung
als auch die lineare Bewegung sind proportional dem Ungleichheitsgrad.
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Das gleiche Ergebnis würde auch dann erhalten werden, wenn statt der
Kombination ebene Platte/Kreuzgelenk eine plankonvexe Platte in Verbindung mit einer
konkaven Lagerschale verwendet würde.
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Somit sind die Möglichkeiten zur Ausbildung der Erfindung im einzelnen
nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere
könnten auch induktive, kapazitive oder pneumatische Geber statt eines Potentiometers
zur Signalumwandlung oder auch ein registrierendes Messgerät (Schreiber) statt eines
Zeigerinstruments angewendet werden.