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R ohrprüfpresse
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Die Erfindung bezieht sich auf eine RohrprUrpresse zur hydrostatischen
InnendruckprUfung von Rohren, insbesondere von Großrohren, bestehend aus je einer
Druck- und Dichtplatte zum druckdichten Abschließen der beiden offenen Rohrenden,
aus hydraulischen oder mechanischen Antrieben zum Anfahren mindestens einer der
Dichtplatten an ein Rohrende und zum Gegenhalten während der DruckprUfung, die sich
an formsteifen Gegenlagern im Pressenkopf abstUtzen, aus die beiden Gegenlager verbindenden
horizontalen Zugelementen zu beiden Seiten des zu prUfenden Rohres und aus einer
Einrichtung zum Füllen des abgedichteten Rohres mit dem flüssigen Prüfmedium und
zum Aufbauen, Anzeigen und Überwachen des PrUfdruckes.
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Der Einsatz von Rohren rür die Massengutförderung, z. B.
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rUr den O1- oder Erdgastransport, rUr die Frisch- und AbwasserfUhrung
od.dgl., ist in den letzten Jahren in starkem Maße angestiegen, wobei die Tendenz
eindeutig zu immer größeren Rohrdurchmessern geht. DarUber hinaus wurden auch neue
Anwendungsgetiete
insbesondere für Croßrohre als tragende Stützelemente
fUr z. R. Pohrinseln oder im Hochbau erschlossen. Die nicht zu Ubersehende Größenordnung
von bei einem Bruch derartiger Großrohre auftretenden Schäden hat dabei geffitlrt,
daß die Qualitätsanforderungen insbesondere hinsichtlich der Druckfestigkeit und
der Streckgrenze von Großrohren stindig gestiegen sind. Dies gilt besonders für
längs- oder spiralgeschweißte Großrohre, bei denen die Schweißnaht; naturgemäß eine
besonders bruch- oder rißgefitrdete stelle darstellen kann. Beispielsweise bei Großstahlrohren
muß jedoch die Schweißnaht eine dem übrigen Rohrwerkstoff gleichwertige Belastbarkeit
aufweisen.
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Zur <ewährleistung dieser Anforderungen ist eine Prüfung vorgeschrieben,
bei welcher die einzelnen Rohre bis zu ihrcr zu gewährleistenden Streckgrenze belastet
werden.
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Diese Prüfung erfolgt auf sog. Rohrprüfpressen, in denen die Rohre
stirnseitig abgedichtet, mit einem flUssigen Prüfmedium gefüllt und durch Aufbauen
eines der Materialstreckgrenze entsprechenden Innendruckes belastet und dabei auf
Dichtheit und Festigkeit geprüft werden.
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Derartige Rohrprüfpressen sind in verschiedenen Ausführungen für
Rohre der unterschiedlichsten Nennweite bekannt. Pei allen diesen Ausführungen sind
zwei Pressenköpfe auf einem Pressenrahmen bzw. auf dem Fundament abgestützt und
miteinander über mehrere hochfeste horizontale Zuganker verbunden. Mindestens einer
dieser Pressenköpfe ist entlang der Zuganker verfahrbar und durch Querriegel oder
andere Halterungen mit in vorbestimmten Abständen an den Zugankern vorgesehenen
Anschlägen verriegelbar, so daß der
gegenseitige Zwischenabstand
der Pressenköpfe an unterschiedliche Längen von zu prUfenden Rohren angepaßt werden
kann. Konstruktiv sind diese Pressenköpfe als biegesteife Querbrücken ausgebildet
und stellen Gegenlager dar, an denen sich hydraulische oder mechanische Antriebe
für Dichtungsplatten abstützen. Diese als Spindeltriebe oder hydraulische Stellzylinder
ausgebildeten Antriebe sind mit den formsteifen Dichtungsplatten zum Verschließen
der freien Rohrenden verbunden und so ausgelegt, daß die Dichtungsplatten an die
Stirnenden eines zwischen die Pressenköpfe und die Zuganker eingebrachten Rohres
herangefahren und in abdichtende Anlage gebracht werden können. Diese Antriebe und
in entsprechender Weise auch die Pressenköpfe bzw. Querbrücken müssen während des
Prüfvorganges die von dem flüssigen Prüfmedium auf die Dichtungsplatten ausgeübten
Druckkräfte aufnehmen und auf die Zuganker übertragen. Aufgrund der radialen Abstände
zwischen der Abstützfläche des Antriebes und den Angriffspunkten der Zuganker an
der jeweiligen Querbrücke ergeben sich hohe Biegemomente, die allein durch die konstruktive
Ausbildung, d. h. die Formsteifigkeit, der Querbrücke aufgenommen werden müssen.
Diese Biegebeanspruchungen führen bei Pressen großer Leistung, bei denen Gegenhaltekräfte
von z. B. mehr als 2000 Mp aufgenommen werden müssen, zu einem außerordentlich hohen
konstruktiven Aufwand. Insbesondere bei der Anwendung von mechanischen Antrieben,
z. B. einem Spindel- oder Schneckentrieb,efficht dieser Konstruktionsaufwand eine
kommerziell kaum noch zu vertretende Größenordnung. Dies gilt besonders auch für
die konstruktive Ausbildung der Verriegelung der zum Ausgleich unterschiedlicher
Rohrlängen längs verfahrbaren Querbrücke mit den in vorbestimmten Abständen an den
Zugankern vorgesehenen Anschlägen.
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Die Verriegelungsorgane müssen einerseits beweglich, d. h.
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gegenüber den Anschlägen der Zuganker quer verschiebbar in der
Querbrücke
angeordnet und so formsteif ausgebildet sein, daß sie die gesamten Gegenhalteträfte
von z. B. mehreren 1000 Mp aufnehmen und übertragen können.
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Ein weiterer Nachteil dIeser bekannten Prüfpressen liegt in der Anordnung
der Zuganker und der Querbrücken, die in einem gewissen Abstand oberhalb des Fundamentes
verlaufen. Diese Zugankeranordnung beschränkt die freie Zugänglichkeit des eigentlichen
Prüfraumes zum Ein- und Ausbringen der Rohre mit der Folge, daß die Rohre entweder
nur seitlich eingerollt oder aber nur von oben durch Kräne in den Prüfraum zwischen
die Zugstangen eingebracht werden können. Darüber hinaus beanspruchen derartige
Pressen einen relativ großen Raum.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungsfähigkeit einer Rohrprüfpresse
der eingangs genannten Art, insbesondere hinsichtlich der maximalen Prüfdrücke,
der Gegenhaltekräfte und der Durchsatzleistung, zu steigern und gleichzeitig den
konstruktiven maschinentechnischen Aufwand wesentlich zu senken.
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Der Lösung dieser Erfindungsaufgabe liegt der Gedanke zugrunde, die
beim Prüfen der Rohre auftretenden hohen Belastungen ausschließlich als reine Zug-
und Druckkräfte aufzunehmen und zu übertragen, ohne daß zu Biegebeanspruchungen
führende Momente auftreten, sowie diese die Belastungen aufnehmenden Teile derart
anzuordnen, daß eine Behinderung des Rohreintrages vermieden wird.
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Konstruktiv ist dieser Lösungsgedanke dadurch verwirklicht, daß die
Zugelemente einen in sich geschlossenen
ovalen Ringanker bilden,
der aus je einem geraden Längsabschnitt parallel zu jeder Rohrseite und aus Je einem
gleichmäßig bogenförmigen Kopfabschnitt an jedem Pressenkopf besteht, und daß im
Innenraum der beiden bogenförmigen Kopfabschnitte eine druckfeste Abstützung vorgesehen
ist, die die Gegenlager für die Anfahr- und Gegenhalte -Antriebe der Dichtplatten
bildet.
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Durch den ovalen, in sich geschlossenen Ringanker und die Anordnung
der druckfesten Gegenlager innerhalb der bogenförmigen Kopfabschnitte dieses Ringankers
wird erreicht, daß die von den Antrieben während der Druckprürun usgeübten Abstützkräfte
als reine Druckkräfte in die Gegenlager eingehen. Durch die großflächige Abstützung
dieser Gegenlager an den bogenförmigen Kopfabschnitten des Ringankers werden diese
Druckkräfte in im Ringanker wirksame Zugkräfte umgesetzt, ohne daß Biegemomente
auftreten können.
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Eine besonders zweckmäßige und kostengünstige Weiterbildung der Erfindung
besteht darin, daß der ovale Ringanker aus einem hochfesten Stahlbetonzugbalken
besteht, dessen Kopfabschnitte halbkreisförmig ausgebildet sind. Diese im Pressenbau
unübliche Kombination von tnaschinentechnischen und bautechnischen Maßnahmen führt
zu einer außerordentlichen Verringerung des Herstellungsaufwandes, da z. B. jede
bisher notwendige Bearbeitung der Zugelemente wegfällt.
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Durch die geometrisch besonders günstige Kreisbogenform der Kopfabschnitte
ergibt sich eine gleichmäßige Umsetzung der Druckkräfte in die im Ringanker wirksamen
Zugkräfte, ohne daß Beanspruchungsspitzen oder -konzentrationen auftreten.
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Je nach der Größe und den spezifischen Anforderungen der Presse können
die in den halbkreisrörmigen Kopfabschnitten des Ringankers angeordneten Gegenlager
für die Antriebe entweder eine armierte Betonfüllung oder aber eine Stahlträgerkonstruktion
sein.
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Eine betriebstechnisch und hinsichtlich der Prüfleistung besonders
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der ovale
Ringanker im Fundament der Presse als Begrenzung einer Prüfgrube angeordnet ist,
wobei seine Längsmittelachse unter dem Bodenniveau verläuft. Bei einer derartigen
Pressenausführung können die Rohre seitlich frei in die Presse eingerollt oder aber
durch Kräne von oben eingebracht und ausgehoben werden, wobei die Prüfgrube gleichzeitig
als Sammel- und Ablaufbecken für das flüssige Prüfmedium dient. Der eigentliche
Prüfvorgang vollzieht sich dabei innerhalb der Prüfgrube.
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Dabei ist es besonders zweckmäßig, in der Grube eine heb- und senkbare
Plattform mit Auswerfern und Einlegeprismen für die Rohre vorzusehen. Diese aus
Längsträgern und Abdeckgittern bestehende Plattform ermöglicht in ihrer vollständig
hochgefahrenen Position eine ebene Abdeckung der gesamten Prüfgrube, die z. B. von
Rohren überrollt werden kann.
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Zum Ausgleich unterschiedlicher Längen zu prüfender Rohre können
Zwischenstücke, z. B. Distanzrohre, von vorbestimmten
Längen zwischen
die Gegenlager und eine Dichtplatte eingesetzt werden.
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Eine besonders einfache Ausftuirung ergibt sich, wenn nur an einem
Pressenkopf ein hydraulischer oder mechanischer Antrieb zum axialen Verfahren der
Dichtungsplatte vorgesehen und der andere Pressenkopf mit seinem Gegenlager und
der Dichtungsplatte ortsfest ausgebildet ist. Je nach den spezifischen Anforderungen
kann jedoch auch an jedem Pressenkopf je ein vorzugsweise aus hydraulischen Stellzylindern
bestehender Antrieb zum Verfahren der Dichtungsplatten vorgesehen werden. Ferner
können auch Hilfsantriebe zum axialen Verschieben und Anfahren des Rohres an die
eine der Dichtungsplatten vorgesehen sein.
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Im folgenden wird eine bevorzugte AusfUhrung einer erfindungsgemäßen
Rohrprüfpresse anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1
eine schematische Draufsicht auf eine Rohrprtlfpresse; Fig. 2 einen Vertikalschnitt
durch einen Pressenkopf mit lydraulischen Antrieben für die Dichtungsplatte für
eine Rohrprüfpresse; Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den anderen Dichtungskopf
für die Rohrprüfpresse; Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt der Rohrprüfpresse nach
Fig. 1 längs der Schnittlinle IV-IV in Fig. 1.
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Die dargestellte Rohrprüfpresse ist zur Innendruckprüfung von Großrohren
ausgelegt. Sie besteht aus einem ovalen, in
sich geschlossenen
Ringanker 1, der aus zwei seitlich neben dem Rohr verlaufenden geraden Abschnitten
3 und 4 und aus je einem halbkreisfdrmig gebogenen Kopfabschnitt 5 und 6 an jeder
Kopfseite der Presse zusammengesetzt ist. Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich,
besteht dieser Ringanker aus einem durchgehenden Stahlbetonzugbalken mit einer entsprechenden
Anzahl von hochfesten Armierungen 7. Die von den halbkreisförmigen Kopfabschnitten
5 und 6 des Ringankers 1 eingschlos nenv Innenräume sind zumindest teilweise mit
einer druckfesten Betonfüllung 8 und 9 ausgefüllt, die mit einer Stahlkonstruktion
kombiniert werden kann und in der - wie aus Fig. 2 ersichtlich - Freiräume 10 zur
Aufnahme von Hilfsaggregaten vorgesehen sein können.
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An jeder Stirnseite der jeweils ein Gegenlager bildenden Betonfüllungen
8 und 9 ist eine Platte 11 bzw. 12 befestigt, die die beim Prüfen auftretenden Druckkräfte
in die Betonfüllung einleiten. An der Gegenplatte 11 stützen sich bei der Ausführung
nach Fig.l zwei hydraulische Gegenhaltezylinder 13, 14 ab, deren Kolben 15, 16 an
einer Druck- und Dichtungsplatte 17 befestigt sind. Diese Iruckplatte dichtet ein
in die Presse eingebrachtes Rohr 18 während des Füllvorganges und bei der Innendruckprüfung
flüssigkeitsdicht ab.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist zwischen den - vertikal
übereinander angeordneten - Antriebszylindern 13 und 14 ein Rückholzylinder 19 vorgesehen,
der sich teilweise in den in der Betonfüllung 8 angeordneten, mit einer Stahlverkleidung
20 versehenen Raum 10 hinein erstreckt. Die Kolben85 und 16 der Anfahr- und Gegenhaltezylinder
13 und 14 sind bei der Ausführung nach Fig. 2 in einer Zwischenplatte 21
geführt.
Ferner weist die Dichtungsplatte 17 an ihrer inneren Stirnseite eine Anlageplatte
22 für die Stirnseite des Rohres 18 auf.
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Der in Fig. 1 linke Pressenkopf, der demnach Fig.3 im wesentlichen
entspricht, besitzt eine teilweise bis in den Innenraum des bogenförmigen Abschnittes
6 des Ringankers hineinreichende StJahlträgerkonstruktion 25, die sich mit der äußeren
Stirnseite an der Platte 12 abstützt und an deren innerer Stirnseite sich eine Druck-
und Dichtungsplatte 26 abstützt. An diese Druck- und Dichtungsplatte schließt nach
innen wiederum eine Anlageplatte 27 an, die eine flüssigkeitsdichte Abdichtung des
offenen Endes des Rohres 18 gewährleistet (Fig. 3).
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Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, weist der in sich geschlossene
ovale Rlnganker '1 einen rechteckigen Querschnitt auf und ist im Pressenundament
so angeordnet, daß er mit dem Bodenniveau des Fundamentes 29 fluchtet und seine
horizontale Mittelebene, in der die Mittelachse 48 der zu prüfenden Rohre verläuft,
unter dem Niveau des Fundamentbodens liegt. Dieser Ringanker begrenzt seitlich eine
Prüfgrube 30, die gleichzeitig als Auffang- und Sammelbecken für das flüssige Prüfmedium
dient und in der eine heb- und senkbare Plattform 31 angeordnet ist. Diese Plattform
31 besteht aus zwei Längsträgern 32, 33 an den Seiten der Prüfgrube 30, zwischen
denen sog. Einlegeprismen 34, 35 mit Rohrauswerfern 37, 38 befestigt sind. Der freie
Zwischenraum zwischen den Längsträgern 32 und 33 ist durch Gitterroste 39 abgedeckt.
Zur Höhenverstellung der Plattform 31 sind an jeder Kopfseite der Presse Kettenwerke
vorgesehen, die Zugketten 40, 41 und ortsfeste Fübrungsschienen 42, 43 aufwiesen.
An diesen Führungsschienen 42 und 43 laufen Stützrollen
44, 45,
die in die Träger 32, 33 mit den Zugketten 40, 41 verbindenden Haken 46, 47 gelagert
sind. Zum Heben und Senken der Plattform 31 und zum Zentrieren der jeweiligen Rohre
18 auf die Prüfmittelachse 48 dienen auf jedem Pressenkopf über Tlur angeordnete
Antriebe 49 und 50, die für einen Synchronlaur der vier benötigten Kettenwerke und
zum einseitigen T!eben der Plattform ausgelegt sind, um das Entleeren der geprüften
Rohre zu beschleunigen.
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Zum Füllen der Rohre 18 sind in seitlichen Fundamentkanälen Hauptfülleitungen
51 verlegt, die mit Radialkanälen 52 im Inneren der Druckplatte 17 bzw. 26 verbunden
werden können. Aus diesen Radialkanälen 52 gelangt das Prüfmedium durch einen kurzen
Axialkanal 52a in den Rohrinnenraum (Fig. 4).
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Zum Ausgleich von unterschiedlichen Rohrlängen können im linken Teil
der Fig. 1 dargestellte Distanzrohre 55 zwischen die Platte 12 und die Trägerkonstruktion
25 eingesetzt werden.
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Die Innendruckprüfung eines Rohres wird in folgender Weise durchgeführt:
Ein zu prüfendes Rohr wird seitlich in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles
53 in die Presse bei voll hochgefahrener Plattform 31 eingerollt und zentriert.
Daraufhin erfolgt das Absenken der Plattform 31, bis die Rohrmittelachse 48 in der
Mittelebene des Ringankers 1 verläuft.
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Die Druck- und Dichtungsplatte 17 bzw. die Anlageplatte 22 (Fig. 2)
wird durch Betätigen der Zylinder 13 und 14 in flüssigkeitsdichte Anlage an die
Stirnseite 18 des Rohres gebracht, wodurch gleichzeitig eine ebenfalls flüssigkeitsdichte
Anlage der anderen Rohrstirnseite 18 an der Druck- und Dichtungsplatte 26 bzw. der
Anlageplatte 27 erfolgt. Daraufhin
wird das Rohr mit dem Flüssigen
Prüfmedium, z. B. Wasser oder einer Wasser-Öl-Emulsion, durch nicht dartgestellte
Einrichtungen wahlweisc von einer oder beiden axial oder radial durch die Druckplatte
gefüllt und anschließend durch Hochdruckpumpen der Prüfdruck von z. B. 200 bis 300
bar im Rohrinnenraum aufgebaut. Nach Ablauf einer vorbestimmten Prüfzeit von beispielsweise
15 Sekunden wird das Rohr entlastet und das Prüfmedium in die Prüfgrube 30 entleert.
Durch Anheben der Plattform 31 mittels der Kettenwerke 41 bis 50 gelangt das geprüfte
Rohr auf Flurniveau und kann in Richtung des Pfeiles 5l in Fig. 1 z. B. über Rollgänge
zur anderen Seite hin nach Detätigen der Auswerfer 37, 38 abgefördert werden. Damit
ist der Prüfvorgang abgeschlossen und ein weiteres Rohr kann in die Presse seitlich
eingerollt oder aber auch durch Kräne von oben eingesetzt werden.