DE2715810C3

DE2715810C3 -

Info

Publication number: DE2715810C3
Application number: DE19772715810
Authority: DE
Inventors: Robert 8900 Augsburg Machaczek
Original assignee: IPT INSTITUT fur PRUEFTECHNIK ING WOLFGANG PROCHASKA and CO KG 8901 REHLING
Current assignee: Ipt Institut fur Prueftechnik Geraetebau & C GmbH
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2715810B2; DE2715810A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Druckerzeugung und Druckregelung in Prüflingen, beispielsweise in beidseitig abgedichteten Rohrabschnitten, zwecks Dauerversuchsdurchführung nach vorgegebenen, sinusförmigen Druckänderungen mit und ohne konstante Druckvorgabe.

*> Es hat sich gezeigt, daß bei der Prüfung von Rohren auf Längsbeanspruchung und Umfangsbeansprdchung es vorteilhaft ist, den Druck zu verändern. Um nun aber solche Veränderungen kontinuierlich und gleichmäßig verteilt durch alle Druckwerte vorzunehmen, muß dabei

i" sinnvollerweise die Druckänderung sinusförmig sein. Eine solche sinusförmige Druckänderung für Dauerversuche an Prüflingen können zwar in einfacher Weise unter Verwendung von Druckkolben erzeugt werden, aber wenn nur Druckkolben für die Erzeugung von sinusförmigen Druckänderungen eingesetzt werden, ist damit noch nicht je nach Wunsch wahlweise die Amplitude des Druckes und auch die konstante Druckvorgabe einstellbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

-0 darin, mit einfachen Mitteln eine Anordnung zur Druckerzeugung und Druckregelung in Prüflingen, beispielsweise in beidseitig abgedichteten Rohrabschnitten, zu schaffen, die sowohl die konstante Druckvorgabe, als auch die sinusförmige Druckänderung während des Betriebes zuläßt.

Dies wird dadurch erreicht, daß diese Anordnung aus zwei über eine Kegelradanordnung von einem gemeinsamen Antrieb bewegte Kolbenanordnungen besieht, deren Druckgefäße miteinander und mit dem Prüfling

ro über eine entsprechende Rohrverbindung verbunden sind, so daß durch die Summe der Volumenänderungen in den Dru, kgefäßen der Kolbenanordnungen entsprechende Druckveränderungen im Prüfling erzeugbar sind.

i^r' Auf diese Weise kann über den gemeinsamen Zugang zum Prüfling in dem Prüfling ein Druck wirksam werden, der sich aus der Addition der Wirkung, das heißt, der Volumenänderung in den beiden Kolbenanordnungen ergibt. Da die Volumenänderung in jedem

•to der beiden Kolbenanordnungen eine sinusförmige Druckve; änderung bewirkt, ergibt sich aus der Addition der Volumenänderungen in den beiden Kolbenanordnungen eine Addition der sinusförmigen Druckveränderungen im Prüfling, das heißt wiederum eine sinusförmi-

^ ge Druckveränderung.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist entweder der Prüfling aus elastischem Material und/oder der Prüfling mit einem geschlossenen Ausdehnungsgefäß verbunden.

™ Hierdurch ist es möglich, alle Arten von Prüflingen, das heißt sowohl aus elastischem als auch aus nicht elastischem Material Dauerprüfungen mit sich sinusförmig ändernden Spannungsveränderungen zu unterziehen.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist jeder Druckkolben in an sich bekannter Weise exzentrisch mit einer Antriebsscheibe verbunden, die jeweils zur Verbindung mit dem gemeinsamen Antrieb auf der gleichen Achse als jedes der je einem Druckkolben zugeordneten Kegelräder der Kegelradanordnung angebracht sind, wobei beide Kegelräder über ein drittes Kegelrad gekoppelt sind und wobei die Achse des dritten Kegelrades senkrecht zu der Achse der beiden anderen Kegelräder steht und die Achse des

*>■* dritten Kegelrades zur wahlweisen Veränderung der Einstellung der Lage der Excenterpunkte der beiden Antriebsscheiben bezüglich einander schwenkbar um die Achse der beiden anderen Kegelräder gelagert ist.

Mit Hilfe dieser Kegelräder ist die Lage der Excenterpunkte der Antriebsscheiben bezüglich einander kontinuierlich veränderlich und damit auch die Lage der Druckkolben in den Druckgefäßen. Dies bedeutet, daß, wenn man einen Druckkolben in eine vorher definierte Nullage bringt, sich die Lage und damit das Volumen des anderen Druckkolbens in bezug auf den ersten Druckkolben beliebig einstellen läßi. Hierrrit ist, wie eingangs erwähnt, die Druckveränderung im Prüfling einstellbar.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist durch Drehen des dritten Kegelrades die Achse der beiden anderen Kegelräder zur wahlweisen Veränderung der Einstellung der Lage der Excenterpunkte der beiden Antriebsscheiben und der Lage der beiden Kolben zueinander und somit die Summe der Volumina der Kolben und damit die Amplitude der sinusförmigen Druckveränderung im Prüfling einstellbar.

Diese Einstellung der sinusförmigen Druckveränderung erfolgt mit einfachen und präzisen mechanischen Mitteln.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist durch ein an die zwischen den Druckkolben und dem Prüfling liegende Rohrverbindung die konstante Druckvorgabe im Prüfling auf den durch den Minimalwert der sinusförmigen Druckänderung bedingten und einstellbaren Mindestdruck regulierbar.

Hierdurch kann auch während des Prüfvorganges, gegebenenfalls unter Ausnutzung entsprechender Druckmeßeinrichtungen und in Abhängigkeit dsr Messungen einstellbare Ventile der Mindestdruck im Prüfling, auch wenn dieser sich aufgrund der Dauerversuche verforml, konstantgehalten werden.

Anhand der Fig. 1 bis 3 ist ein, die Erfindung erläuterndes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eine Übersicht der Anordnung zur Druckerzeugung und Druckregelung.

Die F i g. 2 zeigt als Beispiel zwei verschiedene Lagen der Kolben.

Die F i g. 3 zeigt für die in F i g. 2 gezeigten unterschiedlichen Kolbenlagen die zugehörigen Druckveränderungen in den Kolben und im Prüfling.

Aus der F i g. 1 ist ersichtlich, wie der Motorantrieb 2 der Kegelradanordnung 1 eine Antriebsscheibe 8 und ein Kegelrad 10 über die gemeinsame Achse 16 antreibt, Mit der Antriebsscheibe 8 ist der Kolben 3 excentrisch gekoppelt, wodurch mittels Rotieren der Aririebsscheibe 8 der Kolben 3 in bekannter Weise im Druckgefäß 5 hin und her bewegt und damit das Volumen geändert werden kann. Über ein weiteres Kegelrad 12, dessen Achse 13 senkrecht zur Antriebsachse 16 liegt, wird das Kegelrad 11 angetrieben, dessen Achse 18 wiederum die gleiche Achsenrichtung hat, wie die Antriebsachse 16 und damit senkrecht ebenfalls zur Achse 13 des Kegelrades 12 liegt. Auf die letztgenannte Achse 18 des Kegelrades 11 ist wiederum eine Antriebsscheibe 9 gesetzt, die excentrisch über entsprechende Verbindungsmittel den Kolben 4 im Druckgefäß 6 bei seinem Rotieren hin und her bewegt und damit das Volumen in diesem Gefäß verändert.

Nun ist es bekannt, daß durch das Bewegen eines Kolbens in einem Druckgefäß über eine excentrische Verbindung mit einer Antriebsscheibe und mittels der damit erfolgenden Volumenveränderungen am Ausgang des Gefäßes sinusförmige Druckveränderungen erzeugt werden können. Diese sind aber dann noch nicht beliebig hinsichtlich ihrer Amplitude einstellbar.

Um dies zu erreichen, werden die Druckkolben 5 und 6 über eine Rohrverbindung 19 miteinander und mit dem Prüfling 7 verbunden.

Der Prüfling 7 ist beispielsweise ein zu prüfender Rohrabschnitt das heißt, ein Hohlzylinderabschnitt aus einer laufenden Fertigung zwecks Dauerprüfung genommen. Ein solcher Rohrabschnitt wird beidseitig abgedichtet und dann mit einem Druckzulieferungsrohr, im vorliegenden Beispiel über das Verbindungsrohr 20 mit dem Rohr 19 verbunden.

κι Wird jetzt der Motorantrieb 2 in Bewegung gesetzt, so werden beide Kolben in ihren Druckgefäßen hin und her bewegt Da beide Kolben über das Verbindungsrohr 19 miteinander und über das Verbindungsrohr 20 mit dem Prüfling in Verbindung stehen, addieren sich die aus der Summe der Voiumenänderungen in den Druckgefäßen entstehenden Druckänderungen am Knotenpunkt 21. Im Prüfling 7 werden diese Druckänderungen ebenfalls wirksam. Diese ergeben sich aus der Addition der beiden die sinusförmigen Druckveränderungen verursachenden Voiumenänderungen in jedem der Kolben. Die Summe der beiden Druckveränderungen im Prüfling ergibt wiederum eine sinusförmige Druckveränderung.
Um nun die Druckveränderung, die an sich als Resultierende ergibt in der Amplitude zu bestimmen, kann durch Drehen der Achse 13 des Kegelrades 12 bezüglich der Achse 16, 18 der beiden anderen Kegelräder 10,11 und damit durch Verändern der Lage der Excenterpunkte 14, 15 der beiden Antriebsscheiben 8, 9 bezüglich einander jeweils eine andere Ausgangslage der Kolben 3 und 4 beliebig eingestellt werden. Diese Veränderung der Lage der Excenterpunkte 14, 15 der Antriebsscheiben bezüglich einander und damit der Kolbenausgangslagen bezüglich einander können unabhängig vom Antrieb 2 auch während des Betriebes vorgenommen werden. Die Einstellung bewirkt eine beliebige und kontinuierliche Änderung der Volumen der Druckgefäße. Um ein Beispiel zu haben, sind in Fig. 2 für beide Kolben 3 und 4 zwei verschiedene Ausgangslagen (Volumen der Gefäße) der Kolben bezüglich einander dargestellt. In der Fig. 3 sind diesbezügliche Kurven für die Druckveränderungen in den Kolben gezeigt. Es ist die resultierende Druckveränderung im Prüfling, welche sich ergibt aus der Addition der Voiumenänderungen in den beiden Kolben eingezeichnet.

Die Kurve a zeigt, wie das Druckverhalten bei Gleichlauf der Kolben ist, das heißt also, wenn beide Kolben von der Ausgangslage aus den maximalen Weg, das heißt die gesamte Kolbenlänge zurückzulegen haben. In diesem Falle entsteht der Maximaldruck. Nimmt man eine Verstellung der beiden Kolben um 90" vor, so halbiert sich der jeweilige maximale Druck gemäß der Abbildung b. Ist eine Verstellung um 180°

•π vorgenommen und laufen damit die Kolben vollständig gegenläufig, so wird sich am Knotenpunkt 21 die Wirkung der beiden Kolben aufheben. Es bleibt nur die Druckvorgabe, Abbildung c.

Da, wenn man nicht mit einem Vakuum arbeitet, es vorteilhaft ist, den Mindestdruck der sich aus der sinusförmigen Veränderung ergibt, nicht unter Null fallen zu lassen, ist es wünschenswert, eine gewisse konstante Druckvorgabe vorzugeben. Dieser muß also mindestens den Druck im Druckgefäß konstant auf Null, vorzugsweise aber auf 2 bis 3 bar, halten. Diese Druckvorgabe ist in der Darstellung nach F i g. 3 bereits berücksichtigt worden.

Da bei Dauerversuchen an Rohren, die eine gewisse

Elastizität haben, sich Dauerverformungen einstellen können, ist es wünschenswert, nach solchen Verformungen die Druckvorgabe im Prüfling konstant zu halten. Dieses Konstanthalten kann von einer Druckmessung im Prüfling abhängig gemacht werden. In Abhängigkict der Druckveränderung im Prüfling kann ein Venlil 22 in der Druckleitung 23 steuerbar angeordnet sein. Wie vorstehend erwähnl, erfolgt diese zusätzliche Druckvorgabc in Abhängigkeit der Messung über eine Meßvorrichtung 24.
Um Dauerversuche mit sich sinusförmig ändernden Druckverhältnissen an Prüflingen z. B. 7, durchführen zu können ist es an und für sich wünschenswert, diese Versuche entweder an aus elastischem verformbaren Material bestehenden Prüflingen oder an aus starrem Material mit einem geschlossenen Ausdehnungsgefäß 25 angeschlossenen Prüflingen vorzunehmen. Durch diese Voraussetzungen ist es auch möglich, die Amplitude der Druckveränderungen zu ändern, ohne daß der Prüfling sofort zerberstet, oder die Prüfgeräte sofort zerstört werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung /ur Druckerzeugung und Druckregelung in Prüflingen, beispielsweise in beidseitig abgedichteten Rohrabschnitten, zwecks Dauerversuchsdurchführung nach vorgegebenen, sinusförmigen Druckänderungen mit und ohne konstante Druckvorgabe, dadurch gekennzeichnet, daß diese Anordnung aus zwei über eine Kegelradanordnung (1) von einem gemeinsamen Antrieb (2) bewegte Kolbenanordnungen (3, 4) besteht., deren Druckgefäße (5,6) miteinander und mit dem Prüfling (7) über eine entsprechende Rohrverbindung (19) verbunden sind, so daß durch die Summe der Volumenänderungen in den Druckgefäßen (5, 6) der Kolbenanordnungen entsprechende Druckveränderungen im Prüfling (7) erzeugbar sind.

2. Anordnung zur Druckerzeugung und Druckregelung in Prüflingen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Prüfling (7) aus elastischem Material und/oder der Prüfling (7) mit einem geschlossenem Ausdehnungsgefäß (25) verbunden ist.

3. Anordnung zur Druckerzeugung und Druckregelung in Prüflingen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckkolben (3, 4) in an sich bekannter Weise exzentrisch mit einer Antriebsscheibe (8 bzw. 9) verbunden ist, die jeweils zur Verbindung mit dem gemeinsamen Antrieb (2) auf der gleichen Achse (16, 18) als jedes der je einem Druckkolben (3,4) zugeordneten Kegelräder (10, U) der Kegclradanordnung (1) angebracht sind, wobei beide Kegelräder (10, 11) über ein drittes Kegelrad (12) gekoppelt sind und wobei die Achse (13) des dritten Kegelrades (12) senkrecht /u den Achsen (16, 18) der beiden anderen Kegelräder (10, 11) steht und die Achse (13) des dritten Kegelrades (12) zur wahlwcisen Veränderung der Einstellung der Lage der Exccntcrpunktc (14, 15) der beiden Antriebsscheiben (8, 9) bezüglich einander schwenkbar um die Achse (16, 18) der beiden anderen Kegelräder (10, 11) gelagert ist.

4. Anordnung zur Druckerzeugung und Druckregelung in Prüflingen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Drehen des dritten Kegelrades (12) die Achsen (16, 18) der beiden anderen Kegelräder (10, 11) zur wahlweisen Veränderung der Einstellung der Lage der Excenterpunkte (14, 15) der beiden Antriebsscheiben (8, 9) und damit der Lage der beiden Kolben (3, 4) zueinander und somit die Summe der Volumina der Kolben (3, 4) und damit die Amplituden der sinusförmigen Druckveränderung im Prüfling (7) einstellbar sind.

5. Anordnung zur Druckerzeugung und Druckregelung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die zwischen den Druckkolben (3, 4) und dem Prüfling (7) liegende Rohrverbindung (19) die konstante Druckvorgabe im Prüfling auf den durch den Minimalwert der sinusförmigen Druckänderung bedingten und einstellbaren Mindestdruck regulierbar ist.