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Verfahren zur Steuerung eines Druckregulierungssystems
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bei an einem bzw. gleichzeitig an mehreren Prüflingen, insbesondere
Kunststoffrohrabschnitten, erfolgenden Dauerbelastungsprüfungen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Druckregulierungssystems bei an einem
bzw gleichzeitig an mehreren Prüflingen, insbesondere Kunststoffrohrabschnitten,
erfolgenden Dauerbelastungsprüfungen mit annähernd gleichem Druck in Abhängigkeit
des Prüfl ngsverhaltens und der jeweils bereits abgelaufenen Prüfzeit, wobei die
gesamte Prüfzeit in Abhängigkeit der auftretenden Fehlerhäufigkeit veränderbar ist.
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Es wird bei den vorgenannten Dauerbelastungsprüfungen davon ausgegangen,
daß die Prüflinge über eine sehr lange Zeit einem nahezu gleichen Druck ausgesetzt
werden.
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Man geht neuerdings davon aus, daß bei Nichtauftreten von Brüchen
an Prüflingen innerhalb einer bestimmten Zeit, welche der ursprünglichen Prüfdauer
wesentlich unterschreitet die Gesamtpru.fdauer auch dementsprechend geringer sein
kann, als bei Auftreten von Brüchen vor Ablauf der Gesamtprüfdauer. Demnach wäre
es zweckmäßig, bei jedem Bruch während einer Parallelprüfung die Gesamtprüfdauer
immer wieder zu verlängern. Insgesamt würde man dann bei guter Qualität der Prüflinge
und nur geringer Anzahl von Brüchen bzw. bei fehlerlosem Verhalten viel Prüfzeit
sparen. Bislang hat man keine einfache Handhabung für solche Dauerbelastungsprüfungen,
insbesondere keinen vollautomatisch gesteuerten Ablauf gehabt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zu bilden, mittels dem eine vollautomatische Steuerung eines Druckregulierungssystems
und eines Prüfungsverlaufes möglich wird Dies wird dadurch erreicht, daß mittels
zumindest eines den oberen und den unteren, voreingestellten Druckwert für die Dauerprüfung
eines bzw. mehrerer Prüflinge feststellendes Mittel eine jeweils erforderliche Druckerhöhung
auf den eingestellten Wert festgestellt wird und in gleichen Zeitabschnitten die
Anzahl von einer zentralen Steuerung für die DruckerhaltIng abgegebenen Steuerimpulse
von entsprechenden Zählmitteln bestimmt werden und weiterhin in Abhängigkeit einer
von der zentralen Steuerung festgestellten, bestimmten Anzahl von Steuerimpulsen
je Zeitabschnitt, die zur Erhaltung des vorbestimmten Druckes im Prüfling notwendig
sind, die zentrale Steuerung zur Feststellung eines schadhaften Prüflings zuerst
mittels entsprechendes Schließen und Öffnen der den Prüflingen zugeordneten Ventile
auf Einzelprüfung und anschließend nach Feststellung und Kennzeichnung des schadhaften
Prüflings auf Fortsetzung der Parallelprüfung ohne schadhaften Prüflinge für die
Dauer einer in Abhängigkeit der bereits abgelaufenen Prüfzeit und der Anzahl ausgefallener
Prüflinge von der Steuerung neu bestimmten Gesamtprüfzeit umgeschaltet wird.
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Auf diese Weise wird es möglich, mittels einer zentralen Steuerung
nicht nur eine einfache, gleichmäßige Druckregulierung auf einem vorbestimmten Wert
in den Prüflingen vorzunehmen, sondern auch mittels der zentralen Steuerung selbsttätig
schadhafte Prüflinge festzustellen und selbsttätig die Vorbedingungen für die weiterhin
durchzuführende Dauerprüfung festzulegen.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der
zentralen
Steuerung ein über einen Umsetzer die Befehle aufnehmender und anhand vorgegebener
Daten verarbeitender, die neue Gesamtprüfzeit festlegender Mikrorechner vorgesehen.
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Durch die Ausnutzung integrierter, elektronischer Bausteine eines
Mikrorechners ist die zusätzlich notwendige Steuerung einfach und billig auslegbar.
Außerdem können auch nachträglich zusätzliche Bedingungen gestellt und weitere Daten
zu weiteren Befehlen verarbeitet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die erste Umschaltung
auf Einzelprüfung erst nach einer einmalig zuerst festgestellten höheren Anzahl
von durch die zentrale Steuerung abgegebenen Impuls je Zeitabschnitt durch die zentrale
Steuerung veranlaßbar.
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Hierdurch ist sichergestellt, daß die bei Anfang der Dauerbelastungsprüfung
auftretende Anfangsausdehnung des Prüflings nicht zu einer Umschaltung und somit
nicht zu einer nicht erforderlichen Überprüfung der einzelnen Prüflinge führt.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die den Prüflingen
zugeführten, regelmäßigen und gleichen Druckerhöhungen von einem Kontaktmanometer
überwacht und bei Überschreiten des Druckes um einen bestimmten, vorgegebenen, oberhalb
der oberen Grenze des gewünschten Dauerwertes liegenden und an einem Kontaktpunkt
eines Kontaktmanometers festgestellten Wert, der Druck unter Zuhilfenahme der Steuerung
beschleunigt auf den unteren Sollwert des gewünschten Dauerwertes der Dauerprüfung
abgelassen.
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Auf diese Weise ist es möglich, Störungen, die durch Verschmutzung
in den ZuSuhr- bzw. Abfuhrwegen für das
Medium auftreten kennen9
selbsttätig zu beseitigen. Solche Vorgänge können mehrfach hintereinander stattfinden,
wodurch die Sicherheit zur Störungsbeseitigung erhöht wird. Es können nämlich solche
Verschmutzungen derart sein, daß mehrere solche Vorgänge nacheinander notwendig
sind. Die Wiederholung erfolgt dann so lange, bis wiederuf der normale obere, festgelegte
Grenzwert für den Druck eingehalten wird0 Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung
sind zur Erhöhung der Regelgenauigkeit am Kontaktmanometer mehrere von der Steuerung
erfaßbare Meßpunkte vorgesehen.
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Auf diese Weise ist sichergestellt, daß eine ausreichende Genauigkeit,
auch bei Überlaufen von Kontakten sichergestellt ist.
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Anhand der Darstellungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben.
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In der Fig. 1 ist die Anordnung für die Dauerprüfung mehrerer bzw.
einzelner Prüflinge schematisch dargestellt.
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Aus der Fig. 2 geht hervor, wie die Anzahl der Impulse sich im Verhältnis
zur Zeit darstellen lassen.
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Die Fig. 3 dient zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand eines Diagrammes, in dem der Druck im Verhältnis zur Zeit wiedergegeben ist.
Aus diesem Diagramm ist auch ersichtlich, wie bei Überschreiten bestimmter höherer
Spannungsschwellen ein schnelles Ablassen des Mediums steuerbar ist.
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Die in Fig. 1 gezeigte Steuerung ist mit integrierten, elektronischen
Schaltkreisen und mit einem Mikrorechner ausgestattet. Der Mikrorechner sorgt in
Abhängigkeit em-
pfangener Informationen und gespeicherter Informationen
für die Erzeugung von Befehlen, die für die Steuerung der für die Druckerhöhung
in den Prüflingen vorgesehenen Mittel, beispielsweise Magnetventile, und für eine
zentrale Luft-/Wasserpumpe notwendig sind.
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Bei den durchgeführten Dauerbelastungsprüfungen ist davon ausgegangen,
daß, wenn kein Prüfling während eines Prüfvorganges bis zu einer bestimmten Zeit,
beispielsweise 60 Stunden, ausfällt, der Versuch als beendet betrachtet werden kann.
Je nach dem, ob aber ein Prüfling nach einer bestimmten Zeit bzw. mehrere Prüflinge
nach einer anderen vorbestimmten Zeit ausfällt bzw. ausfallen, muß von der zentralen
Steuerung unter Zuhilfenahme des Mikrorechners eine neu festzulegende Gesamtprüfzeit
bestimmt werden. Es ist klar, daß die Prüfzeit umso länger ist, je mehr Prüflinge
innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach Anfang der betreffenden Dauerprüfung zum
Ausfall kommen. Dies bedeutet also, daß bei jedem Ausfallen eines Prüflings festgestellt
werden muß, wieviel Prüfzeit bereits abgelaufen ist und wieviele Prüflinge zu diesem
Zeitpunkt bereits zum Ausfall gekommen sind. Aufgrund der weiterhin bekannten, laufenden
Gesamtprüfzeit muß dann die neu festzulegende Prüfzeit bestimmt werden.
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Aber nicht nur die Prüfzeit muß festgelegt werden, sondern auch, welcher
bzw. welche Prüflinge schadhaft sind.
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Zu diesem Zwecke muß die zentrale Steuerung beliebig von Mehrfachprüfung
auf Einzelprüfung und umgekehrt umschalten können. Einmal als schadhaft festgestellte
Prüflinge dürfen in der Nehrfachprüfung nicht mehr aufgenommen werden. Sie müssen
deshalb während des Prüfungsablaufes als derart zentral gekennzeichnet werden. Die
Ventile der entsprechenden Prüflinge müssen dem Zustand des Prüflings entsprechen
und der Mehrfach- bzw. Einzelprüfung entsprechend steuerbar sein.
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Der zentralen Steuerung ist, wie vorstehend bereits erwahnt, zur Durchführung
der Steuervorgänge nicht nur ein Mikrorechner sondern sind weiterhin auch noch Zählschaltmittel
und Speicherschaltmittel zugeordnet. Der Mikrorechner dient zur Verarbeitung eingehender
Informationen in Abhängigkeit gespeicherter Informationen. Die Zähler dienen im
wesentlichen zur Abzählung der Anzahl der Impulse je Zeitabschnitt, während die
Speicherschaltmittel sowohl zur Speicherung erarbeiteter Informationen, beispielsweise
eingehender Impulse (nach jedem Zeitabschnitt kann dann der zugeordnete Speicher
wieder gelöscht werden)und aber auch zur Speicherung von Kennzeichnungen und Adressen
schadhafter Prüflinge, um zur Einsparung an Arbeitszeit ein nicht erforderliches
Ansteuern solcher Prüflinge während Mehrfach- und Einzelprüfungen zu vermeiden.
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Für die entsprechende Zusammenarbeit der der zentralen Steuerung zugeordneten
Einrichtungen ist eine entsprechende Zusammenschaltung notwendig, welche aus der
Fig. 1 hervorgeht. Die in der Fig. 1 angegebenen Eeile geben jeweils die Richtung
des Informationsaustausches an. Die von der zentralen Steuerung ESt ausgehenden
Pfeile geben an, von welchen Mitteln, z.B. Ventile, Kontaktmanometer, die zentrale
Steuerung Informationen erhält bzw. zu welchen sie Befehle abgibt. Alle Informationen,
die in die zentrale Steuerung eingehen und alle Befehle, die abgegeben werden, müssen
entsprechend umgesetzt werden, weshalb also dem Mikrorechner CPU zumindest ein Umsetzer
UM1 vorgeschaltet und gegebenenfalls ein weiterer Umsetzer UM2 nachgeschaltet ist.
Unter bestimmten Voraussetzungen können beide Umsetzer kombiniert werden.
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Anhand der Fig. 2 ist gezeigt, ie die Anzahl der Impulse der zentralen
Steuerung sich im Verhältnis zur Zeit darstellen lassen. Aus dem in Fig. 2 dargestellten
Diagramm
geht hervor, daß die erste Erhöhung der Anzahl der Impulse
Je Zeiteinheit beispielsweise 50 % beträgt und die zweite Spitze in einem zweiten
Zeitabschnitt auftritt, aber nur 30 96 beträgt. Die erste Spitze kann dadurch auftreten,
daß der Prüfling nach der Anfangsdruckerhöhung eine größere Ausdehnung erfährt.
Dies ist für die Prfung von Kunststoffrohren normal. Nur die zweite entsprechende
Dehnung, d.h. Erhöhung der Anzahl der Impulse je Zeitabschnitt, tritt in der Regel
dann auf, wenn ein Bruch droht. Dies bedeutet, daß nur die zweite und gegebenenfalls
nachfolgende Spitze der Anzahl der Impulse Je Zeiteinheit kritisch ist. Überschreitet
die Anzahl der Impulse je Zeiteinheit einen bestimmten Wert, beispielsweise 30 %,
so bedeutet dies, daß mit Sicherheit ein Bruch in einem Prüfling aufgetreten ist
und ein Nachregulieren des Druckes innerhalb Eines normalen Zeitabschnittes nicht
mehr möglich ist. Eine solche Erhöhung wird durch Vergleich des gezählten Wertes
des Zählers Z1 mit einem vorgegebenen, aus dem Wert des Druckes für die Dauerprüfung
festgelegt, bestimmt. Ist dies der Fall, so wird von dem Zähler Z1 ein Impuls abgegeben,
der dazu führt, daß über den Mikrorechner CPU ein Befehl zur Umsteuerung von Mehrfachprüfung
auf Einzelprüfung gegeben wird.
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Infolge dieses Befehles werden bis auf das erste Ventil V1 alle anderen
Ventile geschlossen. Auf diese Weise können dann nacheinander alle Prüflinge durch
entsprechendes Öffnen und Schließen von Ventilen geprüft werden.
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Die festgestellten, schadhaften flinge'die ebenfalls mit der gleichen
Methode der Zählung der Impulse Je Zeiteinheit bei vorgegebenem Dauerdruck bestimmt
werden, werden durch Aufnahme einer besonderen Kennzeichnung und der Adresse des
Prüflings in einem Speicher Sp der zentralen Steuerung ESt gekennzeichnet. Diese
Kennzeichnung dient dazu, um nach festgestelltem Bruch zu verhindern, dass diese
Ventile bei der
Mehrfachprüfung bzw0 bei einer nachfolgenden Einzelprüfung
nochmals am Prüfsystem angeschaltet werden. Die entsprechenden Ventile dieser Prüflinge
dürfen also während des Ablaufes weiterer Prüfvorgänge nicht mehr geöffnet werden.
Erst bei abgeschlossener Gesamtprüfung erfolgt die Öffnung,um auf diese Weise dann
alle Prüfanschlüsse wieder freizugeben.
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Das Magnetventil V und die Luft-/Wasserpumpe P der Prüfanordnung sorgen
für die Zuführung von Medium zu den Prüflingen, deren Ventile geöffnet sind. Die
Parallelprüfung läuft für die von der zentralen Steuerung angegebene Gesamtprüfzeit,
welche sich in Abhängigkeit der bereits abgelaufenen Prüfzeit und der festgestellten,
schadhaften Prüflinge feststellen läßt. Auf diese Weise ist die Gesamtprüfzeit den
Erfordernissen entsprechend veränderbar.
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In der Fig. 3 ist ein Diagramm angegeben, aus dem das Verhältnis Druck
zur Zeit entnehmbar ist. Für die Messung des für die Dauerprüfung festgelegten Druckes
ist ein Kontaktmanometer M mrgesehen, der zumindest zwei Meßpunkte S1 und S2 hat.
Bei einem Kontaktmanometer sind dies einfache, z.B. photoelektrische Kontakte,die
bei Uber-bz».
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Unterschreiten des festgelegten Druckes betätigbar sind.
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Da diese Kontakte eine gewisse Ansprechschwelleg»Ea*e>~n ergebnsich
für den gleichen Kontakt bei Ansteigen des Druckes und bei Abnahme des Druckes geringe
Spannungsunterschiede, was eine bessere Erklärungsmöglichkeit für den Gesamtablauf
gibt. Von dieser Tatsache ist in der Fig. 3 im Diagramm Gebrauch gemacht und dementsprechend
ist der Druck bei Schließen des Kontaktes bei uberschreiten der vorgegebenen Spannungsgrenze
mit Po und der Druck bei Unterschreiten der vorgegebenen Spannungsgrenze mit Pu
angegeben. Wenn man dies annimmt, kann man feststellen, daß in den Jeweils gleichen
Zeitabschnitten
Al bis Ax zunächst eine größere Anzahl von Impulsen
notwendig sind, um den Druck auf den vorgegebenen Wert zu halten und diese Anzahl
an Impulsen je Zeitabschnitt, welche zur Druckerhaltung notwendig sind, ständig
abnimmt.
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Tritt nun aber zu einem Zeitpunkt Ax+1 ein Bruch in einem Prüfling
auf, so nimmt die Anzahl der Impulse Je Zeitabschnitt wieder zu und in einem der
nachfolgenden Zeitabschnitte, z.B. Ax+2, ist die Anzahl der Impulse je Zeitabschnitt
30 % oder höher der normalen Durchschnittsanzahl an Impulsen. Der Zähler stellt
diese hohe Anzahl an Impulsen fest und zwar durch Vergleich mit gespeicherter, vorgegebener
Werte in der zentralen Steuerung ESt.
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Wenn man davon ausgeht, daß beispielsweise bei PVC-Rohren eine Mindestprüfdauer
von 1000 Stunden vorgesehen ist, so ist klar, daß es zweckmäßig ist, eine solche
Dauerprüfung zu automatisieren. Eine derartige Automatisierung ist deswegen zweckmäßiger,
weil vereinbart worden ist, daß die Prüfzeit in Abhängigkeit einer geringen Anzahl
von schadhaften Prüflingen erheblich herabsetzbar ist.
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Aus der Fig. 3 geht weiterhin hervor, daß bei Uberschreiten des vorgegebenen
Druckes für die Dauerprüfung beispielsweise auf einen Wert Pü mittels eines zweiten
Meßpunktes S2 ein Steuerbefehl erzeugt werden kann, der unter Zuhilfenahme der zentralen
Steuerung ein solches Öffnen eines zusätzlichen Ventiles Vü zuläßt, daß ein schnelles
Ablassen des Druckes auf den unteren vorgegebenen Druckwert möglich wird. Dieser
Vorgang kann mehrfach auftreten. Das schnelle Ablassen des Druckes sorgt für eine
Selbstreinigung der im System vorhandenen Ventile, wodurch eine automatische Störungsbehebung
möglich wird. Da bei jedem Auftreten einer solchen Störung eine entsprechende Information
zur zentralen Steuerung gegeben wird, ist in der zentralen Steuerung auch eine Erfas-
sung
der Anzahl der Störungen innerhalb einer bestimmten Zeit und/oder der aufeinanderfolgenden
Störungen möglich, wodurch wiederum eine besondere, optische und/oder akustische
Signalisierung für das Prüfpersonal steuerbar ist. Parallel dazu kann auch ein Ausdrucken
der Störungsergebnisse unter jeweiliger Angabe der beteiligten Einrichtungen und/oder
Prüflingen durch entsprechende Adressenangabe stattfinden.
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Um eine ausreichend hohe Regelgenauigkeit zu erhalten, sind am Kontaktmanometer
im Bereich der Spannung S2 mehrere Kontaktpunkte vorgesehen. Hierdurch wird verhindert,
daß bei Überlaufen eines Sollwertes und fehlender Befehlsgabe ein schnelles Ablassen
des Druckes nicht stattfindet.
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Verbleibt noch zu erwähnen, daß bei der Neuberechnung der Gesamtprüfzeit
nach Ausfall eines Prüflings die für eine zwischendurch ausgeführte Einzelprüfungsreihe
ausgefallene Zeit berücksichtigt wird. Zu diesem Zweck sind der zentralen Steuerung
digitale Zeitmeßmittel zugeordnet, deren Ergebnis vom Mikrorechner berücksichtigt
wird.
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Als Manometer M kann sowohl das erwähnte Kontaktmanometer als auch
ein Digitalmanometer venvendet werden.