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Prüfanlage für Rohre und
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Stangenmaterial Zur Prüfung von Rohren mit großen Längen beispielsweise
von 36 m auf Rißbildungen in der Oberfläche des Innenmantels werden Prüfanlagen
eingesetzt, welche einen in Richtung der Rohrlängsachse verfahrbaren Ausleger aufweisen,
an dessen freiem Ende ein Wirbelstromprüfgerät angeordnet ist.
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Anlagen zur gleichzeitigen Prüfung von Rohren auf Risse in der Innen-
und Außenmantelfläche sind bisher nicht bekannt.
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Der entscheidende Nachteil der herkömmlichen Prüfanlagen für Rohre
zum Ermitteln von Innenrissen ist in der großen Baulänge und einem dementsprechend
aufwendigen Platzbedarf zu sehen, bedingt durch die Notwendigkeit, die Auslegerlänge
entsprechend der maximalen Rohrlänge zu bemessen, so daß die gesamte Baulänge der
Prüfanlage durch die doppelte maximale Rohrlänge zuzüglich der Längsabmessungen
für den Vorschubantrieb des Auslegers sowie der Einspannvorrichtung und ggf. den
Drehantrieb für die zu prüfenden Rohre festgelegt ist.
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Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt'eine Prüfanlage zum Ermitteln
von Rissen im Innen- und Außenmantel von Rohren zu entwickeln, welche eine gegenüber
den bekannten Rohr-Prüfanlagen wesentlich verringerte Baulänge aufweist und eine
umfassende Prüfung der Rohre auf Rißbildungen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Prüfanlage für Rohre
gelöst, welche PrUfeinrichtungen zum Ermitteln vor Oberflächenfehlern des inneren
und/oder äußeren Rohrmantels aufweist. Die erfindungsgemäße Prüfanlage ist gekennzeichnet
durch eine Prüfstrecke mit einem Rotationsrollgang für den Drehantrieb des zu prüfenden
Rohres, eine in Richtung der Rohrlängsachse im Rohr verfahrbare InnenprUfeinheit,
auf di( Rohrlänge einstellbare Parkstationen an beiden Enden der Prüfstrecke zur
Aufnahme der Innenprüfeinheit bei Rohrwechsel, eine am Rohraußenmantel entlang verfahrbare
Außenprüfeinheit sowie Fördereinrichtungen zum Einbringen und zur Entnahme der Rohre
in die bzw. aus der Prüfstrecke.
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Die Prüfanlage ist vorteilhaft als 2-Strang-Prüfanlage mit zwei Prüfstrecken
ausgebildet.
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Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge ist die Innenprüfeinheit
über die Drehbewegung des zu prüfenden Rohres fremdangetrieben.
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Ferner sieht die Erfindung vor, daß die Innenprüfeinheit ein zylindrisches
Gehäuse aufweist mit auf dem Außenmantel angeordneten Rollelementen sowie eingebauten,kontaktlosen
Prüfgeräten und daß an einer oder beiden Stirnseiten des Gehäuses eine auf dem Innenmantel
des zu prUfenden Rohres laufende Vortriebsrolle angeordnet ist mit einem motorischen
Schwenkantrieb zur Einstellung der Vortriebsrollen aus der Parkstellung quer zur
Längsachse des zu prüfenden Rohres in die Antriebsstellung spitzwinklig zur Rohrlängsachse.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Antriebsrollen
des Rotationsrollganges verstellbar ausgebildet zur Einstellung eines vorbestimmten
PrUfabstandes zwischen Außenprüfeinheit und Rohraußenmantel bei der Prüfung von
Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern.
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Zweckmäßig ist der Abstand der unteren horizontalen Tangentialebene
der zu prüfenden Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern zum Fundament des Rotationsrollganges
konstant einstellbar.
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Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsrollgang
Lagerböcke für motorisch angetriebene, einstellbar Taumelscheiben aufweist und daß
die Lagerböcke in Richtung der Prüfstrecke auf dem Fundament verfahrbar sind.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Außenprüfeinheit
einen Laufwagen mit eingebauten Prüfgeräten, und der motorisch angetriebene Laufwagen
ist unter dem zu prüfenden Rohr im Bereich der senkrechten Mittellängsebene des
Rohres entlang der Prüfstrecke verfahrbar.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung erfährt die Erfindung dadurch, daß
die Parkstationen für die Innenprüfeinheit als Drehrohre ausgebildet sind, welche
mit der gleichen Drehzahl antreibbar sind wie das zu prüfende Rohr, daß die Drehrohre
den gleichen Durchmesser wie das zu prüfende Rohr aufweisen und daß die Länge der
Drehrohre durch die Gehäuselänge der Innenprüfeinheit zuzüglich einer Auslaufstreckenlänge
festgelegt ist.
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Ferner sieht die Erfindung vor, daß ein Drehrohr oder beide Drehrohre
der Prüfstrecke in Richtung derselben verfahrbar ist bzw. sind.
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Wesentliche Merkmale der Erfindung sind schließlich noch darin zu
sehen, daß die Parkstationen jeweils eine Einspannvorrichtung mit Drehantrieb zur
Aufnahme von Dreh roh ren mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen und daß die
Einspannvorrichtungen mit einem Schwenkantrieb zum Aus- und Einschwenken der Drehrohre
aus der bzw. in die Prüfstrecke beim
Rohrwechsel ausgestattet sind.
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Die erfindungsgemäße Rohr-Prüfanlage ermöglicht eine gleichzeitige
Oberprüfung von langen Rohren auf Rißbildungerl im Innen- und im Außenmantel und
zeichnet sich gegenüber den bekannten Rohr-Prüfanlagen durch eine wesentlich kürzere
Baulänge aus.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeicilnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen Fign. 1A und 1B die Draufsicht
der erfindungsgemäßen Rohr-Prüfanlage und jeweils in vergrößerter, schematischer
Darstellung Fig. 2 einen Längsschnitt der Prüfanlage nach Linie Il-Il der Fign.
1A und 1B, Fig. 3 einen Querschnitt der Prüfanlage nach Linie IIt-III der Fig. 1A,
Fig. 4 einen Querschnitt der Prüfanlage nach Linie IV-IV der Fig. 1A, Fig. 5 eine
Seitenansicht einer Parkstation einer Prüistrecke, Fig. 6 einen Querschnitt der
Parkstation mit der Vord-ransicht der in dieser parkenden Innenprüfeinheit nach
Linie VI-VI der Fig. 5 und Fig. 7 einen Teillängsschnitt durch die Parkstation sich
Linie VII-VII der Fig. 6.
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Die Rohr-Prüfanlage zum Ermitteln von Oberflächenfehlezn des inneren
und äußeren Rohrmantels nach den Fign. 1 bis 7 ist als 2-Strang-Prüfanlage ausgeführt
mit zwei Prüfstrecken 1, 2, die in gleicher Weise aufgebaut sind, so daß in der
nchfolgenden Beschreibung vornehmlich eine PrUfstrecke erläutert ist.
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Die Hauptbauelemente der beiden Prüfstrecken 1, 2 sind ein Rotationsrollgang
3 für den Drehantrieb des zu prüfenden Rohres 4,eine in Richtung der Rohrlängsachse
5-5 im Rohr 4 verfahrbare Innenprüfeinheit 6, auf die Rohrlänge 7 einstellbare Parkstationen
8, 9 an den beiden Stirnseiten des Rohres 4 zur Aufnahme der Innenprüfeinheit 6
bei Rohrwechsel, eine am Rohraußenmantel 10 entlang verfahrbare Außenprüfeinheit
11 sowie Fördereinrichtungen zum Einbringen und zur Entnahme der Rohre 4 in die
bzw. aus den Prüfstrecken 1, 2.
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Die zu prüfenden Rohre 4 sind auf einem Stapel gerüst 12 gelagert,
welches auf der nach außen weisenden Längsseite der ersten Prüfstrecke 1 angeordnet
ist und aus im Abstand voneinander angeordneten Stapelböcken 13 mit in Richtung
auf die Prüfstrecke 1 geneigten Stapelbalken 14 aufgebaut ist. Zwei Rohre 4 werden
jeweils durch hydraulisch betätigte Hubbalken 15 mit einem Greifarm 16 zur Prüfung
in die beiden Prüfstrekken 1, 2 eingebracht. Die horizontal vor- und zurückfahrbaren
Hubbalken 15, welche an Ständern 17 zwischen den Stapelböcken 13 angebaut sind,
übergeben die Rohre 4 an motorisch anhebbare und absenkbare Hubböcke 50, welche
die Rohre 4 in den Rollgang 3 einlegen bzw. aus dem Rollgang herausheben. Die geprüften
Rohre 4 werden durch die Hubbalken 15 zu einem zweiten Stapelgerüst 18 auf der nach
außen weisenden Längsseite der zweiten Prüfstrecke 2 transportiert und durch Schwenkarme
19 auf das Stapelgerüst 18 gehoben, welches aus im Abstand angeordneten Stapelböcken
20 mitStapelbalken 21 besteht, welche mit einem leichten Gefälle aus dem Bereich
der zweiten Prüfstrecke 2 nach außen verlegt sind.
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Die Innenprüfeinheit 6 weist ein zylindrisches Gehäuse 22 auf mit
auf dem Außenmantel angeordneten Rollelementen 23, beispielsweise Kugeln. In das
Gehäuse 22 der Innenprüfeinheit 6 sind Wirbelstromprüfspulen 24 eingebaut, die durch
im Gehäuse 22 befindliche Batterien 25 betrieben werden. Die durch die Wirbelstromprüfspulen
24 ermittelten Oberflächenfehler, hauptsächlich Risse, des Rohrinnenmantels 26 werden
über einen
Sender 27 an eine außerhalb befindliche, nicht dargestellte
Einrichtung zur Auswertung der Oberflächenfehler und Steuerung der Innenprüfeinheit
6 sowie der Außenprüfeinheit 11 übertragen.
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An beiden Stirnseiten des Gehäuses 22 der Innenprüfeinheit 6 ist
je eine Vortriebsrolle 28 angeordnet, die auf dem Innenmantel 26 des zu prüfenden
Rohres 4 bzw. der Drehrohre 29 der nachstehend beschriebenen Parkstationen 8, 9
läuft und durch die Drehbewegung des zu prüfenden Rohres 4 bzw. der Drehrohre 29
angetrieben wird. Die Vortriebsrollen 28 sind mit einem motorischen Schwenkantrieb
30 ausgestattet zur Einstellung aus der Parkstellung 28' quer zur Längsachse 5-5
des zu prüfenden Rohres 4 in eine Antriebsstellung 28" spitzwinklig zur Rohrlängsachse
5-5, in welcher das Gehäuse 22 der Innenprüfeinheit 6 mit einer von der Winkelstellung
der Vortriebsrollen 28 zur Rohrlängsachse 5-5 abhängigen, azjs der Rotationsgeschwindigkeit
u des zu prüfenden Rohres 4 bzw,.
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der Drehrohre 29 resultierenden Translationsgeschwindigkeitkomponente
u T in Rohrlängsrichtung durch den unteren Bereich des zu prüfenden Rohres 4 bzw.
der Drehrohre 29 der Parkstationen 8, 9 fährt.
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In Abänderung der beschriebenen Ausführung kann die Inrienprüfeinheit
6 auch nur mit einer Vortriebsrolle angetrieben werden. Ferner besteht die Möglichkeit,
die Innenprüfeinheit 6 mit einem Eigenantrieb auszurüsten.
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Der Rotationsrollgang 3 weist im Abstand angeordnete Lagerböcke 32
für motorisch angetriebene Taumel scheiben 33, 34 zum Drehantrieb der zu prüfenden
Rohre 4 auf. Die Lagerböcke 32 des Rotationsrollganges 3 sind auf dem Fundament
35 in Richtung der Prüfstrecken 1, 2 verfahrbar.
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Zur Einstellung eines vorbestimmten Prüfabstandes zwischen Außenprüfeinheit
11 und dem Außenmantel 10 der zu prüfenden
Rohre 4 mit unterschiedlichen
Durchmessern 4a sind die Taumelscheiben 33, 34 auf schiefen Ebenen 36, 37 der Lagerbök.-ke
32 in der lotrechten Querebene der zu prüfenden Rohre 4 horizontal und vertikal
verstellbar. Durch die Verstellbarkeit der Taumelscheiben 33, 34 ist gewährleistet,
daß der Abstand 38 der unteren horizontalen Tangentialebene 39-39 der zu prüfenden
Rohre 4 zum Fundament 35 des Rotationsrollganges 3 unabhängig vom Rohrdurchmesser
konstant einstellbar ist.
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Die Außenprüfeinheit 11 umfaßt einen Laufwagen 40 mit eingebauten
Prüfgeräten, z.B. Wirbelstromprüfspulen 41, sowie Markiereinrichtungen wie Farbspritzpistolen
42 zum Kennzeichnen der ermittelten Innen- und Außenfehler auf dem Rohraußenmantel
10. Die von der Außenprüfeinheit 11 ermittelten Oberflächenfehler des Rohraußenmantels
10 werden über Kabelverbindungen an die im Zusammenhang mit der Innenprüfeinheit
6 erwähnte Einrichtung zum Auswerten der Oberflächenfehler übertragen, an die eine
Steuereinrichtung für die Farbspritzpistolen 42 auf dem Laufwagen 40 angeschlossen
ist. Der motorisch angetriebene Laufwagen 40 ist unter dem zu prüfenden Rohr 4 im
Bereich der senkrechten Mittellängsebene 43-43 desselben auf einer Laufschiene 44
entlang der Prüfstrecke 1 verfahrbar.
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Die Parkstationen 8, 9 für die Innenprüfeinheit 6 sind als Drehrohre
29 ausgebildet, welche mit der gleichen Drehzahl wie das zu prüfende Rohr 4 antreibbar
sind. Die Drehrohre 29 weisen den gleichen Durchmesser 4a wie das zu prüfende Rohr
auf und sind koaxial zu diesem angeordnet. Die Länge 29a der Drehrohre 29 ist durch
die Gehäuselänge 22a der Innenprüfeinheit 6 zuzüglich einer Auslaufstreckenlänge
festgelegt. Die Drehrohre 29 der Parkstationen 8, 9 sind in Richtung der Prüfstrecke
1 verfahrbar.
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Die Parkstationen 8, 9 weisen jeweils eine Einspannvorrichtung 45
mit einem Drehantrieb 46 zur Aufnahme von Drehrohren 29 mit unterschiedlichen Durchmessern
auf. Die Einspannvorrichtungen 45 sind mit einem Schwenkantrieb 47 zum Aus- und
Einschwenken der Drehrohre 29 aus der bzw. in die Prüfstrecke 1 ausgestattet, so
daß beim Umrüsten der Prüfanlage auf einen anderen Rohrdurchmesser 4a die Drehrohre
29 schnell gegen ein Drehrohr mit dem gewünschten Durchmesser und der erforderlichen
Innenprüfeinheit 6 ausgetauscht werden können.
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Die Prüfanlage arbeitet wie folgt: Von den zu prüfenden Rohren 4
mit ggf. unterschiedlichen Längen, die mit ihrem einen, der Parkstation 8 zugewandten
Ende bündig auf dem Stapelgerüst 12 lagern, werden jeweils zwei Rohre durch die
Hubbalken 15 sowie die Hubböcke 50 in die Rotation.-rollgänge 3 der beiden Prüfstrecken
1, 2 der auf die zu prüfenden Rohrabmessungen eingestellten Prüfanlage eingelegt.
Anschlieend werden bei gleichen Rohrlängen die Drehrohre 29 der Parkstationen 8,
9 über einen kurzen Hub gegen die Stirnseiten der beiden Rohre 4 gefahren. Bei unterschiedlichen
Rohrlängen werden die Drehrohre 29 der Parkstationen 8 über einen läng ren Hub,
der sich durch Subtraktion der Länge des zu prüfenden Rohres von der maximalen Rohrlänge
ergibt, gegen die Stirnseiten der Rohre 4 auf der Nichtbündigseite gefahren.
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Nunmehr werden die zu prüfenden Rohre 4 und die Drehrohre 29 der
Parkstationen 8, 9 auf eine Drehgescwidiykeii entsprechend der Prüfgeschwindigkeit
beschleunigt. AnschliePend werden durch Betätigung der Schwenkantriebe 30 die Vortriebsrollen
28 der in den Parkstationen 8 stehenden Innenprüfeinheiten 6 aus der Parkstellung
28' quer zur Rohrlängsachse 5-5 in die Antriebsstellung 28" spitzwinklig zur Rohrlängsachse
5-5 verstellt, derart, daß das Gehäuse 22 der Innenprüfeinheiten 6 einen Vortrieb
in Richtung der Rohrlängsachse 5-5 erfährt,
wobei die aus der Umfangsgeschwindigkeit
u des zu prüfenden Rohres 4 resultierende Vortriebsgeschwindigkeit UT der Innenprüfeinheit
6 von der Winkelstellung der Vortriebsrollen 28 zur Rohrlängsachse 5-5 abhängig
ist. Gleichzeitig werden die unter der Parkstation 8 stehenden Laufwagen 40 der
Außenprüfeinheiten 11 mit der gleichen Vortriebsgeschwindigkeit wie die Innenprüfeinheiten
6 in Bewegung gesetzt.
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Die Innenprüfeinheiten 6 bewegen sich aus den Parkstationen 8, überfahren
die Trennfuge 48 zwischen dem Drehrohr 29 und dem zu prüfenden Rohr 4 und durchlaufen
dieses in Rohrlängsrichtung zu den Parkstationen 9. Die Laufwagen 40 der Außenprüfeinheiten
11 fahren etwa auf gleicher Höhe mit der Innenprüfeinheit 6 unter dem Rohr 4 am
Rohraußenmantel 10 entlang. Die gesamte Oberfläche des Innenmantels 26 und des Außenmantels
10 der beiden Rohre 4 werden von den Innenprüfeinheiten 6 und den Außenprüfeinheiten
11 auf schraubenlinienförmigen Prüfbahnen 49 nach Oberflächenfehlern, d.h. im wesentlichen
Rißbildungen,untersucht. Die von den Innen- und Außenprüfeinheiten 6, 11 gemessenen
Meßdaten werden einer Auswert-und einer Steuereinrichtung übermittelt, welche die
auf dem Laufwagen 40 der Außenprüfeinheit 11 angeordneten Spritzpistolen 42 zur
Kennzeichnung der Innen- und Außenoberflächenfehler auf dem Rohraußenmantel 10 steuert.
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Kurz vor Erreichen des der Parkstation 9 benachbarten Endes des Rohres
4 werden die Schwenkantriebe 30 der Vortr1.ebsrollen28 der Innenprüfeinheiten 6
durch ein Stellsignal eingeschaltet, um die Vortriebsrollen 28 l-angsam aus ihrer
Antriebsstellung 28" in die Parkstellung 28' quer zur Rohrlängsachse 5-5 zurückzustellen.
Unter Verringerung der Vortriebsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Abnahme der Steigung
der Prüfbahnen 49 überfährt die Innenprüfeinheit 6 die Trennfuge 48 zwischen dem
zu prüfenden Rohr 4 und dem Drehrohr 29 der Parkstation 9 und kommt in dieser zum
Stillstand.
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Die Vortriebsgeschwindigkeit des Laufwagens 40 der Außenprüfeinheit
11 wird in Obereinstimmung mit der Vortriebsgeschwindigkeit der Innenprüfeinheit
6 auf den Wert Null abgebremst, so daß der Laufwagen 40 unter der Parkstation 9
stehenbleibt.
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Zur Entnahme der geprüften Rohre 4 aus den Prüfstrecken 1,2 werden
die Rotationsrollgänge 3 abgebremst, und die geprüften Rohre 4 werden durch die
Hubböcke 50 aus dem Roligang 3 herausgehoben und mittels der Hubbalken 15 sowie
der Schwenkarme 19 auf das Stapelgerüst 18 transportiert. Während die Drehrohre
29 der beiden Parkstationen 8, 9 weiterrotieren, werden durch die Hubbalken 15 zwei
weitere Rohre 4 vom Stapelgerüst 12 entnommen und zur Prüfung in die Rotationsrollgänge
3, 3 der beiden Prüfstrecken 1, 2 eingelegt. Während die zu prüfenden Rohre 4 in
Drehung versetzt werden, erfolgt die Zustellung der Parkstationen 8, 9, falls die
Rohrlängen der nunmehr zu prüfenden Rohre 4 gegenüber den Rohrlängen der vorher
geprüften Rohre unterschiedlich sind. Ein neuer Prüfprozeß beginnt, bei welchem
die Innen- und die Außenprüfeinheiten 6, 11 nunmehr in umgekehrter Richtung von
den Parkstationen 9 zu den Parkstationen 8 die beiden Prüfstrecken 1, 2 durchfahren.
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Die Parkstationen 8, 9 in Form der Drehrohre 29, welche mit Ausnahme
der Länge die gleichen Abmessungen wie die zu prüfenden Rohre 4 aufweisen und auch
aus dem gleichen Material wie die zu prüfenden Rohre bestehen, bieten den Vorteil,
dat; die Innenprüfeinheit 6 auf die "Testfehler" des Drehrohres trer Parkstation
und auf die Materialeigenschaften des zu prüfesn(len Rohres optimal eingestellt
werden kann.