DE29711478U1 - Test device for compressed gas cylinders - Google Patents
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DIPL.-ING. R. LEMCKE DR.-ING. H. J. BROMMER DIPL.-ING. F. PETERSEN DIPL-ING. D. BLUMENROHRDIPL.-ING. R. LEMCKE DR.-ING. H. J. BROMMER DIPL.-ING. F. PETERSEN DIPL-ING. D. BLUMENROHR
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25. Juni 1997 17 026 (Bl/mr)25 June 1997 17 026 (Bl/mr)
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur Messung der Ausdehnung von druckbeaufschlagten Druckgasflaschen mit einem die Druckgasflasche aufnehmenden Flüssigkeitsbehälter. Die mit Hilfe dieser Prüfvorrichtung kontrollierten Druckgasflaschen müssen in regelmäßigen Abständen wiederkehrenden Prüfungen unterzogen werden. Neben Dichtheits- und Druckmessungen, die für aile Flaschenarten erforderlich sind, müssen Druckgasflaschen mit einem Kern aus Aluminium oder Kunststoff und einer Umflechtung mit Kohlefasern auch noch bezüglich ihres Ausdehnungsverhaltens kontrolliert werden, wobei neben der volumetrischen Ausdehnung unter Prüfdruck auch die nach der Prüfung unter Umständen auftretende bleibende Ausdehnung erfaßt werden muß.The invention relates to a test device for measuring the expansion of pressurized gas cylinders with a liquid container that holds the gas cylinder. The gas cylinders checked using this test device must be subjected to recurring tests at regular intervals. In addition to leak and pressure measurements, which are required for all types of cylinder, gas cylinders with a core made of aluminum or plastic and a braid with carbon fibers must also be checked for their expansion behavior, whereby in addition to the volumetric expansion under test pressure, the permanent expansion that may occur after the test must also be recorded.
Diese Ausdehnungsmessung erfolgt üblicherweise durch eine Water-Jacket-Prüfung, bei der die Druckgasfiasche in einen Flüssigkeitsbehälter gegeben wird und das innere der Druckgasflasche unter einen Druck gesetzt wird, der dem Prüfdruck entspricht. Bei den bekannten Water-Jacket-Prüfvorrichtungen erfolgt die Messung der Ausdehnung der Druckgasfiasche dadurch, daß der Anstieg der Füllhöhe des Flüssigkeitsbehälters über eine Bürette gemessen wird, wozu vor der Druckbeaufschlagung der Flüssigkeitsbehälter entlüftet und gegenüber der Umgebung abgedichtet werden muß.This expansion measurement is usually carried out using a water jacket test, in which the compressed gas bottle is placed in a liquid container and the inside of the compressed gas bottle is pressurized to a pressure that corresponds to the test pressure. In the known water jacket test devices, the expansion of the compressed gas bottle is measured by measuring the increase in the filling level of the liquid container using a burette, for which the liquid container must be vented and sealed from the environment before the pressure is applied.
Dies ist nicht nur aufwendig, sondern verlängert den gesamten Meßvorgang erheblich; darüberhinaus ist eine Weiterverarbeitung des Meßergebnisses nur indirekt möglich. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung zur Water-This is not only complex, but also significantly lengthens the entire measuring process; further processing of the measurement result is also only possible indirectly. Based on this, the present invention is based on the task of developing a test device for water
Jacket-Prüfung zur Verfügung zu stellen, die einen vereinfachten Aufbau und ein entsprechend vereinfachtes Prüfverfahren ermöglicht.Jacket testing, which allows for a simplified setup and a correspondingly simplified test procedure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Flüssigkeitsbehälter mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht und eine elektronische Meßvorrichtung zur Erfassung der Füllhöhe aufweist. Hierdurch kann auf die Füllhöhenmessung mitteis einer Ausgleichsbürette verzichtet werden, welche ein von der Umgebung abgeschottetes, entlüftetes System erforderlich macht. Vielmehr gewährleistet die elektronische Meßvorrichtung, daß trotz etwaiger unterschiedlicher Umgebungsbedingungen zuverlässige Meßergebnisse erhalten werden, was insbesondere durch einen Referenzdruckaufnehmer erreicht wird, der den Fülldruck gegenüber dem Umgebungsdruck abgleicht. Folglich kann auch der Flüssigkeitsbehälter gegenüber der Umgebung offen sein und muß nicht in aufwendiger Art und Weise abgedichtet und entlüftet werden. This object is achieved according to the invention in that the liquid container is connected to the ambient atmosphere and has an electronic measuring device for detecting the fill level. This means that the fill level measurement using a compensating burette can be dispensed with, which requires a system that is sealed off from the environment and vented. Rather, the electronic measuring device ensures that, despite any different ambient conditions, reliable measurement results are obtained, which is achieved in particular by a reference pressure sensor that compares the fill pressure with the ambient pressure. Consequently, the liquid container can also be open to the environment and does not have to be sealed and vented in a complex manner.
Hierdurch ergibt sich als weiterer Vorteil, daß die Druckgasflasche vor und während des Meßvorganges beobachtet werden kann, wobei z. B. festgestellt werden kann, ob Luftblasen bei Druckbeaufschlagung der Druckgasflasche aus der Umwicklung entweichen, die die Ausdehnungsmessung beeinträchtigen würden. Bei einem abgeschlossenen und abgedichteten System ist dies nur unter großem Aufwand möglich.This has the additional advantage that the compressed gas cylinder can be observed before and during the measurement process, which makes it possible to determine, for example, whether air bubbles escape from the wrapping when the compressed gas cylinder is pressurized, which would impair the expansion measurement. In a closed and sealed system, this is only possible with great effort.
Bevorzugterweise besteht die elektronische Meßvorrichtung aus einem Druckaufnehmer, der den bei der Prüfung auftretenden höheren Flüssigkeitsdruck infolge der Anhebung des Flüssigkeitsspiegels registriert. Dieser Druckaufnehmer soll - wie vorstehend erwähnt - mit einem Referenzdruckaufnehmer verbunden sein, um den resultierenden, der Ausdehnung der Druckgasflasche entsprechenden Druck ermitteln zu können und um den jeweiligen Luftdruck der Umgebung kompensieren zu können.Preferably, the electronic measuring device consists of a pressure sensor that registers the higher liquid pressure that occurs during the test as a result of the raising of the liquid level. This pressure sensor should - as mentioned above - be connected to a reference pressure sensor in order to be able to determine the resulting pressure corresponding to the expansion of the compressed gas cylinder and to be able to compensate for the respective ambient air pressure.
Außerdem ist der Druckaufnehmer bzw. die elektronische Meßvorrichtung zweckmäßigerweise mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden, die darüberhinaus die Datenübernahme an weitere Auswertesysteme ermöglicht.In addition, the pressure sensor or the electronic measuring device is conveniently connected to an electronic evaluation unit, which also enables the data to be transferred to other evaluation systems.
Bevorzugterweise ist der Flüssigkeitsbehälter mit Wasser gefüllt, wobei natürlich auch andere Flüssigkeiten zum Einsatz kommen können. Um die Druckgasflaschen während der Messung beobachten zu können und um deren Einsetzen zu vereinfachen, ist der Flüssigkeitsbehälter zweckmäßigerweise nach oben offen. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Flüssigkeitsbehälter durchsichtig ausgeführt ist.The liquid container is preferably filled with water, although of course other liquids can also be used. In order to be able to observe the compressed gas cylinders during the measurement and to make it easier to insert them, the liquid container is expediently open at the top. It is also advantageous if the liquid container is transparent.
Wie bei der Water-Jacket-Prüfung üblich, sollte die Druckbeaufschlagung über eine an eine Hochdruckpumpe angeschlossene Flüssigkeitsleitung erfolgen, die mit dem Inneren der Druckgasflasche in Verbindung steht. Als Druckmedium wird zweckmäßigerweise ebenfalls Wasser verwendet, das aufgrund seiner !nkompressibilität gegenüber Luft oder gasförmigen Medien vorzuziehen ist. Denn zum einen bleibt ein Bersten der Druckgasflasche während der Prüfung bei Wasser aufgrund des raschen Druckausgleichs ohne Folgen, während eine Druckbeaufschlagung mit Luft zu einer Explosion führen würde. Zum anderen ist auch die Erzeugung der üblichen Prüfdrücke von ca. 450 bar mit Hilfe von Wasser mit gegenüber Luft stark vereinfachten Mitteln möglich.As is usual with the water jacket test, the pressure should be applied via a liquid line connected to a high-pressure pump that is connected to the inside of the compressed gas cylinder. Water is also used as the pressure medium, which is preferable to air or gaseous media due to its incompressibility. This is because, on the one hand, if the compressed gas cylinder bursts during the test with water, it has no consequences due to the rapid pressure equalization, whereas pressurization with air would lead to an explosion. On the other hand, it is also possible to generate the usual test pressures of around 450 bar with the help of water using means that are much simpler than with air.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das schematisch in der Zeichnung dargestellt ist.Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment, which is shown schematically in the drawing.
Hier ist eine Meßvorrichtung 1 gezeigt, die aus einem Flüssigkeitsbehälter 2 besteht, in dem eine Druckgasfiasche 3 aufbewahrt ist. Der Flüssigkeitsbehälter ist bis ungefähr zur Höhe der Oberkante der Druckgasflasche mit Wasser gefüllt und weist einen Meßwertaufnehmer 4 auf. Dieser Meßwertaufnehmer mißt den jeweiligen füllhöhenabhängigen Druck des Wassers und ermöglicht unter Berücksichtigung des Umge-A measuring device 1 is shown here, which consists of a liquid container 2 in which a compressed gas bottle 3 is stored. The liquid container is filled with water up to approximately the height of the upper edge of the compressed gas bottle and has a measuring sensor 4. This measuring sensor measures the respective filling level-dependent pressure of the water and, taking the environment into account, enables
bungsdrucks die Messung der Füllhöhe und somit eine Angabe über den Grad der Ausdehnung der Druckgasflasche.The filling level is measured by the application pressure and thus provides information about the degree of expansion of the compressed gas cylinder.
Der vom Meßwertaufnehmer erfaßte Druck wird hierbei an einen Prozessor 5 weitergegeben, der einen Abgleich mit den Umgebungsbedingungen durchführt, indem er von einem Druckmesser 14 den Umgebungsdruck erhält, wobei der Druckmesser außerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist und vorzugsweise die gleiche Temperaturumgebung wie der Meßwertaufnehmer 4 aufweisen sollte. Dies wird über Temperaturfühler 12 und 13 kontrolliert. Das insgesamt erhaltene Vergleichs-Meßergebnis in Form der volumetrischen Ausdehnung wird an eine Ausgabeeinheit 6 weitergegeben.The pressure recorded by the sensor is passed on to a processor 5, which compares it with the ambient conditions by obtaining the ambient pressure from a pressure gauge 14, whereby the pressure gauge is arranged outside the liquid container and should preferably have the same temperature environment as the sensor 4. This is controlled by temperature sensors 12 and 13. The overall comparison measurement result obtained in the form of the volumetric expansion is passed on to an output unit 6.
Das Innere der Druckgasflasche 3 ist über eine Leitung 7 mit einer Hochdruckpumpe 8 verbunden, die im hier vorliegenden Fall Wasser in die Druckgasflasche pumpt, wobei der jeweilige Leitungsdruck über ein Prüfdruckmanometer 9 abgelesen werden kann.The interior of the compressed gas cylinder 3 is connected via a line 7 to a high-pressure pump 8, which in the present case pumps water into the compressed gas cylinder, whereby the respective line pressure can be read via a test pressure gauge 9.
Schließlich ist im Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters 2 ein Ablaßhahn 10 angeordnet, der neben der Entleerung des Fiüssigkeitsbehäiters insbesondere dazu dient, bei unterschiedlicher Flaschengröße jeweils die Füllhöhe der Flüssigkeit an den Meßbereich des Meßwertaufnehmers 4 anzupassen. Auch die Flüssigkeitsleitung 7 ist mit einem Entlastungsventil 11 versehen.Finally, a drain tap 10 is arranged in the bottom area of the liquid container 2, which, in addition to emptying the liquid container, is used in particular to adjust the filling level of the liquid to the measuring range of the sensor 4 for different bottle sizes. The liquid line 7 is also provided with a relief valve 11.
Anstatt des am Referenzdruckmesser 14 angeordneten Temperaturfühlers 13 kann auch in vereinfachter Art und Weise der Druckmesser von einer Wärmeisolierung umgeben sein, die ihn gegenüber Umgebungseinflüssen abschottet. Neben einer ungefähr gleichen Temperatur der Umgebung von Meßwertaufnehmer und Referenzdruckmesser ist es auch wichtig, daß die Druckgasflasche und die Behälterflüssigkeit die gleiche Temperatur aufweisen. Zwar ermöglicht die vorliegende Erfindung aufgrund ihres kurzen Meßzeitraumes ein von Temperaturschwankungen bzw. -änderungen weitgehend unbeeinträchtigtes Momentanme-Instead of the temperature sensor 13 arranged on the reference pressure gauge 14, the pressure gauge can also be surrounded by a thermal insulation in a simplified manner, which seals it off from environmental influences. In addition to an approximately equal temperature in the area around the sensor and the reference pressure gauge, it is also important that the compressed gas bottle and the container liquid have the same temperature. The present invention does indeed enable an instantaneous measurement that is largely unaffected by temperature fluctuations or changes due to its short measurement period.
ßergebnis; jedoch wird auch hier die Messung verbessert, wenn stabile Temperatur- und somit auch Druckbedingungen vorliegen.ß result; however, here too the measurement is improved when stable temperature and thus pressure conditions are present.
Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dann, wenn der Meßwertaufnehmer mit einem an den Referenzdruckmesser angeschlossenen Referenzport versehen ist und den Abgieich bei verändertem Luftdruck selbst durchführt, dem Prozessor also gleich ein um Umgebungseinflüsse bereinigtes Ergebnis zur Verfugung stellt.A further simplification is achieved if the sensor is provided with a reference port connected to the reference pressure gauge and carries out the adjustment itself when the air pressure changes, thus providing the processor with a result that has been adjusted for environmental influences.
Das Vorgehen beim Überprüfen einer Druckgasflasche erfolgt nun dadurch, daß die Flasche zunächst mit Wasserdruck auf den normalen Betriebsdruck in Höhe von beispielsweise 300 bar gebracht wird, wobei zum einen die Dichtigkeit des Systems geprüft wird und zum anderen festgestellt wird, ob aus der Umhüllung der Flasche Luftbläschen austreten, welche die spätere Messung beeinträchtigen könnten. Anschließend wird bei positivem Ergebnis der Druck wieder entlastet und der Meßwertaufnehmer 4 auf 0 zurückgesetzt.The procedure for checking a compressed gas cylinder is that the cylinder is first brought to the normal operating pressure of, for example, 300 bar using water pressure. This firstly checks the tightness of the system and secondly determines whether air bubbles are escaping from the cylinder casing, which could affect the subsequent measurement. If the result is positive, the pressure is then released again and the sensor 4 is reset to 0.
Nun wird die Flasche auf den Prüfdruck von beispielsweise 450 bar gepumpt und die hierbei erzeugte Flaschenausdehnung über den Meßwertaufnehmer 4 erfaßt. Dieser gibt den jeweiligen Druck an den Prozessor 5 weiter, der aus den vorgenannten Größen die volumetrische Ausdehnung der Flasche errechnet.The bottle is now pumped to the test pressure of, for example, 450 bar and the resulting bottle expansion is recorded via the sensor 4. This transmits the respective pressure to the processor 5, which calculates the volumetric expansion of the bottle from the aforementioned values.
Wird nun die Flasche wieder entlastet, so kann durch erneutes Ablesen des Ausdehnungsergebnisses festgestellt werden, ob der Prüfdruck zu einer dauerhaften Ausdehnung der Flasche geführt hat. Diese darf maximal einem Wert von 5 % des Grades der Ausdehnung der Druckprüfung betragen.If the bottle is now relieved of pressure again, the expansion result can be read again to determine whether the test pressure has led to permanent expansion of the bottle. This may not exceed a value of 5% of the degree of expansion in the pressure test.
Auf zwei praktische Beispiele bezogen heißt das: Bei einer kleinen Flasche mit 2 I Volumen ergibt sich eine Ausdehnung während der Prüfung von 18 ml; 5 % hiervon sind 0,9 ml, weshalb die Füllhöhenänderung auf 0,1 ml-Schritte eingestellt sein muß. Bei einer Flasche mit 6,8 I VolumenBased on two practical examples, this means: For a small bottle with a volume of 2 l, an expansion of 18 ml occurs during the test; 5% of this is 0.9 ml, which is why the change in filling level must be set to 0.1 ml increments. For a bottle with a volume of 6.8 l
liegt die Ausdehnung während der Prüfung bei etwa 80 ml; 5 % hiervon ergeben 4 mi, so daß die Füllhöhenänderung nur in 1 ml-Schritten erfaßt werden muß.the expansion during the test is about 80 ml; 5% of this results in 4 mi, so that the change in filling level only needs to be recorded in 1 ml steps.
Zusammenfassend liegt der Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß eine schnelle Water-Jacket-Prüfung ermöglicht wird, da kein geschlossener Behälter geflutet und von Restluft entlüftet werden muß; außerdem ist eine Beobachtung der Flasche während des Prüfvorgangs möglich.In summary, the advantage of the present invention is that it enables a quick water jacket test, since no closed container has to be flooded and vented of residual air; in addition, it is possible to observe the bottle during the test process.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
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| R163 | Identified publications notified |
Effective date: 19971013 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20001128 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20030903 |
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| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20050722 |
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| R071 | Expiry of right |