DE3641128C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur pneumatischen Ermittlung des Innendurchmessers eines im Querschnitt run­ den Kanales eines Prüflings nach dem Oberbegriff von An­ spruch 1, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 19 53 316 als bekannt hervorgeht. Bei der bekannten Meßeinrichtung sollen kleine hohlzylindrische Teile einer Einspritzdüse für Dieselmotoren auf Maßhaltigkeit geprüft werden. Bei diesen im wesentlichen hohlzylindrischen Teilen ist eine mechanisch genau bearbeitete Bohrung angebracht, deren lichter Durchmesser im Bereich von etwa 4 mm liegt. Die Länge dieser Bohrung, also die Länge des Prüflingskanales liegt in der Größenordnung des 6- bis 10fachen des Innen­ durchmessers; der Prüflingskanal selber ist also relativ kurz und im übrigen absolut geradlinig. Bei der bekannten Meßeinrichtung wurde der Prüfling mit seinem Kanal verti­ kal stehend in die Meßeinrichtung sowohl zulaufseitig als auch ablaufseitig dichtend eingebracht. Von oben wurde ein kegelförmiger oder doppelkonischer Verdrängerkörper über einen pendelnd herabhängenden Draht in die zu messende Bohrung eingelassen. Das oberseitige feste Ende des Drahtes war an der Innenseite eines Metallfaltenbalges angebracht und konnte in der Höhenlage verändert werden, so daß der Verdrängerkörper in der Längsposition des Prüflingkanales verändert werden konnte. Über die Drahteinlaufseite konnte Luft konstanten Druckes zugeführt werden. Der Verdränger­ körper bildet gemeinsam mit der zu messenden Bohrung eine Drossel, die je nach Größe des Innendurchmessers der Bohrung eine mehr oder weniger große Drosselwirkung für die hin­ durchströmende Luft darstellt. Die am Prüfling abströmende Luft wurde aufgefangen und einem Luftmengenmesser zugeleitet, der seinerseits nach dem Prinzip eines Schwebekörper-Mengen­ messers arbeitete. Nach einer entsprechenden Eichung des Luftmengenmessers konnte die gemessene hindurchtretende Luft­ menge unmittelbar als Maß für den Innendurchmesser des Prüf­ linges gewertet werden. Nachteilig an dem bekannten Meßge­ rät ist, daß es aufgrund verschiedener konstruktiver Gegeben­ heiten auf relativ kurze und geradlinige Prüflingskanäle be­ schränkt ist, die sowohl zulaufseitig als auch ablaufseitig druckdicht in das Meßsystem einbezogen werden können. Im übrigen ist die Luftmengenmessung für die Durchmesserbestim­ mung von der Viskosität der Luft, also vom Umgebungsluft­ druck und von der Lufttemperatur abhängig. Diese Einflüsse müßten daher in umständlicher Weise jeweils wieder herausge­ rechnet werden.

Die DE-PS 7 29 120 zeigt ebenfalls eine Anordnung zur pneumatischen Innendurchmessermessung von geradlinigen, relativ kurzen Kanälen. Dabei wird eine dem Innendurch­ messer annähernd entsprechende Kugel als Verdränger- oder Drosselkörper durch den Kanal mittels einer Gewindespindel hindurchgeschoben. Um die Verschiebespindel herum ist ein längsgeschlitztes Hüllrohr drübergeschoben. Die Verdränger­ kugel greift über einen durch den Längsschlitz radial nach innen hindurchreichenden Mitnahmestift in die Gewinderille der Verschiebespindel ein. Das Hüllrohr soll ein Mitdrehen der Verdrängerkugel mit der Gewindespindel ver­ hindern. Die Verschiebespindel ist im Bereich der beiden Kanalenden zentrisch zum Kanal drehbar gelagert. Auf der einen Seite des Kanales wird ein Fluid, z. B. Luft in den Kanal eingeleitet, welches an der anderen Kanalseite ent­ weichen kann. Der sich zulaufseitig einstellende Druck wird gemessen und als Maß für den Innendurchmesser des Kanales an der jeweiligen Stelle der Verdrängerkugel gewertet. Die Stellung der Verdrängerkugel innerhalb des Kanales kann über ein Umdrehungszählwerk für die Verschiebespindel erfaßt werden. Nachteilig an dieser Einrichtung ist ihre Beschränkung auf geradlinige und relativ kurze Kanäle. Außerdem ist die Druckmessung in der dort gezeigten Anordnung nicht aussagekräftig für den Innendurchmesser, weil der ablaufseitige Druck bei der dort gezeigten Konstruktion nicht ohne weiteres mit dem Atmo­ sphärendruck gleichgesetzt werden kann.

Ein Beitrag aus der Zeitschrift Bosch technische Berichte 1986, Seite 197 bis 204 befaßt sich mit der pneumatischen Durchmesserermittlung von längeren Einspritzleitungen. Und zwar wird der Strömungswiderstand der Einspritzleitung als Ganzes ohne eingeschobenen Verdrängerkörper nach der Luft­ mengenmethode gemessen. Anhand von zur Verfügung gestellten Eichdiagrammen kann aus der gegebenen Leitungs­ länge und aus der ermittelten Luftmenge bei definiertem Zulaufdruck auf den wirksamen Innendurchmesser der Ein­ spritzleitung geschlossen werden. Diese Methode erlaubt es jedoch lediglich, fabrikneue Einspritzleitungen ähnlicher Biegeform und gleichen Nenndurchmessers hinsichtlich ihres Strömungswiderstandes zu klassifizieren, so daß für ein und denselben Verbrennungsmotor nur Einspritzleitungen annähernd gleichen Strömungswiderstandes verbaut werden. Der ermittelte "Durchmesser" ist lediglich eine fiktive Vergleichsgröße, die nicht an allen Stellen der Ein­ spritzleitung gegeben sein muß. Örtlich unterschiedliche Wandrauhigkeiten, insbesondere im Bereich von Biegungen, sowie örtliche Querschnittsverengungen, ebenfalls im Bereich von Biegungen sowie Wandanlagerungen üben störende Einflüsse auf den Strömungswiderstand aus. Derartige lokal begrenzte Störfaktoren können mit der bekannten Methode nicht gezielt ermittelt werden.

Zwar ist es bekannt (vgl. DE-AS 10 43 643), in längeren Rohrleitungsnetzen, insbesondere wenn die Rohrleitungen nicht oder nur erschwert zugänglich sind, Beulen oder andere Querschnittsverengungen an den Rohren dadurch zu ermitteln und zu lokalisieren, daß eine Kugel an einem Seil durch einen Rohrleitungsstrang hindurchgezogen wird. Die Kugel ist über radial abstehende elastische Stifte innerhalb des Rohres zentriert. An geringfügigeren Quer­ schnittsverengungen, die geringer als das Kugelspiel sind, erhöht sich der mechanische Widerstand zum Durchziehen der Kugel, die im übrigen auch Rohrkrümmungen zu folgen ver­ mag. Die Durchzugskraft wird laufend beobachtet und ein Ansteigen der Durchzugskraft registriert. Die Stelle erhöhten Durchzugwiderstandes kann über die laufend ermittelte Seillänge bis zur Kugel lokalisiert werden. Bei größeren Querschnittsverengungen, die das Kugelspiel über­ steigen, bleibt die Kugel hängen; auch diese Stelle kann lokalisiert werden. Durch gezielte bauliche Maßnahmen kann das beschädigte Rohrstück freigelegt und durch ein einwand­ freies Rohrstück ersetzt werden.

In der Fabrikation von Rohren ist es ebenfalls bekannt, die hergestellten Rohrabschnitte auf Maßhaltigkeit zu über­ prüfen, in dem ein kolbenartiger Meßdorn pneumatisch durch den geradlinigen Rohrabschnitt hindurchgeschoben wird. Im Falle einer Beule oder - bei geschweißten Rohren - eines Nahtwurzelgrates bleibt der Verdrängerkörper im Rohr stecken. Umständlich dabei ist der Rücktransport der Meß­ dorne von der Austrittsseite der mehrere Meter langen Rohr­ abschnitte zu der Zufuhrseite. Ferner ist es im Falle eines steckengebliebenen Meßdorns mühsam, diesen aus dem Rohr­ abschnitt in der entgegengesetzten Richtung aus dem Rohrab­ schnitt wieder herauszuholen. Aus diesem Grunde sieht die DE-PS 35 42 163 vor, den Meßdorn an einem aufgehaspelten Meßband zu halten, wobei das Meßband während des Durch­ schusses des Meßdorns durch das Rohr von der Haspel abge­ spult wird. Nach Durchlaufen des Meßdorns wird dieser austrittseitig in einer gleichachsig zum Prüfling gehal­ tenen Auffangrinne aufgefangen und abgestoppt. Der Meßdorn kann dann über das Meßband aufgrund der rückwärts angetrie­ benen Haspel durch das Rohr hindurch wieder in die Ausgangs­ lage zurückgeholt werden. In gleicher Weise kann auch im Schadensfalle, also bei einem Hängenbleiben des Meßdornes dieser ebenso einfach wieder zurückgeholt werden, wobei die Losreißkräfte von dem Meßband übertragen werden müssen. Wenn die Abspullänge des Meßbandes der Rohrlänge ent­ spricht, ist das Rohr einwandfrei, ist die Abspullänge bis zum Haspelstillstand kürzer als das Rohr, so liegt ein fehlerhaftes Rohr vor.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrunde­ gelegte pneumatische Meßeinrichtung dahingehend auszuge­ stalten, daß sehr lange, enge, rohrförmige und vor allen Dingen gebogene Prüflinge damit überprüft werden können, wobei eine relativ rasche, lokale Durchmesserermittlung gesondert für jede Längsposition des Prüflings über die gesamte Prüflingslänge hinweg durchführbar ist und wobei Viskositätsänderungen der Luft weitgehend irrelevant sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der Kugelgestalt des Verdrängerkörpers ist dieser ohne weiteres auch für geboge­ ne Kanäle geeignet. Aufgrund der Aufwicklung des die Ver­ drängerkugel halternden Drahtes auf eine druckdicht gekapsel­ te Drahthaspel wird das vor der aus Verdrängerkugel und Prüflingskanal gebildeten Drosselstelle befindliche Volu­ men trotz eines langen Verfahrweges des Drahtes sehr klein gehalten, wodurch der Meßdruck sich sehr schnell an die jeweiligen Durchmesser- bzw. Drosselverhältnisse anpaßt und eine rasche fortlaufende Messung möglich ist. Aufgrund dessen lassen sich auch relativ lange Prüflingskanäle mit vertretbarem Zeitaufwand vermessen. Aufgrund der Vorschal­ tung einer Festdrossel im Anschluß an die Konstantdruckquel­ le kommt es zu einer Druckteilerschaltung, wobei in dem Leitungsbereich zwischen der Festdrossel und der durch die Verdrängerkugel und den Prüflingskanal gebildeten Meßdrossel ein dem Innendurchmesser des Prüflingskanales proportiona­ ler Druck ansteht. Das Volumen dieses Leitungsbereiches, in welchem auch die Drahthaspel einbezogen ist, sollte für einen trägheitsarmen und raschen Meßbetrieb möglichst gering sein, also möglichst keine Totvolumina aufweisen. Andererseits soll der Querschnitt innerhalb dieses Leitungsbereiches groß genug sein, damit keine meßwertverfälschenden Drosselwirkungen innerhalb dieses Leitungsbereiches entstehen. Viskositätsein­ flüsse der Luft werden weitgehend dadurch vermieden, daß als Meßsignal der Druck in diesem angesprochenen Leitungsbereich verwertet und auf eine viskositätsabhängige Mengenmessung verzichtet wird. Im übrigen wäre eine Mengenmessung bei sehr langen und gebogenen Prüflingen nur sehr umständlich, weil bei gebogenen Prüflingen deren anderes Ende lagemäßig völlig undefiniert ist.

Eine noch bessere Beseitigung des Viskositätseinflusses der Luft kann durch Anwendung einer fluidischen Brückenschal­ tung von Drosseln erreicht werden (Anspruch 2).

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den übrigen Unteransprüchen entnommen werden. Die Erfindung ist anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungs­ beispiele nachfolgend noch erläutert; dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Aus­ führungsbeispieles einer pneumatischen Meßein­ richtung, teilweise in Schrägdarstellung, teil­ weise in Blockschaubild-Darstellung,

Fig. 2 eine schematisierte schaltbildartige Darstel­ lung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 in gestreckter Anordnung mit der zugehörigen An­ gabe des Druckverlaufes entlang dem luftbeauf­ schlagten Kanal,

Fig. 3 eine ähnliche Darstellung eines weiteren Aus­ führungsbeispieles mit einer pneumatischen Brückenschaltung von Festdrosseln zur vollstän­ digen Kompensation von Viskositätsschwankungen der Luft,

Fig. 4 ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 modifiziertes Ausführungsbeispiel einer pneumatischen Meßeinrichtung, bei dem ein Kom­ pensationsdraht in dem auslaufenden Teil des Prüflings angeordnet ist,

Fig. 5 ein weiteres modifiziertes Ausführungsbeispiel, bei dem simultan zur Prüflingsmessung eine Messung an einem Meisterrohr erfolgt,

Fig. 6 einen achsparallelen Querschnitt durch eine Drahthaspel und ihre Kapselung,

Fig. 7 einen achssenkrechten Querschnitt durch die Drahthaspel nach Fig. 6 entlang der Schnitt­ linie VII-VII, jedoch ohne die Kapselung,

Fig. 8 eine axiale Ansicht der geöffneten Drahthaspel nach Fig. 6 entlang der Schnittlinie VIII-VIII,

Fig. 9 eine gegenüber der Darstellung nach Fig. 6 etwa 100fach vergrößerte Einzeldarstellung des Außen­ umfangs der Drahthaspel (Einzelheit IX in Fig. 6),

Fig. 10 und 11 eine achsparallele Schnittdarstellung (Fig. 10) und eine Axialansicht (Fig. 11) der Klemmver­ bindung zwischen der Hohlwelle der Drahthaspel und der zugehörigen Steckwelle des Verstellan­ triebes,

Fig. 12 ein Meßdiagramm mit mehreren aus einer Wieder­ holmessung mit umgekehrter Einspannlage ge­ wonnenen Diagrammkurven und einer Ergebniskurve und

Fig. 13 ein Meßdiagramm von zwei verschiedenen Prüf­ lingen gleicher Konfiguration aber unterschied­ lichen Innendurchmessers mit der zugehörigen Angabe des Krümmungsverlaufes über die Länge hinweg.

Die schematische Übersichtsdarstellung nach Fig. 1 eines ersten und ein­ fachen Ausführungsbeispieles einer Meßeinrichtung zeigt als Konstantdruckquelle 2 eine Überdruckquelle mit einem Druck­ luftnetz 3, einem Druckregulierventil 4 und einem Druckspei­ cher 5. Im Anschluß an die Konstantdruckquelle ist eine Festdrossel 12 angeordnet, die bereits Bestandteil der Meß­ einrichtung ist. Ein wesentlicher mechanischer Bestandteil der Meßeinrichtung ist eine druckdicht gekapselte Drahthas­ pel 8, die ein möglichst geringes Totvolumen aufweist und auf die weiter unten noch näher eingegangen werden soll. An dieser Stelle sei lediglich erwähnt, daß die Drahthaspel mit einem definiert ansteuerbaren Verstellantrieb 10 versehen ist und daß die Drehlage der Drahthaspel mit einem Drehstel­ lungsgeber 11 feststellbar ist, der die Drehlage der Draht­ haspel individuell über mehrere Umdrehungen hinweg anzuge­ ben vermag. Auf dem Spulenkörper der Drahthaspel ist geord­ net ein dünner Draht 6 aufgewickelt, der an seinem vorderen Ende eine Verdrängerkugel 7 trägt, die in ihrem Durchmesser etwas kleiner als der lichte Durchmesser des Prüflings 1, einer dickwandigen Einspritzleitung für Dieselmotoren, ist. Es handelt sich dabei um einen räumlich gekrümmten relativ langen rohrförmigen Körper, der teilweise recht stark ge­ krümmt ist und der einen relativ engen Kanal aufweist, der in den häufigsten Anwendungsfällen im Bereich zwischen 1,5 und 3 mm liegt. Zur Aufnahme des Prüflings ist, mechanisch der Drahthaspel 8 vorgelagert, ein Spannschlitten 32 vorge­ sehen, der parallel zur Drahteinlaufrichtung verschiebbar gelagert ist. Die Drahthaspel 8 weist an der Austrittsstel­ le des Drahtes aus ihrer Kapselung ein Mundstück 42 auf, auf das der Prüfling mit seinem einen Ende dichtend aufgesetzt werden kann. Zu diesem Zweck trägt der Spannschlitten 32 etwa lagegleich zu dem Mundstück 42 ein Spannprisma 33, in welches mittels einer Pratze der Prüfling eingeklemmt wer­ den kann. Der Spannschlitten kann mit dem darauf festge­ spannten Prüfling in zeichnerisch nicht mehr dargestellter Weise auf das Mundstück aufgeschoben und darauf dichtend und bleibend angepreßt werden (Verschieberichtung 34). Die ganze Drahthaspel 8 einschließlich ihrer Kapselung ist um einen kleinen Winkelbetrag um die Drehachse der Drahthaspel (Steckwelle 22) verdrehbar. Durch eine Abhebefeder 35 wird die Drahthaspel in ungespanntem Zustand entgegen dem Uhr­ zeigersinn verschwenkt, wodurch eine druckdichte Verbindung zwischen der Drahthaspel bzw. ihrer Kapselung einerseits und der Druckzufuhrleitung auf der vom Mundstück 42 abgewandten Druckeinlei­ tung 43 andererseits gelöst wird. Außerdem wird durch die Ab­ hebefeder 35 nach dem Entnehmen eines Prüflings aus der Meß­ einrichtung ein Endschalter 36 betätigt, der mit seinem Be­ tätigungsglied zumindest mittelbar an der Kapselung der Drahthaspel anliegt. Dieser Endschalter dient der Über­ wachung des Spannzustandes eines Prüflinges; solange der Prüfling noch nicht ordnungsgemäß und stramm in die Meßvor­ richtung eingespannt ist, hat der Endschalter 36 noch nicht seine Ansprechschwelle erreicht; demgemäß sind verschiedene Funktionen der Meßeinrichtung noch stillgelegt. Beispiels­ weise ist die Zufuhr von Luft aus der Konstantdruckquelle über ein nicht dargestelltes Abschaltventil blockiert; außer­ dem ist der Verstellantrieb 10 für die Drahthaspel und die ganze Auswerteeinrichtung 41 stillgelegt.

Über die Drahthaspel 8 und den Draht 6 kann die Verdränger­ kugel 7 beliebig weit in den Kanal des ordnungsgemäß einge­ spannten Prüflings hineingelassen werden. Die Verdrängerku­ gel 7 stellt gemeinsam mit dem Kanal des Prüflings eine Meß­ drossel dar. Der Durchflußwiderstand dieser Meßdrossel ist mittelbar ein Maß für den Innendurchmesser des Prüflingska­ nales. Dieser Durchflußwiderstand wird in der erfindungsge­ mäßen Meßeinrichtung bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch gemessen, daß der Druck zwischen der Festdrossel 12 und der Meßdrossel, gebildet durch die Verdrängerkugel 7 und den Prüflingskanal, mit dem Manometer 13 gemessen wird. Unabhängig von der abströmenden Luftmenge liefert die Kon­ stantdruckquelle 2 einen konstanten Vordruck. Mittels einer Serienschaltung von Drosseln, nämlich einer Festdrossel 12 und der erwähnten Meßdrossel, kommt es zu einer Druckteilung in insgesamt drei Stufen, nämlich dem konstanten Druck der Konstantdruckquelle 2 im Bereich vor der Festdrossel 12, einem Meßdruck im Bereich zwischen der Festdrossel 12 und der erwähnten Meßdrossel und einem relativ geringen Druck im Bereich hinter der Meßdrossel. Der erwähnte Meßdruck wird - wie gesagt - mittels des Manometers 13 gemessen und in ein elektrisches Signal gewandelt, welches einer Auswerteeinheit 41 zugeleitet wird. Auch das vom Drehstellungsgeber 11 ge­ lieferte Drehstellungssignal ist ein elektrisches Signal, welches der Auswerteeinheit zugeleitet wird. Diese besteht im wesentlichen aus einem Rechner 38 mit verschiedenen Peripheriegeräten, nämlich einem Meßgeräte-Interface, einem Programmspeicher 39 und einem Plotter 40. Bei sehr lang­ samem kontinuierlichem Durchlauf der Verdrängerkugel durch den Prüflingskanal bei quasi stationären Druckbedingungen kann gleichzeitig ein Meßschrieb angefertigt werden, der bei entsprechender Umrechnung bzw. Eichung unmittelbar in mm Durchmesser des Prüflingkanales, aufgetragen über die Prüflingslänge, erstellt werden kann. Anstelle eines konti­ nuierlichen Durchlaufes ist auch ein "gestufter" Durchlauf der Verdrängerkugel durch den Prüflingskanal in kleinen Schritten möglich; an den einzelnen diskreten Meßstellen muß eine kleine Wartezeit zum Druckausgleich bzw. zum Ab­ warten stationärer Druckbedingungen eingehalten werden. Die Wahl der Schrittlänge muß fallweise empirisch ermittelt und in den Rechner bzw. sein Programm eingegeben werden. Insbesondere im Bereich der Krümmungen wird eine enge Schritt­ folge zweckmäßig sein, weil - dies wurde als ein erstes Er­ gebnis der Messungen mit dem erfindungsgemäßen Meßgerät er­ mittelt - der Kanalquerschnitt im Krümmungsbereich sich auf­ grund der Verbiegung des Rohres verengt.

In Fig. 2 ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 noch weiter vereinfacht und gestreckt dargestellt, gemeinsam mit einem zugehörigen Druckdiagramm, in welchem der Druckverlauf entlang dem gestreckt dargestellten, luftbeaufschlagten Ka­ nal dargestellt ist. In dem unterhalb der Konstantdruckquel­ le 2 und links von der Festdrossel 12 liegenden Diagrammbe­ reich kommt eine erste Druckabstufung infolge der Wirkung des Druckregelventils 4 zustande, die aber für das Meßprin­ zip uninteressant ist. Der zwischen dem Druckregelventil 4 und der Festdrossel anstehende Druck, der auch in dem Druck­ speicher 5 zwischengespeichert wird, ist der von der Kon­ stantdruckquelle 2 gelieferte konstante Luftdruck. Der rechts von der Festdrossel liegende Diagrammbereich entspricht dem Meßdruck; dieser kann entsprechend der Durchmesserschwankung des Prüflingskanales schwanken, was durch die horizontalen strichlierten Linien oberhalb und unterhalb der voll ausge­ zogenen Drucklinie dargestellt sein soll. In dem Teilstück des Prüflingskanales zwischen der Drahthaspel 8 und der Meß­ drossel, gebildet aus der Verdrängerkugel 7 und dem Prüf­ lingskanal, kommt es, wie die abfallende Diagrammlinie in die­ sem Leitungsbereich veranschaulichen soll, zu einem mehr oder weniger linearen Druckabfall aufgrund der Drosselwirkung des relativ engen Prüflingskanales, der außerdem noch durch den Querschnitt des hineinragenden Drahtes 6 verengt ist. An der eigentlichen Meßdrossel kommt es zu einem erheblichen Druck­ abfall, was durch eine Unstetigkeit in der Drucklinie ver­ anschaulicht ist. In dem rechts von der Meßdrossel bzw. der Verdrängerkugel 7 liegenden Digagrammbereich kommt es zwar auch aufgrund der Drosselwirkung des relativ engen Prüflings­ kanales zu einem kontinuierlichen Druckabfall, jedoch fällt aufgrund des größeren lichten Querschnittes - es fehlt der eingelagerte Draht - der Druck in diesem Kanalbereich über die Länge hinweg langsamer ab als in dem Bereich links von der Verdrängerkugel 7. Dieser Effekt tritt jedoch spürbar erst bei Prüflingskanälen mit einem lichten Durchmesser deut­ lich unterhalb von 2 mm, beispielsweise bei einem lich­ ten Durchmesser von 1,5 mm auf.

Werden derartig enge Prüflingskanäle mit der erfindungsge­ mäßen Einrichtung vermessen, so wird in dem Durchmesserauf­ schrieb über die Prüflingskanal-Länge hinweg eine schein­ bare Konizität aufgezeichnet, die in Wirklichkeit nicht, zumindest nicht in dem diagrammartig aufgezeichneten Aus­ maße gegeben ist. Dieser Umstand ist darauf zurückzuführen, daß mit zunehmender Eintauchtiefe der Verdrängerkugel in den Prüflingskanal der drosselnd wirkende Drahtanteil zunimmt und somit eine größer werdende Drosselwirkung auftritt, die je­ doch nicht ausschließlich der Verdrängerkugel 7 zugeschrie­ ben werden kann. Dieser Effekt ist jedoch - wie gesagt - nur bei Kanalquerschnitten unterhalb von 2 mm lichtem Durchmes­ ser von meßtechnischer Bedeutung.

Man kann diesen, eine scheinbare Konizität vortäuschenden, systematischen Meßfehler auf verschiedene Arten kompensieren. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies dadurch geschehen, daß zeitlich vor der Vermessung eines Prüflings 1 eine Vergleichsmessung mit einem Meisterrohr 19 durchgeführt wird, welches mit dem Prüfling hinsichtlich der Kanallänge des Prüflingskanales und auch hinsichtlich des Innendurchmessers des Kanales übereinstimmt, welches jedoch geradlinig ist und einen genau bekannten und auch genau kon­ stant bleibenden Innendurchmesser über die Länge hinweg auf­ weist. Nachdem es sich hier um ein lediglich zu meßtechnischen Zwecken hergestelltes Meisterrohr handelt, kann dieses auch recht dünnwandig und aus einem gut verformbaren Werkstoff hergestellt sein, bei dem die geforderten Kriterien ohne wei­ teres realisierbar sind. Auch bei einem solchen Meisterrohr wird eine scheinbare Konizität gemessen, die in Wirklichkeit gar nicht vorhanden ist. Ein Vergleich der Meßkurve, nämlich des Durchmesserverlaufes über der Länge beim Meisterrohr einerseits mit der entsprechenden Meßkurve des Prüflings 1 andererseits ergibt dann einen tatsächlichen Durchmesser­ vergleich für jede Längsposition des Prüflingskanales. Die Innendurchmesser/Kanallänge-Meßkurve des Meisterrohres kann - für jeden Prüflingstyp gesondert - in dem Meßprogramm ab­ gespeichert werden, so daß lediglich eine einmalige Messung eines entsprechenden Meisterrohres durchgeführt zu werden braucht; beim Vermessen eines konkreten Prüflings kann dann innerhalb des Rechners der oben erwähnte Vergleich während der Messung sofort durchgeführt werden, so daß auch bei der Vermessung von engen Kanalquerschnitten gleich die Ab­ weichungen gegenüber dem Meisterrohr aufgetragen werden können. Auf diese Weise kann also der eine scheinbare Konizität vortäuschende systematische Meßfehler durch einen Vergleich mit einer Meisterrohr-Messung kompensiert werden.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine andere Mög­ lichkeit der Kompensation dieses systematischen Meßfehlers veranschaulicht. Bevor jedoch darauf näher eingegangen wird, soll zunächst noch ein anderer Unterschied des Ausführungs­ beispieles nach Fig. 3 gegenüber dem nach den Fig. 1 und 2 beschrieben. Und zwar betrifft dieses die Brückenschaltung 14 von Drosseln 15, 16, 17 und der Meßdrossel, gebildet durch die Verdrängerkugel 7 und den Prüflingskanal. Diese Brücken­ schaltung von insgesamt vier Drosseln ist anstelle der ein­ zelnen Festdrossel 12 im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 angebracht. In Strömungsrichtung 18 teilt sich der mit Meßluft beaufschlagte Kanal in zwei parallel weiterlau­ fende Kanäle, in denen jeweils in Serie hintereinander zwei Drosseln, nämlich zum einen die beiden Drosseln 15 und 17 und zum anderen die beiden Drosseln 16 und die Meßdrossel mit der Verdrängerkugel 7 angeordnet sind. Das Manometer ist als Differenzdruckmanometer 13′ ausgebildet; es liegt in der quer zur Strömungsrichtung 18 stehenden Brückendiagonale und mißt die Druckdifferenz der beiden Strömungskanäle im Bereich zwischen den beiden jeweiligen Drosseln. Dank dieser Brückenschaltung 14 wird auch ein Vis­ kositätseinfluß der Luft auf der Zulaufseite weitgehend aus­ geschaltet, so daß leichte Temperaturänderungen in der Luft oder Umgebungsluftdruckänderungen keinen Einfluß auf das Meß­ ergebnis haben.

Die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Meßeinrichtung realisierte Kompensationsmöglichkeit des systematischen Meß­ fehlers besteht darin, daß der Prüfling 1 in zwei unterschied­ lichen Einspannlagen zweimal hintereinander vermessen wird. Dieses zweimalige Messen in unterschiedlicher Einspannlage ist in Fig. 3 durch die beiden unterschiedlichen Darstel­ lungen des Prüflings 1 veranschaulicht. Die damit gewonnenen Diagrammlinien müssen jedoch von unterschiedlichen Richtungen her in ein gemeinsames Diagramm aufgetragen werden, so daß einander entsprechende Längpositionen des Prüflingskanales im Diagramm an der gleichen Stelle liegen. Diese beiden Dia­ grammlinien, von denen die eine einen ansteigenden und die andere einen abfallenden Verlauf hat, sind in Fig. 12 in einer strichlierten bzw. in einer strichpunktierten Linie dargestellt. Aus den Werten dieser beiden Meßdurchgänge kann dann eine reale, von dem systematischen Meßfehler bereinigte Diagrammlinie ermittelt werden, die in Fig. 12 in einer vollen Linie dargestellt ist. Es sei noch im Zusammenhang mit Fig. 12 erwähnt, daß die jeweiligen Mittelwerte von den Meßwerten der beiden Meßdurchgänge durch kurze horizontale Striche angedeutet sind, die mittig zwischen den beiden entsprechenden Meßlinien liegen. Die physikalischen Ansätze zur rechnerischen Ermittlung einer von systematischen Meßfehlern bereinigten Diagrammkurve sind nun folgende:

• - Der Meßfehler bei einem jeden einzelnen Meßdurchgang ist verschwindend klein, wenn die Verdrängerkugel noch ganz am Anfang des Meßkana­ les ist und die eintauchende Drahtlänge ebenfalls verschwindend klein ist.
• - Der Fehler innerhalb eines Meßdurchganges ist am größ­ ten, wenn die Verdrängerkugel sich ganz am Ende des Prüflingskanales befindet und der Prüflingskanal auf der ganzen Länge von dem Haltedraht 6 durchzogen ist.
• - Im gesamten zwischen diesen beiden extremen Meßstellen liegenden Längenbereich des Prüflingskanales liegen die tatsächlichen rechnerisch zu ermittelnden Werte ober­ halb der von den beiden Meßdurchgängen gemessenen Durch­ messerwerten.
• - Der tatsächliche, rechnerisch zu ermittelnde Durchmes­ serwert liegt an jeder Längsposition des Prüflingskana­ les jeweils um einen konstanten Wert oberhalb des arith­ metischen Mittelwertes, der aus den beiden gemessenen Durchmesserwerten gebildet ist; das heißt, die tatsäch­ liche, rechnerisch zu ermittelnde Durchmesser-Diagramm­ linie liegt äquidistant oberhalb der Mittellinie zwi­ schen den beiden "geneigten" gemessenen Diagrammlinien.
• - Dieser dem äquidistanten Abstand entsprechende Erhöhungs­ betrag gegenüber den jeweiligen arithmetischen Mittel­ werten kann ebenfalls aus den, bei den beiden Meßdurch­ gängen gewonnenen Werten ermittelt werden, wofür es - je nach Rechneraufwand - unterschiedliche Möglichkeiten gibt. Der Erhöhungsbetrag ist die halbe scheinbare Durchmesserdifferenz am Anfang oder am Ende des Prüf­ lingskanales; der Erhöhungsbetrag kann auch als arith­ metisches Mittel dieser beiden halben scheinbaren Durchmesserdifferenzen errechnet werden. Statistisch noch genauer kann der Erhöhungsbetrag dadurch ermittelt werden, daß aus den Ordinatendifferenzen an allen Meß­ stellen und von allen Meßstellen das arithmetische Mit­ tel gebildet und dieses halbiert wird; dieses entspricht dem statistischen mittleren Abstand der beiden gemessenen Diagrammlinien.

Diese physikalischen Ansätze haben sich bei den ersten Mes­ sungen mit dem erfindungsgemäßen Meßgerät als realistisch bestätigt. Der Vorteil der eben geschilderten Kompensations­ methode mit zwei Meßdurchgängen in unterschiedlicher Ein­ spannlage besteht darin, daß aufgrund einer zweimaligen Messung zufällige Meßfehler durch Mittelwertbildungen im Endeffekt sich gegenseitig verringern. Von Vorteil ist außer­ dem, daß keine gesonderten Meisterrohre zur Verfügung gestellt werden müssen, was bei einer großen Vielzahl von Prüflings­ typen zu einer großen Anzahl von Meisterrohren führen kann. Nachteilig ist jedoch bei der geschilderten Methode das Er­ fordernis einer zweimaligen Messung, was zumindest im Falle einer großen Prüflingszahl zu einer zeitlichen Belastung wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 4 ge­ zeigt ist, ist aus diesem Grunde eine weitere Möglichkeit zur Kompensation des systematischen Meßfehlers veranschau­ licht. Und zwar ist dort auch in dem rechts von der Ver­ drängerkugel 7 angeordneten Bereich des Prüflingskanales ein Draht, ein Kompensationsdraht 20 angeordnet, der den gleichen Durch­ messer wie der Haltedraht 6 für die Verdrängerkugel aufweist. Dadurch sind vor und hinter der Verdrängerkugel gleiche Querschnittsverhältnisse geschaffen, so daß der Durchfluß­ widerstand durch den Prüflingskanal von der Position der Verdrängerkugel 7 unabhängig ist. In dem in Fig. 4 ein­ getragenen Druckverlauf ist dies dadurch veranschaulicht, daß die Druckabfallinie vor und hinter der Verdrängerkugel 7 die gleiche Neigung hat. Der Prüfling 1 ist in Fig. 4 zwar als gerades Rohr dargestellt, es soll sich dabei je­ doch trotzdem um einen räumlich gekrümmten Prüfling handeln; die gestreckte Darstellung ist lediglich mit Rücksicht auf die innerhalb von Fig. 4 darunter dargestellte örtliche Druckverlaufskurve gewählt. Der Vorteil von der in Fig. 4 veranschaulichten Kompensationsmethode besteht darin, daß lediglich ein einziger Meßdurchgang und somit nur ein re­ lativ geringer Zeitaufwand erforderlich ist. Nachteilig an der Methode nach Fig. 4 ist jedoch das zusätzliche Han­ tieren mit dem Kompensationsdraht 20, der die Handhabung erschwert. Insbesondere in dem Fall, wo der Kompensations­ draht fest im Bereich der Verdrängerkugel 7 an den Halte­ draht 6 angekoppelt ist, können leicht bei Kollision mit dem heraushängenden Kompensationdraht 20 unkontrollierte Kräfte auf den Haltedraht 6 ausgeübt werden, die diesen be­ schädigen, z. B. ihn anknicken. Dadurch ist ein zügiges Ein­ laufen der Verdrängerkugel und des Haltedrahtes 6 in den Prüflingskanal erschwert.

In Fig. 5 ist schließlich eine weitere Möglichkeit der Kom­ pensation des erwähnten systematischen Meßfehlers veranschau­ licht. Und zwar ist in der dort gezeigten Brückenschaltung 14′ in beiden Brückenzweigen jeweils eine Drahthaspel 8 bzw. 8′ mit einem Haltedraht 6 bzw. 6′ und einer Verdrängerkugel 7 bzw. 7′ angeordnet. Dem oberen Brückenzweig ist jedoch an­ stelle eines Prüflings ein gleichartiges gestrecktes Mei­ sterrohr 19 zugeordnet, wogegen in dem unteren Brückenzweig der eigentliche Prüfling 1 eingespannt wird. Die Kompensa­ tion kommt nun dadurch zustande, daß eine Vergleichsmessung mit einem Meisterrohr simultan durchgeführt wird. Diese Art der Kompensation ist ähnlich wie die beim Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 2; dort ist der Vergleich der Messung mit dem des Meisterrohrs jedoch zeitversetzt, wogegen er beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 simultan erfolgt. Der Vor­ teil eines simultanen Meßvergleiches liegt darin, daß der Vergleich bei identischen Umgebungsbedingungen stattfindet, was eine höhere Meßgenauigkeit erwarten läßt. Nachteilig beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der höhere appara­ tive Aufwand; es werden zwei Drahthaspeln 8 bzw. 8′ mit ent­ sprechenden Verstellantrieben und Drehstellungsgebern er­ forderlich; unter Umständen können beide Drahthaspeln durch einen einheitlichen und gemeinsamen Verstellantrieb ange­ trieben und ihre Drehlage dementsprechend auch mit nur einem einzigen Drehstellungsgeber ermittelt werden.

Im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 11 sei nachfolgend noch näher auf die konstruktive Ausgestaltung der Drahthas­ pel 8 bzw. ihrer Kapselung 9 eingegangen. Der eigentliche Wickelteil der Drahthaspel besteht aus einer Hohlwelle 21 und aus einer darauf aufgeschrumpften scheibenförmigen Wickel­ trommel 8, in deren Außenumfang - beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist hierzu ein gesonderter aufgeschrumpf­ ter Ring vorgesehen - gewindeartig eingearbeitete Wickel­ rillen 44 angebracht sind. In diese Wickelrillen legt sich der Draht 6 ein. Entscheidend dabei ist, daß der Wickel­ durchmesser zum einen bei allen unterschiedlichen Draht­ haspeln gleich groß ist, damit die Drahtlängenzuordnung ent­ sprechend der Winkelstellung der Drahthaspel für alle un­ terschiedlichen Drahthaspeln gleich ist. Ferner ist wich­ tig, daß die Wickelrille 44 im Rillengrund breit genug ist, damit sich der Draht zwanglos bis auf den zylindrischen Ril­ lengrund absenken kann. Die Hohlwelle 21 und die scheiben­ förmige Drahthaspel 8 sind von einer topfförmigen Kapselung 9 auf der einen Seite und von einem Deckel 9′ umgeben, die zur Welle hin mittels O-Ringen luftdicht abgedichtet sind. Tangential zum Umfang der Drahthaspel 8 ist in der Kapselung 9 eine Drahtabzugsbohrung angebracht, die in ein Mundstück 42 zum druckdichten Anschluß des Prüflings übergeht. Zur de­ finierten Halterung der Verdrängerkugel 7 innerhalb des Mund­ stückes 42 ist dort eine kleine Bohrung vorgesehen, die im Durchmesser geringer ist als die Verdrängerkugel, so daß sie einen Anschlag für die Verdrängerkugel in der zurückgezogenen Position bildet. Die Übergangsbohrung von dem Mundstück 42 zum Umfang der Drahthaspel ist breiter als die Wickelbreite für den Draht 6. Nachdem jedoch der Draht 6 im Durchmesser sehr klein ist, beispielsweise 0,15 mm, ist der Abstand der Wickelrillen 44 sehr gering und die gesamte Wickelbreite ebenfalls nur klein. Der Durchmesser der Drahthaspel bzw. des Rillengrundes der Wickelrillen ist so gewählt, daß sich eine bequem rechenbare Anzahl von Längeneinheiten des Drahtes, beispielsweise von 25 cm, pro Umdrehung aufwickeln lassen. Am Außenumfang der Drahthaspel 8 ist diese unter Einhaltung eines nur sehr kleinen Spaltes von der Kapselung 9 umgeben; der Spalt ist wesentlich kleiner als der Drahtdurchmesser, so daß der aufgewickelte Draht unter allen Umständen zwangs­ weise innerhalb der Wickelrille gehalten wird. Auch noch aus einem anderen Grunde ist dafür gesorgt, daß die Draht­ haspel 8 den Hohlraum der Kapselung möglichst vollständig ausfüllt; es soll nämlich ein möglichst geringes Totvolumen innerhalb der Kapselung entstehen. Überhaupt soll das Luft­ volumen in dem Leitungsbereich zwischen der Festdrossel 12 (Fig. 1 und 2) bzw. zwischen der Drossel 16 (Fig. 3 bis 5) einerseits und der durch die Verdrängerkugel 7 und den Prüflingskanal gebildeten Meßdrossel andererseits möglichst gering sein, damit beim Fortschreiten der Verdrängerkugel von einer Meßposition zur nächsten sich die Druckverhältnis­ se möglichst schnell auf den neuen Meßort und die dort vor­ liegenden Spaltverhältnisse einstellen können. Wenn das Lei­ tungsvolumen in dem erwähnten Abschnitt zu groß ist, muß lange zugewartet werden, bis sich stationäre Verhältnisse für den neuen Meßzustand eingestellt haben. Bei einer an sich wünschenswerten großen Schrittzahl würde dies zu einer sehr langen Meßdauer führen.

Die Drahthaspel 8 ist einschließlich ihrer Kapselung 9 als auswechselbares Teil nach Art einer Kassette ausgebildet. Und zwar werden zur Messung unterschiedlicher Innendurchmes­ ser von Prüflingen mehrere völlig baugleiche Drahthaspeln einschließlich Kapselung bereitgehalten, die sich lediglich durch den Durchmesser der Verdrängerkugel am vorderen Ende des Drahtes 6 unterscheiden. Mit ein und derselben Ver­ drängerkugel ist nur ein relativ kleiner Durchmesserbereich bestreichbar, so daß zur Abdeckung eines großen Meßbereiches relativ viele Drahthaspeln mit im Durchmesser eng abgestuf­ ten Verdrängerkugeln bereitgehalten werden müssen. Sämt­ liche verschiedenartigen Anschlüsse oder Verbindungen der Drahthaspel mit dem Meßgerät sind daher als schnell lösbare Verbindungen ausgestaltet.

Da ist zunächst einmal die Drehverbindung der Welle der Drahthaspel mit dem Verstellantrieb 10 bzw. dem Drehstel­ lungsgeber 11. Diese ist - wie gesagt - als Hohlwelle 21 ausgebildet, die auf die Steckwelle 22 des Verstellantrie­ bes bzw. des Drehstellungsgebers aufsteckbar ist. Nachdem nur relativ kleine Kräfte bzw. Drehmomente übertragen zu werden brauchen, kann es sich um eine kraftschlüssige Kupp­ lung handeln, die durch eine Klemmung spielfrei geschlossen und rasch gelöst werden kann. Um durch das Schließen der Klemmung nicht ungewollt Umfangskräfte auf die Drahthaspel ausüben zu müssen, die unter Umständen zu einem Abreißen der zurückgezogenen Verdrängerkugel 7 oder zu einem Auf­ stauen und Verknicken des aufgewickelten Drahtes führen kön­ nen, ist die Betätigung der Klemmverbindung so ausgestal­ tet, daß sie - auf die Steckwelle 22 bezogen - ausschließ­ lich durch axial und/oder durch radial gerichtete Handkräf­ te betätigt werden kann. Zu diesem Zweck ist in der Steck­ welle 22 eine Längsnut angebracht, in die eine Druckleiste beweglich eingelassen ist. Die Druckleiste ist durch federn­ de Drahtringe, die in kleinen Umfangsnuten liegen, gegen Herausfallen in Radial- und Axialrichtung gesichert. Am un­ teren Ende weist die Druckleiste auf der dem Nutgrund zuge­ kehrten Seite einen kleinen Wulst auf, der als Kippkante 24 dient. Am oberen freien Ende der Steckwelle ist eine Druckschraube 25 angebracht, die achssenkrecht angeordnet ist und sich außerdem diametral erstreckt. Der gerändelte Kopf der Druckschraube überragt den Außenumfang der Steck­ welle und deren Stirnseite, so daß der Kopf der Druckschrau­ be über einen großen Umfang hinweg manuell zugänglich ist. Durch Verdrehen der Druckschraube kann das freie Ende der Druckleiste nach außen gedrückt werden, wodurch eine Ver­ klemmung der Steckwelle 22 bzw. der Druckleiste 23 inner­ halb der Hohlwelle 21 zustande kommt. Beim Lösen der Klemm­ verbindung wird die Druckleiste entlastet, wodurch sie durch die Federringe zurückgezogen wird.

In fluidischer Hinsicht kommt zum einen eine Verbindung der Drahthaspel mit dem Prüfling über das bereits erwähnte Mund­ stück 42 und den Spannschlitten 32 zustande. Am Außenumfang der Kapselung 9 ist außerdem eine Nase angebracht, in der ein Druckeinleitungskanal 43 bzw. ein entsprechendes Mund­ stück angebracht ist; das Mundstück liegt in einer achspa­ rallelen und die Drehachse der Drahthaspel einschließenden Ebene, so daß bei einer Schwenkbewegung der Drahthaspel um ihre Achse sich das Mundstück querbewegungsfrei an eine ent­ sprechende Gegenfläche anlegen kann. Im Zusammenhang mit der Erläuterung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 war weiter oben auf diesen Punkt schon eingegangen worden.

Das Einschieben des Drahtes 6 in den Prüflingskanal erfolgt unter Aufrechterhaltung des Druckes in der Meßeinrichtung; aufgrund der Druckdifferenz über die Verdrängerkugel 7 hin­ weg wird der Draht pneumatisch in den Prüflingskanal hinein­ gezogen. Es kann jedoch durch eine extreme Querschnittsver­ engung innerhalb des Prüflingskanales, beispielsweise durch eine Beule, ein Schmutzpartikel oder dergleichen zu einem Verklemmen der Verdrängerkugel kommen. Bei einem Weiterlau­ fen des Verstellantriebes in einfahrender Richtung kommt es dann zu einem Drahtstau, der den Draht 6 aus den Wickelril­ len 44 der Drahthaspel aufspringen läßt. Um einen solchen ge­ fährlichen Drahtstau frühzeitig erkennen zu können, sind an der Innenseite des Umfangs der Kapselung 9 isoliert gehalte­ ne Kontaktleisten 26 angebracht. Und zwar sind die Kontakt­ leisten als kleine eingelassene Bolzen ausgebildet, die un­ ter Zwischenschaltung einer hülsenförmigen Isolierung in einer entsprechenden Bohrung der Kapselung 9 gehalten sind. Die dem Umfang der Drahthaspel zugekehrt liegende Kontakt­ oberfläche der Kontaktleiste ist bündig mit der sonstigen hohlzylindrischen Oberfläche der Kapselung ausgebildet, bei­ spielsweise gemeinsam mit dieser Oberfläche ausgedreht. Die Kontaktleiste ist verbunden mit einem an der unten liegenden Stirnseite der Kapselung angeordneten Kontaktdruckstück, welches mit einem in der Meßeinrichtung feststehend gehal­ tenen federnden Kontaktstück zusammenarbeitet. Von dort führt eine elektrische Leitung zu der Auswerteeinrichtung 41, die im Falle eines Masseschlusses an der Kontaktleiste sofort eine Drehrichtungsumkehr an dem Verstellantrieb 10 veran­ laßt, so daß die Verdrängerkugel sofort wieder rückwärts aus dem Prüflingskanal herausgezogen wird. Der Prüflingskanal muß anschließend gereinigt werden; durch loses Hindurchrol­ lenlassen kleiner Kugeln unterschiedlicher Abmessungen muß zumindest vorläufig ausgetestet werden, ein wie großer lich­ ter Querschnitt an der engsten Stelle des Prüflingskanales besteht.

Innerhalb der Drehmomentverbindung zwischen der Steckwelle 22 einerseits und dem Verstellantrieb 10 andererseits ist eine drehmomentbegrenzende Reibungskupplung angebracht, die im Falle eines Festsitzens der Kugel beim Herausziehen oder beim Anschlagen der Verdrängerkugel in der zurückgezogenen Endposition und weiterlaufendem Verstellantrieb schlupft; dadurch ist beim Zurückziehen der Verdrängerkugel bzw. beim Aufwickeln des Drahtes 6 ein Schutz des empfindlichen Drahtes und seiner Verbindung mit der Verdrängerkugel 7 gegeben. Beim Abwickeln des Drahtes könnte sich ein Drahtstau ergeben, der - wie dargelegt - rechtzeitig erkannt werden kann. Damit der Draht jedoch nicht zu weit abgewickelt werden kann - der Draht 6 könnte an der haspelseitigen Einspannstelle radial nach außen abgeknickt werden, so daß er sich nicht mehr flach in die Wickelrille 44 einlegt -, ist die Drahthaspel 8 mit einer mechanischen Drehwegbegrenzung versehen, die wenigstens eine halbe Umdrehung vor dem vollständigen Abwic­ keln des Drahtes 6 anspricht. Diese Drehwegbegrenzung ist bei dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbei­ spiel dadurch geschaffen, daß in die Stirnseite der Draht­ haspel 8 eine Plangewinderille 28 eingearbeitet ist. In die in dichtem Abstand gegenüberstehende achssenkrechte Innenseite der Kapselung 9 ist eine Radialrille 29 eingearbeitet. An einem Kreuzungspunkt der beiden Rillen ist eine Sperrkugel 30 eingelegt. Beim Durchdrehen der Drahthaspel in der Kapse­ lung 9 "verschraubt" sich die Sperrkugel 9 in der Plangewin­ derille und bewegt sich dadurch radial innerhalb der Radial­ rille 29. Bei vollständig aufgewickeltem Draht befindet sich die Kugel radial ganz innen; bei nahezu abgewickeltem Draht in der Nähe des Außenumfangs. Am Außenumfang ist die Plan­ gewinderille 28 durch einen Anschlagstift 31 begrenzt, an den die Sperrkugel 30 anschlägt und ein Weiterdrehen der Drahthaspel 8 verhindert. Dadurch ist die haspelseitige Ein­ spannstelle des Drahtes 6 gegen unkontrollierten Kraftein­ fluß und gegen Deformationen wirksam geschützt.

Abschließend soll noch anhand des Diagrammes nach Fig. 13 ein Meßergebnis, welches mit der erfindungsgemäßen Meßein­ richtung gewonnen werden konnte, erörtert werden. In dem oberen Teil des Diagrammes nach Fig. 13 sind zwei Meßauf­ schriebe dargestellt, die den Durchmesserverlauf zweier Einspritzleitungen gleicher Bauart zeigen. Das vorgegebene Toleranzfeld für den Innendurchmesser der Einspritzleitungen ist durch zwei horizontale Striche mit einer angrenzenden Schraffur angedeutet. Der in vollen Linien dargestellte Meß­ aufschrieb hält sich im wesentlichen innerhalb des Toleranz­ feldes; diese Einspritzleitung arbeitete im Motorbetrieb einwandfrei. In diesem Zusammenhang sei auch noch auf den unteren Teil des Diagrammes in Fig. 13 hingewiesen, in welchem über die Länge des Prüflings hinweg der Krümmungs­ verlauf als Reziprokwert des Krümmungsradius dargestellt ist. Die Einspritzleitung stellt sich dar als eine Zusam­ mensetzung aus unterschiedlich langen Kreisbogenstücken mit unterschiedlichen Krümmungen und geradlinigen Abschnitten. Man erkennt, daß im Bereich der Krümmungen der lichte Quer­ schnitt deutlich geringer ist als im Bereich der geradli­ nigen Abschnitte; es wird ferner deutlich, daß die Quer­ schnittsverengung um so stärker ist, je stärker der Prüf­ lingskanal gekrümmt ist. Bisher hat man angenommen, daß bei dickwandigen Einspritzleitungen der lichte Querschnitt im Krümmungsbereich vernachlässigbar gering ist. Zumindest gab es bisher kein zerstörungsfrei arbeitendes Meßverfahren von vertretbarem Aufwand, welches dieses zu messen erlaubte. An dem in vollen Linien dargestellten Meßaufschrieb ist im übrigen eine Konizität erkennbar, die sich jedoch im wesent­ lichen innerhalb des Toleranzfeldes hält. Der strichliert dargestellte Meßaufschrieb gibt zwar - was die geradlinigen Anteile der Einspritzleitung anlangt - einen im wesentlichen gleichbleibenden Innendurchmesser an, jedoch liegt dieser Innendurchmesser in den geradlinigen Anteilen durchweg weit oberhalb des Toleranzfeldes. Diese Einspritzleitung er­ wies sich im Motorbetrieb als nachteilig; es zeigte sich, daß die Einspritzvorgänge Nachspritzer bei Verwendung die­ ser Einspritzleitung hatten.

Um die realisierbare Meßgenauigkeit, die mit dem erfindungs­ gemäßen Meßgerät erzielbar ist, deutlich zu machen, sei er­ wähnt, daß die Breite des Toleranzfeldes in Fig. 13 zwei Zehntel Millimeter beträgt. Nachdem die einzelnen Meßpunkte innerhalb eines wesentlich engeren Bereiches reproduzierbar sind, kann davon ausgegangen werden, daß die Meßgenauigkeit mindestens im Bereich eines Zehntels der Breite des Toleranz­ feldes, also im Bereich von ± ein Hundertstel Millimeter liegt. Eine solche Meßgenauigkeit war mit relativ einfachen und zerstörungsfrei arbeitenden meßtechnischen Mitteln bisher an räumlich gekrümmten Prüflingen mit derart langen Prüf­ lingskanälen nicht möglich.

Claims (12)

1. Einrichtung zur pneumatischen Ermittlung des Innendurch­ messers eines im Querschnitt runden Kanales eines Prüflings, der mit dem Kanal wenigstens mittelbar an eine Konstantdruck­ quelle von Unter- oder vorzugsweise Überdruck anschließbar ist, mit einem in der Länge veränderbaren, druckdicht ge­ kapselten Faden, Draht oder dergleichen, der an seinem in den Kanal des Prüflings hineinragenden freien Ende einen im Querschnitt ebenfalls runden, den Kanalquerschnitt nahezu vollständig ausfüllenden Verdrängerkörper trägt, wobei der Verdrängerkörper an jeder beliebigen Längsposition des Kana­ les festgehalten werden kann, ferner mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Drosselwirkung der aus Verdrängerkörper und Kanal gebildeten Drosselstelle als Maß für den Innendurch­ messer des Kanales an der Meßstelle,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der Verdrängerkörper ist als Verdrängerkugel (7) ausgebildet,
• b) es ist eine druckdicht und mit geringem Tot­ volumen gekapselte (Kapselung 9, 9′) Drahthaspel (8) mit einem Verstellantrieb (10) und einem Drehstellungsgeber (11) vorgesehen, deren Haspel­ umfang tangential zum Anfang des Kanales des Prüflings (1) liegt;
• c) zwischen der Konstantdruckquelle und dem Anschluß (Mund­ stück 42) des Kanales des Prüflings (1) ist eine Fest­ drossel (12) angeordnet, wobei über ein an den Bereich zwischen der Festdrossel (12) und dem Mundstück (42) angeschlossenes Manometer (13) der Druck in diesem Bereich als Maß für den Innendurchmesser des Kanales meßbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fluidisch nach der Konstantdruckquelle (2) anstelle der Festdrossel (12) eine Brückenschaltung (14) von Drosseln (15, 16, 17) angeordnet ist, deren eine die aus Verdränger­ kugel (7) und Kanal gebildete Meßstelle ist, wobei das Mano­ meter als Differenzdruck-Manometer (13′) ausgebildet und in der quer zur Strömungsrichtung (18) liegenden Brückendiago­ nalen angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brückenschaltung (14′) fluidisch parallel zwei gleichzeitig und gleich schnell antreibbare Drahthaspeln (8, 8′) und zwei Prüflinge (1, 19) angeordnet sind, von denen ein Prüfling als mit den übrigen Prüflingen (1) zwar durchmessergleiches und gleich langes, jedoch geradliniges Meisterrohr (19) mit genau bekanntem, konstantem Innendurch­ messer ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß - von der Drahteinlaufseite des Prüflings (1) aus ge­ sehen - in dem jenseits der Verdrängerkugel (7) liegenden Bereich des Prüflingskanales ein mit dem Kugelhaltedraht (6) durchmessergleicher Kompensationsdraht (20) angeordnet ist, der wenigstens der Länge des Prüflingskanales ent­ spricht und der bei allen Meßpositionen der Verdrängerku­ gel (7) unmittelbar an diese anschließt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsdraht (20) und der die Verdrängerkugel (7) halternde Draht (6) einstückig zusammenhängen und konti­ nuierlich an der Verdrängerkugel (7) ineinander übergehen, wobei die hohlgebohrte Verdrängerkugel (7) auf den Draht (6, 20) aufgeschoben und an der Über­ gangsstelle an dem Draht (6, 20) festgeklebt oder festge­ lötet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsdraht (20) gegenüber dem die Verdränger­ kugel (7) halternden Draht als gesondertes Drahtstück ausge­ bildet ist, das von der Verdrängerkugel mit dem Fortschrei­ ten der Meßposition durch den Prüflingskanal hindurchschieb­ bar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahthaspel (8) einschließlich ihrer Kapselung (9, 9′) als auswechselbare Kassette ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der mit einer Hohlwelle (21) versehenen Draht­ haspel (8) und einer Steckwelle (22) des Verstellantriebes (10) eine spielfreie, kraftschlüssige, manuell schließ- oder lösbare Drehmitnahme (Druckleiste 23) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kapselung (9, 9′) der Drahthaspel (8) an der In­ nenseite des Umfangs wenigstens eine elektrisch isoliert (Isolierung 27) gehalterte Kontaktleiste (26) angebracht ist, die den bei einem Kugelstau aus dem Wickel der Drahthaspel (8) aufspringenden Draht (6) kontaktiert.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahthaspel (8) mit einer mechanischen Drehwegbe­ grenzung versehen ist, die wenigstens eine halbe Umdrehung vor dem vollständigen Abwickeln des Drahtes (6) anspricht.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwegbegrenzung durch eine mit Endanschlägen (Anschlagstift 31) versehene Plangewinderille (28) einer­ seits und eine Radialrille (29) andererseits in einem sich gegenüberstehenden Paar achssenkrechter Flächen der Draht­ haspel (8) bzw. der Kapselung (9) sowie durch eine an ei­ ner Kreuzungsstelle der beiden Rillen (28, 29) eingreifen­ de Sperrkugel (30) gebildet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb und/oder die Konstantdruckquelle (2) nur einschaltbar sind, wenn der Prüfling (1) ordnungsgemäß mit der Drahthaspel (8) fluidisch und mechanisch verkuppelt ist.