DE4325636C2 - Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Innendruckprüfung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen InnendruckprüfungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur dynamischen Innendruckprüfung von
verschließbaren Hohlkörpern bei dem der zu prüfende Hohlkörper über einen von einem
einstellbaren Funktionsgenerator und einem Ventil steuerbaren Druckübersetzer stoßweise
durch ein flüssiges Druckmittel mit einem Impulsdruck mit einer niedrigen Grundfrequenz
und einer großen Amplitude und mit einer höheren Überlagerungsfrequenz und kleiner
Amplitude beaufschlagt wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Hohlkörper, beispielsweise Ventilgehäuse, Akkumulatoren, Rohrleitungen,
Schlauchleitungen und Schläuche müssen, in Abhängigkeit von ihrem Einsatzzweck, einer
dynamischen Innendruckprüfung unterzogen werden.
Aus der EP 0 096 887 A2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Innendruckprüfung eines Plastikrohrs bekannt. Dabei wird das Rohr aufgeheizt und
über ein hydraulisches Kraftübertragungssystem mit Wasser einer bestimmten
Temperatur bis zu einem definierten Druck befüllt. Das Rohr wird in diesem Zustand
bis zum Bersten des Rohres gehalten.
Aus der GB 2 081 457 A ist darüber hinaus eine Maschine zum Prüfen von Materialien
bekannt, bei der ein Vollkörper periodisch mit Druck beaufschlagt wird, wobei ein
erster Druck einen linearen Anstieg beschreibt, auf einem definierten Plateauwert für
eine bestimmte Zeit verweilt und anschließend linear abgesenkt wird. Während des
Plateaus des ersten Drucks wird zusätzlich ein sinusförmiger zweiter Druck mit einer
höheren Frequenz und kleinerer Amplitude auf den Prüfkörper aufgegeben.
Aus der DE 947 757 B ist schließlich eine aus mehreren Pumpelementen bestehende
Pumpe für pulsierende Förderung zur Erzeugung einer Schwinglast bei Prüfmaschinen
für Werkstoffvollkörper bekannt.
Bei der dynamischen Innendruckprüfung wird als Prüfmittel hauptsächlich ein
Hydrauliköl auf Mineralölbasis verwendet, welches stoßweise in den zu prüfenden
Hohlkörper gedrückt wird. Dabei entspricht der Druck-Zeit-Verlauf einer vorgegebenen
Kurve mit einem ebenfalls vorgegebenen Lastwechsel. Dieser vorgegebenen Kurve der
sogenannten Grundfrequenz von beispielsweise 0,5-5 Hz, kann eine Frequenz von
beispielsweise 25 Hz überlagert sein. Um
derartige Impulsdrücke in den zu prüfenden Hohlkörper
einzuleiten, wird derselbe über einen einstellbaren Funk
tionsgenerator und einen ventilsteuerbaren Drucküberset
zer mit dem flüssigen Druckmittel beaufschlagt. Dabei muß
der Druckübersetzer einerseits ein großes Arbeitsvolumen
für die Grundfrequenz besitzen und sich andererseits für
die Überlagerungsfrequenz mit einem verhältnismäßig hohen
Lastwechsel hin- und herbewegen, was einen nicht unbeacht
lichen Verschleiß mit sich bringt, da hierbei eine aus
reichende Schmierung durch das Hydrauliköl nicht mehr si
chergestellt ist. Dies hat zur Folge, daß der Drucküber
setzer in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen gewartet
und gegebenenfalls ausgewechselt werden muß, was mit
nicht unbeachtlichen Kosten verbunden ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zur dynamischen Innendruckprüfung von verschließba
ren Hohlkörpern aufzuzeigen, bei dem der ein hohes Ar
beitsvolumen aufzubringende Druckübersetzer nicht gleich
zeitig auch mit einer hohen Frequenz betrieben werden muß.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei
einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorge
schlagen, daß der Funktionsgenerator zwei getrennte Druck
übersetzer mit unterschiedlich großen Volumina steuert und
daß der Druckübersetzer mit dem größeren Volumen die nied
rige Grundfrequenz mit der großen Amplitude und der Druck
übersetzer mit dem kleinen Volumen die höhere Überlage
rungsfrequenz mit der kleineren Amplitude des Impuls
druckes erzeugt.
Durch dieses Verfahren und die beiden getrennten Druck
übersetzer wird der Druckübersetzer für das hohe Ar
beitsvolumen nur für die verhältnismäßig geringe Grund
frequenz benutzt. Dies bedeutet, daß dieser Druckübersetzer ausreichend
geschmiert wird und nur einem geringen Verschleiß unterliegt. Andererseits führt
aber der zweite Druckübersetzer für die höhere Überlagerungsfrequenz ebenfalls
verhältnismäßig große Hübe aus, so daß auch hier eine ausreichende Schmierung
sichergestellt und damit der Verschleiß gering ist. Ein in seinem Arbeitsvolumen und
seiner Masse kleiner Druckübersetzer ermöglicht aber auch höhere Frequenzen, was
eine bessere Regelbarkeit ergibt.
Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung sind in Anspruch 2
erläutert.
Vorzugsweise werden in dem Verfahren die beiden Druckübersetzer in einem
geschlossenen Weg-Regelkreis beaufschlagt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aufweisend einen
Funktionsgenerator mit einem nachgeordneten Regler, einem Servoventil und einem
Druckübersetzer, wobei der Funktionsgenerator aus zwei getrennten
synchronisierten Generatoren gebildet ist, beiden Generatoren jeweils ein Regler ein
Servoventil und ein Druckübersetzer zugeordnet ist und die beiden Druckübersetzer
für unterschiedlich große Volumenströme ausgebildet sind.
Vorzugsweise werden die beiden Druckübersetzer in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung parallel zueinander angeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird jedem der Druckübersetzer ein mit dem entsprechenden Regler verbundener
Wegaufnehmer zugeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter
Weise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In dieser Zeichnung ist ein hydraulisches Schaltbild eines Impulsprüfstandes gezeigt,
der aus einer nur angedeuteten Prüfkammer 1 besteht, in die der zu prüfende
Hohlkörper 2 - meist sind es mehrere Hohlkörper 2, die parallel zueinander
angeordnet sind - eingesetzt und in ansich bekannter, nicht dargestellter Weise mit
einem flüssigen Medium, meist ist es Hydrauliköl auf Mineralölbasis, drucklos gefüllt
wird. Zusätzlich ist der Hohlkörper 2 an eine ebenfalls mit flüssigem Druckmittel ge
füllte Leitung 3 angeschlossen.
Die Leitung 3 ist mit zwei parallel zueinander geschalteten Druckübersetzern 4, 5 an
sich bekannter Bauart verbunden. Dabei weist der Druckübersetzer 4 ein verhältnis
mäßiges hohes Arbeitsvolumen auf, während der Drucküber
setzer 5 nur ein geringes Arbeitsvolumen besitzt. In die Leitung 3 mündet ferner eine Leitung
6 mit einem Druckaufnehmer 7, mit dem die in der Leitung 3 und damit im Hohlkörper 2
herrschenden Drücke genau gemessen und gegebenenfalls über eine Aufzeichnungs
einrichtung registriert werden. Der Druckübersetzer 4 ist über Leitungen 8, 9 mit einem
Servoventil 10 verbunden, welches seinerseits über Leitungen 11, 12 an eine
Hydraulikversorgung 13 angeschlossen ist. Das Servoventil 10 wird von einem Regler 14 ge
steuert, dessen an das Servoventil 10 zu übertragende Regelgröße durch ständiges
Vergleichen eines Ist-Wertes mit einem Soll-Wert erzeugt wird. Dabei wird der Soll-Wert
von einem Funktionsgenerator 15 über eine Leitung 16 dem Regler 14 zugeführt. Der
jeweilige Ist-Wert wird von einem Wegaufnehmer 17, der mit dem sich bewegenden Teil des
Druckübersetzers 4 verbunden ist, ermittelt und über eine Leitung 29 dem Regler 14
zugeführt.
Auch der Druckübersetzer 5 ist über Leitungen 18, 19 mit einem Servoventil 20 verbunden,
welches seinerseits über Leitungen 21, 22 an die Druckmittelversorgung 13 angeschlossen ist.
Auch dem Servoventil 20 ist ein Regler 23 zugeordnet, dessen das Servoventil 20
beeinflussende Regelgröße über eine Leitung 28 von einem Soll-Wert des
Funktionsgenerators 15 und über eine Leitung 24 von dem Ist-Wert eines dem
Druckübersetzer 5 zugeordneten Wegaufnehmers 25 beeinflußt wird. Hinsichtlich dieses
Wegaufnehmers 25 gelten auch die zu dem Wegaufnehmer 17 gemachten Ausführungen.
Der Funktionsgenerator 15 besteht aus zwei synchronisierten, an sich bekannten und nicht
näher dargestellten Generatoren, von denen der eine Generator den langsamen,
als Trapez 26 gezeichneten Grundfunktionsanteil und der andere Generator den höher
frequenten, als Sinus 27 gezeichneten Funktionsanteil übernimmt. Dabei werden in dem
Funktionsgenerator 15 die gewünschten Soll-Werte für die Grundfrequenz und die
sogenannte Überlagerungsfrequenz eingestellt, die genau dem für die Prüfung des Hohlkör
pers 2 erforderlichen Lastwechsel entsprechen.
Die beiden Druckübersetzer 4, 5 sind unterschiedlich groß und entsprechend dem benötigen
Arbeitsvolumen ausgebildet. Dabei erzeugt der das größere Arbeitsvolumen aufweisende
Druckübersetzer 4 die niedrige Grundfrequenz, die etwa 0,5 bis 5 Hz betragen kann, während
die sogenannte Überlagerungsfrequenz, die beispielsweise 25 Hz beträgt, von dem kleineren,
ein erheblich niedrigeres Arbeitsvolumen aufweisenden Druckübersetzer 5 erzeugt wird. Die
Druckübersetzer 4, 5 werden in einem geschlossenen Wegregelkreis gefahren und können zur
Erzeugung der Druckanteile problemlos den jeweils erforderlichen Arbeitsvolumen angepaßt
werden. Da die Druckübersetzer 4, 5 über getrennte Servoventile 10, 20 mit getrennten
Reglern 14, 23 angesteuert werden und die Regler 14, 23 für den jeweiligen Druckübersetzer
optimal eingestellt und/oder angepaßt werden können, kann die gewünschte Druckzeit
funktion für den zu prüfenden Hohlkörper 2 in einfacher Weise aus dem Weg und damit aus
der Addition der Drücke der beiden Druckübersetzer 4, 5 optimal erzeugt werden.
Bei der Arbeitsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung werden zunächst die Druckwerte der
beiden Druckübersetzer 4, 5 durch entsprechende Wegvorgaben im Funktionsgenerator 15
eingestellt. Die dabei erzeugten Druckanteile werden vom Bediener beurteilt und können
entsprechend
dem gewünschten Wert durch Sollwertänderung für die bei
den Druckübersetzer angepaßt werden. Dabei ist es grund
sätzlich auch möglich die Anpassung der Sollwertanteile
in einem Rechner vorzunehmen, wobei der Zusammenhang, daß
die Wegänderung annähernd proportional der Druckänderung
ist, zugrundegelegt werden kann.
Claims (5)
1. Verfahren zur dynamischen Innendruckprüfung von verschließbaren
Hohlkörpern, bei dem der zu prüfende Hohlkörper über einen von einem
einstellbaren Funktionsgenerator und einem Ventil steuerbaren Druckübersetzer
stoßweise durch ein flüssiges Druckmittel mit einem Impulsdruck mit einer
niedrigen Grundfrequenz und einer großen Amplitude und mit einer höheren
Überlagerungsfrequenz und kleiner Amplitude beaufschlagt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass der Funktionsgenerator zwei getrennte Druckübersetzer
mit unterschiedlich großen Volumina steuert und dass der Druckübersetzer mit
dem größeren Volumen die niedrige Grundfrequenz mit der großen Amplitude
und der Druckübersetzer mit dem kleinen Volumen die höhere
Überlagerungsfrequenz mit der kleineren Amplitude des Impulsdruckes erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden
Druckübersetzer in einem geschlossenen Weg-Regelkreis beaufschlagt werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, aufweisend
einen Funktionsgenerator mit einem nachgeordneten Regler, einem Servoventil
und einem Druckübersetzer, dadurch gekennzeichnet, dass der
Funktionsgenerator aus zwei getrennten synchronisierten Generatoren gebildet
ist, dass beiden Generatoren jeweils ein Regler ein Servoventil und ein
Druckübersetzer zugeordnet ist und dass die beiden Druckübersetzer für
unterschiedlich große Volumenströme ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden
Druckübersetzer parallel zueinander angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass jedem der Druckübersetzer ein mit dem entsprechenden
Regler verbundener Wegaufnehmer zugeordnet ist.
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