DE7432866U - Prüfdruckvorrichtung - Google Patents

Description

HOLGERARENTOFT 546iOhlenberg 27. Sept. 1974

Tel. Linz 2612, Vorwahl 02644

GP 2 70 Prüfdruckvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Prüfdruckvorrichtung für Rohre, welche mittels hydraulischen Drucks auf ihre Druckfestigkeit und Dichtigkeit allgemein sowie auf die Druckfestigkeit und Dichtigkeit ihrer Schweißnähte zu prüfen sind.

Nach der Lehre das deutschen Gebrauchsmusters 7 430 693 besteht eine solche Prüfdruckvorrichtung aus einem zylinorischen Körper, dessen Querschnitt kleiner ist als der Innenquerschnitt des zu prüfenden Rohres. Dieser Zylinderkörper weist in Rundumöffnungen zwei elastische Dichtringe aus, deren äußere Zylinderflächen in der Ruhestellung etwa mit der Zylinderfläche des Zylinderkörpers korrespondie/en und in der Prüfstellung J auf der Innenwand des zu prüfenden Rohrstücks druckdicht aufliegen. Zwischen den Dichtringen ist ein von dem übrigen Rohrhohlraum des zu prüfenden Rohres hermetisch abgeschlossener enger zylindermantelförmiger Prüfdruckraum gebildet, der über im Zylinderkörper verlaufende Prüfdruckleitungen mit einem Druckerzeuger verbunden ist.

Die Aufspannung der elastischen Dichtringe erfolgt mit Hilfe von Hydraulikkolben, welche mit je einer konisch ausgebildeten Anlagefläche an der entsprechend konisch ausgebildeten Innenfläche des betreffenden Dichtringes anliegen. Wenn diese Hydraulikkolben in Richtung der Zylinderachse (Rohrachse) verschoben werden, zwingen sie die Dichtringe radial nach außen, bis diese druckdicht an die Rohrinnenwand herangedrückt werden.

Der mit dieser älteren Erfindung erzielte technische Fortschritt ist groß. Die Druckprüfung, die in der Regel mit Was-

ser unter einem Druck von 30 - 100 kp/cm ausgeführt wird, erforderte bis zum Erscheinen der älteren Erfindung bedeutende Wassermengen, z.B. für ein Großrohr mit 100 cm Durchmesser

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und Io m Länge rd. 8 m Lruckwasser, während die Konstruktion

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nach dem zitierten Gebrauchsmuster lediglich 30 1 Druckwasser benötigt. Außerdem mußten früher sehr große Kräfte an den Abdichtungen der Rohrenden abgefangen werden, im Beispiel rd. 800 000 kp an jeder Endabdichtung, während bei einer Prüfdruckvorrichtung nach der Lehre des angezogenen Gebrauchsmusters die auf den Dichtringen lastende seitlich Kraft lediglich 60 000 kp pro Dichtring beträgt und technisch völlig unproblematisch ist.

Insbesondere wenn es sich um Rohre größeren Querschnitts handelt, weist die Konstruktion nach dem Gebrauchsmuster 7430 jedoch einige Nachteile auf. Sie ist erstens konstruktiv aufwendig und gewichtsmäßig schwer. Zum anderen benötigt sie zwei verschiedene Druckmedien, nämlich Hydrauliköl und Wasser, und folglich zwei getrennte Druckerzeuger sowie zwei getrennte Behälter. Diese Tatsache macht es praktisch unmöglich, Druckerzeuger und Flüssigkeitsbehälter in die Prüfdruckvorrichtung einzubauen und so eine eingliedrige selbstfahrende Prüfdruckvorrichtung zu schaffen. Schließlich kann man mit einer Prüfdruckvorrichtung nach dem zitierten Gebrauchsmuster nur Rundum- Sch we iß näh te und ähnliche kleinere Bereiche der·Rohrwand prüfen. Die Prüfung von Längs-Schweißnähten erfordert eine besondere, sehr umfangreiche und aufwendige Einrichtung, wie z. B. in dem deutschen Gebrauchsmuster 7430 261 beschrieben.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Prüfdruckvorrichtung nach der Lehre des Gebrauchsmusters 7430 693 zu schaffen, die konstruktiv einfach und gewichtsmäßig günstig ist. Ferner soll die erfindungsgemäße Prüfdruckvorrichtung nur ein einziges Druckmedium (Wasser), einen einzigen Druckwasserbehälter und einen einzigen Druckerzeuger benötigen. Schließlich soll sie imstande sein, wahlweise Rundum-Schweißnähte und Längsnähte zu prüfen.

Diese Erfindungsziele werden dadurch erreicht, daß jeder elastische Druckring je einen gleichaxial angeordneten ringförmigen, ebenfalls elastischen Druckschlauch umschließt und mit diesem zusammen in je einer entsprechend gestalteten ringförmigen Druckzelle angeordnet ist, in welcher jeder Druckschlauch

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über Kydraulikleitungen mit einem gemeinsamen Druckerzeuger in Verbindung steht. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Prüfdruckvorrichtung mit zwei mittleren und zwei äußeren Druckzellen ausgerüstet, von denen je einen Druckschlauch und einen Druckring enthält.

In der Folge wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und erläutert. Es zeigen :

Figur 1 den Längsschnitt eines zu prüfenden Rohrstücks mit einer Prüfdruckvorrichtung gemäß der Erfindung, in „der Prüfstellung, teilweise im Schnitt,

Figur 2 das Rohrstück und die Prüfvorrichtung Fig. 1 in einer Frontansicht,

Figur 3 die beiden Druckzellen der Prüfdruckvorrichtung, durch eine Verstärkerhülse verbunden, mit gestrichelt angedeuteten Halterohrenfür die Befestigung von Laufrädern, in perspektivischer Sicht,

Figur 4 Druckring und Druckschlauch eines Drucksatzes, in perspektivischer Sicht und teilweise im Schnitt,

Figur 5 eine schematische Darstellung des Durchlaufs einer Prüfdruckvorrichtung durch ein zu prüfendes Rohrstück, in perspektivischer Sicht,

Figur 6 Druckzelle, Druckschlauch und Druckring in der Ruhestellung, schematisch und im Schnitt,

Figur 7 Druckzelle, Druckschlauch und Druckring Fig. δ in der Prüfstellung

und

Figur 8 den Längsschnitt eines zu prüfenden Rohrstücks, in

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(noch Figur 8)

welchem eine mit vier Drucksätzen ausgerüstete Prüfdruckvorrichtung eingebracht ist, in einer Seitenansicht.

Das Gehäuse 1,2,3 der Prüfdruckvorrichtung setzt sich aus einem vorderen und einem rückwärtigen becherförmigen Gehäuseteil 1,3 und einem rohrförmigen Mittelstück 2 zusammen. Alle drei Gehäuseteile sind an zwei Druckzellen 4,5 und einem diese verbindenden Verstärkerhülse 6 befestigt. Die Verstärkerhülse 6 dient dazu, das rohrförmige Mittelstück 2 zu verstärken. In ringförmigen Ausnehmungen 7 und 8 der Druckzellen 4,5 sind je ein ringförmiger elastischer Druckschlauch 9,10 und je ein diesen umschließender elastischer Druckring 11,12 angeordnet, vgl. Figuren 3 und 4. Eine Druckzelle mit Druckring und Druckschlauch bildet einen"Drucksatz. Druckringe und Druckschläuche sind aus Gummi gefertigt. Jeder Druckschlauch weist zwei Bohrungen 13 auf, durch welche je eine radial verlaufende Hydx-aulikleitung 14,15 mit dem Schlauchinneren verbunden ist. Die Hydraulikleitungen 14,15 münden in eine zentrale Hydraulikzuleitung 16 ein.

Sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Gehäusemittelstücks 2 ist je eine Bohrung 17,18 angeordnet, die durch die Verstärkerhülse 6 zu je einer Druckwasserleitung 19,20 führt. Über ein zentrales, am rückwärtigen Gehäuseteil 3 befestigtes Versorgungsrohr 21 führen die Druckwasserleitungen 19,20 und die Hydraulikzuleitung 16 getrennt zu einem gemeinsamen Druckerzeuger (nicht gezeichnet).

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Prüfdruckvorrichtung ist aus den Figuren 6 und 7 ersichtlich. Fig. 6 zeigt eine Druckzelle 4,5 mit Druckring 11,12 und Druckschlauch 9,10 in der Ruhestellung. In dieser Stellung ist der Umfang des Druckringes im Verhältnis zu der Zylinderfläche des Gehäusemittelstücks 2 etwas zurückgezogen, um nicht verkratzt und verformt zu werden,

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wenn die l·· rufvorrichtung durch das zu prüfende Rohrstück 22 geführt wird. Auf Figuren 6 und 7 zeigen die Druckringe 11,12 ί· Auskragunger. 111, die dazu dienen, zu verhindern, daß in der ;j Ruhestellung Schmutz in die seitlichen SDielräume 23 zwischen :'

{;■!■ Druckring, Druckschlauch und Druckstelle eindringen könnte.

Um die Druckringe 11,12 in die Prüfstellung zu bringen, leitet man Druckwasser durch die Hydraulikleitungen 14,15 in die elastischen Druckschläuche 9,10, die dabei erweitert v/erden und die elastischen Druckringe 11,12 radial gegen die Innenwand des zu prüfenden Rohrstücks 23 druckdicht herandrücken, vgl. Fig.7. Da die Druckschläuche an je drei Seiten von den Wänden der nicht-nachgiebigen Druckzellen 4,5 und an der vierten Seite von dem jeweiligen Druckring fest eingeschlossen sind und keine Möglichkeit haben, aus dieser Umklammerung herauszutreten, können sie selbst bei sehr hohen Wasserdrücken nicht platzen.

Zwischen den beiden Druckringen 11,12, dem mittleren Gehäuseteil 2 und der Innenwand des zu prüfenden Rohrstücks 22 ist durch die Aufspannung der Druckringe ein enger zylindermantelförmiger Prüfdruckraum 24 entstanden, der von dem übrigen Rohrhohlraum hermetisch abgeschlossen ist. In diesen engen Prüfdruckraum 24 pumpt man durch die Druckwasserleitungen 19,20 Wasser unter hohem Druck ein und steigert den Druck bis zum Prüf-

2 druck, je nach Rohrtyp bis 100 kp/cm . Man läßt diesen Druck 10 bis 20 sek auf dem zu prüfenden Teil des Rohrstücks - hier im Beispiel Fig. 1 eine Rundum-Schweißnaht 25 - und baut ihn dann bis auf Atmosphärendruck ab. Es geht aus der Darstellung Fig. 1 hervor, daß sehr wenig Druckwasser benötigt wird, bei einem Rohrquerschnitt von 50 cm, einer Druckraumstärke von 1.5 cm und eineir. Abstand zwischen den Druckringen von 20 cm nur rd. 4.5 1.

Beim Abbau des Druckes in den Druckschläuchen 9,10 ziehen sich Druckschläuche und Druckringe zusammen und nehmen ihre normale Ausdehnung an, vgl. Fig. 6. Gleichzeitig mit diesem Zusammen-

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ziehen von Druckschläuchen und Druckringen, die mit großer Kraft vor sich gehen, saugt man das Prüfdruckwasser durch die untere Druckwasserleitung 20 ab. Wenn man den Druckabbau in den Druckschläuchen mit dem Herauspumpen des Druckwassers abstimmt , bleibt das Wasser bis zuletzt zwischen den Druckringen, indem die gesamte Prüfdruckvorrichtung durch ihr Gewicht nach unten absackt. In dieser Weise kann man das Prüfwasser fast restlos aus dem zu prüfenden Rohr absaugen.

Die Einführung der Prüfdruckvorrichtung in das zu prüfende Rohrstück 22 kann in einfacher Weise erfolgen, indem das Versorgungsrohr 22 als "Lanze" ausgebildet ist. Bei größeren Rohrquerschnitten und langen Rohrstücken kann dieses einfache Verfahren jedoch recht mühsam sein, und zwar auch dann, wenn die Prüfdruckvorrichtung mit Gleitkufen (nicht gezeichnet) ausgerüstet ist. Es erscheint daher zweckmäßig, Laufräder 25,26 an der Prüfdruckvorrichtung anzuordnen. Um Reibungswiderstände und Querstellen der Prüfdruckvorrichtung zu vermeiden, sind vorn und hinten an den Seiten Laufrollen 27 angebracht, die die Prüfdruckvorrichtung im Rohr zentrieren. Sowohl die Laufräder als auch die Laufrollen sind an Druckfedern 25 3 aufgehängt, deren Federweg radial zur Längsachse der Prüfdruckvorrichtung verläuft, vgl. Fig. 1. Im Beispiel Fig. 1 sind Laufräder und Laufrollen an Halterohren 251,252 befestigt, die sowohl an Gehäuseteilen 1 bzw. 3 als auch an den Druckzellen 4 bzw. 5 angeflanscht sind (vgl. Fig, 1 und 3; auf Fig. i sind die Halterohre 251,252 gestrichelt angedeutet).

Die Laufräder 25,26 sowie die Laufrollen 27 müssen derart dimensioniert sein, daß der durch ihren Umfang bedingte Abstand zwischen der Unterseite der Prüfdruckvorrichtung und der Innenwand des zu prüfenden Rohres kleiner ist als die Stärke des zylindermanteIförmigen Prüfdruckraums 24. Ein gewisser Ausgleich ist hier durch die Abfederung der Laufräder und Laufrollen geschaffen, indem die Radfedern 25 3 unter dem von den

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Druckringen ausgeübten Druck nachgeben.

Mit der hier beschriebenen Fahrausrüstung kann die Prüfdruckvorrichtung mühelos und schnell an die zu prüfende Stelle eines Rohres verbracht werden.

In einer weiteren Ausbildung des Beispiels ist das vordere Laufrad elektrisch angetrieben (Antrieb nicht gezeichnet). Wenn man den vorderen und den hinteren Gehäuseteil 1,3 entsprechend verlängert» kann man zumindest bei Prüfdruckvorrichtungen für Großrohren hinreichend Raum für Druckerzeugeranlage und Druckwasserbehälter gewinnen, so daß die Prüfdruckvorrichtung lediglich über elektrische Kabel 211 (Fig. 8) mit Energie versorgt und gesteuert wird. Mit einer Prüfdruckvorrichtung dieser Ausführungsform ist man imstande, systematisch ganze Rohrleitungen zu prüfen. Indem das Prüfwasser nach jedem Prüfvorgang fast restlos abgesaugt und in den Druckwasserbehälter zurückgepumpt wird, reicht der Wasserinhalt eines Druckwasserbehälters für eine große Anzahl von Prüfvorgängen.

Um sicher zu gehen, daß die selbstfahrende Prüfdruckvorrichtung genau an die zu prüfende Rohrstelle herankommt (im Beispiel Fig. 1 an eine Rundum-Schweißnaht 28), kann man sie mit einem Magnetschalter 29 versehen, die am Oberteil angeordnet ist. Dieser Magnetschalter schaltet den Vortrieb des Vortriebsrades 25 ab und eine Radbremse (nicht gezeichnet) ein, wenn das Kraftfeld eines auf der Oberseite des zu prüfenden Rohrstücks auf- · gestellten Magneten 30 auf den Magnetschalter 29 einwirkt. Der Magnetschalter 29 soll möglichst außerhalb des Prüfdruckraums 24 ingebracht sein; es ist daher zweckmäßig, an dem Magneten einen Zeiger 31 zu befestigen, der den Abstand Magnetschalter Mitte Prüfdruckraum anzeigt. Ein eventueller Bremsweg der Prüfdruckvorrichtung kann durch die Länge des Zeigers 31 mit berücksichtigt werden.

Wird die Prüfdruckvorrichtung von Hand oder sonst von außen an die zu prüfende Stelle geführt, kann der Magnet 29 am Körper

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des Gehäuses 1,2,3 angeordnet sein. Der Magnetschalter 30 wird dann zusammen mit einer optischen oder akustischen Anzeige und einer Energiezelle auf dem zu prüfenden Rohrstück 22 aufgestellt. Diese Ausgestaltung ist nicht gezeichnet worden.

Fig. 8 zeigt eine besonders interessante Ausführungsform der Erfindung, durch welche es möglich geworden ist, mit einer erfindungsgemäßen Prüfdruckvorrichtung sowohl Rundum-Schweißnähte 28 als auch Längs-Schweißnähte 32 (Fig. 5) zu prüfen. Die auf Fig. 8 dargestellte Prüfdruckvorrichtung besteht aus fünf Gehäuseteilen 1,201,2,202,3, welche auf vier Druckzellen 41,4, 5,51 befestigt sind. Sie weist vier Druckringe 33,11,12,34 auf und funktioniert im Prinzip wie die Prüfdruckvorrichtung Fig.l. Man kann nun je nach Prüfungszweck entweder die beiden mittleren Druckringe 11,12 aufspannen und einen kleineren Prüfdruckraum 24 für die Prüfung einer Rundum-Schweißnaht 28 erstellen, oder mann kann die beiden mittleren Druckzellen ruhen lassen und die äußeren Druckringe 33,34 aufspannen. Durch die letztere Maßnahme wird ein Prüfdruckraum gebildet, der sich fast über die gesamte Länge der Prüfdruckvorrichtung erstreckt.

Mit diesem langgestreckten Prüfdruckraum kann man entweder mehrere dicht aneinander liegenden Rundumnähte oder auch ein Teilstück eines Gesamtrohres prüfen. Man kann aber auch eine Längsnaht 32 prüfen, indem man die fahrbare Prüfdruckvorrichtung durch das zu prüfende Rohrstück. 22 etappenweise fahren läßt, wobei jede Etappe jeweils um mindestens die Breite eines Druckringes 33,34 kürzer ist als die Länge des Prüfdruckraumes. Dieser Vorgang ist auf Fig. 5 erläutert. Die Prüfdruckvorrichtung bewegt sich von der Prüfposition P* in die Position P₂, von dort in die Position P₃ und schließlich in die Position P₄. Die Längsnaht 32 ist dann bis auf zwei schmale ringförmige Streifen 35,36 geprüft, die jeweils etwa die Breite eines Druckrings aufweisen. Diese Endstücke werden automatisch mit geprüft, wenn man nach dem Zusammenschweißen mehrerer Rohrstücks 22 die dadurch entstandenen Rundumnähte 28 prüft.

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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bringt man ein kleines elektronisches Steuergerät (nicht gezeichnet) am Magnetschalter 29 an, das bei Schaltung des Magnetschalters im Kraftfeld des Schaltmagneten 30 die folgenden Arbeitsvorgänge nacheinander auslöst :

a) Aufspannung der Druckringe 33,34 (bzw. 11,12) mittels Einführung von Druckwasser in die Druckschläuche

b) Einlaß von Druckwasser in den Prίfdruckraum 24, Erhöhung des Drucks bis zum vorbestimmten Prüfdruck

c) Stillhalten während der vorbestimmten Prüfdruckzeit

d) Der Wasserdruck im Prüfdruckra Atmosphärendruck abbauen

wieder bis zum

e) Absaugen des im Prüfdruckraum befindlichen Wassers durch die Leitung 20

f) Entspannung der Druckrf.nge durch Abbau des Wasserdrucks in den Druckschläucheη (z.T. gleichzeitig mit der Operation Ziff. e).

In dieser Version des Ausführungsbeispiels hat der Prüfer nichts anderes zu tun als den Schaltermagneten 3o von Prüfsteile zu Prüfstelle zu bewegen (im Beispiel Fig. 5 von der Position P₁ in die Position Pp u.s.w. zu bringen) und zu kontrollieren, ob an der Prüfstelle Druckwasser sichtbar wird oder nicht.

Handelt es sich beispielsweise um ein Großrohr mit Querschnitt 100 era und Länge 18 m, und ist die Prüfdruckvorrichtung 150 cm lang, deren längste Prüfdruckraum 120 cm lang und 2 cm stark und jeder Druckring 5 cm breit, kann dieses Großrohr in 17 bis 18 Etappen auf Qualität einer Längsnaht 32 geprüft werden, vgl. die schematische Darstellung Fig. 5. Hierzu braucht man insgesamt 15 bis 20 Minuten und praktisch kein Wasser, weil das für die Prüfung verwendete Druckwasser nach jedem PrüfVorgang in

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den Druckwasserbehälter der Prüfdruckvorrichtung zurückgepumpt wird.

Die Prüfdruckvorrichtung nach diesem Beispiel weist naturgemäß trotz der vereinfachten Konstruktion immer noch ein erhebliches Gewicht auf. Insbesondere die Druckerzeugungsanlage und der Druckwasserbehälter wiegen recht schwer. Die Prüfdruckvorrichtung ist daher mit weiteren Laufrollen 261 versehen, die zwischen dem Vortriebsrad 25 und dem Laufrad 26 angeordnet sind. Eine Sicherheitsöse 212 nimmt ein Rückholseil (nicht gezeichnet) auf, womit die Prüfdruckvorrichtung im Falle eines Versagens des Radantriebs aus der Rohrleitung herausgeholt werden kann.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt ist aus den Ausführungsbeispielen unmittelbar ersichtlich. Auch die technischen und wirtschaftlichen Vorteile, die die Erfindung bringt, brauchen nicht einzeln aufgezählt zu werden. Die erfindungsgemäße Prüfdruckvorrichtung spart sowohl Geld als auch Arbeitszeit und Personal. An dem Stand der Technik gemessen sind sowohl der technische Fortschritt als auch die erreichten technischen und wirtschaftlichen Vorteile derart groß, daß sie überraschend wirken.

2 Schutzansprüche

Claims (2)

Schutzansprüche

1. Prüfdruckvorrichtung für Rohre, welche mittels hydraulischen Drucks auf ihre Druckfestigkeit und Dichtigkeit insgesamt sowie auf die Druckfestigkeit und Dichtigkeit ihrer Schweißnähte zu prüfen sind, wobei die Prüfdruckvorrichtung gemäß der Lehre des deutschen Gebrauchsmusters 7 430 693 aus einem Zylinderkörper besteht, dessen Querschnitt kleiner ist als der Innenquerschnitt des zu prüfenden Rohrstücks, und der in Rundumöffnungen mindestens zwei elastische Dichtringe aufweist, deren äußere Zylinderflächen in der Ruhestellung etwa mit der Zylinderfläche des Zylinderkörpers korrespondieren, in der Prüfstellung auf der Innenwand des zu prüfenden Rohrstücks druckdicht aufliegen und in dieser Stellung ein von dem übrigen Rohrhohlraum des zu prüfenden Rohrstücks hermetisch abgeschlossener enger zylindermantelförmiger Prüfdruckraum abgrenzen_? der über im Zylinderkörper verlaufende Prüfdruckleitungen mit einem Druckerzeuger verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder der elastischen Druckringe (11,12,33,34) je einen gleichaxial angeordneten ringförmigen, ebenfalls elastischen Druckschlauch (9,10) unischließt und mit diesem zusammen in je einer entsprechend gestalteten ringförmigen Druckzelle (4,5) angeordnet ist, wobei an der Ringinnenseite eines jeden Druckschlauchπ (9,10) je eine in den Schlauchhohlraum einmündende Hydraulikleitung (14,15,16) angeordnet ist.

2. Prüfdruckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfdruckvorrichtung mit zwei mittleren und zwei äußeren Druckzellen (4,5) ausgerüstet ist, von denen jede je einen Druckschlauch (9,10) und einen Druckring (11,12,33,34) enthält.

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