HU186329B - Test set for strength testing of plastic tubes under water pressure - Google Patents

Description

A találmány tárgya vizsgálóberendezés műanyag csövek víznyomás alatti szilárdságvizsgálatához, adott esetben magasabb hőmérséklet mellett.

A műanyag csövek szilárdságát használati tulajdonságaik megállapításához meg kell vizsgálni. Ilyen használati tulajdonságok, paraméterek a megengedhető hőmérséklet, nyomás és élettartam.

Ezen paraméterek megállapításához ismert módon nyomásvizsgálatokat alkalmaztak. A vizsgálatok kivitelezéséhez speciális készülékekre van szükség, amelyeknek a vizsgált próbadarab belsejében állandó nyomást kell biztosítaniuk (pl. vízzel való feltöltés révén) előirt pontossággal (rendszerint ±2%), és +1% pontossággal állandó hőmérsékleten tartva, ezenkívül lehetőséget kell adni a vizsgálati idő hosszának regisztrálására.

A 89 754 sz. lengyel szabadalmi leírás olyan berendezést ismertet csővizsgálatokhoz, amelynek két alapegysége van. Az egyik egy melegítőrendszer, amelyik a próbadarabot vizsgálat közben állandó hőmérsékleten tartja, a másik alapegység egy hidraulikus rendszer, amely légteleníti és előírt hőmérsékletű vízzel feltölti a próbadarabot, előállítja, tartja és egészen szétrepedésig vezérli a próbadarab belsejében a nyomást. A melegítőrendszer szokásosan termosztált kamra, amelyben folyadék és maga a próbadarab vagy tartóba helyezett próbadarab van elhelyezve. Ebben a próbadarabokat közvetlenül vagy közvetetten melegítő közeg segítségével felmelegítik.

Az ilyen készülékekben használt hidraulikus rendszerek fő alkatelemként speciális gáz-folyadék nyomástárolókat vagy nyomószivattyúkat tartalmaznak. Ilyen nyomószívattyúk a kereskedelemben ismertek (például a Durepipe ausztriai cég vagy az Institutes für Prüftechnik NSZK-beli, müncheni cég áruválasztékából).

A fenti műszaki megoldásoknak vannak bizonyos hiányosságai. Mindegyikükhöz nyomástároló tartályra van szükség, amely különösen nagyobb nyomások esetén veszélyforrást jelent. Nyomásszivattyú nélküli hidraulikus rendszer esetén a nyomást periodikusan valamely külső nyomásforrásból (pl. nyomástároló tartályból) manuálisan után kell tölteni, ez pedig a készülék kezelését nehézkessé teszi, továbbá — és ez méginkább kedvezőtlen — a nyomás előírt értéken való tartását a kívánt 2% pontossággal gyakran lehetetlenné teszi. Ezen tűréshatár túllépése azonosnak tekinthető a vizsgálat megszakításával, és a vizsgálatot meg kell ismételni.

A nyomószivattyúval ellátott hidraulikus rendszerek mérete nagy, bonyolult a vezérlésük, drágák és hidraulikus kompenzátorokra van szükség hozzájuk a szivattyú bekapcsolásakor fellépő lökésszerű nyomásnövekedés kiküszöböléséhez. A hatásos nyomást ugyanis vezérelni és ellenőrizni kell, a víznyomásnak gyakran nagyon nagy értéket (8 MPa-t, esetleg még többet is) kell elérnie.

A találmánnyal célunk a fenti műszaki problémák megoldása új hidraulikus rendszer létrehozásával és a melegítőrendszerhez való illesztésével.

A megoldandó műszaki feladat olyan hidraulikus rendszer tervezése és a melegítőrendszerhez való csatlakoztatása, amely az ismert megoldásoktól eltérően a nyomás vezérlését lényegesen egyszerűbbé teszi. Megoldandó a vizsgálati nyomás fokozatos, lökésmentes elérése, értékének előírt pontosságú tartása tetszőlegesen hosszú időtartamig; a próbadarab alakváltozása következtében fellépő folyadékmennyiség hiányának pótlása a vizsgálóközeg beállított nyomásának változtatása nélkül, valamint a próbadarab szétrepedésekor a teljes rendszer lekapcsolása.

További cél a hidraulikus rendszer méretének csökkentése és ezáltal több mérőhelyhez független rendszer kialakíthatóságának lehetővé tétele, ami által több mérés eltérő terhelési viszonyok melletti elvégzése válik lehetővé.

A fenti célokat olyan vizsgálóberendezés továbbfejlesztésével értük el, amely két alapegységből áll. Korábbról ismertnek tekinthető egyik alapegysége melegítőközeggel, előnyösen vízzel termosztált kamrával ellátott melegítőrendszer. A kamra járulékos elemekkel, például fűtőtesttel, a próbadarabokat a közvetlenül a melegítőközegbe merülve tartó karokkal, több próbadarab egymás után kapcsolását lehetővé tevő csatlakozóelemekkel látható el. A korábbról ismert rendszerekkel szemben a találmány szerinti vizsgálóberendezés hidraulikus rendszeréhez egymás után kapcsolt próbadarabok csatlakoztathatók, avagy minden egyes próbadarabhoz külön hidraulikus rendszer tartozhat, és így több mérőhelyen egymástól különböző mérési paraméterek beállítását teszi lehetővé.

A hidraulikus rendszer három alapvető funkciója a következő: a próbadarabok légmentesítése és feltöltése; a próbadarabok nyomás alá helyezése és a nyomás előírt ideig való fenntartása, valamint a hidraulikus rendszer kikapcsolása a próbadarab szétrepedésének pillanatában. A találmány szerinti vizsgálóberendezés hidraulikus rendszerének lényeges eleme egy pneumatikus-hidraulikus nyomásátalakító, amelyet a továbbiakban multiplikátomak nevezünk, és amelynek áttétele 1:10 értéktől 1:50 értékig terjed és dugattyúinak átmérőviszonyától függ. A kisebb átmérőjű multiplikátordugattyú egyrészt visszacsapószelepen, megfelelő nyomásmérőn, előnyösen ellenőrző és kontaktmonométeren, szelepen és hőcserélőn át a melegítőközeggel feltöltött kamrában található próbadarabokhoz, másrészt további visszacsapószelepen és mágnesszelepen át vízhálózathoz kapcsolódik.

A nagyobb átmérőjű multiplikátordugattyú szelepen, előnyösen mágnesszelepen, kiegyenlítőtartályon és nyomáscsökkentőn át gázhálózattal, előnyösen levegőhálózattal van kapcsolatban.

A találmány szerinti vizsgálóberendezésben nem a viznyomás, hanem a levegőnyomás van szabályozva 0—0,25 MPa tartományban. A vizsgálóberendezést működtető táplevegő nyomása 0,3—1 MPa közötti értékű lehet, és ez azt jelenti, hogy üzemi sűrített levegőhálózatról vagy hordozható légkompresszorról működtethető.

A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük részletesebben, amelyen a találmány szerinti vizsgálóberendezés példakénti kiviteli alakját tüntettük fel.

A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti vizsgálóberendezés kapcsolási elrendezését tünteti fel vázlatosan a melegítőkamrába helyezett próbadarabbal, a 2. ábra a találmány szerinti vizsgálóberendezést mutatja keresztmetszetben.

A találmány szerinti vizsgálóberendezés rajzon ábrázolt kiviteli alakjának 2 melegítőkamrája és ahhoz hozzáerősített 1 hidraulikus rendszere van. A 2 melegítőkamra 18 káddal rendelkezik, amely folyékony 21 közeggel, célszerűen vizzel van megtöltve, amelybe 12

-3186329 próbadarabok vannak bemerítve. (A 12 próbadarabok száma függ a csőátmérőtől.) A 2 melegítőkamra elektromos 19 fűtőtesttel van ellátva, amely a rajzon nem ábrázolt és a 2 melegítőkamrához csatlakoztatott és hőérzékelővel ellátott hőmérsékletszabályozó segítségével a 21 közeg hőmérsékletét a környezeti hőmérséklet és 95 °C közötti állandó értéken tartja. A 2 melegítőkamra a 12 próbadaraboknak közvetlenül a 21 közegbe merítéséhez tartókarokkai van ellátva, amelyek adott esetben 15 csatlakozóelemekkel vannak ellátva, hogy több 12 próbadarab egymás után kapcsolását tegyék lehetővé. A 18 kádban elhelyezett valamennyi 12 próbadarab külön 1 hidraulikus rendszerhez van csatlakoztatva (az egymás után kapcsolt 12 próbadarabok együttesen vannak ugyanahhoz az 1 hidraulikus rendszerhez kapcsolva). A 2 melegítőkamrába 7 hőcserélő van szerelve, ami által lehetővé válik, hogy a 12 próbadarabokra vezetett víz hőmérséklete közelítőleg megegyezzen a próbadarabok hőmérsékletével. Ezáltal a vizsgálati hőmérséklet eléréséhez szükséges idő lényegesen lerövidíthető.

Az 1 hidraulikus rendszernek pneumatikus-hidraulikus 3 multiplikátora van, amelynek áttétele szükség szerint 1 : 10 és 1 : 50 áttételi arányok közé választható. A 3 multiplikátor vezérli a 12 próbadarabok légtelenítését, vízzel való feltöltésüket, előírt nyomás alá helyezésüket, a nyomás értékének fenntartását és a 12 próbadarab szétrepedésének pillanatában az 1 hidraulikus rendszer kikapcsolását. A 3 multiplikátor a rajzon nem ábrázolt végálláskapcsolókkal van ellátva, amelyeket a dugattyúk végállásukban működtetnek. A 3 multiplikátor kisebb átmérőjű dugattyúja egyrészt kisnyomású 14 hálózattal, azon belül 6 visszacsapószeleppel, 8 mágnesszeleppel és vízhálózattal van összekapcsolva, másrészt nagynyomású 13 hálózattal, azon belül második 6 visszacsapószeleppel, 10 kontrollmanométerrel, 20 kontaktmanométerrel, két kézi állítású 9 szeleppel, 7 hőcserélővel és 12 próbadarabbal van kapcsolatban.

A 20 kontaktmanométerhez 11 időmérő kapcsolódik. A 12 próbadarab szétrepedésekor a 20 kontaktmanométer impulzust bocsát all időmérőre, amely regisztrálja a vizsgálat időtartamát.

A 3 multiplikátor nagyobb átmérőjű dugattyúja kisnyomású 14 hálózati oldalon második 8 mágnesszeleppel, kisnyomású 4 kiegyenlítőtartállyal, 5 nyomáscsökkentővel és sűrített levegő forrással van összekötve.

A találmány szerinti vizsgálóberendezéssel a vizsgálat a következő módon történik. Először a 12 próbadarabokat el kell helyezni a 2 melegítőkamrában. Ezután a próbadarabokat légtelenítéssel, egyidejűleg vízzel kell feltölteni, mikoris a víz a vízhálózatból jön, átfolyik a 8 mágnesszelepen és a 6 visszacsapószelepen, megtölti a 3 multiplikátor hidraulikus részét, majd a második 6 visszacsapószelepen és a manuálisan kinyitott 9 szelepen és a 7 hőcserélőn átfolyva megtölti a 12 próbadarabot, mikoris a levegő második kézi 9 szelepen át eltávozik. Mikor ezen a 9 szelepen át már víz folyik ki, a légtelenítés és a feltöltés befejeződik és a 9 szelepet el kell zárni.

Második lépésben, vagyis az előírt nyomásnak a 12 próbadarabok belsejében való előállításakor levegőadagolás történik, mégpedig olyan nyomással, hogy a multiplikátor áttételének segítségével elő tudja állítani az előírt vizsgálati nyomást. Ez a vizsgálati nyomás a 10 kontrollmanométerről leolvasható. A nyomás emel4 kedésével a 12 próbadarab is nyomás alá kerül. Ily módon a találmány szerinti vizsgálóberendezésben a 12 próbadarab lágyan, azaz lökésmentesen és fokozatosan kerül nyomás alá ugrásszerű nyomásnövekedés nélkül, aminek az ilyen jellegű vizsgálatoknál nagy a jelentősége. Habár a vizsgálat előrehaladtával az alakváltozás és ezzel együtt a 12 próbadarab térfogata egyre növekszik, az előírt értékre beállított nyomás tetszőlegesen hosszú ideig nem változik. A találmány szerinti vizsgálóberendezés 1 hidraulikus rendszere függetlenül a nyomás alá helyezett víz mennyiségétől a beállított, illetve a kezdeti nyomás értékének változtatása nélkül tetszőleges zárt térfogatot képes a benyomott víz segítségével nyomás alá helyezni.

A vizsgálat utolsó fázisát, azaz a teljes 1 hidraulikus rendszer lekapcsolását a 12 próbadarab szétrepedésének pillanatában a 20 kontaktmanométer által a 8 mágnesszelepekre adott impulzus váltja ki. A 8 mágnesszelepek lezárják a víz és levegő betáplálását és ezáltal a teljes 1 hidraulikus rendszer leáll.

Az 1 hidraulikus rendszer mind manuálisan, mind automatikusan is vezérelhető. Manuális vezérlés történik a 12 próbadarabok töltésekor és légtelenítésekor és az előírt nyomás beállításakor. Ezen műveletek befejezése után a berendezés automatikus üzemmódba átkapcsolva működik tovább. Ebben az állapotban minden szükséges művelet — mint víz utánnyomása a korábban beállított nyomás alá helyezett 12 próbadarabba, a 3 multiplikátor mozgása és légtelenítése, új vízmenynyiség felvétele a hálózatból — automatikusan történik, anélkül, hogy közben a 12 próbadarabban uralkodó nagy nyomás változna.

Az 1 hidraulikus rendszer kikapcsolása is automatikusan történik a korábban leírtak szerint. Hangsúlyozni kívánjuk azonban, hogy valamely mérőhelyhez tartozó 1 hidraulikus rendszer kikapcsolása semmiféle módon nem zavarja a többi mérőhely üzemét. A példakénti kiviteli alaknál a 2 kamra 18 kádjában három mérőhely van, amelyre a 12 próbadarabok speciális elemekkel, felső 16 záróelemmel és alsó 17 záróelemekkel vannak felerősítve. Nagy átmérőjű csöveket az egyes 1 hidraulikus rendszerekre egyenként kell csatlakoztatni. Kisebb átmérőjű csövek vizsgálatához az egyes mérőhelyekre speciális 15 csatlakozóelemek helyezhetők, amelyek több 12 próbadarab egyidejű vizsgálatát teszik lehetővé. Ez jelentősen javítja a vizsgálóberendezés használhatóságát, mivel a szokásosan gyártott műanyag csövek kisebb átmérőjűek. A próbadarabok ugyanarra a mérőhelyre kapcsolhatók a 15 csatlakozóelem segítségével és ezáltal ugyanazzal a nyomással terhelhetők.

Műanyagcsövek nyomásvizsgálatánál szilárdsági kritériumként a cső megsemmisüléséig, illetve szétrepedéséig eltelő időminimumot tekintik. Minden szabványosított ponthoz legalább három mintát kell venni az ellenőrizendő gyártási sorozatból. Amennyiben több 12 próbadarabot mérnek a 15 csatlakozóelem segítségével, természetesen az elsőnek a szétrepedéséig eltelő időtartamot tekintik a többiekre vonatkozó szilárdsági kritériumnak is.

Claims (4)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Vizsgálóberendezés műanyag csövek víznyomás alatti szilárdságvizsgálatához, amelynek a vizsgált próbadarabok hőmérsékletét állandó értéken tartó melegí-47 tőrendszere és folyékony közeggel, célszerűen vízzel termosztált melegítőkamrája van, amely járulékos elemekkel, például elektromos fűtőtesttel, a közegbe merített próbadarabot tartó karral van ellátva, továbbá a vizsgált darabok belsejében nyomást előállító és szabályozó 5 hidraulikus rendszere van, azzal jellemezve, hogy a vizsgálóberendezés melegítőkamrájában (2) elhelyezett minden egyes próbadarab (12) legalább egy pneumatikus működtetésű hidraulikus rendszerhez (1) csatlakozik, amelynek pneumatikus-hidraulikus multiplikátora 10 (3) van, a multiplikátor (3) kisebb átmérőjű dugattyúja egyrészt visszacsapószelepen (6) át manométerre, előnyösen ellenőrző manométerre (10), kontaktmanométerre (20) és szelepen (9) át a próbadarabbal (12) ellátott melegítőkamrára (2), másrészt második vissza- 15 csapószelepen (6) és szelepen, előnyösen mágnesszelepen (8) át vízhálózatra, nagyobb átmérőjű dugattyúja pedig második szelepen, előnyösen mágnesszelepen (8) kiegyenlítőtartályon (4) és nyomáscsökkentőn (5) át gáz-, előnyösen levegőhálózatra csatlakozik.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti vizsgálóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a melegítőkamrában a vizsgált darabhoz csatlakoztatott hőcserélő (7) van.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti vizsgálóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy pneumatikus működtetésű hidraulikus rendszere (1) próbadarabok (12) sorbakapcsolását lehetővé tevő csatlakozóelemmel (15) van ellátva.
4. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti vizsgálóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a multiplikátor (3) átalakítási viszonya 1; 10 és 1 :50 értékhatárok között van.