Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do badania wytrzymalosci rur z tworzyw sztucz¬ nych na cisnienie wewnetrzne w temperaturze podwyzszonej. Aparaty do badania wytrzymalosci rur z tworzyw sztucznych maja za zadanie okreslenie parametrów eksploatacyjnych tych rur, to znaczy dopuszczalnej temperatury, cisnienia i czasu ich pracy.Dotychczas znane sposoby wyznaczania wymienionych parametrów eksploatacyjnych polega¬ ja na przeprowadzeniu badan cisnieniowych. Do tego celu niezbedne sa specjalne urzadzenia umozliwiajace wykonanie prób cisnieniowych. Przeprowadzenie badan w takim urzadzeniu wyma¬ ga utrzymania stalego cisnienia wewnatrz próbki /np. przy wypelnianiu jej woda/ z okreslo¬ na dokladnoscia /z reguly ± 2#/, stalej temperatury próby z tolerancja temperatury ± 1°C oraz musi zapewnic mozliwosc rejestracji czasu trwania badania.I tak na przyklad znane z polskiego opisu patentowego nr 89 754 urzadzenie do badania cisnieniowego rur sklada sie z dwóch zasadniczych czesci: ukladu grzejnego, zapewniajacego utrzymywanie stalej temperatury próbki w czasie jej badania i napedowego ukladu hydraulicz¬ nego, który steruje odpowietrzaniem próbek, ich napelnianiem woda o okreslonej temperaturze oraz wytwarzaniem i utrzymaniem w czasie badania cisnienia wody wewnatrz próbki odpowia¬ dajacego zadanemu naprezeniu w jej sciankach, az do momentu jej pekniecia. Uklad grzejny stanowi zazwyczaj termostatowa komora grzejna z cieklym medium grzejnym, w której umieszcza sie próbki same lub w tulejach i ogrzewa bezposrednio lub posrednio za pomoca medium grzew¬ czego. Znane uklady hydrauliczne stosowane w tego typu aparatach zawieraja jako czesc pod* stawowa specjalne akumulatory hydrauliczno-gazowe lub wodne pompy cisnieniowe /znane z ofert P-y Durapipe Austria, Inatitut fur Pruftechnik Monachium RPN/. Wymienione rozwiazania techniczne posiadaja jednak pewne wady np. w kazdym z nich zachodzi koniecznosc stosowania zbiorników cisnieniowych, co zwlaszcza w przypadku stosowania wysokich cisnien stanowi za¬ grozenie dla BHP.Dodatkowo uklad hydrauliczny bez pompy cisnieniowej wymaga okresowego recznego uzupel¬ niania cisnienia z zewnetrznego zródla cisnienia np. butli ze sprezonym gazem. Jest to bar-2 133 973 dzo uciazliwe dla obslugi, jak i co najwazniejsze uniemozliwia niejednokrotnie utrzymywanie cisnienia z wymagana dokladnoscia i 2%. Natomiast fakt przekroczenia dopuszczalnych odchylek cisnienia jest równoznaczny z przerwaniem próby i koniecznoscia jej powtórzenia* Uklad hydrau¬ liczny, oparty na wykorzystaniu pompy cisnieniowej, charakteryzuje sie duzymi wymiarami, skomp¬ likowanym systemem sterowania, duzym kosztem wlasnym i koniecznoscia stosowania kompensatorów hydraulicznych zapobiegajacych udarowym przyrostom cisnienia w momencie wlaczenia pompy.Taki stan rzeczy wynika z tego, ze kontrola i sterowanie cisnieniem dotyczy cisnienia rzeczy¬ wistego, tzn. cisnienia wody osiagajacego czesto bardzo duza wartosc /3 MPa i wiecej/.Znane z innego polskiego opisu patentowego nr 93 119 urzadzenie do sprawdzania wytrzyma¬ losci rur, sklada sie z dwóch pokryw, miedzy którymi umieszcza sie badana rure, hydraulicznej pompy niskiego cisnienia oraz pneumatycznego silownika, którego tloczysko umieszczone jest w otworze jednej z pokryw. ?o napelnieniu rury woda uruchamia sie silownik, a jego tloczysko wciskane jest do wnetrza rury, wytwarzajac w niej podwyzszone cisnienie. Urzadzenie to stosowa¬ ne jest do sprawdzania rur metalowych, zwlaszcza rur podsadzkowych stosowanych w górnictwie, natomiast absolutnie nie nadaje sie dla wspólczesnie prowadzonych prób rur z tworzyw sztucznych.Kura z tworzywa w czasie dlugotrwalych prób odksztalca sie nieporównywalnie wiecej niz rura metalowa, co wymaga natychmiastowego uzupelniania spadku cisnienia do jego wartcsci zadanej, a jest to o tyle trudne, ze próba trwa czesto i 1000 godzin. Natomiast urzadzenie wedlug pa¬ tentu 96 119 ma mozliwosc tylko jednokrotnego zadzialania, czyli nie moze przeciwdzialac spad¬ kowi cisnienia wynikajacemu z wystepowania odksztalcen, czy chociazby tylko przecieków.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia, w którym wystepowanie wysokich cisnien ogra¬ niczone jest do niezbednego minimum, przez co urzadzenie jest bezpieczniejsze dla obslugi, jak równiez o wiele tansze zarówno w produkcji jak i w eksploatacji. Celem jest takze wieksza funkcjonalnosc i niezawodnosc urzadzenia. Wyzej wymienione cele spelnia i likwiduje dotychcza¬ sowe trudnosci techniczne urzadzenie wedlug wynalazku, dzieki zastosowaniu nowego rozwiazania ukladu hydraulicznego i dostosowania don ukladu grzejnego. Nowe rozwiazanie ukladu hydraulicz¬ nego w polaczeniu z ukladem grzejnym oparte jest na rozwiazaniu technicznym dotychczas nie znanym w tego typu aparatach i upraszcza w znacznym stopniu system sterowania cisnieniem.Istota urzadzenia wedlug wynalazku, w którego ukladzie hydraulicznym zastosowano pneuma- tyczno-hydrauliczna przekladnie cisnienia polega na tym, ze ta przekladnia od strony mniej¬ szego tloka polaczona jest równolegle dwiema galeziami, z których jedna laczy ja z badana prób¬ ka, natomiast druga z siecia medium grzejnego, przy czym miedzy przekladnia a próbka znajduja sie kolejno: zawór zwrotny, manometr kontrolny, manometr kontaktowy, drugi zawór zwrotny i nagrzewnica, natomiast na drugiej galezi miedzy przekladnia a siecia medium grzejnego znaj¬ duje sie zawór zwrotny oraz zawór sterujacy, korzystnie elektromagnetyczny, przy czym drugi zawór sterujacy, korzystnie elektromagnetyczny, wlaczony jest miedzy przekladnia a siecia sprezonego gazu. Zawory te sterowane sa manometrem kontaktowym. Kazda badana próbka moze byc oddzielnie polaczona z odrebnym ukladem napedowym lub tez próbki moga byc polaczone ze soba szeregowo i wówczas wspólpracuja z jednym ukladem napedowym* Przelozenie cisnienia pneumatycz- no-hydraulicznej przekladni zawiera sie w zakresie od 1:10 do 1:50 /stosunek srednic tloków/.Przedstawiony sposób polaczenia pneumatyczno-hydraulicznej przekladni z innymi elementami urzadzenia stanowi o oryginalnosci rozwiazania. Znana przekladnia zyskala nowe nieznane zastoso¬ wanie do pompowania medium grzejnego, a we wspólpracy z manometrem kontaktowym sterujacym praca zaworów zainstalowanych na doplywach medium grzejnego oraz sprezonego gazu, zapewnia utrzymanie zadanego cisnienia z bardzo duza dokladnoscia, ograniczona jedynie dokladnoscia dzialania sa¬ mych elementów. Cechy te maja ogromne znaczenie i z tego wzgledu, ze próby badania trwaja kilka¬ set godzin i spadki cisnienia spowodowane odksztalceniami bylyby ogromne, gdyby nie nadazne je¬ go uzupelnianie. To nadazne uzupelnianie cisnienia zapewnia nam przedstawione polaczenie ele¬ mentów kontrolnych /manometr kontaktowy/ z elementami wykonawczymi /zawory elektromagnetyczne/ stanowiace wspólprace tych elementów na zasadzie sprzezenia zwrotnego. Sprzezenie zwrotne zrealizowane jest w ten sposób, ze manometr kontaktowy, reagujac na najmniejsze odchylki war¬ tosci rzeczywistego cisnienia w stosunkudo cisnienia zadanego wysyla impulsy do zaworów steru-133 973 3 jacych, a ponadto tlok przekladni na swojej drodze sterowany jest takze wylacznikami kranco¬ wymi, okreslajacymi jego graniczne polozenia, a odpowiednie ich impulsy równiez przekazywane sa do zaworów sterujacych. W przypadku wystapienia odchylki cisnienia i w zaleznosci od polo¬ zenia tloka zostaje on wprawiony w ruch badz to tloczac posiadana w przestrzeni hydraulicznej wode do badanych próbek, badz tez cofa sie dla pobrania do tej przestrzeni wody, która w na¬ stepnym ruchu przetlacza do próbek uzupelniajac spadek cisnienia. £oza tym wysokocisnieniowa pompa, dotychczas stosowana, stwarzajaca powazne zagrozenie dla bezpieczenstwa obslugi, pracu¬ je przeciez na tzw. "przelew11, zuzywajac ogromne ilosci wody i energii.Rozwiazanie wynalazku umozliwia osiagniecie zadanego cisnienia próby w sposób lagodny, utrzymanie tego cisnienia z wymagana dokladnoscia w dowolnie dlugim czasie, uzupelnianie ubytków medium w próbkach, spowodowanych ich odksztalcaniem, bez zmiany uprzednio nastawianego cisnienia oraz wylaczenie ukladu w momencie pekniecia próbki. Dodatkowo male wymiary ukladu hydraulicznego pozwalaja na wyposazenie kazdego stanowiska urzadzenia w niezalezny uklad hy¬ drauliczny, co umozliwia równoczesne wykonywanie kilku prób przy róznych poziomach naprezen.Uklad hydrauliczny spelnia trzy podstawowe funkcje: odpowietrzanie i napelnianie próbek, obciazanie próbek cisnieniem, utrzymanie tego cisnienia w dowolnie dlugim czasie oraz wylacze¬ nie ukladu hydraulicznego w momencie pekniecia próbki.W urzadzeniu wedlug wynalazku regulacji nie ulega wysokie cisnienie wody, a powietrze za¬ silajace przekladnie o cisnieniu w zakresie 0-0,25 MPa. Cisnienie powietrza zasilajacego moze wynosió 0,3-1,0 MPa, z czego wynika, ze aparat jest przystosowany do wspólpracy z fabryczna instalacja sprezonego powietrza lub przenosna sprezarka.Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawiono ponizej w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 podaje schemat polaczenia jednego stanowiska - w komorze grzejnej próbki z ukla¬ dem pneumatyczno-hydraulicznym, a fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny urzadzenia wedlug wynalazku.Napedowy uklad hydrauliczny 1 urzadzenia przymocowany jest do komory grzejnej 2. Integral¬ na czescia ukladu jest pneumatyczno-hydrauliczna przekladnia 3, która ze zródlem sprezonego gazu polaczona jest za posrednictwem zbiornika wyrównawczego 4 i reduktora gazu 5, natomiast na obydwu równoleglych galeziach znajduja sie dwa zawory jednokierunkowe 6. ronadto w galaz laczaca przekladnie z badana próbka wlaczona jest nagrzewnica 7 medium grzejnego, natomiast w galeziach laczacych przekladnie ze zródlem medium grzejnego oraz zródlem sprezonego gazu za¬ instalowane sa elektromagnetyczne zawory sterujace 8. Na dojsciu medium grzejnego do nagrzew¬ nicy oraz na wylocie badanych próbek znajduja sie dwa recznie sterowane zawory 9« iJla mozliwos¬ ci odczytu takich parametrów, jak cisnienie próby czy czas jej trwania urzadzenie wyposazone jest w manometr kontrolny 10 i licznik godzin 11, rejestrujacy czas trwania obciazenia próbek 12.Przekladnia hydrauliczna wyposazona jest w system przelaczników koncowych /nie ^okazanych na rysunku/ sterowanych skrajnymi pozycjami jego tloków.Tlok przekladni o mniejszej srednicy polaczony jest z dwoma zaworami zwrotnymi 6, przy czym z jednym zaworem polaczony jest w systemie przewodów wysokocisnieniowych 13 prowadzacych dalej do badanych próbek, natomiast z drugim zaworem przewodami niskocisnieniowymi 14 prowadzacymi do zródla medium grzejnego. Dla szeregowego laczenia próbek sluzy przylaczka 15, przy czym próbki mocowane w specjalnych uchwytach górnym 16 i dolnym 17, umieszczone sa w wannie 18 wypelnionej medium, wyposazonej w elektryczne elementy grzejne 19. Dla utrzymania stalego cisnienia urza¬ dzenie posiada manometr kontaktowy, kontrolujacy dzialanie zaworów sterujacych 8. W przyklado¬ wym wykonaniu urzadzenia wedlug wynalazku medium grzejne stanowi woda 21 ? Wykonanie pomiaru w urzadzeniu wedlug wynalazku polega w pierwszym etapie na umieszczeniu próbek rur 12 w komorze grzejnej 2. Nastepnie próbki 12 odpowietrza sie i napelnia woda w taki sposób, ze woda zasila¬ jaca z sieci w£j5Si^gowe'' PrzePlywa przez zawór elektromagnetyczny 8, zawór jednokierunkowy 6, uzupelnia czes nym zaworze 9 przeplywa przez nagrzewnice 7 i wchodzi do próbki 12 wypierajac z niej powietrze przez koncowy reczny zawór 9» V momencie, kiedy przez ten zawór plynie woda, jest on zamykany i tym samym konczy sie etap napelniania i odpowietrzania. Drugi etap, to znaczy wytworzenie4 133 973 zadanego cisnienia wody wewnatrz próbki, polega na dawkowaniu powietrza zasilajacego o takim cisnieniu, by wykorzystujac przekladnie uzyskac cisnienie prótyr, którego wartosc mozna odczy¬ tac na manometrze kontrolnym 10. Równoczesnie w trakcie opisywanych powyzej czynnosci obciaza¬ na jest cisnieniem próbka rury 12, Uklad taki ma te zalete, ze obciazenie próbki 12 przebiega w sposób bardzo lagodny bez udarowych przyrostów cisnienia, co przy tego rodzaju badaniach po¬ siada bardzo istotne znaczenie.Ustawione cisnienie o danej wartosci nie zmienia sie w dowolnie dlugim czasie, mimo wzras¬ tajacego w trakcie badania odksztalcenia próbki 12, a wiec w czasie zwiekszania jej pojemnosci.Uklad w urzadzeniu wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze niezaleznie od ilosci znajduja¬ cej sie pod okreslonym cisnieniem wody, jest w stanie wode te przetlaczac do kazdej zamknietej objetosci w dowolnej ilosci, bez zmiany ustawionego pierwotnie cisnienia. Ostatnia faza, to znaczy wylaczenie calego ukladu w momencie pekniecia próbki, odbywa sie za posrednictwem impulsu przekazywanego z manometru kontaktowego 20 na zawory elektromagnetyczne 8, które odci¬ naja doplyw wody z sieci wodociagowej i zasilajacego powietrza, uruchamiajac w ten sposób caly uklad hydrauliczny. Uklad hydrauliczny przystosowany jest do pracy przy sterowaniu recznym i automatycznym. Sterowanie reczne ma miejsce przy napelnianiu i odpowietrzaniu próbek oraz przy ustawianiu zadanego cisnienia. i*o wykonaniu tych czynnosci uklad jest przelaczany na pra¬ ce automatyczna. Stan ten charakteryzuje sie tym, ze wszystkie czynnosci, jak uzupelnianie wo¬ dy w ^róbce 12, znajdujacej sie pod ustawionym wczesniej cisnieniem, ruchy przekladni 3, usuwa¬ nie z niej powietrza i nabieranie nowej porcji wody z sieci wodociagowej odbywaja sie samo¬ czynnie, bez wplywu na wysokie cisnienie panujace w próbce rury. Równiez wylaczenie ukladu hydraulicznego odbywa sie w sposób automatyczny, co opisano powyzej, nalezy ..cdac, ze uruchomie¬ nie ukladu hydraulicznego na jednym stanowisku urzadzenia w niczym nie zaklóca pracy pozosta¬ lych stanowisk.V przykladzie wykonania przyjeto, ze wanna posiada trzy stanowiska, do których podlaczane sa próbki zamocowane w specjalnych uchwytach: górnym 16 i dolnym 17. Rury o duzej srednicy pod¬ laczone sa pojedynczo do kazdego ukladu hydraulicznego urzadzenia. ,1 przy-adku badan rur o srednicy mniejszej, mozna wykorzystac specjalne przylaczki 15 na kazdym ze stanowisk, co umoz¬ liwia badanie równoczesnie wi^kiszej ilosci próbek rur. Fakt ten, w sposób istotny podwyzsza wa¬ lory uzytkowe aparatu, z tegp wzgledu, ze zdecydowana wiekszosc produkcji rur z tworzyw sztucz¬ nych obejmuje rury o srednicach mniejszych, i/szystkie próbki zamocowane szeregowo do jednego stanowiska urzadzenia za pomoca przylaczki 15 poddawane sa temu samemu cisnieniu wewnetrznemu Wymagania dotyczace prób cisnieniowych rur z tworzyw sztucznych, jak wskaznik wytrzymalosci rury w danych warunkach, przyjmuja czas minimalny, az do momentu jej zniszczenia /pekniecia/* Na jeden punkt normalizacyjny badaniom nalezy poddac co najmniej trzy próbki rur z partii bada¬ nej, r-rzy polaczeniu próbek rur za pomoca przylaczki 15, czas do pekniecia pierwszej z nich jest wskaznikiem okreslajacym wytrzymalosc wszystkich pozostalych.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do badania wytrzymalosci rur z tworzyw sztucznych na cisnienie wewnetrzne, skladajace sie z dwóch glównych ukladów, a mianowicie z ukladu grzejnego dla utrzymania stalej, korzystnie podwyzszonej temperatury próbek podczas calego cyklu badawczego, który to uklad sta¬ nowi komora grzejna z cieklym medium grzejnym, korzystnie woda, wyposazona w elementy grzejne, uchwyty i przylaczki próbek zanurzonych w medium grzejnym oraz z drugiego ukladu, zawierajacego co najmniej jeden pneumatyczno-hydrauliczny uklad napedowy wytwarzajacy i utrzymujacy zadane cisnienie wewnatrz próbek, posiadajacy pneumatyczno-hydrauliczna przekladnie cisnienia pola¬ czona od strony wiekszego tloka z siecia sprezonego gazu, korzystnie powietrza, znamien¬ ne tym, ze przekladnia /£/ od strony mniejszego tloka polaczona jest równolegle dwiema galeziami, z których jedna laczy ja z badana próbka /12/ za posrednictwem zaworu zwrotnego /6/, manometru kontrolnego /10/» manometru kontaktowego /20/, drugiego zaworu zwrotnego /£/ i na-133 973 5 grzewnicy /£/, natomiast druga galaz laczy przekladnie z siecia medium grzejnego, korzystnie z siecia wodna za posrednictwem zaworu zwrotnego /6/, zaworu sterujacego, korzystnie elektro¬ magnetycznego /8/, przy czym manometr kontaktowy polaczony jest równolegle z dwoma zaworami sterujacymi, korzystnie elektromagnetycznymi /8/, z których jeden zainstalowany jest na dopro¬ wadzeniu medium grzejnego, natomiast drugi na doprowadzeniu sprezonego gazu. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kazda próbka polaczona jest z oddzielnym ukladem napedowym, 3# Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze próbki sa miedzy soba polaczone szeregowo i wspólpracuja z jednym ukladem napedowym. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przekladnia pneumalyczno- hydrauliczna posiada przelozenie od 1:10 do 1:50. fig. L PL