WO1996041982A1 - Verfahren und messgerät zur erfassung der einschubtiefe in einer rohrverbindung - Google Patents

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WO1996041982A1
WO1996041982A1 PCT/EP1996/002381 EP9602381W WO9641982A1 WO 1996041982 A1 WO1996041982 A1 WO 1996041982A1 EP 9602381 W EP9602381 W EP 9602381W WO 9641982 A1 WO9641982 A1 WO 9641982A1
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WO
WIPO (PCT)
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ultrasound
pipe
measuring device
tube
signal
Prior art date
Application number
PCT/EP1996/002381
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English (en)
French (fr)
Inventor
Xuang Long Nghiem
Heinz Lunewisse
Original Assignee
Novopress Gmbh Pressen Und Presswerkzeuge & Co. Kg
Mannesmann Ag
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Publication date
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Priority to AU62208/96A priority Critical patent/AU6220896A/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L13/14—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints made by plastically deforming the material of the pipe, e.g. by flanging, rolling
    • F16L13/16—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints made by plastically deforming the material of the pipe, e.g. by flanging, rolling the pipe joint consisting of overlapping extremities having mutually co-operating collars
    • F16L13/161—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints made by plastically deforming the material of the pipe, e.g. by flanging, rolling the pipe joint consisting of overlapping extremities having mutually co-operating collars the pipe or collar being deformed by crimping or rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B27/00—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
    • B25B27/02—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for connecting objects by press fit or detaching same
    • B25B27/10—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for connecting objects by press fit or detaching same inserting fittings into hoses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L13/142—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints made by plastically deforming the material of the pipe, e.g. by flanging, rolling by crimping or rolling from the outside with a sealing element inserted into the female part before crimping or rolling
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    • F16L2201/00—Special arrangements for pipe couplings
    • F16L2201/10—Indicators for correct coupling

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the insertion depth in a pipe connection consisting of a pipe and a press fitting, in which ultrasound is input into the pipe by an ultrasound transmitter and the ultrasound echo is detected by an ultrasound receiver and its received signal in one measuring circuit as one the size corresponding to the stroke depth of the tube is used for the evaluation.
  • the invention further relates to a measuring device for detecting the insertion depth in a pipe connection, consisting of a pipe and a press fitting, with a device carrier with at least one ultrasound transmitter and ultrasound receiver arranged on the device carrier, and with a measuring circuit for evaluating ultrasound signals such that a signal depending on the insertion depth.
  • a measuring device which is intended to measure the insertion depth. It has a device carrier that can be placed on the outside of the pipe connection, which can also be designed as a pressing device and to which a thickness sensor for detecting the material thickness of the pipe connection is attached (PCT / WO 95/06232). Ultrasonic, magnetic field and / or eddy current sensors are proposed as thickness sensors. With the help of an evaluation device, the detected material thickness is at least qualitatively displayed optically or acoustically.
  • eddy current measuring methods which measure the influence of the eddy current formation through the pipe behind the press fitting. These methods have the disadvantage that the received signal is different for different pipe or fitting diameters because the wall thickness of the press fitting and pipe also change with the diameter. In addition, the eddy current is so far absorbed by the wall of the press fitting. weakens that an accurate measurement of the insertion depth is not guaranteed.
  • the invention has for its object to provide a method and a measuring device of the type mentioned in such a way that the insertion depth can be detected with high reliability.
  • the ultrasound is irradiated obliquely in the direction of the pipe end at a predetermined distance from the press fitting in the pipe and that the ultrasonic signal reflected from the pipe end is used as a signal corresponding to the insertion depth of the pipe.
  • the reflected ultrasound signal can be composed of a plurality of individual signals.
  • the ultrasound signal can then be displayed qualitatively or quantitatively, for example, or it can be used to control connected devices, e.g. B. a press device can be used.
  • the above-mentioned distance can be essentially arbitrary, but should be considerably less than the other end of the pipe. It can also go to zero.
  • the basic idea of the invention is accordingly to generate transversal ultrasonic waves in the tube with the aid of oblique sound, which are then reflected from the tube end and detected by the ultrasonic receiver. Care should be taken to ensure that the irradiation takes place at the 1st angle of total reflection in accordance with Schellius's law, in order to avoid overlapping of the returned signals and thus to make a meaningful evaluation possible. Since the ultrasound is preferably irradiated directly in the pipe without a coupling auxiliary medium and before the pipe connection, falsified measurements due to air gaps are eliminated. The method is therefore characterized by high reliability and measuring accuracy.
  • the received signals used for the evaluation can be generated in various ways. That's how it is in the stand Interference methods known in the art, in which frequencies are superimposed. Also suitable is the known resonance method, in which frequencies are changed until resonance occurs, and methods in which a frequency analysis is carried out. In addition, there is the possibility of using the propagation time of the ultrasound signal sonicated to the ultrasound receiver as a variable corresponding to the insertion depth of the tube.
  • the speed of propagation of the ultrasound in the tube from its material, i. H. whose sound speed depends. If the speed of sound is known, this can be taken into account by a corresponding structure of the measuring circuit or by storing the relevant value. So that the method according to the invention can be used universally and therefore also with unknown materials, it is advisable to determine the speed of sound within the scope of the method according to the invention.
  • ultrasound can be determined in a predetermined, ie. H. the known distance from the pipe end is slanted in the pipe towards the pipe end and the ultrasonic signal reflected from the pipe end is used as a corresponding value for the speed of sound of the pipe material.
  • the actual measuring method can then be carried out using the previously determined size for the speed of sound.
  • ultrasound is irradiated and received obliquely in the tube one after the other at two locations located at a predetermined distance in the longitudinal direction of the tube, and that the difference between the ultrasound signals reflected from the tube end as a signal corresponding to the speed of sound Evaluation is taken as a basis.
  • the advantage of this method is that a signal corresponding to the speed of sound can also be ben of the pipe can be determined in the press fitting.
  • the ultrasound after the tube has been pushed into the press fitting is irradiated into the tube at a first predetermined distance from the press fitting and then received at a second predetermined distance which is smaller than the press fitting first distance, whereby the ultrasound signal detected directly between the ultrasound transmitter and ultrasound receiver is also used as a basis for the evaluation, corresponding to the speed of sound of the tube material.
  • this method requires two independent ultrasonic transducers. Following the measurement described above, the actual detection of the ultrasonic echo from the pipe end can then be carried out.
  • the shortest ultrasound signal in terms of time can be used as a measure of the insertion depth.
  • the diameter can be determined by detecting the course of the reflection at a predetermined distance from the pipe end before the pipe is pushed into the press fitting. The values characteristic of the pipe diameter are then obtained regardless of the insertion depth.
  • the received signals in the measuring circuit are corrected to match the insertion depth determined in each case in such a way that a comparison with the specified transit times is possible.
  • the object is achieved in that ultrasound transmitters and ultrasound receivers are designed for oblique insonification or inclined receptacle and the device carrier is designed such that ultrasound transmitters and ultrasound receivers are attached to the tube can be attached at a predetermined distance from the press fitting, the measuring circuit being set up for evaluating ultrasonic echoes at the pipe end.
  • transversal waves are generated with the ultrasound transmitter, which waves are reflected at the pipe end and can then be detected by the ultrasound receiver.
  • the ultrasound transmitter and ultrasound receiver can be designed as a single ultrasound transducer, which is controlled by the measuring circuit in such a way that it works both as a transmitter and as a receiver.
  • the device carrier can be designed such that it can be supported axially immovably on the press fitting, for example on the one for such Fittings characteristic round bead or at the front end of the press fitting.
  • the distance should not be too large and may well go to zero.
  • the measuring device can be attached to the pipe at a certain predetermined distance from the pipe end and the measuring circuit for calculating a size corresponding to the speed of sound of the pipe based on the behavior, in particular the transit time of an ultrasound signal, this value subsequently being set up for determining the insertion depth. Due to the known distance to the pipe end, this additional step can be used to determine the speed of sound in the pipe material, which is then used for the subsequent actual measurement. Such a measuring device can also be used with unknown pipe materials.
  • the measuring device can have a displacement device for the axial displacement of the ultrasound transducer by a predetermined path.
  • This design allows ultrasound signals to be irradiated into the tube and received again at two points located at a predetermined axial distance from one another.
  • the speed of sound in the pipe can be determined, i. H. the difference represents a measure of this speed of sound.
  • the measuring device can be designed such that a first ultrasound transducer as an ultrasound transmitter and a second ultrasound transducer as an ultrasound receiver in the longitudinal distance are arranged to one another and the measuring circuit is also set up for recording the transit time of an ultrasonic signal from the ultrasound transmitter directly to the ultrasound receiver, this transit time subsequently being adopted as a variable corresponding to the speed of sound for determining the insertion depth.
  • this presupposes the presence of two spaced ultrasonic transducers.
  • the transfer of the variable corresponding to the speed of sound can be done in a simple manner by displaying this variable and inputting it into the measuring circuit via an input device. However, it is advisable to design the measuring circuit so that it automatically adopts the size corresponding to the speed of sound of the tube or by manual acknowledgment for determining the insertion depth.
  • the measuring device is to be used exclusively for pipes made of tool steel or stainless steel, it is sufficient for the measuring device to have a magnetic sensor for detecting the magnetizability of the pipe, the signal generated for the measuring circuit being characteristic of the speed of sound Size is used. This can also be done manually using a display and input device or by automatic transfer.
  • the magnetic sensor responds to the fact that, in contrast to tool steel, stainless steel is practically not magnetizable.
  • the measuring circuit is designed to determine the transit time of the ultrasonic signal, it can be set up to record and process the shortest ultrasonic signal, since this transit time is directly proportional to the distance between the pipe end and the ultrasonic transmitter or receiver and thus to the insertion depth.
  • a measuring circuit for the detection and processing of the maximum individual signal of the reflected ultrasound signal is preferred.
  • the measuring circuit be set up for the detection of the reflection curve by processing a plurality of reception signals lying in time in succession and for the comparison of the reflection curve with predetermined values which are characteristic of at least one pipe diameter.
  • This type of measuring circuit should be connected to a signaling device for signaling, which is characteristic for the detection of the respective pipe diameter.
  • the measured pipe diameter either agrees with the theoretical values stored in a matrix or not. If the latter is the case, it can be decided via the signaling device whether the available pressing device is suitable for the size of the connection between the pipe and the press fitting or not. There is also the possibility that there are several groups of predetermined values, each of which is characteristic of a specific pipe diameter. This even allows the respective pipe diameter to be displayed not only qualitatively but also quantitatively, the operator then being able to use the display to decide which press device is suitable.
  • the device carrier is designed as a pressing tool for radially pressing the pipe connection.
  • the ultrasound transmitter is always arranged at a predetermined distance from the press fitting and placed on the pipe for the purpose of insonification in accordance with the basic idea of the invention.
  • This combination of measuring device and pressing tool can be used particularly safely if the measuring circuit already mentioned above is present, which is designed to record the reflection curve.
  • a corresponding display provides the operating person with information as to whether the associated pressing device fits the diameter of the tube or not.
  • the drive which is usually provided on the pressing tool is connected to the measuring circuit in such a way that the drive is blocked if the reception signals which arise during the detection of the reflection profile do not match the specified values.
  • the security against incorrect operation achieved in this way can be further increased by the fact that the drive is blocked even when the measured insertion depth is less than a predetermined value for an insertion depth. This prevents a pressing process if the insertion depth is too small.
  • the measuring device has an at least qualitative display for the insertion depth.
  • This display can be designed, for example, so that an optical display only goes out when a previously stored value for the insertion depth is reached or exceeded. Since the minimum depth for the insertion depth depends on the pipe diameter, the measuring circuit can also be set up in such a way that when a specific pipe diameter is entered, the insertion depth to be specified is calculated or assigned. This configuration of the measuring circuit can also be combined with the abovementioned detection of the pipe diameter with the aid of ultrasound measurement in such a way that, after the pipe diameter has been determined, an associated value for the insertion depth is assigned or calculated, which is then used for the display .
  • the ultrasound transmitter and the ultrasound receiver are guided in a springy manner in the radial direction. In this way it is ensured that the ultrasonic transducer or transducers come into contact with the tube independently of the respective tube diameter.
  • Figure 2 shows the side view of the press tool with the
  • FIG. 3 shows an axial section through the pipe connection and part of the pressing tool according to FIGS. 1 and 2 in a position rotated by 90 °;
  • Figure 4 is a schematic representation of another
  • FIG. 5 shows a graphic to explain the propagation of ultrasound in the pipe
  • FIG. 6 shows a graphic to show the ultrasound echo as a function of the radius of the tube
  • FIG. 7 shows a graphic for displaying the ultrasound echo as a function of the insonification angle.
  • a press tool 1 is shown in FIGS. 1 to 3.
  • E ⁇ has two base plates 2, 3 which are arranged at a distance from one another and which, in the upward direction, are heart-shaped, with the base plates 2, Continue 3 connected end plates 4, 5.
  • press levers 7, 8 extend, which are mounted approximately in the center via hinge pins 9, 19 in the end plates 5, 6.
  • the respective upper lever arms 11, 12 of the press levers 7, 8 have mutually opposite indentations 13, 14.
  • the indentations 13, 14 On the inside, the indentations 13, 14 have press grooves 15, 16 that match one another.
  • the indentations 13, 14 are formed by irregularly projecting annular webs 17, 18 , 19, 20 limited.
  • the press levers 7, 8 have lower lever arms 21, 22, the spacing of which decreases conically in the direction of the hinge pins 9, 10.
  • two spreading rollers 23, 24 are mounted next to each other on a carriage, not shown here.
  • the carriage can be moved in the direction of arrow P by a drive device which can be fitted.
  • the spreading rollers 23, 24 move against spreading surfaces 25, 26 on the lower lever arms 21, 22 and press them apart. This in turn has the consequence that the upper lever arms 11, 12 towards each other, i. H. be moved in the pressing direction.
  • a holder 27 of a measuring device which has a bore 28 which is open at the top.
  • An ultrasound transducer 29 is inserted in this bore 28 in a telescopically movable manner. It is supported on a helical spring 30 which tends to push the ultrasound transducer 29 in the outward direction, ie upwards.
  • the ultrasound transducer 29 - which is not shown in the drawing - is designed so that it can emit ultrasound obliquely in the direction of the pressing tool 1 and can also receive reflected ultrasound signals.
  • An electrical line 31 extends from the underside of the ultrasonic transducer 29, which leads via a line channel 32 extending from the bottom of the bore 28 to an evaluation device of the measuring device, not shown here, with a measuring circuit for processing the sound converter 29 outgoing received signals.
  • the indentations 13, 14 comprise a pipe connection 33. It consists of a pipe 34 and a press fitting 35, both of a conventional type.
  • the press fitting 35 has annular beads 36, 37 on the end side, into which a sealing ring 38, 39 made of elastomeric material is inserted on the inside.
  • the press fitting 35 has a constriction 40 which forms a stop for the pipe end 41 of the pipe 34. The pipe 34 is pushed into the press fitting 35 up to the constriction 40.
  • FIG. 4 schematically shows a variant of the embodiment according to FIGS. 1 to 3.
  • two ultrasound transducers arranged one behind the other in the axial direction of the tube 34 are provided, namely an ultrasound transmitter 42 with the distance L to the tube end 41 and one Ultrasonic receiver 43 arranged closer to the pipe end 41 by the distance a, the distance from the pipe end 41 being indicated by b.
  • Both ultrasonic transducers are guided in a holder, not shown here, which is attached in a manner analogous to that in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 on the pressing tool 1, which is likewise not shown here. In this way, it is ensured that the ultrasonic transmitter 42 and the ultrasonic receiver 43 always have the same distances from the press fitting 35 when the press device is attached to the press fitting 35 as intended.
  • ultrasound waves can be irradiated obliquely in the direction of the pipe end 41, which propagate in the pipe 34 as transverse waves towards the pipe end 41 and are reflected there.
  • the ultrasound echoes can then be received by the ultrasound receiver 43 and converted into electrical reception signals.
  • that from the ultrasonic transducer 42 can go directly to the ultrasonic receiver 43 coming sound wave can be detected.
  • the running time of this sound wave serves as the basis for the sound speed of the pipe material in the measuring circuit.
  • FIG. 5 shows the pipe 34 with the pipe end 41 again, but without the press fitting 35.
  • "A” symbolizes the position at which the ultrasonic transducer 29 shown in FIGS. 1 to 3 is placed on the pipe 34, namely at a distance L to the pipe end 41.
  • the transmission takes place without coupling auxiliary medium such as water or jelly.
  • oblique ultrasound pulses of very short duration are scanned. This creates transversal sound waves across the pipe cross-section, which propagate in all directions.
  • the distance L is chosen such that any sound reflections from the left can be masked out by choosing the distance L to be significantly smaller than the total length of the tube 34.
  • the sonicated ultrasound pulse or the ultrasound wave runs up to the tube end 41 and is reflected there.
  • the running time depends on at which point of the tube cross section between S0 and S1 the respective portion of the ultrasound pulse is reflected, ie. H. the larger the angle a, the longer the portion of the ultrasonic pulse takes to return to the starting point A after reflection at the tube end 41 and thus to the ultrasonic transducer 29.
  • the portion running parallel to the surface of the tube 34 between A and S0 has the lowest runtime. Its running time corresponds to the distance L and is therefore a measure of the insertion depth of the tube 34 into the press fitting 35 when the press tool 1 is placed on the pipe connection 33 in the position shown in FIGS. 1 to 3, the press grooves 15, 16 thus enclose the annular bead 36.
  • the ultrasonic pulse starts from A and is divided into an AG and an AH component.
  • the reflection occurs at G and H.
  • the longest way is from A to Sl. If the angle ⁇ is greater than the distance A-Sl, that is to say at an angle A-Sl to AK, the portions of the ultrasound pulse cancel themselves out, since they meet along the distance K-Sl and have the same amplitude and phases .
  • reflections of the ultrasonic pulse arrive at the point A one after the other. If they come from the inside of the tube wall itself, the time for the thin-walled tubes which are usually used is very short, so that they can be faded out. Conversely, the echoes coming from the other pipe end, not shown here, arrive late in relation to the echoes from the pipe end 41, so that they can also be masked out.
  • FIG. 6 shows a family of partial ellipses which pass through the portions of the sound impulses at a sensor distance L from the pipe end 41 of 32 mm and at a pipe diameter of 27 mm.
  • FIG. 7 shows the respective half of the distance S covered over the angle of the respective portion of the sound impulse. At an angle zero, half the distance S covered is identical to L and thus to the distance of the ultrasonic transducer 29 from the pipe end 41.
  • the ends of the vertical lines - connected to one another - result in a curve which is characteristic of the respective pipe diameter and which represents the course of reflection.
  • the angle at which extinction takes place is 57 ° in the present example. It is smaller the greater the distance of the ultrasonic transducer 29 from the pipe end 41.
  • the diameter of the tube 34 can be determined on the basis of the curve shape. This can be used to give an indication of the tube diameter via the evaluation device, so that the operator can decide for the pressing device 1 whether the diameter fits the pressing device 1 or not.
  • the determination of the tube diameter can also be connected to the drive for the pressing device 1 in such a way that the drive is blocked if the tube diameter determined does not match the indentations 13, 14 of the pressing device 1.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Messung der Einschubtiefe in einer Rohrverbindung (33), bestehend aus dem Rohrende (41) eines Rohres (34) und einem Preßfitting (35), wird von einem Ultraschallgeber (29, 42) Ultraschall in das Rohr (34) eingegeben und das Ultraschallecho von einem Ultraschallempfänger (29, 43) erfaßt und dessen Empfangssignal in einer Meßschaltung als eine der Einschubtiefe des Rohres (34) entsprechende Größe für die Auswertung herangezogen. Erfindungsgemäß wird der Ultraschall schräg in Richtung auf das Rohrende (41) in einem vorgegebenen Abstand zum Preßfitting (35) in das Rohr (34) eingeschallt und das vom Rohrende (41) reflektierte Ultraschallsignal als ein der Einschubtiefe des Rohres (34) entsprechendes Signal herangezogen.

Description

Verfahren und Meßgerät zur Erfassung der Einschubtiefe in einer Rohrverbindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Einschub¬ tiefe in einer Rohrverbindung bestehend aus einem Rohr und einem Preßfitting, bei dem von einem Ultraschallgeber Ultra¬ schall in das Rohr eingegeben und das Ultraschallecho von einem Ultraschallempfänger erfaßt wird und dessen Empfangssignal in einer Meßschaltung als eine der Einsσhubtiefe des Rohres ent¬ sprechende Größe für die Auswertung herangezogen wird. Die Er¬ findung betrifft desweiteren ein Meßgerät zur Erfassung der Einschubtiefe in einer Rohrverbindung, bestehend aus einem Rohr und einem Preßfitting, mit einem Geräteträger mit wenigstens einem am Geräteträger angeordneten Ultraschallgeber und Ultra¬ schallempfänger sowie mit einer Meßschaltung zur Auswertung von Ultraschallsignalen derart, daß ein von der Einschubtiefe abhän¬ giges Signal entsteht.
Zur Verbindung von Rohrenden ist es bekannt, hülsenförmige Preßfittings zu verwenden, die plastisch verformbar sind und aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, bestehen. Solche Rohrver¬ bindungen und die zugehörigen Preßfittings sind beispielsweise aus der DE-C-11 87 870 und der DE-C-40 12 504 bekannt. Für die Herstellung der Verbindung wird der Endbereich eines Rohres axial in den Preßfitting eingeschoben und anschließend mittels eines auf den Preßfitting aufgesetzten Preßwerkzeugε durch zu¬ einander bewegbare Preßbacken kraft- und formschlüssig miteinan¬ der verbunden. Die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Rohr und dem Preßfitting hängt u. a. davon ab, daß das Rohr um eine bestimm¬ te Mindesteinschubtiefe in den Preßfitting eingeschoben wird. Die Einschubtiefe wird durch eine Einschnürung im Preßfitting begrenzt. Dabei ist der axiale Abstand der Einschnürung zu dem Ende, in das das Rohr einzuschieben ist, umso größer, je größer der Durchmesser des Rohrendes bzw. des Preßfittings ist. Die Einschnürung bildet dabei einen Anschlag gegen das weitere axia¬ le Einschieben des Rohres.
Da die Einschubtiefe von außen nicht erkennbar ist, ist ein Me߬ gerät entwickelt worden, das der Messung der Einschubtiefe die¬ nen soll. Es hat einen auf die Außenseite der Rohrverbindung aufsetzbaren Geräteträger, der auch als Preßgerät ausgebildet sein kann und an dem ein Dickensensor zur Erfassung der Materi¬ alstärke der Rohrverbindung angebracht ist (PCT/WO 95/06232). Als Dickenεensoren werden Ultraschall-, Magnetfeld- und/oder Wirbelstromsensoren vorgeschlagen. Mit Hilfe einer Auswerteein¬ richtung wird die erfaßte Materialstärke zumindest qualitativ optisch oder akustisch dargestellt.
Diese Meßmethode hat sich als nicht zuverlässig erwiesen. Grund hierfür ist der in seiner Dimension schwankende Luftspalt zwi¬ schen dem Rohr und dem Preßfitting. Auch die im Preßfitting im Bereich der Rohrverbindung eingelassenen Dichtringe stören die empfangenen Signale. Soweit magnetische Verfahren vorgeschlagen werden, sind sie nur bei magnetisierbarem Material und demnach nicht bei Edelstahlrohrverbindungen einsetzbar.
Daneben sind Wirbelstrommeßverfahren bekannt, die die Beeinflus¬ sung der Wirbelstromausbildung durch das Rohr hinter dem Pre߬ fitting messen. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß das Empfangsεignal bei verschiedenen Rohr- bzw. Fittingdurchmessern unterschiedlich ist, weil sich mit dem Durchmesser auch die Wanddicken von Preßfitting und Rohr ändern. Zudem wird der Wir¬ belstrom durch die Wandung des Preßfittings soweit abge- schwächt, daß eine genaue Messung der Einschubtiefe nicht ge¬ währleistet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Meßgerät der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Einεchubtiefe mit hoher Zuverlässigkeit erfaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ul¬ traschall schräg in Richtung auf das Rohrende in einem vorgege¬ benen Abstand zum Preßfitting in das Rohr eingeschallt wird und daß das vom Rohrende reflektierte Ultraschallsignal als ein der Einεchubtiefe des Rohres entsprechendes Signal herangezogen wird. Dabei kann sich das reflektierte Ultraεchallsignal aus einer Mehrzahl von Einzelsignalen zusammensetzen. Das Ultra¬ schallsignal kann dann beispielεweiεe qualitativ oder quantita¬ tiv angezeigt, oder eε kann zur Steuerung angeschlosεener Gerä¬ te, z. B. eineε Preßgeräts, verwendet werden. Dabei kann der vorerwähnte Abstand im wesentlichen beliebig εein, sollte je¬ doch wesentlich geringer sein als zum anderen Rohrende. Er kann auch gegen Null gehen.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, mit Hilfe von Schrägein- εchallung tranεversale Ultraschallwellen im Rohr zu erzeugen, die dann vom Rohrende reflektiert und vom Ultraschallempfänger detektiert werden. Dabei sollte darauf geachtet werden, daß die Einschallung unter dem 1. Winkel der Totalreflektion nach dem Schellius'sehen Gesetz erfolgt, um ein überlappen der zurückge¬ sendeten Signale zu vermeiden und damit eine aussagefähige Aus¬ wertung möglich zu machen. Da der Ultraschall vorzugεweiεe ohne Koppelhilfεmedium direkt und vor der Rohrverbindung in daε Rohr eingeschallt wird, sind Meßwertverfälschungen aufgrund von Luft¬ spalten ausgeschaltet. Das Verfahren zeichnet sich demnach durch hohe Zuverläsεigkeit und Meßgenauigkeit auε.
Die für die Auεwertung herangezogenen Empfangssignale können auf verεchiedene Weise erzeugt werden. So kommt das im Stand der Technik bekannte Interferenzverfahren in Frage, bei dem Fre¬ quenzen 'überlagert werden. Geeignet ist auch das ebenfalls be¬ kannte Reεonanzverfahren, bei dem Frequenzen solange geändert werden, bis Resonanz eintritt, sowie Verfahren, bei denen eine Frequenzanalyse vorgenommen wird. Daneben besteht die Möglich¬ keit, die Laufzeit des eingeschallten Ultraεchallsignals biε zum Ultraschallempfänger als eine der Einschubtiefe des Rohreε entsprechende Größe heranzuziehen.
Es versteht sich, daß die Fortpflanzungsgeεchwindigkeit des Ultraschalls im Rohr von dessen Material, d. h. desεen Schallge- εchwindigkeit, abhängt. Sofern die Schallgeεchwindigkeit be¬ kannt iεt, kann dem durch einen entsprechenden Aufbau der Me߬ schaltung oder durch Einspeichern des betreffenden Wertε Rech¬ nung getragen werden. Damit das erfindungsgemäße Verfahren uni¬ versell und damit auch bei unbekannten Materialien eingesetzt werden kann, empfiehlt sich die Feststellung der Schallgeschwin¬ digkeit im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierzu kann beispielweise vor dem Einschieben des Rohres in den Preßfit¬ ting Ultraschall in einem vorbestimmten, d. h. bekannten Ab- εtand zum Rohrende εchräg in daε Rohr in Richtung auf daε Rohr¬ ende eingeschallt und das vom Rohrende reflektierte Ultra- εchallεignal alε ein der Schallgeεchwindigkeit des Rohrmateri¬ als entsprechende Größe zugrundegelegt werden. Nach Einschieben des Rohres in den Preßfitting kann dann das eigentliche Meßver¬ fahren unter Verwendung der zuvor festgeεtellten Größe für die Schallgeεchwindigkeit durchgeführt werden.
Alternativ dazu ist vorgesehen, daß Ultraschall jeweils schräg in das Rohr nacheinander an zwei in einem vorgegebenen Abstand in Längεrichtung deε Rohreε befindlichen Stellen eingeschallt und empfangen wird und daß der Unterschied der vom Rohrende re¬ flektierten Ultraschallεignale alε ein der Schallgeεchwindig¬ keit entsprechendes Signal für die Auswertung zugrundegelegt wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß ein der Schallgeεchwindigkeit entsprechendes Signal auch nach Einschie- ben des Rohres in den Preßfitting ermittelbar ist.
In Abweichung dazu ist vorgesehen, daß der Ultraschall nach Ein¬ schieben des Rohres in den Preßfitting in einem ersten vorgege¬ benen Abstand zum Preßfitting in das Rohr eingeschallt und dann in einem zweiten vorgegebenen Abstand empfangen wird, der klei¬ ner zum Preßfitting ist als der erεte Abεtand, wobei auch daε auf direktem Weg zwiεchen Ultraschallgeber und Ultraschallem¬ pfänger erfaßte Ultraschallεignal alε eine der Schallgeschwin¬ digkeit des Rohrmaterials entsprechende Größe für die Auswer¬ tung zugrundegelegt wird. Dieεes Verfahren setzt allerdings zwei unabhängige Ultraschallwandler vorauε. Im Anεchluß an die vorbeεchriebene Messung kann dann die eigentliche Erfassung des Ultraschallechos vom Rohrende durchgeführt werden.
In den häufigsten Fällen kommen in der Praxis normaler Werkzeug¬ stahl oder Edelstahl zur Anwendung. Deren unterschiedliche Schallgeschwindigkeiten können auf einfache Weise durch Erfas- εung der Magnetisierbarkeit des Rohreε beispielsweise mit Hil¬ fe eines Magneten ermittelt werden, wobei dann das dabei entste¬ hende Signal als ein der Schallgeεchwindigkeit deε Rohrmateri- alε entεprechendes Signal für die Auεwertung herangezogen wird.
Sofern die Laufzeit deε Ultraεchallε erfaßt wird, kann das zeit¬ lich kürzeste Ultraschallεignal alε Maß für die Einεchubtiefe herangezogen werden. Vorzuziehen iεt jedoch, daε maximale Ein- zelεignal deε reflektierten Ultraschallsignals heranzuziehen, daε dann von dem Auεwertegerät detektiert werden kann.
Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, den Reflexionsverlauf des Ultraschalls am Rohrende in Form mehrerer, zeitlich nachein¬ ander liegender Empfangssignale zu erfasεen und diese mit vorge¬ gebenen Werten zu vergleichen, welche für zumindest einen Rohr- durchmeεεer charakteristiεch εind. Dieses Verfahren kann vor¬ teilhafterweise dann zum Einsatz kommen, wenn die Erfassung der Einschubtiefe mit dem Verpressen der Rohrverbindung kombiniert wird. Mit dem Verfahren läßt sich feεtεtellen, ob der tatεäch- liche Rohrdurchmesεer demjenigen entεpricht, zu dem das Pre߬ werkzeug paßt. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß ein falsches Preßwerkzeug angesetzt wird.
Konkret kann die Durchmesserfeststellung dadurch geschehen, daß der Reflexionsverlauf vor dem Einschieben des Rohres in den Preßfitting in einem vorbestimmten Abstand zum Rohrende erfaßt wird. Man erhält dann die für den Rohrdurchmesser charakteristi¬ schen Werte unabhängig von der Einschubtiefe.
Sofern der Reflexionεverlauf nach dem Einschieben des Rohreε in den Preßfitting erfaßt wird, werden die Empfangssignale in der Meßschaltung in Anpaεεung an die jeweils festgeεtellte Einεchub¬ tiefe derart korrigiert, daß ein Vergleich mit den vorgegebenen Laufzeiten möglich iεt.
Was das für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeεehene Meßgerät angeht, wird die Aufgabe dadurch gelöεt, daß Ultraεchallgeber und Ultraεchallempfänger für die Schrägein- εchallung bzw. den Schrägempfang ausgebildet sind und der Gerä¬ teträger derart gestaltet ist, daß Ultraschallgeber und Ultra¬ schallempfänger am Rohr in einem vorgegebenen Abstand zum Pre߬ fitting anbringbar sind, wobei die Meßschaltung für die Auswer¬ tung von Ultraschallechos am Rohrende eingerichtet ist. Wie schon erwähnt, werden mit dem Ultraschallgeber Transverεalwel- len erzeugt, die am Rohrende reflektiert und dann von dem Ultra¬ εchallempfänger erfaßt werden können. Dabei können Ultraεchall¬ geber und Ultraschallempfänger als ein einziger Ultraschallwand¬ ler ausgebildet sein, der durch die Meßschaltung so gesteuert wird, daß er sowohl als Geber als auch als Empfänger arbeitet.
Damit sich immer derselbe Abstand zwischen Ultraschallgeber bzw. Ultraschallempfänger und Preßfitting ergibt, kann der Gerä¬ teträger so ausgebildet sein, daß er sich am Preßfitting axial unbeweglich abstützen kann, beispielsweiεe an dem für solche Fittings charakteristischen Rundwulst oder am vorderen Ende des Preßfittings. Der Abεtand sollte nicht zu groß sein und kann durchaus gegen Null gehen.
Mit Hilfe dieses Meßgeräts lassen sich die schon oben näher be- εchriebenen Interferenz- oder Reεonanzverfahren verwirklichen. Es beεteht jedoch auch die Möglichkeit, die Meßschaltung für die Erfassung der Laufzeit des eingeschallten und am Rohrende reflektierten Ultraschallsignals einzurichten.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Meßgerät in einem bestimmten vorgegebenen Abstand zum Rohrende an das Rohr ansetzbar und die Meßεchaltung für die Berechnung einer der Schallgeεchwindigkeit deε Rohreε entεprechenden Größe auε dem Verhalten, inεbeεondere der Laufzeit eines Ultraschallεignals eingerichtet ist, wobei dieser Wert anschließend für die Bestim¬ mung der Einschubtiefe übernommen wird. Aufgrund des bekannten Abstandε zum Rohrende läßt εich mit dieεem zusätzlichen Schritt die Schallgeschwindigkeit im Rohrmaterial feststellen, die dann für die nachfolgende eigentliche Messung herangezogen wird. Ein solcheε Meßgerät kann auch bei unbekannten Rohrmaterialien ver¬ wendet werden.
Alternativ dazu kann daε Meßgerät eine Verschiebeeinrichtung für die axiale Verschiebung des Ultraschallwandlerε um einen vorbeεti mten Weg aufweisen. Diese Ausbildung läßt es zu, daß an zwei in einem vorbestimmten axialen Abstand zueinander lie¬ genden Stellen Ultraschallsignale in das Rohr eingeschallt und wieder empfangen werden. Aufgrund des Unterschieds zwischen den daraus gebildeten Empfangsεignalen kann die Schallgeεchwindig¬ keit im Rohr ermittelt werden, d. h. der Unterεchied εtellt ein Maß für dieεe Schallgeεchwindigkeit dar.
In Abweichung dazu kann das Meßgerät so ausgebildet sein, daß ein erεter Ultraεchallwandler alε Ultraεchallgeber und ein zwei¬ ter Ultraεchallwandler alε Ultraεchallempfänger im Längεabstand zueinander angeordnet werden und die Meßschaltung auch für die Erfassung der Laufzeit eines Ultraschallsignals vom Ultraschall¬ geber direkt zum Ultraschallempfänger eingerichtet ist, wobei diese Laufzeit anschließend alε eine der Schallgeschwindigkeit entsprechende Größe für die Bestimmung der Einschubtiefe über¬ nommen wird. Dies setzt allerdings das Vorhandensein von zwei beabεtandeten Ultraεchallwandlern voraus.
Die Übergabe der der Schallgeschwindigkeit entεprechenden Größe kann auf einfache Weiεe dadurch geεchehen, daß dieεe Größe ange¬ zeigt und über eine Eingabeeinrichtung in die Meßεchaltung ein¬ gegeben wird. Empfehlenεwerter iεt jedoch, die Meßεchaltung εo auεzubilden, daß sie die der Schallgeschwindigkeit des Rohreε entεprechenden Größe automatiεch oder durch Quittierung von Hand für die Bestimmung der Einschubtiefe übernimmt.
Sofern das Meßgerät ausεchließlich für Rohre auε Werkzeugstahl oder Edelεtahl verwendet werden εoll, ist es ausreichend, daß das Meßgerät einen Magnetsensor für die Erfasεung der Magneti- εierbarkeit des Rohreε aufweiεt, wobei das jeweils erzeugte Sig¬ nal für die Meßschaltung als eine für die Schallgeschwindigkeit charakteristische Größe herangezogen wird. Auch dies kann von Hand mit Hilfe einer Anzeige- und Eingabeeinrichtung oder durch automatische Übergabe geschehen. Der Magnetsenεor spricht dar¬ auf an, daß Edelstahl im Unterschied zu Werkzeugstahl praktisch nicht magnetisierbar ist.
Sofern die Meßschaltung für die Ermittlung der Laufzeit des Ul- traschallεignals ausgerichtet ist, kann sie für die Erfassung und Verarbeitung des zeitlich kürzesten Ultraεchallsignals ein¬ gerichtet εein, da dieεe Laufzeit direkt proportional zum Ab¬ stand zwischen Rohrende und Ultraschallgeber bzw. -nehmer und damit zur Einεchubtiefe ist. Vorzuziehen ist jedoch eine Me߬ schaltung für die Erfasεung und Verarbeitung deε maximalen Ein- zelεignalε deε reflektierten Ultraschallsignals. Darüberhinaus kann es sich empfehlen, daß die Meßschaltung für die Erfassung des Reflexionsverlaufs durch Verarbeitung mehre¬ rer zeitlich nacheinander liegender E pfangsεignale sowie für den Vergleich des Reflexionsverlaufs mit vorgegebenen Werten eingerichtet ist, welche für zumindest einen Rohrdurchmesεer charakteriεtisch sind. Diese Art der Meßschaltung sollte mit einer Signaleinrichtung für eine Signalgabe verbunden εein, die für die Erfaεεung des jeweiligen Rohrdurchmesεerε charakteri¬ stisch ist. Aufgrund dieser Signalgabe läßt sich feststellen, ob der gemesεene Rohrdurchmeεεer entweder mit den beispielswei- se in einer Matrix geεpeicherten theoretischen Werten überein¬ stimmt oder nicht. Ist letzteres der Fall, kann über die Signal¬ einrichtung entschieden werden, ob das zur Verfügung stehende Preßgerät für die Verbindung zwiεchen Rohr und Preßfitting größenmäßig geeignet iεt oder nicht. Dabei beεteht auch die Mög¬ lichkeit, daß mehrere Gruppen von vorgegebenen Werten vorhanden εind, die jeweilε für einen beεtimmten Rohrdurchmesser charak¬ teristisch sind. Dies läßt es sogar zu, dem jeweiligen Rohr¬ durchmesεer nicht nur qualitativ, εondern auch quantitativ anzu¬ zeigen, wobei die Bedienungεperson dann anhand der Anzeige ent¬ scheiden kann, welcheε Preßgerät passend ist.
In besonderε bevorzugter Auεbildung iεt der Geräteträger alε Preßwerkzeug zum radialen Verpreεεen der Rohrverbindung ausge¬ bildet. Infolge des bestimmungsgemäßen Ansetzens des Preßgeräts an die Rohrverbindung durch Einfassen des wulstförmigen Endes deε Preßfittingε iεt automatisch gesichert, daß der Ultraschall¬ geber entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung immer in einem vorbestimmten Abstand zu dem Preßfitting angeordnet und auf das Rohr zwecks Einschallung aufgesetzt wird. Diese Kombina¬ tion aus Meßgerät und Preßwerkzeug ist besonderε εicher einεetz- bar, wenn die εchon oben erwähnte Meßschaltung vorhanden ist, die eine Erfasεung deε Reflexionεverlaufε eingerichtet ist. Durch eine entsprechende Anzeige erhält die Bedienungsperεon eine Information darüber, ob daε zugehörige Preßgerät zu dem Durchmesser des Rohres paßt oder nicht. In beεonders bevorzugter Ausführung ist der gewöhnlich an dem Preßwerkzeug vorgesehene Antrieb mit der Meßschaltung derart verbunden, daß der Antrieb blockiert ist, wenn die Empfangssig¬ nale, die bei der Erfassung des Reflexionsverlaufs entstehen, nicht mit den vorgegebenen Werten übereinstimmt. Die hierdurch erreichte Sicherheit gegen Fehlbedienung läßt sich noch dadurch εteigern, daß der Antrieb auch dann blockiert wird, wenn die gemessene Einschubtiefe kleiner ist als ein vorgegebener Wert für eine Einschubtiefe. Dies verhindert einen Preßvorgang bei zu geringer Einschubtiefe.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß das Meßgerät eine zu¬ mindest qualitative Anzeige für die Einschubtiefe hat. Diese An¬ zeige kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß eine opti¬ sche Anzeige erst dann erlischt, wenn ein zuvor eingespeicher¬ ter Wert für die Einschubtiefe erreicht oder überschritten wird. Da die Mindesttiefe für die Einεchubtiefe vom Rohrdurch- messer abhängig sind, kann die Meßschaltung auch so eingerich¬ tet sein, daß bei Eingabe eines bestimmten Rohrdurchraessers die jeweils vorzugebende Einεchubtiefe errechnet oder zugeordnet wird. Dieεe Auεbildung der Meßεchaltung läßt sich auch mit der schon vorerwähnten Erfasεung deε Rohrdurchmeεsers mit Hilfe der Ultraschallmesεung in der Weiεe kombinieren, daß nach Ermitt¬ lung deε Rohrdurchmeεεers ein zugehöriger Wert für die Einεchub¬ tiefe zugeordnet oder errechnet wird, der dann für die Anzeige herangezogen wird.
Unabhängig davon beεteht selbεtverεtändlich die Möglichkeit, die jeweilε gemessene Einschubtiefe nach entεprechender Aufbe¬ reitung der Meßεignale quantitativ anzuzeigen, εo daß die Bedie- nungεperson die Möglichkeit hat, den angezeigten Wert mit εich auε Tabellen ergebenden Werten zu vergleichen. Die vorerwähnten automatischen Abgleiche biε hin zur Blockierung deε Antriebs bei nicht ausreichender Einschubtiefe vermeiden jedoch Ablese¬ fehler, die beim Vergleich mit einer Tabelle paεεieren können. Nach der Erfindung iεt schließlich vorgesehen, daß Ultraschall¬ geber und Ultraschallempfänger in Radialrichtung federnd ge¬ führt sind. Auf diese Weise ist gesichert, daß der oder die Ul¬ traschallwandler unabhängig vom jeweiligen Rohrdurchmeεser an dem Rohr zur Anlage kommen.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen näher veranschaulicht. Es zeigen:
Figur 1 ein Preßwerkzeug mit Ultraεchallmeßgerät in der
Frontalansicht mit Schnitt durch eine Rohrver¬ bindung;
Figur 2 die Seitenansicht des Preßwerkzeugs mit der
Rohrverbindung gemäß Figur 1;
Figur 3 einen Axialschnitt durch die Rohrverbindung und einen Teil des Preßwerkzeugε gemäß den Figuren 1 und 2 in um 90° verdrehter Stellung;
Figur 4 eine schematische Darstellung eineε anderen
Meßgeräts an dem Rohr;
Figur 5 eine Grafik zur Erläuterung der Ultraεchallaus- breitung im Rohr;
Figur 6 eine Grafik zur Darstellung der Ultraschall- echoε in Abhängig vom Radiuε deε Rohreε und
Figur 7 eine Grafik zur Darεtellung der Ultraεchall- echoε in Abhängigkeit vom Einεchallwinkel.
In den Figuren 1 biε 3 iεt ein Preßwerkzeug 1 dargeεtellt. Eε weist zwei im Abstand zueinander angeordnete Grundplatte 2, 3 auf, die nach nach oben in herzförmige, mit den Grundplatten 2, 3 verbundene Endplatten 4, 5 fortsetzen. In dem Freiraum zwi¬ schen den Grundplatten 2, 3 und den Endplatten 5, 6 erstrecken sich Preßhebel 7, 8, die etwa mittig über Gelenkbolzen 9, 19 in den Endplatten 5, 6 gelagert sind.
Die jeweils oberen Hebelarme 11, 12 der Preßhebel 7, 8 haben einander gegenüberliegende Einbuchtungen 13, 14. Innenseitig haben die Einbuchtungen 13, 14 zueinander pasεende Preßnuten 15, 16. Außenseitig werden die Einbuchtungen 13, 14 durch unre¬ gelmäßig vorstehende Ringstege 17, 18, 19, 20 begrenzt.
Die Preßhebel 7, 8 weist untere Hebelarme 21, 22 auf, deren Ab¬ stand sich in Richtung auf die Gelenkbolzen 9, 10 konisch ver¬ ringert. Zwischen den Grundplatten 2, 3 sind zwei Spreizrollen 23, 24 auf einem hier nicht näher dargestellten Schlitten neben¬ einander gelagert. Der Schlitten kann durch eine anmontierbare Antriebseinrichtung in Richtung des Pfeils P bewegt werden. Da¬ bei fahren die Spreizrollen 23, 24 gegen Spreizflächen 25, 26 an den unteren Hebelarmen 21, 22 und drücken sie auseinander. Dies wiederum hat zur Folge, daß die oberen Hebelarme 11, 12 zu¬ einander, d. h. in Preßrichtung bewegt werden.
An der in Figur 2 linksseitigen Grundplatte 2 ist eine Halte- rung 27 eines Meßgeräts angebracht, die eine nach oben offene Bohrung 28 aufweist. In diese Bohrung 28 ist ein Ultraschall¬ wandler 29 teleskopisch bewegbar eingesetzt. Er stützt sich auf einer Schraubenfeder 30 ab, die bestrebt ist, den Ultraschall¬ wandler 29 in Auswärtsrichtung, d. h. nach oben zu drücken. Der Ultraschallwandler 29 ist - was in der Zeichnung nicht näher dargeεtellt iεt - εo auεgebildet, daß er Ultraschall schräg in Richtung auf das Preßwerkzeug 1 aussenden und auch reflektierte Ultraschallεignale empfangen kann. Von der Unterεeite des Ultra¬ schallwandlers 29 geht eine elektrische Leitung 31 aus, die über eine vom Boden der Bohrung 28 ausgehenden Leitungskanal 32 zu einem hier nicht näher dargestellten Auswertgerät des Meßge¬ räts mit einer Meßεchaltung zur Verarbeitung der vom Ultra- schallwandler 29 ausgehenden Empfangssignale geht.
Wie sich insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersehen läßt, um¬ fassen die Einbuchtungen 13, 14 eine Rohrverbindung 33. Sie be¬ steht aus einem Rohr 34 und einem Preßfitting 35, beide übli¬ cher Bauart. Der Preßfitting 35 hat endseitig über den Umfang gehende Ringwülste 36, 37, in die innenseitig jeweils ein Dich¬ tungsring 38, 39 aus elastomerem Material eingelegt ist. In der Mitte hat der Preßfitting 35 eine Einschnürung 40, welche einen Anschlag für das Rohrende 41 des Rohres 34 bildet. Daε Rohr 34 iεt biε zu der Einεchnürung 40 in den Preßfitting 35 eingeεcho- ben.
Figur 4 zeigt εchematiεch eine Variante zu der Ausführungεform gemäß den Figuren 1 biε 3. Statt nur eines Ultraεchallwandlerε 29 εind hier zwei in Axialrichtung deε Rohres 34 hintereinander angeordnete Ultraschallwandler vorgesehen, und zwar ein Ultra- εchallgeber 42 mit dem Abstand L zum Rohrende 41 und ein um den Abstand a näher zum Rohrende 41 angeordneter Ultraschallempfän¬ ger 43, wobei der Abεtand zum Rohrende 41 durch b angezeigt ist. Beide Ultraschallwandler sind in einer hier nicht näher dargestellten Halterung geführt, welche in analoger Weise wie bei dem Ausführungεbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 an dem hier ebenfalls nicht dargeεtellten Preßwerkzeug 1 feεt ange¬ bracht iεt. Auf dieεe Weiεe iεt geεichert, daß Ultraεchallgeber 42 und Ultraεchallempfänger 43 bei bestimmungsgemäßem Ansetzen deε Preßgerätε am Preßfitting 35 immer gleiche Abstände zum Preßfitting 35 haben.
Mit Hilfe des Ultraschallgeberε 42 können Ultraschallwellen schräg in Richtung auf das Rohrende 41 eingeschallt werden, die sich im Rohr 34 als Transversalwellen zum Rohrende 41 hin aus¬ breiten und dort reflektiert werden. Die Ultraschallechoε kön¬ nen dann von dem Ultraschallempfänger 43 empfangen und in elek¬ trische Empfangssignale umgewandelt werden. Darüberhinauε kann die vom Ultraεchallgeber 42 direkt zum Ultraschallempfänger 43 kommende Schallwelle erfaßt werden. Die Laufzeit dieser Schall¬ welle dient in der Meßschaltung als Basis für die Schallge¬ schwindigkeit des Rohrmaterials.
In Figur 5 ist das Rohr 34 mit dem Rohrende 41 erneut darge¬ stellt, jedoch ohne den Preßfitting 35. "A" versinnbildlicht die Stelle, an der der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Ul¬ traschallwandler 29 auf dem Rohr 34 aufgesetzt ist, und zwar in einem Abstand L zum Rohrende 41. Die Übertragung erfolgt ohne Koppelhilfsmedium wie Wasser oder Gelee. Mit Hilfe des Ultra¬ schallwandlers 29 werden schräge Ultraschallimpulse von εehr kurzer Zeitdauer eingeεchallt. Hierdurch entstehen über den Rohrquerschnitt transverεale Schallwellen, die sich in allen Richtungen ausbreiten. Dabei ist der Abstand L so gewählt, daß eventuelle Schallreflexionen von links ausgeblendet werden kön¬ nen, indem der Abstand L wesentlich kleiner als die Gesamtlänge des Rohres 34 gewählt wird.
Der eingeschallte Ultraεchallimpuls bzw. die Ultraschallwelle läuft bis zum Rohrende 41 und wird dort reflektiert. Die Lauf¬ zeit hängt davon ab, an welchem Punkt des Rohrquerschnitts zwi¬ schen S0 und Sl der jeweilige Anteil des Ultraschallimpulεes reflektiert wird, d. h. je größer der Winkel a ist, desto län¬ ger braucht der Anteil des Ultraschallimpulseε, um nach Refle¬ xion am Rohrende 41 wieder um Auεgangεpunkt A und damit zu dem Ultraεchallwandler 29 zu kommen. Die geringste Laufzeit hat der parallel zur Oberfläche des Rohreε 34 zwiεchen A und S0 verlau¬ fende Anteil. Seine Laufzeit entspricht dem Abstand L und ist damit ein Meß für die Einschubtiefe des Rohres 34 in den Pre߬ fitting 35, wenn das Preßwerkzeug 1 auf die Rohrverbindung 33 in der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Stellung aufgesetzt ist, die Preßnuten 15, 16 also den Ringwulεt 36 einfassen.
Die im Winkel zu der Rohroberfläche laufenden Anteile deε Ultra- εchallimpulεeε legen teilelliptische Strecken zurück, wie dies am Beispiel des Winkels α und damit der Strecke A-Q durch Pro- jizierung der Schnittfläche durch daε Rohr 34 nach unten darge¬ stellt ist. Der Ultraschallimpuls geht von A aus und teilt sich in einen Anteil A-G und einen Anteil A-H. Dabei erfolgt bei G und H die Reflexion. Am längsten ist der Weg von A bis Sl. Ist der Winkel σ größer als bei der Strecke A-Sl, also bei einem Winkel A-Sl bis A-K, löschen sich die Anteile des Ultraschallim¬ pulses selbst aus, da sie sich entlang der Strecke K-Sl treffen und gleiche Amplitude und Phasen besitzen.
Nach Reflexion am Rohrende 41 kommen am Punkt A zeitlich nach¬ einander Reflexionen des Ultraschallimpulεeε an. Wenn sie von der Innenseite der Rohrwandung selbεt kommen, iεt die Zeit bei den üblicherweiεe verwendeten dünnwandigen Rohren εehr kurz, εo daß εie auεgeblendet werden können. Umgekehrt treffen die von dem hier nicht dargestellten anderen Rohrende kommenden Echos im Verhältnis zu den Echos vom Rohrende 41 εo εpät ein, daß sie ebenfalls ausgeblendet werden können.
Figur 6 zeigt eine Schar von Teilellipεen, die die Anteile der Schallimpulεe bei einem Geberabεtand L zum Rohrende 41 von 32 mm und bei einem Rohrdurchmeεεer von 27 mm durchlaufen.
In Figur 7 iεt die jeweilε halbe zurückgelegte Strecke S über den Winkel deε jeweiligen Anteilε deε Schallimpulεeε aufgezeich¬ net. Bei einem Winkel Null iεt die halbe zurückgelegte Strecke S identiεch mit L und damit mit dem Abεtand deε Ultraschallwand¬ lers 29 vom Rohrende 41. Je größer der Winkel a (Figur 5) wird, desto länger werden die Strecken und damit die Laufzeiten. Die Enden der senkrechten Striche ergeben - miteinander verbunden - eine für den jeweiligen Rohrdurchmesεer charakteriεtische Kur¬ ve, die den Reflexionsverlauf darstellt. Der Winkel, bei dem Auslöschung erfolgt, ist im vorliegenden Beispiel 57°. Er iεt umso kleiner, je größer der Abεtand des Ultraschallwandlers 29 vom Rohrende 41 ist.
Die charakteristische Kurvenform, die sich auε der Verbindung der Enden der vertikalen Striche ergibt, ist umso steiler, je größer der Durchmesser des Rohres 34 ist. Nach Erfassung des Ab- stands L - hier 32 mm - läßt sich aufgrund der Kurvenform ermit¬ teln, welchen Durchmesser das Rohr 34 hat. Dies kann dazu ver¬ wendet werden, über die Auswerteeinrichtung eine Anzeige über den Rohrdurchmesser zu geben, damit die Bedienungsperson für das Preßgerät 1 entscheiden kann, ob der Durchmesser zu dem Preßgerät 1 paßt oder nicht. Sicherheitshalber kann die Ermitt¬ lung des Rohrdurchmessers auch mit dem Antrieb für das Preßge¬ rät 1 dergestalt verbunden werden, daß der Antrieb blockiert wird, wenn der festgestellte Rohrdurchmesser nicht zu den Ein¬ buchtungen 13, 14 des Preßgeräts 1 paßt.

Claims

Verfahren und Meßgerät zur Erfasεung der Einschubtiefe in einer Rohrverbindung
1. Verfahren zur Messung der Einschubtiefe in einer Rohrverbin¬ dung (33), bestehend aus dem Rohrende (41) eines Rohres (34) und einem Preßfitting (35), bei dem von einem Ultraschallge¬ ber (29, 43) Ultraschall in das Rohr (34) eingegeben und das Ultraschallecho von einem Ultraschallempfänger (29, 43) er¬ faßt wird und dessen Empfangsεignal in einer Meßεchaltung als eine der Einschubtiefe des Rohres (34) entεprechende Größe für die Auεwertung herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall schräg in Rich¬ tung auf das Rohrende (41) in einem vorgegebenen Abstand zum Preßfitting (35) in das Rohr (34) eingeεchallt wird und daß das vom Rohrende (41) reflektierte Ultraschallεignal alε ein der Einεchubtiefe des Rohres (34) entsprechendes Signal her¬ angezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit des Ultraschallsig¬ nals bis zum Ultraschallempfänger als ein der Einεchubtiefe des Rohreε (34) entεprechende Größe herangezogen wird.
3. Verfahren nach Anεpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einεchieben des Rohres (34) in den Preßfitting Ultraschall in einem vorbeεtimmten Abstand zum Rohrende schräg in das Rohr (34) in Richtung auf daε Rohrende (41) eingeschallt und das vom Rohrende (41) re¬ flektierte Ultraschallsignal als ein der Schallgeεchwindig- keit des Rohrmaterialε entsprechendes Signal für die Auswer¬ tung zugrundegelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschall jeweils schräg in das Rohr (34) nacheinander an zwei in einem vorgegebenen Ab¬ stand in Längsrichtung des Rohres (34) befindlichen Stellen eingeschallt und empfangen wird und daß der Unterschied der vom Rohrende (41) reflektierten Ultraschallεignale alε eine der Schallgeεchwindigkeit entεprechende Größe für die Auswer¬ tung zugrundegelegt wird.
5. Verfahren nach Anεpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraεchall nach Einεchieben des Rohres (34) in den Preßfitting (35) in einem ersten vor¬ gegebenen Abstand zum Preßfitting (35) in das Rohr (34) ein¬ geschallt und dann in einem zweiten vorgegebenen Abstand em¬ pfangen wird, der kleiner zum Preßfitting ist als der erεte Abεtand, wobei auch daε auf direktem Weg erfaßte Ultraschall¬ signal zwischen Ultraschallgeber (42) und Ultraschallempfän¬ ger (43) als eine der Schallgeschwindigkeit des Rohrmateri¬ als entsprechende Größe für die Auεwertung zugrundegelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Anεprüche 1 biε 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetiεierbarkeit deε Roh¬ res (34) erfaßt und als eine der Schallgeschwindigkeit des Rohrmaterials entsprechende Größe für die Auswertung heran¬ gezogen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Einzelsignal des re¬ flektierten Ultraschallsignalε als Maß für die Einschubtiefe herangezogen wird.
8. Verfahren nach einem, der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionsverlauf des Ultra¬ schalls am Rohrende (41) in Form mehrerer, zeitlich nachein¬ ander liegender Empfangssignale erfaßt und diese mit vorgege¬ benen Werten verglichen werden, welche für zumindest einen Rohrdurchmesser charakteristisch sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionsverlauf vor dem Einschieben des Rohres (34) in den Preßfitting (35) in einem vorbestimmten Abstand zum Rohrende (41) erfaßt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionεverlauf nach dem Einschieben deε Rohres (34) in den Preßfitting (35) erfaßt wird und die Empfangssignale in der Meßschaltung in Anpas¬ sung an die zuvor festgestellte Einschubtiefe derart korri¬ giert werden, daß ein Vergleich mit den vorgegebenen Werten möglich ist.
11. Meßgerät zur Erfasεung der Einεchubtiefe in einer Rohrver¬ bindung (33), beεtehend aus dem Rohrende (41) eines Rohres (34) und einem Preßfitting (35), mit einem Geräteträger mit wenigstenε einem am Geräteträger (1) angeordneten Ultra¬ εchallgeber (29, 34) und Ultraεchallempfänger (29, 34) sowie mit einer Meßschaltung zur Auswertung von Ultraschallεigna- len derart, daß ein von der Einεchubtiefe abhängigeε Signal entεteht, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraεchallgeber (29, 42) und Ultraεchallempfänger (29, 43) für die Schrägeinεchallung bzw. den Schrägempfang auεgebildet sind und der Geräteträger (1) derart gestaltet ist, daß Ultraschallgeber (29, 42) und Ultraschallempfänger (29, 43) am Rohr (34) in einem vorgege¬ benen Abstand zum Preßfitting (35) anbringbar sind, wobei die Meßεchaltung für die Auswertung des Empfangεεignalε deε Ultraεchallempfängerε (29, 43) eingerichtet iεt.
12. Meßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsc altung für die Erfaε- sung der Laufzeit des Ultraschallsignals eingerichtet ist.
13. Meßgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät in einem bestimmten vorgegebenen Abεtand zum Rohrende (41) an daε Rohr (34) an¬ setzbar und die Meßschaltung für die Berechnung eines der Schallgeschwindigkeit des Rohres (34) entsprechende Größe aus dem Verhalten eines Ultraschallεignals eingerichtet ist, wobei dieser Wert anschließend für die Bestimmung der Ein¬ schubtiefe übernommen wird.
14. Meßgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät eine Verschiebeein¬ richtung für die axiale Verschiebung deε Ultraεchallwandlers um einen vorbeεtim ten Weg aufweiεt.
15. Meßgerät nach Anεpruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraεchallgeber (42) und der Ultraεchallempfänger (43) im Längεabεtand zueinander an¬ geordnet εind und daß die Meßεchaltung auch für die Erfas¬ sung der Laufzeit eines Ultraschallεignalε vom Ultraεchall¬ geber (42) direkt zum Ultraεchallempfänger (43) eingerichtet ist, wobei diese Laufzeit anschließend als ein der Schallge¬ schwindigkeit entεprechende Größe für die Beεtimmung der Ein¬ εchubtiefe übernommen wird.
16. Meßgerät nach einem der Anεprüche 13 biε 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät eine Anzeigeeinrich¬ tung für die Schallgeschwindigkeit und eine Eingabeeinrich¬ tung für die Vorgabe der Schallgeschwindigkeit des Rohres (34) hat.
17. Meßgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung die der Schall- geschwindigkeit des Rohres (34) entsprechenden Größe automa¬ tisch oder durch Quittierung für die Bestimmung der Einschub¬ tiefe übernimmt.
18. Meßgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät einen Magnetsenεor für die Erfasεung der Magnetiεierbarkeit des Rohres (34) auf¬ weist, wobei das jeweils erzeugte Signal für die Meßschal¬ tung als eine für die Schallgeschwindigkeit charakteristi¬ sche Größe herangezogen wird.
19. Meßgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß daε Meßgerät eine Anzeige für die zumindeεt qualitative Darεtellung der Magnetisierbarkeit hat.
20. Meßgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetsensor mit der Me߬ schaltung für die automatische Übernahme der der Magnetiεier¬ barkeit entsprechenden Größe verbunden ist.
21. Meßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung für die Erfas- sung und Verarbeitung des maximalen Einzelsignals des reflek¬ tierten Ultraschallsignals eingerichtet ist.
22. Meßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung für die Erfas¬ εung deε Reflexionεverlaufε durch Verarbeitung mehrerer zeit¬ lich nacheinander liegender Empfangssignale und für den Ver¬ gleich des Reflexionsverlaufs mit vorgegebenen Werten einge¬ richtet ist, welche für zumindest einen Rohrdurchmesεer cha- rakteristisch sind.
23. Meßgerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meßschaltung eine Signalgabe gehört, die für die Erfasεung des jeweiligen Rohrdurchmes¬ sers charakteristiεch ist.
24. Meßgerät nach Ansprch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von vorgegebenen Werten vorhanden sind, die jeweils für einen bestimmten Durchmesser charakteristisch sind.
25. Meßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Geräteträger als Preßwerk¬ zeug (1) zum radialen Verpressen der Rohrverbindung (33) aus¬ gebildet ist.
26. Meßgerät nach einem der Ansprüche 22 bis 24 und Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwerkzeug (1) einen An¬ trieb aufweiεt, der mit der Meßεchaltung derart verbunden ist, daß der Antrieb blockiert ist, wenn der gemessene Refle- sionsverlauf nicht mit den vorgegebenen Werten übereinsti - men.
27. Meßgerät nach Anεpruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß daε Preßwerkzeug (1) einen An¬ trieb aufweist, der mit der Meßschaltung derart verbunden ist, daß der Antrieb blockiert ist, wenn die gemessene Ein- εσhubtiefe kleiner iεt als ein vorgegebener Wert.
28. Meßgerät nach einem der Ansprüche 11 biε 27, dadurch gekennzeichnet, daß daε Meßgerät eine zumindest qua¬ litative Anzeige für die Einschubtiefe hat.
29. Meßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschallgeber (29, 42) und Ultraschallempfänger (29, 43) in Radialrichtung federnd ge¬ führt sind.
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