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Maschine zum Prüfen oder Dehnen von Rohren Die Erfindung bezieht sich
auf eine Maschine zum Prüfen oder Dehnen von Rohren unter hydraulischem Innendruck
mit zwei zur Aufnahme der Rohrenden dienenden Anschlußköp fen.
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Es sind sowohl Maschinen bekannt, bei denen diese Anschlußköpfe mit
Klemmvorrichtungen für die Rohrenden ausgerüstet sind und das Rohr daher unter eine
Zugspannung zu setzten vermögen, als auch Maschinen, deren Anschlußköpfe keine erheblichen
Zugspannungen auf das Rohr ausüben sollen und daher mit Reibung an den Innen- und
Außenflächen der ein-oder aufgeschobenen Rohrenden anliegen. Bei diesen Maschinen
wäre es daher mangels besonderer Vorkehrungen zu befürchten, daß, wenn sich das
Rohr bei seiner Prüfung infolge elastischer Verformung durch den Innendruck verkürzt
oder wenn das die Anschlußköpfe tragende Bett sich unter dem hydraulischen Druck
verlängert, eines der beiden Rohrenden in seinem Anschlußkopf auf der darin befindlichen
Dichtung gleitet. Das muß aber verhindert werden, weil jede Relativbewegung zwischen
dem Rohrende und der an seinem Außen- oder Innenumfang anliegenden Dichtung zu einem
unerwünschten Verschleiß dieser Dichtung führt. Es hat sich gezeigt, daß, wenn Rohre
von 12 m Länge mit einem Druck von 350 bis 700 Atmosphären geprüft werden, die Verschiebung
des Rohrendes bis zu 60 mm betragen kann. Gleitet der Dichtungsring über die rauhe
Oberfläche der Röhre unter hohem Druck, dann unterliegt die Dichtung einem sehr
starken Verschleiß und wird bald undicht.
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Bei Maschinen, deren Anschlußköpfe keine Klemmvorrichtung für die
Rohrenden aufweisen, ist es bekannt, die unerwünschte Relativbewegung zwischen dem
Rohrende und der Dichtung dadurch zu vermeiden, daß einer der Anschlußköpfe als
eine zweiteilige Ausgleichsvorrichtung ausgebildet ist, die aus einem festen und
aus einem in der Richtung der Rohrachse beweglichen Teil besteht. Dabei trägt der
bewegliche Teil die am Rohrumfang anliegende Dichtung und kann selbsttätig jeder
Verschiebung des eingesetzten Rohrendes folgen, etwa bei Verkürzung des Rohres infolge
elastischer Verformung durch den Innendruck.
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Auf eine derartige Maschine bezieht sich die Erfindung. Sie ist dadurch
gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil des als Ausgleichsvorrichtung ausgebildeten
Anschluß kopfes in seiner Ruhestellung bei nicht eingesetztem Rohr seinen kleinsten
Abstand von dem festen Teil hat. Dadurch unterscheidet sich der Ge genstand der
Erfindung von einer bekannten Maschine, bei welcher der bewegliche Teil des als
Ausgleichsvorrichtung ausgebildeten Anschlußkopfes in seiner Ruhestellung, d. h.
in der Stellung, die er vor dem Einsetzen des Rohres einnimmt, durch eine Feder
in der Lage seines größten Abstandes von dem festen
Teil gehalten wird. Diese bekannte
Anordnung zwingt den Benutzer der Prüfmaschine, besonders darauf zu achten, daß
der bewegliche Teil der Ausgleichsvorrichtung vor Beginn der Prüfung genügend weit
zum festen Teil hin verschoben wird, was durch einen Antrieb des Anschlußkopfes
geschehen kann. Diese Bedienungsmaßnahme erübrigt sich beim Gegenstand der Erfindung,
weil der bewegliche Teil der Ausgleichsvorrichtung vor dem Beginn der hydraulischen
Druckprüfung bereits seinen kleinsten Abstand von dem festen Teil hat, ohne daß
der Benutzer der Maschine hierzu eine Skala abzulesen oder entsprechende über legungen
anzustellen braucht.
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Zweckmäßig sind hydraulische Hilfsmotoren, wie an sich bekannt, am
Hauptkörper des Anschlußkopfes vorgesehen, um den die Dichtung tragenden Teil in
die Ruhestellung zurückzuführen und gegebenenfalls seine Verschiebung von dem festen
Teil fort zu unterstützen.
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Ferner ist vorzugsweise die Maschine mit einem Auslaß versehen, der
freigegeben wird, sobald der die Dichtung tragende Teil bei seiner Verschiebung
in Richtung von dem festen Teil fort eine bestimmte Stellung erreicht hat. Das bietet
den Vorteil, daß das
zu prüfende Rohr selbsttätig vom Innendruck
entlastet wird, wena das Maß seiner elastischen Verkürzung diejenige Grenze überschreitet,
für welche die Ausgleichseinrichtung bemessen ist.
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In den Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt sind, zeigt Fig. 1 einen schematischeti Aufriß einer Rohrprüfmaschine,
auf welche die Erfindung anwendbar ist, Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch
den ortsfesten Anschlußkopf der in Fig. 1 gezeigten Maschine, Fig. 3 einen waagerechten
Schnitt des verschiebbaren Anschlußkopfes der in Fig. 1 gezeigten Maschine mit der
Ausgleichsvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 4 einen teilweise im Schnitt gehaltenen
Aufriß des Anschlußkopfes der Fig. 3, Fig. 5 einen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform
des Anschlußkopfes, auf welche die Erfindung anwendbar ist, Fig. 6 einen Teilschnitt
eines Anschlußkopfes zum Prüfen eines Rohres mit einer Kupplungsmanschette und Fig.
7 eine Stirnansicht des in Fig. 6 gezeigten Anschluß kopfes.
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Die Rohrprüfmaschine der Fig. 1 besteht aus einem Bett 10, einem
ortsfesten Gehäuse 11 mit einem daraufsitzenden äußeren Anschlußkopf 12 und aus
einem verschiebbaren Schlitten 13, der einen äußeren Anschlußkopf 14 trägt und längs
des Bettes durch nicht näher dargestellte Mittel verschoben werden, aber in jeder
gewünschten Lage verriegelt werden kann. Der Abstand des Schlittens 13 vom ortsfesten
Gehäuse 11 richtet sich nach der Länge des zu prüfenden Rohres.
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Die Verriegelung des Schlittens 13 erfolgt durch Verriegelungsmittel
15, welche in entsprechend ausgewählte Löcher einer Lochreihe 16 eingreifen. Zum
Gehäuse 11 gehört ein hydraulischer Antrieh 16A, mit dessen Hilfe der Anschlußkopf
12 gegenüber dem Gehäuse verschoben werden kann. Statt dessen kann der hydraulische
Antrieb auch dem Schlitten 13 zugeordnet werden. Der Anschlußkopf 12 ist mit dem
hydraulischen Motor 16 A durch einen Halter 12 A verbunden. Dem Innern des zu prüfenden
Rohres wird die Druckflüssigkeit von einer äußeren Quelle aus iiber ein Ventil auf
dem Halter 12 A und über einen Durchpaß 20 im Anschlußkopf 12 zugeführt.
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Auf dem Bett 10 sind zwischen den beiden Anschlußköpfen 12 und 14
mehrere Klemmschlitten 17 angeordnet, welche das Rohr nach dem Aufschieben der beiden
Anschlußköpfe in ihrer Lage festhalten.
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Der Anschlußkopf 12 hat eine Bohrung 13 X (Fig. 2), die zur Aufnahme
des Endes 14 A des zu prüfenden Rohres bestimmt und mit einer inneren Ringnut versehen
ist, welche einen Dichtungsring 19 aufnimmt.
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Auf diese Weise wird eine völlige Abdichtung zwischen der Außenseite
des Rohres und dem Anschlußkopf 12 erzielt.
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Der Anschlußkopf 14 ist als eine zweiteilige Ausgleichsvorrichtung
ausgebildet, die aus einem festen Teil 24, 25 und aus einem in der Richtung der
Rohrachse beweglichen Teil 21 besteht, der eine am Rohrumfang anliegende Dichtung
23 trägt und unter Ausschluß einer Relativbewegung zwischen dieser Dichtung 23 und
dem eingeschobenen Ende des Rohres 14A selbsttätig jeder etwaigen Verschiebung des
eingesetzten Rohrendes folgen kann, etwa bei Verkürzung des Rohres infolge elastischer
Verformung durch den Innendruck. Bei dem in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel
hat der feste Teil der Ausgleichsvorrichtung einen kolbenförmigen Ansatz 24, während
der
bewegliche Teil 21 der zweiteiligen Ausgleichsvorrichtung als ein Zylinder ausgestaltet
ist, der das Ende des zu prüfenden Rohres aufnimmt und den Dichtungsring 23 in einer
Innennut trägt. Auf diese Weise wird ein dichter Abschluß zwischen dem Rohr und
dem Prüfkopf 14 erzielt. Die Dichtungsringe 19 und 23 können selbsteinstellbar ausgestaltet
sein.
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Der kolbenförmige Ansatz 24 ist bei 26 auf dem Rahmen 25 des Schlittens
13 angeschraubt.
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Erfindungsgemäß hat nun der bewegliche Teil 21 der Ausgleichsvorrichtung
in seiner Ruhestellung bei nicht eingesetztem Rohr 14 A seinen kleinsten Abstand
von dem festen Teil 24, 25 und liegt daher mit seiner rechten Stirnfläche an dem
die- Löcher für die Schrauben 26 enthaltenden Flansch des kolbenförmigen Ansatzes
24 an, wie esFig. 3 zeigt.
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Der zylinderförmige bewegliche Teil 21 der Ausgleichsvorrichtung
kann eine auswechselbare Buchse 27 mit einer Schulter 28 haben, die an einer inneren
Schulter 29 des zylinderförmigen Teiles 21 anliegt und dadurch die axiale Verschiebbarkeit
der Buchse gegenüber dem Teil 21 begrenzt. Die Buchse 27 ist in ihrer Lage durch
eine Packung 30 und einen Ring 31 gesichert, der in ein Innengewinde 32 des Zylinders
21 eingeschraubt ist. Die Buchse 27 ist abdichtend auf den kolbenförmigen Ansatz
24 aufgepaßt, wobei die Paßflächen verchromt sein können, um die Reibung auf ein
Mindestmaß zu verringern. Der kolbenförmige Teil 24 hat einen Durchlaß 33, der zu
einem Kanal 34 des Bettes 25 führt. Dieser Kanal 34 steht mit einem im Schlitten
13 vorgesehenen Steuerventil in Verbindung. Ferner hat der kolbenförmige Ansatz
24 eine Querbohrung 35, die mit dem Kanal 33 in Verbindung steht. Sollte sich das
Rohr bei seiner Prüfung infolge elastischer Verformung durch den Innendruck weiter
verkürzen, als. es erwünscht ist, dann wird die äußere Mündung der Bohrung 35 durch
den äußeren Rand der Buchse 27 freigegeben, so daß die Druckflüssigkeit durch den
Durchlaß 33 und die Bohrung 35 austritt und das Innere des geprüften Rohres entlastet.
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Gewünschtenfalls können beiderseits des Prüft kopfes 21 für die hier
beschriebenen Zwecke hydraulische Antriebe 36 vorgesehen werden, die aus Zylinder
und Kolben bestehen. Die Zylinder sind am Rahmen 25 befestigt, während die Kolben
durch Kolbenstangen 37 und Böcke 38 am Prüfkopf 21 befestigt sind.
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Gewünschtenfalls können der Durchmesser des kolbenförmigen Ansatzes
24 und somit auch die lichte Weite der Buchse 27 größer bemessen werden als der
Außendurchmesser des zu prüfenden Rohres. In diesem Falle entsteht eine in der Längsrichtung
wirksame Flüssigkeitsdruckfläche zwischen den beiden Durchmessern. Daher wird der
bewegliche Teil 21 der Ausgleichsvorrichtung mit einer inneren Schulter 56 zur Anlage
am Rand des zu prüfenden Rohres 14 A versehen. Der in der Längsrichtung auf den
beweglichen Teil 21 der Ausgleichsvorrichtung wirkende Flüssigkeitsdruck hält dann
die Schulter 56 in ständiger Anlage an dem Rand des zu prüfenden Rohres, wenn sich
dieses beim Prüfen verkürzt. Dadurch wird die Dichtung 23 von der Kraft entlastet,
die sie anderenfalls bei einer Verkürzung des zu prüfenden Rohres aufbringen müßte,
um die Reibung des beweglichen Teiles 21 auf dem festen Teil 24, 25 zu überwinden.
Fehlt aber das Merkmal, daß der wirksame Durchmesser des kolbenförmigen Ansatzes
24 größer bemessen ist als der Außendurchmesser des zu prüfenden Rohres, dann kann
die Reibung zwischen den beiden Teilen 21 und 24, 25 der Ausgleichsvorrichtung
-auch
durch die hydraulischen Antriebe 3(5 überwunden werden, um dadurch die Dichtung
23 von der durch diese Reibung bedingten Kraft zu entlasten.
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Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 bis 4 gezeig ten Maschine ist-
die folgende: Bereits-in der Ruhestellung, bevor das zu prüfende Rohr eingesetzt
wird, nimmt der bewegliche Teil 21 die in Fig. 3 veranschaulichte Lage ein, in welcher
er den kleinsten Abstand von dem festen Teil 24, 25 hat. Man bringt dann das zu
prüfende Rohr zwischen die Anschlußköpfe 12 und 14 und richtet es diesen gegenüber
aus. Dann schiebt man den Anschluß kopf 12 über das eine Ende des Rohres mit Hilfe
des hydraulischen Antriebes 16 « 4. Dieser Antrieb verschiebt dann den Anschlußkopf
nebst dem Rohr 14A so lange weiter, bis dessen anderes Ende in den Anschluß kopf
14 eintritt und dort gegen die Schulter 56 stößt, sofern diese vorhanden ist. Alsdann
wird das Innere des Rohres über den Durchlaß 20 mit der Druckflüssigkeit beschickt
und das Verhalten des Rohres unter Druck geprüft.
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Wenn sich das Rohr infolge elastischer Verformung durch den Innendruck
verkürzt oder wenn sich der Zylinder des hydraulischen Antriebes 16A unter dem Flüssigkeitsdruck
und unter dem Einfluß von Lufteinschlüssen im Zylinder oder anderen Teilen des hydraulischen
Systems ausdehnt oder wenn sich das Bett 10 unter dem hydraulischen Druck dehnt,
dann verschiebt sich der Teil 21 der Ausgleichsvorrichtung gegenüber dem Teil 24,
25, und zwar in der Richtung von dem Teil 25 fort. Der Teil 21 folgt also dem Ende
des Rohres, so daß jede Verschiebung zwischen dem Rohrende und der Dichtung 23 vermieden
ist. Das Ende 14A des Rohres bleibt dabei unbeeinflußt in seinem Sitz innerhalb
der Bohrung 13 A des Anschlußkopfes 12. Auch dort findet keine gegenseitige Verschiebung
zwischen dem Dichtungsring 19 und dem Ende 14 A des Rohres statt.
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Der Hub der verschiebbaren Teile 21 gegenüber dem festen Teil 24,
25 in Richtung von diesem fort ist durch die auf den Kolbenstangen 37 sitzenden
Kolben und durch die Deckel der Zylinder 36 begrenzt.
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Nach Beendigung des Prüfvorganges kann der bewegliche Teil 21 der
Ausgleichsvorrichtung durch Ingangsetzen der hydraulischen Antriebe 36 in seine
Ausgangslage zurückverstellt werden.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 5 läuft auf einem
Bett 41 ein Schlitten 40, der als Zylindere ausgestaltet ist und einen Tauchkolben
42 aufnimmt. Dieser trägt den einen Anschluß kopf, der als zweiteilige Ausgleichsvorrichtung
ausgebildet ist.
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Diese Ausgleichsvorrichtung besteht wiederum aus einem festen Teil
und aus einem in Richtung der Rohrachse beweglichen Teil. Der feste Teil wird von
einem Kolben 43 gebildet, der einen Gewindeschaft 44 aufweist und mit diesem in
eine Gewindebohrung eines am Kolben 42 vorgesehenen Kopfes 45 eingeschraubt ist.
Der bewegliche Teil der Ausgleichsvorrichtung besteht aus einer Buchse 46, die auf
dem Kolben 43 gleitend geführt ist und sich abdichtend an Dichtungsringe 49 und
51 legt, die auf dem Kolben 43 durch eine Mutter 50 gesichert sind. Ein am linken
Ende der Buchse 46 befestigter Ring 43 a begrenzt die Strecke, um welche der bewegliche
Teil 46 auf dem festen Teil 43 der Ausgleichsvorrichtung verschoben werden kann.
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Die Buchse 46 hat rechts einen kolbenförmigen Ansatz mit einer Dichtung
48, über die das zu prüfende Rohr 47 geschoben werden kann. Die Dichtung 48 kann
kegelig gestaltet sein, um Rohre verschiedener Gestalt aufnehmen zu können, insbesondere
auch
mufferiförmige Rohrenden. Die Kegelgestalt der Dichtung eignet sich auch zum
Dehnen von Rohren.
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In der Stirnfl-äche des Kolbens 43 sind Nuten angeordnet, welche-die
Druckflüssigkeit aus dem Innern des Rohres 47 zur Innenfläche der Muffe 46 leiten,
welche dem Kolben 43 zugewandt ist.
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Der wirksame Außendurchmesser des Kolbens 43 ist ebenso groß oder
etwas größer als die lichte Weite des zu prüfenden Rohres 47 bemessen. Im letzteren
~Falle entsteht eine Längskraft, welche den beweglichen Teil 46 der Ausgleichsvorrichtung
in das Rohr 47 hineindrückt.
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Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung können die beiden Teile
der Ausgleichsvorrichtung durch einen Hilfsantrieb verbunden sein, der dem Antrieb
36, 37 und 38 der Fig. 3 entspricht.
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Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausgleichsmittel eignen sich auch
zum Prüfen eines Rohres mit einer aufgeschobenen Kupplungsmuffe. In diesem Falle
muß der wirksame Durchmesser des kolbenförmigen Teiles der Ausgleichsvorrichtung
etwas größer bemessen werden als der Außendurchmesser der Muffe. Das zu prüfende
Rohr 55 wird dann mit der auf ihm sitzenden Muffe 56 bis in Anlage an eine Schulter
64 des ortsfesten Anschlußkopfes 57 verschoben, dessen Dichtung 58 an der Außenfläche
der Muffe 56 anliegt.
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Beim Prüfen wirkt der Innendruck auf den großen Durchmesser der Muffe
64 und sucht daher das Rohr 55 aus dem Anschlußkopf 57 herauszudrücken. Um das zu
verhindern, kann man eine Verriegelung in Gestalt zweier Schieber 60 und 61 vorsehen,
die in Nuten 62 gleiten und durch hydraulische Zylinder 63 verschiebbar sind.
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Der bewegliche Anschlußkopf, der das andere Ende des Rohres 55 aufnimmt,
kann den Fig. 2,3 und 4 entsprechen, wobei der kolbenförmige Ansatz 24 denselben
Durchmesser hat, wie man ihn zum Prüfen einfacher Rohre wählt, nämlich einen Durchmesser,
welcher dem Außendurchmesser des Rohres entspricht oder ihn etwas übertrifft. Die
einzige Schubkraft, der das Rohr unterworfen ist, ist dann diejenige, die von der
Schulter 65 im Anschlußkopf 14 ausgeübt wird und dem hydraulischen Druck entspricht,
der auf die Ringfläche zwischen dem Ausgleichskolben und dem Innendurchmesser des
Rohres wirkt.