DE19631018C2 - Verfahren zur Ermittlung des Innendrucks in einem zylindrischen Körper, insbesondere Rohr - Google Patents
Verfahren zur Ermittlung des Innendrucks in einem zylindrischen Körper, insbesondere RohrInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des
in einem mit einem Druckmedium beaufschlagbaren zylin
drischen Körper, insbesondere Rohr, herrschenden
Innendrucks durch Messung einer druckbedingten Form
änderung einer den Körper umgreifenden
Einspannvorrichtung. Ferner betrifft sie eine
Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen
Verfahrens.
Die Messung des in einem mit einem Druckfluid beauf
schlagten Rohr oder Rohrleitungssystem herrschenden
Innendrucks erfolgt in der Regel durch direkten Zugriff
auf das unter Druck stehende Medium, beispielsweise
mittels eines Manometers oder Sensoren verschiedenster
Bauart. Dies macht es erforderlich, bereits bei der
Erstellung eines druckführenden Rohrleitungssystems
durch den Einbau geeigneter Meßstellen, wie Meßkupp
lungen, Manometer oder Druckaufnehmer, die Voraus
setzungen für eine spätere Druckmessung zu schaffen
bzw. bei auftretenden Betriebsstörungen eine
entsprechende Nachrüstung vorzusehen.
Zur Vermeidung dieser Problematik ist es bereits
bekannt, entsprechend dem Verfahren der eingangs ge
nannten Art, die durch die Innendruckbeaufschlagung
hervorgerufene Verformung des Körpers, in dem die
Druckmessung vorgenommen werden soll, als Meßgröße zu
verwenden. So ist aus der DE-OS 23 08 694 eine Vorrich
tung zur Überprüfung des Druckverlaufs im Inneren eines
Schlauches bekanntgeworden, bei der die druckbedingte
Änderung des Außendurchmessers dieses Schlauches mit
einem Wegaufnehmer gemessen wird. Letzterer weist die
Form einer Zange auf, bei der ein Schenkelpaar den
Schlauch umfaßt und die aus einer Druckänderung re
sultierende Abstandsänderung des zweiten Schenkelpaares
als Meßgröße erfaßt wird. Auf ähnliche Weise wird auch
bei einem aus der DD 218 179 A1 bekannten Verfahren der
Innendruck von Rohren und Behältern gemessen, wobei
hier die Abstandsänderung des Schenkelpaares zur Ver
besserung der Meßgenauigkeit mittels Laserinterfero
metrie gemessen wird.
Bei den bekannten Meßverfahren ist gemeinsam, daß sie
sich in erster Linie dazu eignen, Druckänderungen bzw.
Druckverläufe zu messen. Zwar läßt sich im Prinzip mit
diesen bekannten Verfahren auch der Absolutwert des in
einem Körper herrschenden Innendrucks ermitteln, jedoch
setzt dies die genaue und zuverlässige Kenntnis der
Wandstärke des betreffenden Meßobjektes voraus. Viel
fach ist aber gerade diese Voraussetzung in der Praxis
nicht erfüllt, sei es, weil nur unzureichende Unter
lagen über ein zu prüfendes Rohrleitungssystem vor
handen sind, oder aber, weil sich infolge Korrosions-
oder Erosionsbeanspruchung die Wandstärke im Laufe der
Zeit geändert hat.
Nach der US 4,290,311 ist ferner eine Meßvorrichtung
bekannt, die für einen definierten Rohrdurchmesser
verwendbar ist und bei der nur der Absolutwert des in
einem Rohr herrschender Innendruck bestimmbar ist, wenn
dessen Wandstärke vorbekannt ist. Diese Vorrichtung ist
für die Bestimmung des Innendrucks in Rohren unbekannter
Wandstärke ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben,
mittels, dessen Messungen des in Rohrleitungen herr
schenden Druckes auch in Fällen vorgenommen werden
können, in denen die Wandstärke der Leitungen nicht
bekannt ist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
bereitzustellen.
Die Erfindung löst die erste Aufgabe durch ein Ver
fahren mit den Merkmalen des Patentan
spruches 1. Die Lösung der weiteren Aufgabe erfolgt
durch eine Vorrichtung mit den Merk
malen des Patentanspruches 7.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch
aus, daß es praktisch an jeder beliebigen Stelle eines
Rohres oder Rohrleitungssystems durchgeführt werden
kann, um ohne direkten Zugriff auf das im Inneren des
Systems unter Druck stehende Medium eine Absolutdruck
messung vorzunehmen. Als eigentlicher Drucksensor dient
dabei das druckführende Rohr selbst, dessen aufgrund
unterschiedlicher Belastungszustände aufgrund einer von
außen angreifenden Kraft und einer dieser Kraft ent
gegenwirkenden, aus dem Innendruck resultierenden
Gegenkraft an einer Belastungseinrichtung gemessen
wird. Zugleich entfallen bei einem Einsatz des Ver
fahrens nach der Erfindung alle zusätzlichen Kompo
nenten, die ansonsten für eine Messung des absoluten
Druckes in druckführende Rohrleitungssysteme eingebaut
werden müßten und die potentielle Quellen für das Auf
treten von Betriebsstörungen, insbesondere in Form von
Leckagen, sein können. Schließlich ermöglicht das
erfindungsgemäße Meßverfahren eine ambulante Über
prüfung ortsfest eingebauter Druckmeßeinrichtungen,
beispielsweise im Rahmen regelmäßig durchzuführender
Qualitätssicherungsmaßnahmen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung
näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 eine schematische Darstellung ver
schiedener Stadien des Verformungszu
standes eines Rohres, an dem eine
Messung des Innendrucks vorgenommen
wird,
Fig. 4 bis 6 schematische Darstellungen dreier ver
schiedener Vorrichtungen zur Innendruck
messung in Rohren und
Fig. 7 bis 9 eine weitere Druckmeßvorrichtung in drei
verschiedenen Ansichten.
Die Darstellung in Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines
Rohres 1, das in seinem Inneren mit einem Druckmedium
befüllt werden soll und bei dem der in diesem Medium
herrschende Druck durch eine Messung außerhalb des
Rohres ermittelt werden soll. Zu diesem Zweck liegt das
zunächst drucklose Rohr 1 auf einem Auflager 2 auf und
wird auf seiner dem Auflager 2 gegenüberliegenden
Außenfläche durch eine partiell, insbesondere punkt
förmig angreifende äußere Kraft F1 beaufschlagt.
Unter der Einwirkung dieser äußeren Kraft F1 sowie der
dieser Kraft entgegengerichteten gleich großen
Reaktionskraft F2 im Auflager 2 wird der zunächst
kreisrunde Querschnitt des Rohres 1 ellipsenförmig ver
formt, wobei stets ein Gleichgewicht zwischen den von
außen angreifenden Kräften F1 und F2 und der durch die
elastische Verformung des Rohrwerkstoffes hervorgerufe
nen Materialspannung entsteht, die eine den äußeren
Kräften entgegengerichteten Rückstellkraft R1, R2 be
wirkt. Dieser Gleichgewichtszustand ist in Fig. 2
dargestellt. In diesem Zustand ist die Länge der kurzen
Halbachse der Ellipse gegenüber dem ursprünglichen
Rohrdurchmesser D um den Betrag D1 verkürzt.
Wird nun das Rohr 1 von innen mit einem Druckmedium
beaufschlagt, so bewirkt der sich darin aufbauende
Druck eine zusätzliche, auf die Innenfläche der
Rohrwand wirkende und radial nach außen gerichtete
Kraft P1, P2, die der Rückstellkraft R1, R2 des Materials
gleichgerichtet und der von außen angreifenden Kraft
F1, F2 entgegengerichtet ist. Aus der Überlagerung
dieser Kräfte resultiert ein neuer Gleichgewichts
zustand, der in Fig. 3 dargestellt ist und bei dem die
ellipsenförmige Verformung des Rohres 1 um den Betrag
ΔD2 gegenüber dem Verformungszustand des zunächst
drucklosen Rohres 1 rückgängig gemacht worden ist.
Diese Formänderung des Rohres 1 ist zugleich die
Meßgröße für den zu ermittelnden hydrostatischen Druck,
der in dem das Rohr 1 ausfüllenden Druckmedium
herrscht.
Die Messung dieser Formänderung kann mit der in Fig. 4
gezeigten Anordnung, die eine erstes Ausführungs
beispiel der Druckmeßvorrichtung nach der Erfindung
darstellt, vorgenommen werden. Es handelt sich hierbei
um eine mechanische Spannvorrichtung, die aus einem
biegesteifen Arm 10, einem federelastischen Arm 11
sowie einer biegesteifen Aufnahme 12 für eine Meßuhr 13
besteht. Die Relativbewegung der beiden Arme 10 und 11
zueinander, zwischen die das Rohr 1, dessen Innendruck
zu ermitteln ist, gebracht wird, erfolgt mit Hilfe
einer Gewindespindel 14, eines Führungsgehäuses 15
sowie einer Rändelmutter 16.
Zur Einleitung des Druckmeßvorganges wird der mit der
Gewindespindel 14 verbundene biegesteife Arm 10 durch
Betätigen der Rändelmutter 16 gegen die Außenfläche des
Rohres 1 gepreßt. Unter der Wirkung dieser Vorspann
kraft verformen sich sowohl das Rohr 1 als auch der
federelastische Arm 11, der seinerseits den Tastfühler
der Meßuhr 13 beaufschlagt. Die sich dabei ergebende
Verformung des federelastischen Armes 11, abgelesen an
der Meßuhr 13, wird als Maß für die aufgebrachte Vor
spannkraft erfaßt.
Nachdem das Rohrinnere mit dem Druckmedium befüllt
wurde, dessen Druck zu ermitteln ist, stellt sich gemäß
der schematischen Darstellung in Fig. 3 eine erneute
Formänderung des Rohres 1 ein, die in diesem Fall zu
einem vergrößerten Ausschlag der Meßuhr 13 führt. Aus
der Differenz ΔD2 zwischen dem zunächst abgelesenen
Meßwert und dem sich nach der Druckbeaufschlagung er
gebenden neuen Meßwert läßt sich nunmehr der im Inneren
des Rohres 1 herrschende Druck bestimmen.
Das gleiche Meßprinzip liegt auch dem in Fig. 5 darge
stellten zweiten Ausführungsbeispiel der Meßvorrichtung
nach der Erfindung zugrunde. Auch bei dieser Meßvor
richtung besteht die Einspannvorrichtung für das zu
messende Rohr 1 aus einem biegesteifen Arm 20, einem
federelastischen Arm 21, einer Gewindespindel 24 mit
selbsthemmendem Gewinde, die in einem Führungsgehäuse
25 angeordnet ist und in diesem über eine Rändelmutter
26 bewegbar ist, sowie einer Meßeinrichtung 23, 27-29
zur Erfassung der eingetretenen elastischen Verformung
des federelastischen Armes 21. Diese Meßvorrichtung
umfaßt im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbei
spiels zwei Dehnungsmeßstreifen 27 und 28, die jeweils
auf der Unter- und Oberseite des federelastischen Armes
21 appliziert und die zu einer Halbbrücke als dem
aktiven Zweig einer elektrischen Widerstandbrücke
zusammengefaßt sind. Ferner umfaßt die Meßvorrichtung
einen Meßverstärker 29, in dem die Halbbrücke zu einer
Vollbrücke ergänzt wird und in dem die bei einer Ver
formung des federelastischen Armes 21 eingetretene Ver
stimmung der Meßbrücke in ein elektrisches Signal umge
wandelt, verstärkt und in einer Anzeigeeinheit 23 zur
Darstellung gebracht wird.
Der Meßverstärker 21 ist dabei in bekannter Weise ent
weder als Gleichspannungs- oder als Trägerfrequenzmeß
verstärker aufgebaut. Zur Vereinfachung der dargestell
ten Anordnung ist es möglich, anstelle der hier vor
gesehenen zwei aktiven Dehnungsmeßstreifen 27 und 28
nur einen aktiven Dehnungsmeßstreifen auf dem feder
elastischen Arm 21 anzubringen und diesen im Meßver
stärker zu einer Vollbrücke zu ergänzen. Andererseits
ist es auch möglich, auf der Ober- und Unterseite des
federelastischen Armes 21 je zwei Dehnungsmeßstreifen
vorzusehen und diese zu einer aktiven Vollbrücke
zusammenzufassen. Auf diese Weise ergibt sich eine
maximale Signalausbeute, die sich gegebenenfalls da
durch noch weiter steigern läßt, daß in dem feder
elastischen Arm 21 im Bereich der Dehnungsmeßstreifen
eine Querschnittsverminderung, beispielsweise in Form
einer Einschnürung, eingebracht wird. Durch diese Maß
nahme wird der überwiegende Teil der im feder
elastischen Arm 21 hervorgerufenen Verformung auf den
Bereich der Dehnungsmeßstreifen konzentriert.
Auch bei der in Fig. 6 dargestellten Druckmeßvor
richtung werden die während der einzelnen Stadien des
Druckmeßvorganges gemäß dem erfindungsgemäßen Ver
fahrens eintretenden Verformungen mittels Dehnungsmeß
streifentechnik erfaßt. Bei dieser Vorrichtung sind ein
biegesteifer und ein federelastischer Arm 30, 31 über
zwei Gewindespindeln 34 und 35 beweglich zueinander
geführt. Während die durch eine Rändelmutter 36
betätigbare Gewindespindel 34 als Druckspindel
ausgebildet ist, handelt es sich bei der Gewindespindel
35 um eine Zugspindel, die durch eine Rändelmutter 32
betätigbar wird. Durch Verstellen einer oder beider
Gewindespindeln wird in dem zu messenden Rohr 1 in der
bereits beschriebenen Weise eine Formänderung D1
erzeugt, die ebenso wie die nach der Beaufschlagung
dieses Rohres 1 mit dem Druckmedium eintretende Form
änderung ΔD2 über Dehnungsmeßstreifen 37, 38 erfaßt, in
einem Meßverstärker 39 verstärkt und in einer Anzeige
einheit 33 dargestellt wird.
Bei den in den Fig. 5 und 6 gezeigten Druckmeßvor
richtungen ist es, wie auch im Falle der nachfolgend
beschriebenen und in den Fig. 7 bis 9 dargestellten
weiteren Druckmeßvorrichtung, im Rahmen der Erfindung
selbstverständlich auch möglich, in den Meßverstärker
eine elektrische Auswerteschaltung zu integrieren, in
der, entweder aufgrund einer zuvor erfolgten
Kalibrierung oder aufgrund zusätzlich eingegebener
Daten, aus den gemessenen Verformungen unmittelbar der
im Inneren des Rohres 1 herrschende Druck ermittelt und
in der jeweils zugeordneten Anzeigeeinheit zur Dar
stellung gebracht wird. Dabei können sowohl die Meß-
und Auswerteeinheit als auch die Anzeigeeinheit inner
halb des mechanischen Aufbaus der Druckmeßvorrichtung
untergebracht sein.
Bei dem in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Ausführungs
beispiel sind ein biegesteifer und ein federelastischer
Arm 40, 41 einer weiteren Druckmeßvorrichtung oberhalb
eines Gehäuses 45 angeordnet, an dem außerdem eine Aus
werte- und Anzeigeeinheit 43 gehaltert ist. Im Inneren
des Gehäuses 45 ist eine Gewindespindel 44 vorgesehen,
die über ein Handrad 46 betätigbar ist und die in einer
in einem Gehäusedeckel 47 integrierten Führung 48
gelagert ist. Zusätzlich ist die Gewindespindel 44 über
Bremshebel 49 und 50 arretierbar.
Auf der Gewindespindel 44 ist im Inneren des Gehäuses
45 ein Laufkörper 51 gehaltert, dessen äußere Form so
ausgebildet ist, daß sie mit ebenfalls im Gehäuse 45
angeordneten Laufrollen 52 bis 55 zu dessen Führung
zusammenwirkt. Das obere Ende des Gehäuses 45 wird
durch den biegesteifen Arm 40, der in diesem Fall als
Abschlußplatte ausgebildet und mit dem Gehäuse 45 ver
schraubt ist, verschlossen. Durch eine Öffnung dieser
Abschlußplatte ist der Laufkörper 51 aus dem Gehäuse 45
nach oben herausgeführt und an diesem ist über einen
ebenfalls biegesteifen Ausleger 56 der federelastische
Arm 41 gehaltert. Letzterer trägt, wie bei den in den
Fig. 5 und 6 dargestellten Druckmeßvorrichtungen,
auf seiner Ober- und Unterseite Dehnungsmeßstreifen
57, 58, die im Bereich einer Querschnittsverjüngung 59
dieses federelastischen Armes 41 appliziert sind.
Die Auswerte- und Anzeigeeinheit 43 ist über eine
Halterung 42 mit dem Ausleger 56 verbunden, so daß sie
zusammen mit dem Laufkörper 51 und dem federelastischen
Arm 41 verfahrbar ist.
Schließlich ist an der Außenseite des Gehäuses 45 ein
Zeiger 60 drehbeweglich auf einer Achse 61 gehaltert.
Das eine Ende dieses als zweiarmiger Hebel ausgebilde
ten Zeigers 60 ist zu einer Spitze ausgeformt, die sich
oberhalb einer am Gehäuse 45 eingebrachten Meßskala 62
bewegt. Der zwei Arm des Zeigers 60 ist über einen
Schlepphebel 63 gelenkig mit dem Ausleger 56 verbunden.
Mit Hilfe dieser Meßeinrichtung 60 bis 63 kann zu
Beginn einer Innendruckmessung zunächst der Außen
durchmesser des Rohres 1, in dem die Druckmessung er
folgen soll, bestimmt werden. Das Rohr 1 wird hierzu
zwischen zwei Schneide 64 und 65 gebracht, die sich an
der Spitze der beiden Arme 40 und 41 befinden. Der
ermittelte Außendurchmesser des Rohres 1 wird zusammen
mit der Information über die Wandstärke des Rohres,
sofern bekannt, sowie über den Elastizitätsmodul E und
die Streckgrenze Rp0.2 aus dem das Rohr gefertigt ist,
über eine Tastatur 66 in einen in die Auswerte- und
Anzeigeeinheit 43 integrierten Rechner eingegeben.
Die Ermittlung des Durchmessers des zwischen den
Schneiden 64 und 65 befindlichen Rohres 1 erfolgt dabei
mit einem minimalen Drehmoment, das der Wandstärke des
Rohres 1 angepaßt ist und das mit Hilfe eines in das
Handrad 46 integrierten Drehmomentmessers, dessen
Anzeige in einem Fenster 68 des Handrades 46 ablesbar
ist, eingestellt werden kann. Die Stellung der Gewinde
spindel 44, die zur Ermittlung des Rohrdurchmessers
über das Handrad 46 betätigbar wird und die dadurch
ihrerseits den Laufkörper 51 in vertikaler Richtung
verfährt, ist über die Bremshebel 49 und 50 fixierbar.
Nachdem die Eingabe der Ausgangsdaten Rohrdurchmesser,
Wandstärke, Elastizitätsmodul und Streckgrenze in den
Rechner erfolgt ist, ermittelt dieser hieraus die für
bei der Druckmessung für dieses Rohr maximal zulässige
Spannung bzw. Verformung. Bei dieser muß sichergestellt
sein, daß die im Rohr 1 erzeugte Spannung noch hin
reichend weit unterhalb der Streckgrenze des Rohr
werkstoffes liegt, so daß die eingebrachte Verformungen
noch voll im elastischen Bereich des Spannungs-
Dehnungs-Diagrammes für diesen Werkstoff liegen und
sich bei einer nachfolgenden Entlastung wieder voll
ständig zurückbilden. Beispielsweise sollte dieser
Spannungswert bei etwa 60 Prozent der technischen
Streckgrenze Rp0.2 des Rohrwerkstoffes liegen. Der so
ermittelte Wert für die aufzubringende Prüflast F1 bzw.
für das dazugehörige, am Handrad 46 einzustellende
Drehmoment wird vom Rechner ermittelt und auf einem
Display 67 der Auswerte- und Anzeigeeinheit darge
stellt.
Dieser Drehmoment wird am Handrad 46 eingestellt, und
die Gewindespindel 44 wird über die beiden Bremshebel
49, 50 arretiert. Das Aufbringen dieses Drehmomentes
führt über den federelastischen Hebel 41 zu einer
Beaufschlagung des Rohres 1 mit der Prüfkraft F1, die
das Rohr 1 so weit verformt, bis sich aufgrund der ver
formungsbedingt im Rohr 1 entstehenden Rückstellkraft
R1 ein Gleichgewicht beider Kräfte einstellt. Zugleich
bewirkt diese Prüfkraft F1 eine Verformung des feder
elastischen Armes 41, die sich überwiegend auf den
Bereich der Querschnittsverjüngung 59 konzentriert und
die damit auch die Dehnungsmeßstreifen 57, 58 verformt.
Die dadurch hervorgerufene Änderung ihres elektrischen
Widerstandes wird in der Auswerteeinheit 43 erfaßt und
im Display 67 zur Anzeige gebracht. Durch Betätigen der
"Enter"-Taste der Tastatur 66 wird dieser Wert vom
Rechner als Anfangswert für den Druckmeßvorgang über
nommen.
Wird nun das Rohr 1 mit dem Druckmedium beaufschlagt,
dessen Innendruck gemessen werden soll, so überlagert
sich die durch diesen hydrostatischen Druck auf die
Innenwand des Rohres einwirkende Spannung der durch die
Anfangsverformung hervorgerufenen Materialspannung des
Rohres 1, und es wirkt zusätzlich zur Rückstellkraft R1
eine aus dem Rohrinnendruck resultierende Kraft P1 nach
außen und somit der durch das von der Druckmeßvor
richtung mittels des Anfangs-Drehmomentes aufgebrachten
äußeren Kraft F1 entgegen. Dadurch wird die anfänglich
eingebrachte ellipsenförmige Verformung um den Teil
betrag
DD2 rückgängig gemacht.
Diese Formänderung wirkt sich auf den federelastischen
Arm 41 in der Weise aus, daß dieser stärker als zuvor
ausgelenkt wird; entsprechend erhöht sich auch die Ver
formung der Dehnungsmeßstreifen 57 und 58 und damit die
Verstimmung der elektrischen Widerstandsmeßbrücke, in
die die Dehnungsmeßstreifen integriert sind. Die
Änderung dieses Meßsignals wird von dem in der Aus
werte- und Anzeigeeinheit 43 integrierten Rechner
erfaßt, in eine Information über den im Rohr 1 herr
schenden Innendruck umgewandelt und auf dem Display 67
zur Anzeige gebracht.
Diese Umrechnung kann entweder mit Hilfe einer zuvor im
Rechner gespeicherten Kalibrierkurve erfolgen oder aber
über einen Algorithmus, bei dem aus den Rohrdimen
sionen, den Werkstoffkenndaten des Rohrmaterials und
des Werkstoffes, aus dem der federelastische Arm 41
gefertigt ist, sowie aus der aufgebrachten Anfangs
belastung F1 der gesuchte Innendruck ermittelt wird.
Erwähnt sei abschließend, daß es, abweichend von der
vorangehend beschriebenen Vorgehensweise, bei der die
Wandstärke des Rohres als bekannt angenommen wurde, im
Rahmen der Erfindung auch möglich ist, diese Größe in
einem dem Druckmeßvorgang vorgeschalteten Meßschnitt
zunächst zu ermitteln. Hierzu wird das noch leere Rohr
mit einer definierten Anfangslast Fϕ beaufschlagt. Die
dadurch hervorgerufene Anfangsverformung ΔDϕ des Rohres
wird über den federelastischen Arm 41 erfaßt und in der
Auswerteeinheit 43 unter Verwendung der Eingabedaten
Rohraußendurchmesser und Elastizitätsmodul des Rohr
werkstoffes in eine Information über die Wandstärke des
Rohres umgewandelt. Anschließend wird dann durch eine
Erhöhung der Last auf den Wert F1 der eigentliche
Druckmeßvorgang, wie vorangehend beschrieben, durch
geführt.
Claims (11)
1. Verfahren zur Ermittlung des in einem mit einem
Druckmedium beaufschlagbaren zylindrischen Körper,
insbesondere Rohr, herrschenden Innendrucks durch
Messung einer druckbedingten Formänderung einer den
Körper umgreifenden Einspannvorrichtung,
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrens
schritte:
- a) der Außendurchmesser des Körpers (1) wird in drucklosem Zustand gemessen,
- b) ohne druckmäßiger Wirksamkeit des Druckmediums wird der Körper (1) durch eine partiell von außen angreifende, in radialer Richtung wirkende Kraft (F1) ellipsenförmig verformt und die sich einstellende erste Formänderung (ΔD1) der Einspannvorrichtung wird gemessen,
- c) unter Einwirkung der Kraft (F1) wird der Körper (1) mit dem Druckmedium beaufschlagt,
- d) die sich ergebende zweite Formänderung der Einspannvorrichtung wird gemessen, so daß die Differenz (ΔD2) zwischen der ersten und zweiten Formänderung den im Inneren des Körpers (1) herrschende Druck festlegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kalibrierkurve aufgenommen wird, mit deren
Hilfe die Ermittlung des Innendrucks aus der
Differenz (ΔD2) erfolgen kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser des Körpers (1), seine
Wandstärke, der Elastizitätsmodul des Werkstoffs,
aus dem der Körper (1) gefertigt ist, sowie die
aufgebrachte Kraft (F1) festgestellt werden, wobei
aus diesen Größen der Innendruck ermittelbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3 zur Bestimmung des Innen
drucks in einem Rohr unbekannter Wandstärke, da
durch gekennzeichnet, daß durch Aufbringen einer
Anfangsverformung (ΔDϕ) zunächst die Wandstärke des
Körpers (1) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Formänderung (ΔD1) des
Körpers (1) im elastischen Bereich des Spannungs-
Dehnungs-Diagramms desjenigen Werkstoffs erfolgt,
aus dem der Körper (1) gefertigt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Formänderung (ΔD1) des Körpers (1) so gewählt
wird, daß die dieser Formänderung entsprechende Werk
stoffspannung bei etwa 60 Prozent der Streckgrenze
(Rp0.2) des Werkstoffs des Körpers (1) liegt.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus einer
mechanischen Einspannvorrichtung aus zwei beweglich
zueinander gehalterten Elementen, zwischen die der
zu messende zylindrische Körper bringbar ist, bei
der das eine Element (10, 20, 30, 40) als biegesteifes
Auflager und das andere Element (11, 21, 31, 41) als
federelastischer Kragarm (11, 21, 31, 41) ausgebildet
ist, der mit einer Vorrichtung (13, 23, 27-29, 33, 37-
39, 43, 57, 58) zur Erfassung seiner Auslenkung
zusammenarbeitet, und wenigstens eine Antriebs
einheit (14, 16, 24, 26, 34, 36, 44, 46) vorgesehen ist,
mittels der eines der Elemente (10, 11, 20, 21, 30, 31,
40, 41) zum Erzeugen einer Formänderung des Körpers
(1) in Richtung auf den Körper (1) bewegbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß die beiden Elemente (10, 11, 20, 21, 30, 31)
als Arme ausgebildet sind, die in etwa parallel
zueinander angeordnet sind und deren Abstand
mittels einer Gewindespindel (14, 24, 34) veränderbar
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß dem federelastischen Kragarm (11) eine
Meßuhr (13) zugeordnet ist, über die dessen
Auslenkung erfaßbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß auf dem federelastischen Kragarm
(21, 31, 41) Dehnungsmeßstreifen (27, 28, 37, 38, 57, 58)
appliziert sind, die mit einer Auswerteeinheit
(29, 39, 43) verbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
gekennzeichnet, durch eine mit ihr integrierte
Anordnung (60-63) zur Bestimmung des
Außendurchmessers des Körpers (1).
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AT283009B (de) * | 1966-07-27 | 1970-07-27 | Elin Union Ag | Einrichtung zur Messung von Drücken, insbesondere Explosionsdrücken |
DE2308694A1 (de) * | 1973-02-22 | 1974-09-05 | Bosch Gmbh Robert | Einrichtung zur ueberpruefung von antiblockierregelsystemen fuer druckmittelbetaetigte fahrzeugbremsen |
US4290311A (en) * | 1980-02-08 | 1981-09-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Dilatometer |
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DD218179A1 (de) * | 1983-10-13 | 1985-01-30 | Hs F Seefahrt Warnemuende Wust | Vorrichtung zur bestimmung von druecken in rohren und behaeltern |
-
1996
- 1996-08-01 DE DE1996131018 patent/DE19631018C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE19631018A1 (de) | 1998-02-05 |
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