WO2007131482A1 - Apparatus and method for testing the stability of winding cores - Google Patents

Apparatus and method for testing the stability of winding cores Download PDF

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WO2007131482A1
WO2007131482A1 PCT/DE2007/000860 DE2007000860W WO2007131482A1 WO 2007131482 A1 WO2007131482 A1 WO 2007131482A1 DE 2007000860 W DE2007000860 W DE 2007000860W WO 2007131482 A1 WO2007131482 A1 WO 2007131482A1
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winding core
winding
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pressure vessel
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Manfred Kunert
Karl A. Zapf
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Paul & Co Gmbh & Co Kg
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M5/005—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing

Definitions

  • a receptacle for receiving a hub test specimen with a maximum outer diameter of 125 mm and a minimum inner diameter of 50 mm could be designed with a test specimen length of 250 mm and the second receptacle may be designed to receive a core test piece having a maximum outer diameter of 250 mm and a minimum inner diameter of 100 mm with a test piece length of 450 mm.
  • the modulus of elasticity of the specimen is included.
  • the modulus of elasticity of a plastic under pressure load is often unknown and sometimes deviates from the modulus of elasticity under uniaxial tension.
  • the modulus of elasticity is therefore not known in detail, in particular because it can be influenced by processing conditions (fiber orientation, melt flow).
  • plastics behave linearly elastic only in a small deformation range, as the formula requires. In many cases, the leaves Apply this area. In this respect, the stress-strain (or the force-deformation) curve of a specific test object would have to be determined in each case, and their values would have to be included in the formula.
  • the manner of increasing the surface applied relative external pressure is also basically arbitrary. It can be increased continuously, but also in discrete steps.
  • the pressure increase ends is basically arbitrary.
  • the pressure can be increased as long as no pressure drop has been detected in the interior of the pressure vessel and / or as long as the winding core is not damaged and / or as long as a defined pressure end value has not been reached.
  • Fig. 1 shows a peak pressure test according to the prior art on a winding core oil in cross section.
  • the winding core O l is disposed between the first plate 02 and the second plate 03.
  • the plates 02, 03 are each pressed in the direction of arrow on the winding core oil.
  • the pressure load is therefore at two nearly linear contact areas 04, 05.
  • the compressive load is not rotationally symmetrical and presses the winding core 01 therefore elliptical together. The greatest stress therefore takes place in the right and left area of the winding core 01.
  • the device 06 for stability testing of winding cores 01 is configured such that the right-hand region of the device 06 can be moved to the right via the carriage system 12. As a result, the winding core 01 is released and can be replaced.
  • the pressure vessel 08 opens thereby.
  • a winding core oil can be attached to the right and left receptacle 13 for testing. After attachment of the winding core oil to the receptacles 13, the right part of the device 06 is again moved to the left over the winding core oil. This also closes the pressure vessel 08 again.
  • the pressure vessel 08 is formed by the left and right movable part of the device and the outer region of the winding core oil.
  • the receptacles 13 can be exchangeable for accommodating the hubs in order to be able to ensure the reception of different hubs with different diameters. Replacing these shots 13 should be done by a skilled person in less than 300 seconds. A receptacle 13 should be able to compensate for an internal diameter tolerance of 2 mm and still be tight.
  • the device 06 may have a collecting trough, not shown here, under the device 06 for leaks. Furthermore, it should be ensured that leakages under test pressure do not generate a fluid jet on the operator.

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Abstract

The invention relates to an apparatus (06) and a method for testing the stability of winding cores (01), said apparatus having a pressure-tight pressure vessel (08), wherein a pressure medium which can be pressurized can be introduced into the interior of the pressure vessel (08), and wherein the apparatus (06) has a pressure measuring unit (07) for determining the internal pressure of the pressure vessel (08), and wherein at least one section of the winding core (01) to be tested can be introduced into the pressure vessel (08), and wherein that outer region of the winding core (01) which is in the pressure vessel (08) can be extensively pressurized relative to the inner region of the winding core (01) using the pressure medium, and wherein the apparatus (06) has a deformation measuring unit (10) for determining the deformation of the winding core (01) to be tested.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen Apparatus and method for stability testing of winding cores
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach den Oberbegriffen des Verfahrens- hauptanspruchs und des Vorrichtungshauptanspruchs.The invention relates to a device and a method for stability testing of winding cores according to the preambles of the method main claim and the device main claim.
Bahnförmige Waren werden oft auf Rohrabschnitte aus Kunststoff oder Pappe gewickelt, welche als Wickelkerne bezeichnet werden. Diese Wickelkerne sollen dem Druck der aufgewickelten Ware sowie den Belastungen beim Auf- und Abwickeln standhalten. Dies können beispielsweise Radialspannungen und Tangentialspannungen sein.Web-shaped goods are often wound on pipe sections made of plastic or cardboard, which are referred to as hubs. These hubs should withstand the pressure of the wound goods and the loads during winding and unwinding. These can be, for example, radial stresses and tangential stresses.
Der Druck der aufgewickelten Ware ist eine äußere Druckbelastung. Beim Auf- und Abwickeln kommen hohe Drehzahlen, Belastung durch Fliehkraft, Resonanz, kritische Drehzahl und Ausknicken hinzu. Weiterhin kann die Art der Aufnahme der Wickelkerne in der Verarbeitungsmaschine zu weiteren Belastungen führen.The pressure of the wound goods is an external pressure load. When winding and unwinding are high speeds, centrifugal force, resonance, critical speed and buckling added. Furthermore, the type of recording of the hubs in the processing machine can lead to further loads.
Um. die Stabilität von Wickelkernen prüfen zu können, ist beispielsweise die Prüfmethode gemäß Scheiteldruckversuch bekannt. Beim Scheitel- druckversuch wird beispielsweise zumindest ein Abschnitt eines Wickel- kerns zwischen Platten einer Presse zusammen gedrückt. Die Kraft wird also nicht rotationssymmetrisch auf zwei Kontaktlinien aufgebracht. Daher ist der Wickelkern beim Scheiteldruckversuch einem anderen Belastungsfall ausgesetzt als in der Realität.Around. To be able to test the stability of winding cores, for example, the test method according to apex pressure test is known. In the crest-pressure test, for example, at least one section of a winding kerns between plates of a press pressed together. The force is therefore not applied rotationally symmetrical on two lines of contact. Therefore, the winding core is subjected to a different load case in the vertices pressure test than in reality.
In der Realität werden die Bahnen auf den Wickelkern zumeist unter Zug aufgewickelt, wodurch sich zugleich eine Tangential- sowie eine Radialspannung in der Wandung des Wickelkerns aufbaut. Diese Spannungen entstehen j edoch im Gegensatz zum Scheiteldruckversuch in der gesamten Wandung des Wickelkerns - also rotationssymmetrisch - und nicht nur an einzelnen Punkten bzw. in der Nähe einzelner Kontaktlinien.In reality, the webs are wound on the winding core usually under train, whereby at the same time a tangential and a radial stress builds up in the wall of the winding core. However, in contrast to the peak pressure test, these stresses arise in the entire wall of the winding core-in other words rotationally symmetrical-and not only at individual points or in the vicinity of individual contact lines.
Der Scheiteldruckversuch belastet den Rohrabschnitt erheblich auf Biegung. Die analytische Berechnung der Verbiegung gestaltet sich als schwierig, da von der allgemeinen Gleichung einer Biegelinie ausgegangen werden kann:The peak pressure test loads the pipe section significantly to bending. The analytical calculation of the bending is difficult because it can be assumed from the general equation of a bending line:
E I W" = ME I W "= M
Das wirksame Flächenträgheitsmoment und das Biegemoment sind eine Funktion der Variablen. Die Integration führt zu nicht trivial lösbaren Integralen. Hiermit bietet sich eine FEM-B erechnung zur Darstellung der Verformung und der Spannungen an.The effective area moment of inertia and the bending moment are a function of the variables. The integration leads to non-trivially solvable integrals. This provides an FEM calculation for displaying deformation and stresses.
Der Scheiteldruckversuch hat zunächst — ein unendlich gültiges Hook- sches Gesetz angenommen - den Vorteil, bereits mit geringen Lasten relativ große Verformungen zu erzeugen. Mit einer relativ schwachen Prüfeinrichtung lässt sich so ein großer Bereich an Prüflingen untersuchen.First of all, assuming an infinitely valid Hooke's law, the peak pressure test has the advantage of producing relatively large deformations even at low loads. With a relatively weak testing device, a large range of test pieces can be examined.
Bei Kunststoffen allerdings wird der lineare Bereich des HookschenIn the case of plastics, however, the linear range of Hook's becomes
Gesetzes sehr schnell verlassen. Damit nehmen die Verformungen rasch zu. Damit haben Geometrie- oder Materialänderungen nur geringen Einfluss auf den Verlauf der Kraft/Verformungskurve, da diese Kurve hauptsächlich durch die erreichte Fließspannung bestimmt ist. Weiterhin ergibt der Scheiteldruckversuch für Wickelkerne keine sinnvolle Aussage, da die durch ihn dargestellte Belastung erheblich von der Last beim Wickeln abweicht.Leave the law very quickly. Thus, the deformations increase rapidly. Thus, geometry or material changes have only a small influence on the course of the force / deformation curve, since this curve is mainly determined by the yield stress reached. Furthermore, the peak pressure test for winding cores makes no meaningful statement, since the load shown by him deviates significantly from the load during winding.
Die bekannten Prüfverfahren sind nicht geeignet, die Belastung durch die aufgewickelte Ware sinnvoll anzunähern und an Hand von Wickelkern- Prüfkörpern die Beurteilung der Betriebsfestigkeit zu erlauben. Die Annäherung an die reale Belastung ist deutlich unbrauchbar.The known test methods are not suitable to approach the burden of the wound goods meaningful and to allow on the basis of winding core test specimens the durability. The approach to the real load is clearly useless.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen und ein neues Verfahren zur Stabi- litätsprüfung von Wickelkernen vorzuschlagen.Object of the present invention is to propose a new device for stability testing of winding cores and a new method for stability audit of winding cores.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung nach der Lehre des Vorrichtungshauptanspruchs und des Verfahrenshauptanspruchs gelöst.This object is solved by the present invention according to the teaching of the device main claim and the method main claim.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen einen druckdichten Druckbehälter aufweist, wobei im Inneren des Druckbehälters ein unter Druck setzbares Druckmedium eingebracht werden kann, und wobei die Vorrichtung eine Druckmesseinheit zur Bestimmung des Innendrucks des Druckbehälters aufweist, und wobei in den Druckbehälter zumindest ein Abschnitt des zu prüfenden Wickelkerns eingebracht werden kann, und wobei der im Druckbehälter befindliche Außenbereich des Wickelkerns relativ zum Innenbereich des Wickelkerns mittels des Druckmediums flächig unter Druck gesetzt werden kann, und wobei die Vorrichtung eine Verformungsmesseinheit zur Bestimmung der Verformung des zu prüfen- den Wickelkerns aufweist.According to the invention, the problem is solved in that the device for stability testing of winding cores has a pressure-tight pressure vessel, wherein inside the pressure vessel a pressurizable pressure medium can be introduced, and wherein the device has a pressure measuring unit for determining the internal pressure of the pressure vessel, and wherein in at least a portion of the winding core to be tested can be introduced into the pressure vessel, and wherein the outer region of the winding core located in the pressure vessel can be pressurized by the pressure medium over the inner region of the winding core, and wherein the device checks a deformation measuring unit for determining the deformation of the winding core - Has the winding core.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann grundsätzlich zur Prüfung beliebiger Stabilität von Wickelkernen Verwendung finden. Derartige Stabilität kann beispielsweise die oben beschriebene Tangential- bzw. Radialspannung betreffen. Besondere Aufmerksamkeit soll dabei der Festigkeit des Wickelkerns gegenüber Druckbelastungen in radialer und/oder tangentialer Richtung zukommen. Derartige Belastungen können beispielsweise bei Lagerung aufgewickelter Wickelkerne entstehen, da die Bahnen auf den Wickelkern unter Zugspannung aufgewickelt wurden. Beispiele für Wickelgut sind Textil, Kunststoff und/oder Papier.The device according to the invention can basically be used for testing any stability of winding cores. Such stability may relate, for example, to the tangential or radial stress described above. Special attention should be thereby the Strength of the winding core against compressive loads in the radial and / or tangential direction. Such loads can arise, for example, when storing wound winding cores, since the webs were wound onto the winding core under tension. Examples of winding material are textile, plastic and / or paper.
Die Ausführung des Druckbehälters ist grundsätzlich beliebig. Ein Abschnitt des zu prüfenden Wickelkerns kann in den Druckbehälter eingebracht werden. Dabei ist es zunächst beliebig, ob der Druckbehälter in geschlossenem Zustand eine Ausnehmung aufweist, in die der Wickel- kern eingebracht werden kann und, beispielsweise durch Membrankontakt, unter Druck gesetzt werden kann, oder ob der Wickelkern abschnittsweise in das Innere des Druckbehälters eingebracht werden kann.The design of the pressure vessel is basically arbitrary. A portion of the winding core to be tested can be introduced into the pressure vessel. It is initially arbitrary whether the pressure vessel in the closed state has a recess into which the winding core can be introduced and, for example, by membrane contact, can be pressurized, or whether the winding core can be partially introduced into the interior of the pressure vessel ,
Die Ausführungsform der Druckmesseinheit ist ebenfalls grundsätzlich beliebig. Vorteilhafterweise ist diese als Drucksensor ausgestaltet und im Inneren des Druckbehälters mit Kontakt zum Druckmedium angeordnet.The embodiment of the pressure measuring unit is basically also arbitrary. Advantageously, this is configured as a pressure sensor and arranged in the interior of the pressure vessel with contact to the pressure medium.
Der im Druckbehälter befindliche Außenbereich des Wickelkerns wird relativ zum Innenbereich des Wickelkerns mittels des Druckmediums flächig unter Druck gesetzt. Die Art und Weise der Druckerzeugung ist dabei grundsätzlich beliebig.The outer region of the winding core located in the pressure vessel is pressed under pressure relative to the inner region of the winding core by means of the pressure medium. The way of generating pressure is fundamentally arbitrary.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird das Druckmedium unter Druck gesetzt, wobei der Druck über die Druckmesseinheit überwacht und/oder bestimmt werden kann. Das Druckmedium steht in flächigem Kontakt mit dem Außenbereich des Wickelkerns. Somit lässt sich der Druck auf diese Kontaktflächen an den Außenbereich des Wickelkerns übertragen.In a particularly advantageous embodiment, the pressure medium is pressurized, wherein the pressure can be monitored and / or determined via the pressure measuring unit. The printing medium is in surface contact with the outer region of the winding core. Thus, the pressure on these contact surfaces can be transferred to the outer region of the winding core.
Grundsätzlich ist auch ein festes Druckmedium, wie beispielsweise Druckstempel mit flächigem Kontakt zum Wickelkern, denkbar. Der Kontakt zwischen Druckmedium und Wickelkern hat erfindungsgemäß flächig zu sein. Dadurch lassen sich nämlich die oben genannten Nachteile vermeiden und entsprechende Vorteile herbeiführen. Die ■ flächige Druckbeaufschlagung des Außenbereichs des Wickelkerns kommt nämlich im Gegensatz zur im Wesentlichen punktuellen Druckbeaufschlagung beim Scheiteldruckversuch der Druckbelastung des Wickelkerns in der Realität wesentlich näher. Flächig kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Druckbeaufschlagung an einer etwas größeren Fläche als beim Scheiteldruckversuch erfolgt, wobei sich die Fläche nicht notwendigerweise um den gesamten Umfang des Wickelkerns erstrecken muss. Vorteilhafterweise, insbesondere bei Verwendung eines fluiden Druckmediums, erstreckt sich die Kontaktfläche zwischen Druckmedium und Wickelkern um den gesamten Umfang des Wickelkerns. Entscheidend bei der Wahl des Ausmaßes der flächigen Druckauf- bringung ist der gewünschte Grad an Übereinstimmung der Situation während der Stabilitätsprüfung mit der realistischen Druckbelastung des Wickelkerns.In principle, a solid printing medium, such as plunger with surface contact with the winding core, conceivable. The contact between the printing medium and the winding core has to be flat according to the invention. As a result, namely, the above-mentioned disadvantages can be avoided and bring about corresponding advantages. The ■ surface pressure of the outer region of the winding core is namely in contrast to the essentially selective pressure at the stiffness test of the pressure load of the hub in reality much closer. Flat may in this context mean that the pressurization takes place on a slightly larger area than in the verticle pressure test, wherein the surface does not necessarily extend around the entire circumference of the winding core. Advantageously, in particular when using a fluid pressure medium, the contact surface between the pressure medium and the winding core extends around the entire circumference of the winding core. Decisive in the choice of the extent of the area pressure application is the desired degree of agreement of the situation during the stability test with the realistic pressure load of the winding core.
Der absolute Druck im Inneren des Wickelkerns ist grundsätzlich beliebig. Einzige Bedingung ist, dass der Druck im Innenbereich des Wickel- kerns geringer ist als der Druck im Außenbereich des Wickelkerns.The absolute pressure inside the winding core is basically arbitrary. The only condition is that the pressure in the inner area of the winding core is lower than the pressure in the outer area of the winding core.
Vorteilhafterweise herrscht im Innenbereich des Wickelkerns Atmosphärendruck.Advantageously, atmospheric pressure prevails in the inner region of the winding core.
Die Abmessungen der Prüfvorrichtung sind grundsätzlich beliebig. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Prüfvorrichtung beispielsweise für Wickelkern-Prüfkörper mit maximalem Außendurchmesser von 250 mm bis minimalem Innendurchmesser von 50 mm bei einer Prüfkörperlänge von 450 mm ausgelegt sein.The dimensions of the test device are basically arbitrary. In a particularly advantageous embodiment, the test apparatus may be designed, for example, for winding core test specimens with a maximum outside diameter of 250 mm to a minimum inside diameter of 50 mm and a specimen length of 450 mm.
Denkbar sind auch zwei Aufnahmen für Wickelkern-Prüfkörper. Dabei könnte eine Aufnahme zur Aufnahme eines Wickelkern-Prüfkörpers mit maximalem Außendurchmesser von 125 mm und einem minimalen Innendurchmesser von 50 mm bei einer Prüfkörperlänge von 250 mm ausgelegt sein, und die zweite Aufnahme zur Aufnahme eines Wickelkern-Prüfkörpers mit einem maximalen Außendurchmesser von 250 mm und einem minimalen Innendurchmesser von 100 mm bei einer Prüfkörperlänge von 450 mm ausgelegt sein.Also conceivable are two receptacles for winding core test specimens. In this case, a receptacle for receiving a hub test specimen with a maximum outer diameter of 125 mm and a minimum inner diameter of 50 mm could be designed with a test specimen length of 250 mm and the second receptacle may be designed to receive a core test piece having a maximum outer diameter of 250 mm and a minimum inner diameter of 100 mm with a test piece length of 450 mm.
In der Realität wird, wie eingangs beschrieben, das Wickelgut unterIn reality, as described above, the winding under
Spannung auf den Wickelkern aufgewickelt. Dadurch wird bezüglich des Wickelkerns eine umlaufende, gleichmäßige Tangentialspannung erzeugt. Betrachtet man diese Tangentialspannung an einem kleinen, freigeschnittenen Element des Wickelguts, stellt man fest, dass die Schnittflächen in einem Winkel zueinander stehen. Folglich greift an diesem freigeschnittenen Element auch eine radiale Kraftkomponente an. Diese Komponente stelle eine Außendruckbelastung für den Wickelkern dar.Tension wound on the winding core. As a result, a circumferential, uniform tangential stress is generated with respect to the winding core. Considering this tangential stress on a small, cut-free element of the winding material, one notices that the cut surfaces are at an angle to each other. As a result, a radial force component also acts on this cut-free element. This component represents an external pressure load for the winding core.
Allgemein gibt es für ein auf Außendruck belastetes Rohr geschlossene Lösungen für die Berechnung der Durchmesseränderung und Spannun- gen, die in entsprechender Fachliteratur nachgeschlagen werden kann:In general, there are closed solutions for the calculation of the diameter change and stresses for a pipe subjected to external pressure, which can be looked up in corresponding specialist literature:
Figure imgf000008_0001
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Für kunststoffrelevante Werte mit E = 3000 N/mm2, μ = 0,34; R=44; r=38 ergibt sich eine Verringerung des Durchmessers um 0, 16 mm. Auch hier geht der Druck linear in die Gleichung ein. Es ergibt sich ein rotati- onssymmetrischer Spannungszustand, bei dem gilt:For plastic-relevant values with E = 3000 N / mm 2 , μ = 0.34; R = 44; r = 38 results in a reduction of the diameter by 0, 16 mm. Again, the pressure is linear in the equation. The result is a rotationally symmetric stress state in which:
Radialspannung:Radial stress:
σr = ~p - R7 σ r = ~ p - R 7
R2 - r2 •ti~]R 2 - r 2 • ti ~ ]
Tangentialspannung:tangential:
R2 n r2 Λ wobeiR 2 n r 2 Λ in which
R Außenradius r Innenradius x aktuelle Radiusvariable p AußendruckR outer radius r inner radius x current radius variable p external pressure
Die Gleichungen zeigen die Grenzfälle:The equations show the limiting cases:
Für x = r ist σr = 0 und σt = -2p*(R2/(R2-r2) =For x = r, σr = 0 and σt = -2p * (R 2 / (R 2 -r 2 ) =
Für x = R ist σr = -p und σt = -p*(R2+r2)/(R2-r2)For x = R, σr = -p and σt = -p * (R 2 + r 2 ) / (R 2 -r 2 )
Setzt man die Beispielwerte ein, so errechnet man: Für x - r ist σr = 0 und σt = - 7.87 N/mm2 Using the example values one calculates: For x - r σr = 0 and σt = - 7.87 N / mm 2
Für x = R ist σr = -1 N/mm2 und σt = - 6.87 N/mm2 For x = R, σr = -1 N / mm 2 and σt = - 6.87 N / mm 2
Der rotationssymmetrische Spannungszustand führt zu einer rotationssymmetrischen Verformung, so dass der Durchmesser des Rohrs abnimmt.The rotationally symmetric stress state leads to a rotationally symmetrical deformation, so that the diameter of the tube decreases.
Die Belastung mit Außendruck ist analytisch geschlossen lösbar. Die Belastung des Wickelkerns durch das Wickelgut, welches wie eine den Wickelkern umschlingende Feder wirkt, entspricht etwa dem Außendruck, stellt nämlich eine Tangentialspannung dar, die nur durch eine passende Radialspannung (=Außendruck) entstehen kann. Insofern wäre keine Prüfeinrichtung für den Außendruck notwendig, da die Berechnung trivial erscheint.The load with external pressure can be solved analytically closed. The load of the winding core through the winding material, which acts like a spring wrapping around the winding core, corresponds approximately to the external pressure, namely, represents a tangential stress, which can only arise through a suitable radial stress (= external pressure). In this respect, no testing device for the external pressure would be necessary because the calculation seems trivial.
Allerdings ist in der Formel der Verformung unter Außendruck der E- Modul des Prüfkörpers enthalten. Gerade der E-Modul eines Kunststoffes unter Druckbelastung ist oft nicht bekannt und weicht manchmal vom E- Modul unter einachsigem Zug ab. Der E-Modul ist insbesondere deshalb im Detail nicht bekannt, da er durch Verarbeitungsbedingungen (Faser- orientierung, Schmelzefluss) beeinflusst werden kann. Weiterhin verhalten sich Kunststoffe nur in einem geringen Verformungsbereich linearelastisch, wie es die Formel voraussetzt. In vielen Fällen verlässt die Anwendung diesen Bereich. Insofern müsste die Spannungs-Dehnungs- (oder die Kraft-Verformungs-)Kurve eines speziellen Prüflings jeweils bestimmt werden, und deren Werte müssten in die Formel einfließen.However, in the formula of deformation under external pressure, the modulus of elasticity of the specimen is included. Especially the modulus of elasticity of a plastic under pressure load is often unknown and sometimes deviates from the modulus of elasticity under uniaxial tension. The modulus of elasticity is therefore not known in detail, in particular because it can be influenced by processing conditions (fiber orientation, melt flow). Furthermore, plastics behave linearly elastic only in a small deformation range, as the formula requires. In many cases, the leaves Apply this area. In this respect, the stress-strain (or the force-deformation) curve of a specific test object would have to be determined in each case, and their values would have to be included in the formula.
Da für eine Bauteilprüfung wie oben dargestellt ohnehin die Spannungs- Dehnungs-Kurve bestimmt werden müsste, um die Abhängigkeit des E- Moduls von der Verformung zu berücksichtigen, könnte gleich ein Prüfkörper mit der Geometrie des Bauteils geprüft werden.Since the stress-strain curve would have to be determined in any case for a component test as described above in order to take into account the dependence of the modulus of elasticity on the deformation, it would then be possible to test a specimen with the geometry of the component.
Die Prüfvorrichtung stellt die Belastung durch das Wickelgut nach, indem beispielsweise ein hydraulischer Druck von außen auf zumindest einen Abschnitt des Wickelkern-Prüfkörpers aufgebracht wird. Durch die radialsymmetrische Belastung treten bis zu einem weiten Bereich keine Biegespannungen auf, erst unmittelbar beim Versagen des Bauteils führen lokale Ausbeulungen (die auch durch Wanddickenunterschiede verstärkt werden können) solche Spannungen hervor.The test device imposes the load on the winding material by, for example, applying a hydraulic pressure from the outside to at least one section of the winding core test body. As a result of the radially symmetrical load, no bending stresses occur up to a wide range, only when the component fails does local buckling (which can also be intensified by wall thickness differences) cause such stresses.
Ein weiterer Vorteil der Prüfvorrichtung liegt darin, dass die Verformungen sich über einen weiten Bereich linear verhalten, da die erzeugten Spannungen in einem weiten Bereich keine lokalen Überschreitungen der Fließgrenze haben. Insofern verhalten sich die Ergebnisse der Prüfvorrichtung im Wesentlichen ähnlich der Belastung durch Wickelgut.Another advantage of the test apparatus is that the deformations behave linearly over a wide range, since the stresses generated in a wide range have no local excesses of the yield stress. In this respect, the results of the test device behave essentially similar to the load through winding material.
Die Länge des Wickelkern-Prüfkörpers müsste mindestens so lang sein, dass durch seine Befestigung an der Prüfvorrichtung und eine dadurch an den Befestigungsstellen bewirkte Stabilisierung, die beispielsweise bei einer freistehenden Lagerung nicht vorkommt, Messungen nicht verfälscht werden und der Einfluss dieser Stabilisierung an den Befesti- gungsstellen gering gehalten wird.The length of the wound core test specimen would have to be at least as long that measurements are not falsified by its attachment to the test device and stabilization caused thereby at the attachment points, which does not occur, for example, in free-standing mounting and the influence of this stabilization on the fastening. is kept low.
Der Druck im Inneren des Druckbehälters wird mittels des Druckmediums aufgebaut. Die Wahl des Druckmediums ist grundsätzlich beliebig. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Druckmedium zumindest ein Fluid auf. Es kann beispielsweise ein flüssiges und/oder gasför- miges Druckmedium zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Wasser als Druckmedium.The pressure inside the pressure vessel is built up by means of the pressure medium. The choice of the pressure medium is basically arbitrary. In an advantageous embodiment, the pressure medium has at least one fluid. For example, it can be a liquid and / or gaseous Miges print medium are used. Particularly advantageous is the use of water as a pressure medium.
Die Prüfvorrichtung weist einen Druckbehälter auf, welcher hohe Drücke ertragen können muss, die zur Prüfung der Wickelkerne erforderlich sind. Der Druckbehälter sollte sicher gegen den Prüfdruck bestehen können und zumindest gegen das Druckmedium dicht sein. Weiterhin ist es vorteilhaft, den Druckbehälter zumindest bezüglich des Druckmediums korrosionsbeständig auszubilden.The tester has a pressure vessel which must be able to withstand high pressures required to test the hubs. The pressure vessel should be able to safely resist the test pressure and at least be tight against the pressure medium. Furthermore, it is advantageous to form the pressure vessel at least with respect to the pressure medium corrosion resistant.
Das Druckmedium kann eine Flüssigkeit sein, welche beim Versagen des Prüflings zu einem sofortigen Druckabfall ohne explosionsartige Effekte führt (im Gegensatz dazu wäre ein gasförmiges Prüfmedium eventuell gefährlich). In einer Ausführungsform der Prüfvorrichtung wird als Druckmedium Wasser verwendet, die Drücke reichen in diesem Beispiel bis 100 bar.The pressure medium may be a liquid which, upon failure of the specimen, results in an immediate pressure drop without explosive effects (in contrast, a gaseous test medium may be hazardous). In one embodiment of the test apparatus, water is used as the pressure medium, the pressures in this example are up to 100 bar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorrichtung zumindest einen Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des Druckmediums aufweisen. Der Druck eines Druckmediums kann nämlich von seiner Temperatur abhängig sein. Mittels des Temperatursensors kann somit beispielsweise eine korrekte Prüfbedingung oder indirekt der Druck überwacht werden.In a further advantageous embodiment, the device may have at least one temperature sensor for determining the temperature of the pressure medium. The pressure of a pressure medium can namely be dependent on its temperature. Thus, for example, a correct test condition or indirectly the pressure can be monitored by means of the temperature sensor.
Weiterhin weist die Vorrichtung eine Verformungsmesseinheit zur Bestimmung der Verformung des zu prüfenden Wickelkerns auf. Die Ausführungsform der Verformungsmesseinheit ist grundsätzlich beliebig. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Verformungs- messeinheit zur Bestimmung des Durchmessers und/oder zur Bestimmung einer Veränderung des Durchmessers an zumindest einer Stelle im Wickelkern geeignet. Mittels der Verformungsmesseinheit kann vorteilhafterweise der Innendurchmesser des Wickelkerns bestimmt werden. Dabei ist die Art und Weise der Bestimmung der Verformung des Wi- ckelkerns ebenfalls grundsätzlich beliebig. In einer besonders vorteilhaf- ten Ausführung s form wird der Innendurchmesser des Wickelkerns mit einem Messaufnehmer, insbesondere einem Messtaster, überwacht und bestimmt. Es ist dabei grundsätzlich beliebig, ob es sich um einen mechanischen oder elektronischen Messaufnehmer handelt. Denkbar wäre aber auch eine lasergestützte Messeinheit. Im Wesentlichen wird die Veränderung des Innendurchmessers des Wickelkerns aufgenommen. Ebenfalls grundsätzlich beliebig ist es, ob die Überwachung der Verformung kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunkten erfolgt.Furthermore, the device has a deformation measuring unit for determining the deformation of the winding core to be tested. The embodiment of the deformation measuring unit is basically arbitrary. In a particularly advantageous embodiment, the deformation measuring unit is suitable for determining the diameter and / or for determining a change in the diameter at at least one point in the winding core. By means of the deformation measuring unit can advantageously be determined, the inner diameter of the winding core. The manner of determining the deformation of the winding core is basically also arbitrary. In a particularly advantageous th embodiment, the inner diameter of the winding core with a sensor, in particular a probe, monitored and determined. It is basically arbitrary, whether it is a mechanical or electronic sensor. It would also be conceivable, however, a laser-based measuring unit. In essence, the change in the inner diameter of the hub is recorded. It is also fundamentally arbitrary whether the monitoring of the deformation takes place continuously or at discrete points in time.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Verformungs- messeinheit zur Bestimmung der Verformung mittelbar oder unmittelbar über eine Längenänderung des Wickelkerns in seiner axialen Richtung geeignet. Eine derartige Längenänderung kann beispielsweise durch eine Druckbeaufschlagung des Wickelkerns entstehen.In a further advantageous embodiment, the deformation measuring unit is suitable for determining the deformation indirectly or directly via a change in length of the winding core in its axial direction. Such a change in length can arise, for example, by pressurizing the winding core.
Eine Messung der Veränderung des Innendurchmessers durch beispiels- weise Zweipunktmessung erfolgt in einer vorteilhaften Ausführungsform mit einer Genauigkeit von mehr als 0,05 mm.A measurement of the change in the inner diameter by, for example, two-point measurement takes place in an advantageous embodiment with an accuracy of more than 0.05 mm.
Die Verformungsmesseinheit kann vorteilhafterweise zentriert oder selbstzentrierend ausgestaltet sein. Weiterhin kann die Verformungsmesseinheit durch einfachen Umbau an unterschiedliche Innendurchmes- ser anpassbar sein.The deformation measuring unit can advantageously be centered or self-centering. Furthermore, the deformation measuring unit can be adapted to different inner diameters by simple conversion.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Verformungsmesseinheit um 0 bis 180 Grad drehbar. Dadurch kann die Bestimmung der Verformung über mehrere in ihrem Winkel verschiedene Durchmesser an einer Stelle des Wickelkerns überprüft werden. Dies kommt der Überprüfung des Querschnitts des Wickelkerns auf Vorliegen einer Kreisform nahe.In a further advantageous embodiment, the deformation measuring unit is rotatable by 0 to 180 degrees. As a result, the determination of the deformation can be checked over a plurality of diameters different in their angle at one point of the winding core. This comes close to checking the cross section of the winding core for the presence of a circular shape.
Die Prüfvorrichtung kann zur Messdatenerfassung eine elektronische Ausrüstung besitzen, welche die Verformung des Prüfkörpers, den aktuellen Druck und die Temperatur aufzeichnet. Ebenfalls beliebig ist es, ob die Verformung an einer Stelle im Wickelkern oder an mehreren Stellen im Wickelkern bestimmt wird. Beispielsweise kann mit einer Vielzahl von Messtastern die Verformung gemessen werden. Weiterhin kann auch über ein Laser-Spiegelsystem die Verfor- mung überwacht werden.The test device may have an electronic equipment for measuring data recording, which records the deformation of the test specimen, the current pressure and the temperature. It is also arbitrary whether the deformation is determined at one point in the winding core or at several points in the winding core. For example, with a variety of probes, the deformation can be measured. Furthermore, the deformation can also be monitored by means of a laser mirror system.
Die Verbindung zwischen Druckbehälter und Wickelkern ist grundsätzlich beliebig. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Druckbehälter in Form eines mit einer zylindrischen Ausnehmung versehenen Hohlzylinders ausgebildet, wobei zumindest ein Abschnitt des Wickelkerns in die zylindrische Ausnehmung eingebracht werden kann, und wobei der Außenbereich zumindest eines Abschnitts des Wickelkerns die innere Begrenzung des Druckbehälters bildet. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform aufgrund ihrer konzentrischen Mittelpunkte von Wickelkern und Druckbehälter, so dass sich der Außenbereich des Wickelkerns und die innere Wandung des Zylindermantels berühren oder zusammenfallen.The connection between pressure vessel and hub is basically arbitrary. In a particularly advantageous embodiment, the pressure vessel is designed in the form of a hollow cylinder provided with a cylindrical recess, wherein at least a portion of the winding core can be introduced into the cylindrical recess, and wherein the outer region of at least a portion of the winding core forms the inner boundary of the pressure vessel. This embodiment is particularly advantageous due to their concentric centers of winding core and pressure vessel, so that the outer region of the winding core and the inner wall of the cylinder jacket touch or coincide.
Dadurch kann beispielsweise der Druckbehälter in Form eines hohlen Zylindermantels ausgebildet werden und Über den Wickelkern - bzw. der Wickelkern in den hohlen Zylindermantel hinein - geschoben werden. Dadurch ergibt sich eine Kontaktfläche zwischen äußerer Wickelkernwandung und der inneren Zylindermantelwandung des Druckbehälters. Über diese Verbindung kann der Druck auf den Außenbereich des Wickelkerns aufgebracht werden. Die genaue Ausführung der Verbindung ist grundsätzlich beliebig. Sie kann beispielsweise über eine Membran erfolgen, oder die Wandung des Wickelkerns bildet die innere Wandung des Druckbehälters.As a result, for example, the pressure vessel can be designed in the form of a hollow cylinder jacket and can be pushed into the hollow cylinder jacket via the winding core or the winding core. This results in a contact surface between the outer winding core wall and the inner cylinder jacket wall of the pressure vessel. Through this connection, the pressure on the outer region of the winding core can be applied. The exact execution of the connection is basically arbitrary. It can be done for example via a membrane, or the wall of the winding core forms the inner wall of the pressure vessel.
Der zu prüfende Wickelkern kann vollständig oder lediglich mit einem Abschnitt in den Druckbehälter eingebracht werden. Dabei ist es denkbar, den Druckbehälter vollständig nach außen hin geschlossen auszuge- stalten oder in einer anderen Variante mit Öffnungen bzw. Ausnehmun- gen oder Durchführungen zur Durchführung der übrigen Abschnitte des Wickelkerns auszustatten.The winding core to be tested can be introduced completely or only with a portion into the pressure vessel. It is conceivable to design the pressure vessel completely closed to the outside or in another variant with openings or recesses. conditions or bushings to carry out the other sections of the winding core.
Die Ausführungsform des druckdichten Druckbehälters ist grundsätzlich beliebig. Er sollte geeignet sein, zumindest einen Abschnitt des Wickel- kerns aufzunehmen. Eventuell erforderliche Durchführungen des Wickelkerns durch die Wandung des Druckbehälters sind vorteilhafterweise ebenfalls druckdicht ausgestaltet.The embodiment of the pressure-tight pressure vessel is basically arbitrary. It should be capable of accommodating at least a portion of the winding core. Possibly required bushings of the winding core through the wall of the pressure vessel are advantageously also designed pressure-tight.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Wickelkern zumindest an einer Seite in axialer Richtung beweglich an der Vorrich- tung gelagert. Somit können Längenänderungen des Wickelkerns ungehindert erfolgen und ggf. gemessen werden. Somit würde im mittleren Abschnitt des Wickelkerns fast ausschließlich die Belastung durch Außendruck wirksam, und es würden die Verhältnisse eines real belasteten Wickelkerns nachgestellt. Die Vorrichtung übt dabei keine Kraft in axialer Richtung auf den Wickelkern-Prüfkörper aus. Dies ist ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber dem Scheiteldruckversuch. Der Druckbehälter sollte dabei trotzdem dicht bleiben, beispielsweise über geeignete Dichtungen verfügen.In a further advantageous embodiment, the winding core is mounted movably on the device at least on one side in the axial direction. Thus, changes in length of the winding core can be done unhindered and possibly measured. Thus, in the central portion of the winding core almost exclusively the load would be effective by external pressure, and it would adjust the conditions of a real loaded winding core. The device exerts no force in the axial direction of the hub test specimen. This is another significant advantage over the peak pressure test. The pressure vessel should still remain tight, for example, have appropriate seals.
In einer weiteren Ausführungsform befindet sich der Wickelkern- Prüfkörper im Inneren der Prüfvorrichtung auf zwei abdichtenden Dornen aufgesteckt. Die Länge des Wickelkern-Prüfkörpers ist so bemessen, dass die Einflüsse der Dorne in der Mitte des Prüfkörpers über einen gewissen Bereich nicht mehr wirksam oder vernachlässigbar sind.In a further embodiment, the winding core test body is placed inside the testing device on two sealing thorns. The length of the hub test specimen is dimensioned so that the influences of the mandrels in the middle of the specimen over a certain range are no longer effective or negligible.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Stabilitätsprüfung von Wickelker- nen löst das Problem dadurch, dass es zumindest folgende Schritte aufweist:The method according to the invention for stability testing of winding cores solves the problem by having at least the following steps:
flächiges Aufbringen eines relativen Außendruckes zumindest auf einen Abschnitt des Außenbereichs des zu prüfenden Wickelkerns mittels eines Druckmediums; - Erhöhung des flächig aufgebrachten relativen Außendrucks;laminar application of a relative external pressure at least to a portion of the outer region of the winding core to be tested by means of a pressure medium; - Increasing the surface applied relative external pressure;
- Bestimmung des am Außenbereich des Wickelkerns flächig anliegenden Außen drucks;- Determination of the outer area of the winding surface applied outer pressure;
- Bestimmung der Verformung des Wickelkerns.- Determination of the deformation of the winding core.
Die Art und Weise der Aufbringung des relativen Außendrucks ist grundsätzlich beliebig. Bezüglich der Fläche des Aufbringens und des Druckmediums wird vollinhaltlich auf obige Ausführungen verwiesen.The manner of applying the relative external pressure is basically arbitrary. With regard to the surface of the application and the pressure medium, reference is made in full to the above statements.
Die Art und Weise der Erhöhung des flächig aufgebrachten relativen Außendrucks ist ebenfalls grundsätzlich beliebig. Er kann kontinuierlich, aber auch in diskreten Schritten erhöht werden.The manner of increasing the surface applied relative external pressure is also basically arbitrary. It can be increased continuously, but also in discrete steps.
Wann die Druckerhöhung endet, ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise kann der Druck erhöht werden solange kein Druckabfall im Inneren des Druckbehälters detektiert wurde und/oder solange der Wickelkern keine Beschädigung erfährt und/oder solange ein definierter Druckend- wert nicht erreicht wurde.When the pressure increase ends, is basically arbitrary. For example, the pressure can be increased as long as no pressure drop has been detected in the interior of the pressure vessel and / or as long as the winding core is not damaged and / or as long as a defined pressure end value has not been reached.
Die Bestimmung des Außendrucks und der Verformung kann zu beliebigen Zeitpunkten vor, während oder nach einer Erhöhung des flächig aufgebrachten relativen Außendrucks erfolgen, kann aber auch kontinuierlich während der Erhöhung des Außendrucks erfolgen. Dabei ist grundsätzlich beliebig, ob die Bestimmung von Außendruck und Verformung vor, während oder nach Erhöhung des flächig aufgebrachten relativen Außendrucks gestartet bzw. beendet wird.The determination of the external pressure and the deformation can take place at arbitrary points in time before, during or after an increase of the surface applied relative external pressure, but can also take place continuously during the increase of the external pressure. In principle, it is arbitrary whether the determination of external pressure and deformation before, during or after increasing the surface applied relative external pressure is started or stopped.
Die Reihenfolge der Verfahrensschritte spielt eine nur untergeordnete Rolle. Die Verfahrensschritte können ausgetauscht und in einer anderen beliebigen Reihenfolge angeordnet werden.The order of the process steps plays only a minor role. The method steps can be exchanged and arranged in any other order.
Die Art und Weise der Bestimmung der Verformung ist grundsätzlich beliebig. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Verformung mittelbar oder unmittelbar über den Durchmesser und/oder über eine Veränderung des Durchmessers an zumindest einer Stelle im Wickelkern bestimmt.The manner of determining the deformation is basically arbitrary. In a particularly advantageous embodiment, the deformation is indirectly or directly over the diameter and / or determined via a change in the diameter at least one point in the winding core.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Verformung mittelbar oder unmittelbar über eine Veränderung der Länge des Wickel- kerns (01) in seiner axialen Richtung bestimmt werden. Eine derartige Längenänderung kann beispielsweise durch eine Druckbeaufschlagung des Wickelkerns entstehen.In a further advantageous embodiment, the deformation can be determined indirectly or directly via a change in the length of the winding core (01) in its axial direction. Such a change in length can arise, for example, by pressurizing the winding core.
Bezüglich der Bestimmung des am Außenbereich des Wickelkerns flächig anliegenden Außendrucks und der Bestimmung der Verformung des Wickelkerns wird ebenfalls vollinhaltlich auf obige Ausführungen verwiesen.With regard to the determination of the external pressure applied to the outer region of the winding core and the determination of the deformation of the winding core, reference is also made in full to the above statements.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Verformung in Abhängigkeit vom Außendruck bestimmt und/oder dargestellt.In a further advantageous embodiment, the deformation is determined and / or represented as a function of the external pressure.
Als Ergebnis der Prüfung können beispielsweise ein Diagramm oder die zur Erstellung eines derartigen Diagramms erforderlichen Daten ausgegeben werden, wobei diese Daten bzw. das Diagramm zumindest den Innendurchmesser des Wickelkerns in Abhängigkeit vom Außendruck oder umgekehrt enthalten.As a result of the test, for example, a diagram or the data required to produce such a diagram can be output, this data or the diagram containing at least the inner diameter of the winding core as a function of the external pressure or vice versa.
Die Vorrichtung bzw. das Verfahren sind mit geringem maschinentechni- schem Aufwand bei Produktion, Qualitätssicherung und Wareneingangskontrolle anwendbar.The device or the method can be used with little mechanical effort in production, quality assurance and incoming goods inspection.
Eine Aus führungs form der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and is explained below by way of example.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Scheiteldruckversuch gemäß Stand der Technik an einem Wickelkern im Querschnitt; Fig. 2 eine Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen im Querschnitt.1 shows a peak pressure test according to the prior art on a winding core in cross section. Fig. 2 shows a device for stability testing of winding cores in cross section.
Fig. 1 zeigt einen Scheiteldruckversuch gemäß Stand der Technik an einem Wickelkern Ol im Querschnitt. Der Wickelkern O l ist zwischen erster Platte 02 und zweiter Platte 03 angeordnet. Die Platten 02, 03 werden jeweils in Pfeilrichtung auf den Wickelkern Ol gepresst. Die Druckbelastung erfolgt daher an zwei nahezu linienförmigen Kontaktbereichen 04, 05. Die Druckbelastung ist nicht rotationssymmetrisch und drückt den Wickelkern 01 daher ellipsenförmig zusammen. Die größte Beanspruchung erfolgt daher im rechten und linken Bereich des Wickelkerns 01.Fig. 1 shows a peak pressure test according to the prior art on a winding core oil in cross section. The winding core O l is disposed between the first plate 02 and the second plate 03. The plates 02, 03 are each pressed in the direction of arrow on the winding core oil. The pressure load is therefore at two nearly linear contact areas 04, 05. The compressive load is not rotationally symmetrical and presses the winding core 01 therefore elliptical together. The greatest stress therefore takes place in the right and left area of the winding core 01.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 06 zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen 01 im Querschnitt. Die Vorrichtung 06 zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen 01 weist eine Druckmesseinheit 07 auf, die den Druck im Inneren des Druckbehälters 08 misst. Wickelkern 01 und Druckbehälter 08 sind im Querschnitt dargestellt und müssen sich rotationssymmetrisch als Zylinder vorgestellt werden. Der Wickelkern 01 bildet die innere Wandung des Druckbehälters 08. Um gegen das im Druckbehälter 08 befindliche Druckmedium abzudichten, sind diverse Dichtungen 09 vorgesehen.Fig. 2 shows a device 06 for stability testing of winding cores 01 in cross section. The device 06 for stability testing of winding cores 01 has a pressure measuring unit 07, which measures the pressure in the interior of the pressure vessel 08. Winding core 01 and pressure vessel 08 are shown in cross-section and must be presented as a cylinder rotationally symmetrical. The winding core 01 forms the inner wall of the pressure vessel 08. To seal against the pressure medium located in the pressure vessel 08, various seals 09 are provided.
Die Verbindung zwischen Wickelkern 01 und Vorrichtung 06 ist derart ausgestaltet, dass sich der Wickelkern 01 in axialer Richtung frei ausdehnen kann und ggf. gemessen werden kann.The connection between the winding core 01 and the device 06 is configured such that the winding core 01 can expand freely in the axial direction and, if necessary, can be measured.
Im Inneren des Wickelkerns 01 ist ein Messtaster 10 angeordnet, der den Durchmesser des Wickelkerns 01 kontinuierlich überwacht. Dadurch lassen sich Veränderungen des Durchmessers des Wickelkerns 01 bestimmen. Die Veränderung des Durchmessers des Wickelkerns O l ist ein Maß für die Verformung des Wickelkerns Ol . Weiterhin weist die Vorrichtung 06 zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen einen Temperatursensor 11 auf, wobei mit dem Temperatursensor 1 1 die Temperatur des Druckmediums im Druckbehälter 08 bestimmt werden kann.Inside the winding core 01, a probe 10 is arranged, which continuously monitors the diameter of the winding core 01. As a result, changes in the diameter of the winding core 01 can be determined. The change in the diameter of the winding core O l is a measure of the deformation of the winding core oil. Furthermore, the device 06 for stability testing of winding cores on a temperature sensor 11, wherein the temperature of the pressure medium can be determined in the pressure vessel 08 with the temperature sensor 1 1.
Die Vorrichtung 06 zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen 01 ist derart ausgestaltet, dass der rechte Bereich der Vorrichtung 06 über das Schlittensystem 12 nach rechts verfahren werden kann. Dadurch wird der Wickelkern 01 freigegeben und kann ausgetauscht werden. Der Druckbehälter 08 öffnet sich dadurch. Ein Wickelkern Ol kann zur Prüfung an der rechten und linken Aufnahme 13 befestigt werden. Nach Befestigung des Wickelkerns Ol an den Aufnahmen 13 wird der rechte Teil der Vorrichtung 06 wieder nach links über den Wickelkern Ol bewegt. Dadurch schließt sich auch der Druckbehälter 08 wieder. Der Druckbehälter 08 wird durch den linken und rechten verfahrbaren Teil der Vor- richtung und den Außenbereich des Wickelkerns Ol gebildet.The device 06 for stability testing of winding cores 01 is configured such that the right-hand region of the device 06 can be moved to the right via the carriage system 12. As a result, the winding core 01 is released and can be replaced. The pressure vessel 08 opens thereby. A winding core oil can be attached to the right and left receptacle 13 for testing. After attachment of the winding core oil to the receptacles 13, the right part of the device 06 is again moved to the left over the winding core oil. This also closes the pressure vessel 08 again. The pressure vessel 08 is formed by the left and right movable part of the device and the outer region of the winding core oil.
Somit kann ein schnelles Auswechseln der Prüfkörper- Wickelkerne O l erreicht werden, wobei eine geübte Person dies in ca. 120 Sekunden bewältigen können sollte. Weiterhin können die Aufnahmen 13 zur Aufnahme der Wickelkerne austauschbar sein, um die Aufnahme ver- schiedener Wickelkerne mit verschiedenen Durchmessern gewährleisten zu können. Ein Austauschen dieser Aufnahmen 13 sollte eine geübte Person in unter 300 Sekunden bewältigen können. Eine Aufnahme 13 sollte eine Innendurchmessertoleranz von 2 mm ausgleichen können und dabei noch dicht sein.Thus, a quick replacement of the Prüfkörper- winding cores O l can be achieved, with a skilled person this should be able to cope in about 120 seconds. Furthermore, the receptacles 13 can be exchangeable for accommodating the hubs in order to be able to ensure the reception of different hubs with different diameters. Replacing these shots 13 should be done by a skilled person in less than 300 seconds. A receptacle 13 should be able to compensate for an internal diameter tolerance of 2 mm and still be tight.
In einer weiteren Aus führungs form kann ein auf die erforderliche Länge zugeschnittener Wickelkern 01 auf einen Aufnahmedorn aufgeschoben werden. Der Durchmesser des Aufnahmedorns sollte so auf den Innendurchmesser des Prüfkörpers abgestimmt sein, dass eine Dichtheit erreicht wird. Anschließend kann der zweite Aufnahmedorn in den Prüfkörper eingefahren werden. Dieser Vorgang kann kraftbetätigt erfolgen. Das Befallen des Druckbehälters 08 erfolgt in einem ersten Schritt druckarm in ca. 1 Minute sehr schnell. Dazu weist die Vorrichtung 06 eine Brauchwasserzuführung 14 auf. Vorhandene Luft sollte aus dem Druckbehälter 08 entweichen können. Ist der Druckbehälter 08 gefüllt, so kann ein derartiger Luftauslass geschlossen werden. Die weitere Druckerzeugung wird mittels einer Hochdruckpumpe 15 bewirkt. Nun wird die Messdatenerfassung aktiviert, wobei Verformung, Druck und Temperatur erfasst werden können. Bei Bedarf kann der Messpunkt der Verformung im Inneren des Wickelkerns 01 verstellt werden.In a further disclosed embodiment, a winding core 01 cut to the required length can be pushed onto a receiving mandrel. The diameter of the mandrel should be matched to the inner diameter of the specimen that a tightness is achieved. Subsequently, the second mandrel can be retracted into the specimen. This process can be power-operated. The infestation of the pressure vessel 08 takes place in a first step pressure poor in about 1 minute very quickly. For this purpose, the device 06 has a service water supply 14. Existing air should be able to escape from the pressure vessel 08. If the pressure vessel 08 is filled, then such an air outlet can be closed. The further pressure generation is effected by means of a high-pressure pump 15. Now the measurement data acquisition is activated, whereby deformation, pressure and temperature can be detected. If necessary, the measuring point of the deformation in the interior of the winding core 01 can be adjusted.
Zum Schluss des Prüfvorgangs kann, beispielsweise um den Wickelkern 01 auszutauschen, die Vorrichtung 06 wieder geöffnet werden. Dazu ist es erforderlich, den Druck im Druckbehälter 08 zunächst zu verringern und anschließend das Druckmedium aus dem Druckbehälter 08 über die Ablassleitung 16 abzulassen. Dieser Vorgang kann über Zuführung von Druckluft über die Druckluftzufuhr 17 beschleunigt werden und in ca. 180 Sekunden vollendet sein. Nachdem das Druckmedium aus dem Druckbehälter 08 gewichen ist, kann der Druckbehälter 08 mittels weiterer Druckluft über die Druckluftzufuhr 17 trocken geblasen werden.At the end of the testing process, the device 06 can be opened again, for example in order to exchange the winding core 01. For this purpose, it is necessary to first reduce the pressure in the pressure vessel 08 and then to discharge the pressure medium from the pressure vessel 08 via the drain line 16. This process can be accelerated by supplying compressed air via the compressed air supply 17 and be completed in about 180 seconds. After the pressure medium has been released from the pressure vessel 08, the pressure vessel 08 can be blown dry by means of further compressed air via the compressed air supply 17.
Weiterhin kann die Vorrichtung 06 eine hier nicht dargestellte Auffang- wanne unter der Vorrichtung 06 für Leckagen aufweisen. Weiterhin sollte sichergestellt sein, dass Leckagen unter Prüfdruck keinen Fluid- strahl auf den Bediener erzeugen. Furthermore, the device 06 may have a collecting trough, not shown here, under the device 06 for leaks. Furthermore, it should be ensured that leakages under test pressure do not generate a fluid jet on the operator.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (06) zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen (01) aufweisend einen druckdichten Druckbehälter (08), wobei im Inneren des Druckbehälters (08) ein unter Druck setzbares Druckmedium eingebracht werden kann, und wobei die Vorrichtung (06) eine Druckmesseinheit (07) zur Bestimmung des Innendrucks des Druckbehälters (08) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Druckbehälter (08) zumindest ein Abschnitt des zu prüfenden Wickelkerns (01) eingebracht werden kann, wobei der im Druckbehälter (08) befindliche Außenbereich des Wickelkerns (01) relativ zum Innenbereich des Wickelkerns (01) mittels des Druckmediums flächig unter Druck gesetzt werden kann, und wobei die Vor- richtung (06) eine Verformungsmesseinheit (10) zur Bestimmung der1. device (06) for stability testing of winding cores (01) comprising a pressure-tight pressure vessel (08), wherein in the interior of the pressure vessel (08) a pressurizable pressure medium can be introduced, and wherein the device (06) a pressure measuring unit (07) for determining the internal pressure of the pressure vessel (08), characterized in that at least a portion of the winding core (01) to be tested can be introduced into the pressure vessel (08), wherein the outer region of the winding core (01) located in the pressure vessel (08) is relative to the inner region of the winding core (01) by means of the pressure medium surface can be pressurized, and wherein the device (06) is a deformation measuring unit (10) for determining the
Verformung des zu prüfenden Wickelkerns (01) aufweist.Deformation of the winding core to be tested (01).
2. Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach Anspruch2. Apparatus for stability testing of winding cores according to claim
1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium zumindest ein Fluid aufweist.1, characterized in that the pressure medium comprises at least one fluid.
3. Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (06) zumindest einen Temperatursensor ( 1 1) zur Bestimmung der Temperatur des Druckmediums aufweist. 3. A device for stability testing of winding cores according to claim 1 or 2, characterized in that the device (06) has at least one temperature sensor (1 1) for determining the temperature of the pressure medium.
4. Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmesseinheit (10) zur Bestimmung des Durch- messers und/oder zur Bestimmung einer Veränderung des Durchmessers an zumindest einer Stelle im Wickelkern (01) geeignet ist.4. A device for stability testing of winding cores according to one of claims 1 to 3, characterized in that the deformation measuring unit (10) for determining the diameter and / or for determining a change in the diameter at least one point in the winding core (01) is suitable ,
5. Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmesseinheit (10) zumindest einen Messaufnehmer, insbesondere einen Messtaster, umfasst.5. A device for stability testing of winding cores according to one of claims 1 to 4, characterized in that the deformation measuring unit (10) comprises at least one sensor, in particular a probe.
6. Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmesseinheit (10) zumindest ein Lasersystem umfasst.6. A device for stability testing of winding cores according to one of claims 1 to 5, characterized in that the deformation measuring unit (10) comprises at least one laser system.
7. Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (08) in Form eines mit einer zylindrischen7. A device for stability testing of winding cores according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pressure vessel (08) in the form of a cylindrical with a
Ausnehmung versehenen Hohlzylinders ausgebildet ist, wobei zumindest ein Abschnitt des Wickelkerns (01) in die zylindrische Ausnehmung eingebracht werden kann, und wobei der Außenbereich zumindest eines Abschnittes des Wickelkerns (01) die innere Begrenzung des Druckbehälters (08) bildet. Recessed hollow cylinder is formed, wherein at least a portion of the winding core (01) can be introduced into the cylindrical recess, and wherein the outer region of at least a portion of the winding core (01) forms the inner boundary of the pressure vessel (08).
8. Vorrichtung zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkern (01) zumindest an einer Seite in axialer Rich- tung beweglich an der Vorrichtung (06) gelagert ist.8. A device for stability testing of winding cores according to one of claims 1 to 7, characterized in that the winding core (01) at least on one side in the axial direction is movably mounted on the device (06).
9. Verfahren zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen (01) aufweisend zumindest folgende Schritte:9. A method for stability testing of winding cores (01) comprising at least the following steps:
- Flächiges Aufbringen eines relativen Außendruckes zumindest auf einen Abschnitt des Außenbereiches des zu prüfenden Wickelkerns (01) mittels eines Druckmediums,Surface application of a relative external pressure to at least a portion of the outer region of the winding core (01) to be tested by means of a pressure medium,
- Erhöhung des flächig aufgebrachten relativen Außendruckes,Increase in the surface applied relative external pressure,
- Bestimmung des am Außenbereich des Wickelkerns (01) flächig anliegenden Außendruckes,Determination of the outside pressure applied flat on the outside of the winding core (01),
- Bestimmung der Verformung des Wickelkerns (01).- Determination of the deformation of the winding core (01).
10. Verfahren zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung mittelbar oder unmittelbar über den Durchmesser und/oder über eine Veränderung des Durchmessers an zumindest einer Stelle im Wickelkern (01) bestimmt wird.10. A method for stability testing of winding cores according to claim 9, characterized in that the deformation is determined directly or indirectly via the diameter and / or a change in the diameter at least one point in the winding core (01).
1 1. Verfahren zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung mittelbar oder unmittelbar über eine Veränderung der Länge des Wickelkerns (01) in seiner axialen Richtung be- stimmt wird. 1 1. A method for stability testing of winding cores according to claim 9 or 10, characterized in that the deformation directly or indirectly via a change in the length of the winding core (01) is determined in its axial direction.
12. Verfahren zur Stabilitätsprüfung von Wickelkernen nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung in Abhängigkeit vom Außendruck bestimmt und/oder dargestellt wird. 12. A method for stability testing of winding cores according to one of claims 9 to 1 1, characterized in that the deformation is determined and / or represented in dependence on the external pressure.
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