DE2554388B2 - Vorrichtung zum Überprüfen der Innenwand von Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen der Innenwand von Rohren im Hinblick auf von der Innenwand nach innen ragende Hindernisse nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bekannte derartige Vorrichtungen besitzen einen Prüfkopf, der durch den Rohrstrang dadurch hindurchgetrieben werden kann, daß eine Flüssigkeit nachgepumpt wird. Der Prüfkopf trägt eine Prüfplatte, die einen vorgegebenen Abstand von der Nominalinnenwand des Rohres einhält und im wesentlichen senkrecht auf der Rohrachse steht. Wenn der Prüfkopf auf eine Deformation des Rohres trifft, die den freien Durchmesser des Rohres auf einen Wert beschränkt, der kleiner als der Durchmesser der Prüfplatte ist, spricht eine Fühleranordnung an. Diese dient mit einer Überwachungsschaltung dazu, die Deformation des Rohres zu orten. Bei den bekannten Prüfvorrichtungen dieser Art ist die am Prüfkopf befestigte Prüfplatte starr. Sie bleibt daher jedesmal an der georteten Rohrverengung hängen. Als Fühleranordnung wird üblicherweise ein Magnet verwendet, der von Magnetometern lokalisiert werden kann. Das Arbeiten mit einer derartigen Prüfvorrichtung ist jedoch sehr zeitraubend und aufwendig, da das Rohr immer an den Stellen freigelegt und geöffnet werden muß, an denen der Prüfkopf hängengeblieben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Prüfvorrichtung für Rohre der im Hauptanspruch bezeichneten Art so weiterzubilden, daß ein kontinuierliches Durchprüfen eines Rohres auf Querschnittsverengungen möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäß vorgesehene flexible Scheibe biegt sich um, wenn sie auf eine Rohrdeformation trifft. Die Dehnungsmeßstreifen erzeugen dann in dem Bereich, wo die Scheibe durchgebogen ist, ein Ausgangssignal.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Prüfkopfs zur Verwendung mit einer Prüfplatte gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine biegsame Prüfplatte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Schaltung für den Prüfkopf nach Fig. 1, und in

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Quadranten einer Prüfplatte gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Nach Fig. 1 weist ein Rohr-Prüfkopf 10 einen Zylinderkörper 12 mit einem Außendurchmesser auf, der wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Rohres ist, in welchem er verwendet werden soll. Vier Gummischalen 14 bis 17 von im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie dem Innendurchmesser des Rohres sind auf dem Zylinderkörper 12 montiert und weisen alle in die gleiche Richtung. Diese Schalen 14 bis 17 dienen als Kolben, so daß der Prüfkopf längs des Rohres durch Einpumpen von Flüssigkeit unter Druck in das eine Ende vorangetrieben und außerdem mit seinem zylindrischen Körper im wesentlichen koaxial zum Rohr gehalten werden kann. Aus diesem Grund sind die beiden äußeren Schalen 14 und 17 in der Nähe der voneinander abgewendeten Enden des Zylinderkörpers 12 angeordnet.

Auf dem Zylinderkörper 12 ist vor der vordersten Gummischale eine biegsame Prüfplatte angeordnet. Die Prüfplatte umfaßt zwei Formlagen 19 und 20 aus biegsamem Material, beispielsweise Polyurethan, mit einem dazwischengesetzten biegsamen Kunststoff-Film. Der biegsame Kunststoff-Film weist vier Gruppen von Widerstands-Dehnungsmeßstreifen 21, 22, 23 und 24 auf, die mit ihm in den entsprechenden Quadranten eines Ringbereiches in der Nähe des Umfanges der Prüfplatte verbunden sind, wie sich aus

Fig. 2 entnehmen läßt. Die Dehnungsmeßstreifen können auf dem biegsamen Film beispielsweise durch Aufdampfen vorgesehen werden. Die Dehnungsmeßstreifen in jeder der vier Gruppen 21 bis 24 sind in Reihe miteinander geschaltet und die Cruppen sind miteinander verbunden, so daß eine vierarmige Brücke entsteht, wobei die entsprechenden Anschlußstege 25 bis 28 auf dem Film an jeder der Verbindungsstellen der Arme vorgesehen sind. Eine entsprechende Anschlußstelle ist auf jeder der vier Anschlußstege aufgelötet oder punktverschweißt und die gesamte Anordnung ist durch Hochfrequenz- oder chemisches Schweißen miteinander verbunden. Die Prüfplatte 18 wird dann auf einem festen Flansch 29 auf dem Prüfkopf 10 befestigt, der Löcher zur Aufnahme der Anschlußstellen aufweist, und dann nach unten durch eine abnehmbare Ringplatte 30 geklemmt, die strichpunktiert in Fig. 2 erkennbar ist. Die Außendurchmesser des festen Flansches 20 auf dem Prüfkopf 10 und der Platte 30 sind kleiner als der Innendurchmesser des Ringbereiches auf der biegsamen Prüfplatte 18, wo die Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Nach Fig. 3 sind die Dehnungsmeßstreifen 21 bis 24 in den vier Armen eines ausgeglichenen Brückenkreises 31 eingeschaltet, der von einer Batterie über einen Gleichstromstabilisierungskreis 32 versorgt ist. Der Ausgang der Brücke liegt an einem Differentialverstärker 33 mit einer S-Kurvencharakteristik, wobei die Ausgangsspannung klein bleibt, bis die Eingangsspannung einen vorbestimmten Wert erreicht, und dann scharf auf einen im wesentlichen konstanten Wert für einen Bereich gröberer Eingangsspannungen ansteigt. Der Ausgang des Verstärkers 33 ist an einen Schmitt-Trigger-Kreis 34 angeschaltet, der einen Auslöseimpuls an einen monostabilen Multivibrator 35 liefert, der nur bei den Steilanstieg-Zeit-Kanten der Eingangswellenform auslöst. Somit erzeugen geringe Änderungen infolge der Ausbildung von Schmutz vor dem Prüfkopf 10 keinen Ausgang. Eine rasche Änderung, infolge einer Änderung der Rohrgeometrie, erzeugt einen schmalen Ausgangsimpuls, der auf einem dauernd laufenden Meßwertschreiber 36 aufgezeichnet werden kann.

Alternativ oder zusätzlich kann der Ausgangsimpuls von dem monostabilen Multivibrator 35 zur Einleitung einer Abfrage eines Abstand-Lauf-Kreises verwendet werden. Um eine Anzeige des durchlaufenen Abstandes zu schaffen, ist eine Rolle 37 (Fig. 1) am Zylinderkörper 12 des Prüfkopfs 10 mit Hilfe eines federbelasteten Lagers 38 befestigt, so daß die Rolle auf der Innenseite der Rohrwandung läuft. Die Rolle 37 enthält einen Magnet, eine trockenvorrichtung oder einen an ihr befestigten Lichtreflektor, so daß ein Abstandssignal pro Umdrehung der Rolle geliefert wird.

Das Lager 38 für die Rolle 37 enthält einen Meßfühler 39 (Fig. 3) der auf den Magneten, die Nockenvorrichtung oder den Lichtreflektor der Rolle anspricht. Der Ausgang des Meßfühlers 39 wird über einen Impulsformer 40 auf einen Zähler 41 gegeben. Der Zähler 41 zählt die Impulse vom Meßfühler 39 und erzeugt einen Ausgang an einen Schreiber 42, der die Gesamtzahl der gezählten Impulse angibt. Gegebenenfalls kann der Zähler 41 auch eine arithmetische Einheit umfassen, die so eingerichtet ist, daß sie die Impulszählung in üblichere Abstandseinheiten, beispielsweise Meter, umrechnet.

Der Ausgang vom monostabilen Multivibrator 35 ist an einen Steuereingang des Schreibers 42 derart angeschaltet, daß beim Auftreten eines Impulses der Ausgang des Zählers 41 durch den Schreiber 42 aufgezeichnet wird. Darüber hinaus ist der Ausgang des monostailen Multivibrators 35 über einen zweiten monostabilen Multivibrator 43 an den Rückstelleingang des Zählers 41 geschaltet, wobei der monostabüe Multivibrator 43 eine ausreichende Verzögerung liefert, die sicherstellt, daß der Schreiber 42 einen Arü beitsvorgang beendet hat, bevor der Zähler 41 zurückgestellt wird. Somit bilden die vom Schreiber 42 aufgezeichneten Abstände die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden, vom Prüfkopf 10 festgestellten Unregelmäßigkeiten des Rohrstranges. Zum Schutz gegen die Möglichkeit, daß die Rolle 37 schleift, sieht man zweckmäßigerweise zwei solcher Rollen auf entgegengesetzten Seiten des Zylinderkörpers 12 vor, so daß sie mit entgegengesetzten Seiten des Rohrstranges in Eingriff stehen. Im Normalbetrieb folgt einem Impuls von dem der einen Rolle zugeordneten Meßfühler ein Impuls von dem der anderen Rolle zugeordneten Meßfühler. Wenn jedoch eine Rolle schleift, dann folgen zwei Impulse von derselben Rolle aufeinander. Die Ausgänge der beiden Meßfühler sind an einen logischen Kreis angeschaltet, der so angeordnet ist, daß, wenn zwei aufeinanderfolgende Impulse von einem Meßfühler aufgenommen werden, ohne daß dazwischen ein Impuls vom anderen Meßfühler liegt, ein zusätzlicher Impuls dem Ausgang zui< > gefügt wird, der den fehlenden Impuls des vom schleifenden Rad zugeordneten Meßfühlers kompensiert. Der Zylinderkörper 12 enthält ein abgedichtetes Gehäuse, um den elektronsichen Schaltkreis gegen die Umgebung in dem Rohrstrang zu schützen, und weist J) eine abgedichtete, nicht gezeichnete Deckplatte auf, damit man Zugang für den Einbau der Ausrüstung, den Ersatz von Batterien und die Entnahme von Aufzeichnungskarten erhält.

Das Durchbiegen der Prüfplatte 18 an einem Teil des Umfangs jedoch nicht an einem anderen Teil, wie es auftritt, wenn eine Störung angetroffen wird, hat die Folge, daß der Brückenkreis 31 außer Gleichgewicht gerät. Jedoch beeinflußt ein gleichmäßiges Durchbiegen des gesamten Umfangs der Prüfplatte 18, wie es beispielsweise bei Druckanstieg in der Flüssigkeit im Rohr auftritt, nicht das Gleichgewicht der Brücke.

Die Prüfplatte 18 kann nicht zur Feststellung ringförmiger Störungen, beispielsweise übergroßer Stoß-Schweißnähte an den Verbindungsstellen zwischen den Rohrabschnitten, verwendet werden, da solche ringförmigen Störungen zu einem gleichmäßigen Durchbiegen des Gesamtumfanges der Prüfplatte führen. Fig. 4 zeigt eine Prüfplatte, die auch solche ringförmigen Störungen festzustellen vermag. Der Ringbereich der Platte 50 außerhalb des Flansches 29 und der Ringplatte 30 enthält fünf ringförmige Leiter bis 55, die gleichmäßig im Abstand radial über diesen Bereich angeordnet sind. Die inneren und äußeren ringförmigen Leiter 51 und 52 sind beide mit einem gemeinsamen Anschlußsteg 56 verbunden. Der Ringleiter 53 ist an einen Anschlußsteg 57 angeschlossen und die restlichen Ringleiter 52 und 54 sind an entsprechende ähnliche, jedoch nicht gezeichnete Anschlußstege angeschlossen.

Eine erste Gruppe von Dehnungsmeßstreifen 58 ist zwischen die Leiter 51 und 52 eingeschaltet, eine zweite Gruppe von Dehnungsmeßstreifen 59 zwischen

die Leitern 52 und S3, cine dritte Gruppe von Dehnungsmeßstreifen 60 zwischen die Leiter 53 und 54 und schließlich eine vierte Gruppe von Dehnungsmeßstreifen 61 zwischen die Leiter 54 und 55. Es gibt somit eine gleiche Anzahl von Dehnungsmeßstreifen in jeder Gruppe und die Dehnungsmeßstreifen sind symmetrisch um die Platte 50 verteilt. Jede Gruppe von Dehnungsmeßstreifen ist an einem entsprechenden Arm eines Brückenkreises 31 (Fig. 3) anstelle der Dehnungsmeßstreifen 21 bis 34 angeschlossen.

Wird die Scheibe 50 durchgebogen, dann wird das Ausmaß der Dehnung, außer bei außerordentlich ungewöhnlichen Umständen, nicht gleichmäßig über jeden besonderen Radius sein und infolgedessen unterliegen die verschiedenen Gruppen von Dehnungsmeßstreifen einer unterschiedlichen Dehnung und die Brücke 31 gerät außer Gleichgewicht. Somit bringt das Durchbiegen irgendeines Teiles oder des gesamten Umfanges des Dehnungsmeßstreifens 50 den Brückenkreis 31 außer Gleichgewicht.

Die auf den Prüfkopf aufgesetzte biegsame Prüfplatte läßt sich leicht austauschen, um die Verwendung von Prüfplatten anderer Durchmesser oder solcher nach Fig. 2 gegen solche nach Fig. 4 zu ermöglichen. Beispielsweise kann es erwünscht sein einen ersten Durchgang mit einem Prüfkopf mit einei Prüfplatte von einem Durchmesser durchzuführen der 10% geringer als der nominelle Innendurchmessei des Rohres ist, um größere Deformationen festzustellen, dann einen Durchgang mit einer Platte durchzuführen, deren Durchmesser 5% unter dem nominellen Innendurchmesser des Rohres liegt, um weitere Deformationen festzustellen, denen abgeholfen werden

ίο muß, und schließlich einen Durchgang mit einer Prüfplatte durchzuführen, deren Durchmesser 2% oder noch weniger als der nominelle Innendurchmesser des Rohres ist, um den Ort von Stumpfschweißungen längs des Rohres gegen die übliche Planausbildung aufzufinden. Für den letzten Durchgang ist es im allgemeinen erforderlich, eine Prüfplatte zu verwenden, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Unter bestimmten Umständen kann es vorteilhaft sein, eine Prüfplatte gemäß der ersten Ausführungsform für die anderen beiden Durchgänge zu verwenden.

Bei jeder Ausführungsform können die Dehnungsmeßstreifen in die Prüfplatte während des Formverfahrens eingebaut werden, statt sie auf einen biegsamen Film aufzudampfen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Überprüfen der Innenwand von Rohren im Hinblick auf von der Innenwand nach innen ragende Hindernisse, mit einem durch das Rohr bewegbaren Prüfkopf, der eine in vorgegebenem Abstand von der Nominalinnenwand angeordnete, im wesentlichen senkrecht auf die Rohrachse stehende Prüfplatte trägt, mit einer auf i" das Vorbeilaufen der Prüfplatte an einem Hindernis ansprechenden Fühleranordnung und mit einer mit der Fühleranordnung zusammenarbeitenden Überwachungsschaltung, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) Die Fühlerplatte ist eine flexible, axial befestigte und einen freien Rand aufweisende Scheibe (18; 50);

b) Am äußeren Umfangsbereich dieser Scheibe ist eine Mehrzahl von Dehnungsmeßstreifen (21-24; 58-61) befestigt, die in radialer Richtung zum Scheibenmittelpunkt ausgerichtet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Scheibe (18) in eine Mehrzahl gleicher Sektoren unterteilt ist, von denen ein jeder dieselbe Anzahl von Dehnungsmeßstreifen (21-24) enthält, und daß die Dehnungsmeßstreifen in einem jeden der Sektoren in Reihe geschaltet sind. -ίο

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (58-61) in mehreren ringförmigen Bereichen angeordnet sind, die konzentrisch zur flexiblen Scheibe (50) angeordnet sind, wobei ein jeder die- J5 ser Bereiche dieselbe Anzahl von Dehnungsmeßstreifen enthält und die Dehnungsmeßstreifen innerhalb eines jeden Bereiches parallel zueinander geschaltet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung einen Detektor (34, 35) aufweist, der nur dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die flexible Scheibe rasch durchgebogen wird, jedoch kein Ausgangssignal erzeugt, wenn die flexible Scheibe nur langsam durchgebogen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer einen Differenzverstärker (33) mit S-förmiger Versfärkungscharakteristik aufweist, und daß die Ausgangs- so klemme des Differenzverstärkers mit einem Schmitt-Trigger (34) verbunden ist.