DE29609767U1 - Measuring device for recording the insertion depth in a pipe connection - Google Patents
Measuring device for recording the insertion depth in a pipe connectionInfo
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Description
Meßgerät zur Erfassung der Einschubtiefe in einer RohrverbindungMeasuring device for measuring the insertion depth in a pipe connection
Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Erfassung der Einschubtiefe in einer Rohrverbindung, bestehend aus einem Rohr und einem Preßfitting, mit einem Geräteträger mit wenigstens einem am Geräteträger angeordneten Ultraschallgeber und Ultraschallempfänger sowie mit einer Meßschaltung zur Auswertung von Ultraschallsignalen derart, daß ein von der Einschubtiefe abhängiges Signal entsteht.The invention relates to a measuring device for detecting the insertion depth in a pipe connection, consisting of a pipe and a press fitting, with a device carrier with at least one ultrasound transmitter and ultrasonic receiver arranged on the device carrier and with a measuring circuit for evaluating ultrasonic signals in such a way that a signal dependent on the insertion depth is generated.
Zur Verbindung von Rohrenden ist es bekannt, hülsenförmige Preßfittings zu verwenden, die plastisch verformbar sind und aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, bestehen. Solche Rohrverbindungen und die zugehörigen Preßfittings sind beispielsweise aus der DE-C-Il 87 870 und der DE-C-40 12 504 bekannt. Für die Herstellung der Verbindung wird der Endbereich eines Rohres axial in den Preßfitting eingeschoben und anschließend mittels eines auf den Preßfitting aufgesetzten Preßwerkzeugs durch zueinander bewegbare Preßbacken kraft- und formschlüssig miteinander verbunden.To connect pipe ends, it is known to use sleeve-shaped press fittings that are plastically deformable and made of metal, preferably steel. Such pipe connections and the associated press fittings are known, for example, from DE-C-II 87 870 and DE-C-40 12 504. To create the connection, the end area of a pipe is pushed axially into the press fitting and then connected to one another in a force-locking and form-locking manner by means of a pressing tool placed on the press fitting using pressing jaws that can be moved relative to one another.
Die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Rohr und dem Preßfitting hängt u. a. davon ab, daß das Rohr um eine bestimmte Mindesteinschubtiefe in den Preßfitting eingeschoben wird. Die Einschubtiefe wird durch eine Einschnürung im Preßfitting begrenzt. Dabei ist der axiale Abstand der Einschnürung zu dem Ende, in das das Rohr einzuschieben ist, umso größer, je größerThe reliability of the connection between the pipe and the press fitting depends, among other things, on the pipe being pushed into the press fitting by a certain minimum insertion depth. The insertion depth is limited by a constriction in the press fitting. The axial distance of the constriction to the end into which the pipe is to be pushed is greater the larger
der Durchmesser des Rohrendes bzw. des Preßfittings ist. Die Einschnürung bildet dabei einen Anschlag gegen das weitere axiale Einschieben des Rohres.the diameter of the pipe end or the press fitting. The constriction forms a stop against further axial insertion of the pipe.
Da die Einschubtiefe von außen nicht erkennbar ist, ist ein Meßgerät entwickelt worden, das der Messung der Einschubtiefe dienen soll. Es hat einen auf die Außenseite der Rohrverbindung aufsetzbaren Geräteträger, der auch als Preßgerät ausgebildet sein kann und an dem ein Dickensensor zur Erfassung der Materialstärke der Rohrverbindung angebracht ist (PCT/WO 95/06232). Als Dickensensoren werden Ultraschall-, Magnetfeld- und/oder Wirbelstromsensoren vorgeschlagen. Mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung wird die erfaßte Materialstärke zumindest qualitativ optisch oder akustisch dargestellt.Since the insertion depth cannot be seen from the outside, a measuring device has been developed to measure the insertion depth. It has a device carrier that can be placed on the outside of the pipe connection, which can also be designed as a pressing device and to which a thickness sensor is attached to record the material thickness of the pipe connection (PCT/WO 95/06232). Ultrasonic, magnetic field and/or eddy current sensors are proposed as thickness sensors. With the help of an evaluation device, the recorded material thickness is displayed at least qualitatively optically or acoustically.
Diese Meßmethode hat sich als nicht zuverlässig erwiesen. Grund hierfür ist der in seiner Dimension schwankende Luftspalt zwischen dem Rohr und dem Preßfittirig. Auch die im Preßfitting im Bereich der Rohrverbindung eingelassenen Dichtringe stören die empfangenen Signale. Soweit magnetische Verfahren vorgeschlagen werden, sind sie nur bei magnetisierbarem Material und demnach nicht bei Edelstahlrohrverbindungen einsetzbar.This measuring method has proven to be unreliable. The reason for this is the air gap between the pipe and the press fitting, which varies in size. The sealing rings embedded in the press fitting in the area of the pipe connection also interfere with the received signals. As far as magnetic methods are suggested, they can only be used with magnetizable material and therefore not with stainless steel pipe connections.
Daneben sind Wirbelstrommeßverfahren bekannt, die die Beeinflussung der Wirbelstromausbildung durch das Rohr hinter dem Preßfitting messen. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß das Empfangssignal bei verschiedenen Rohr- bzw. Fittingdurchmessern unterschiedlich ist, weil sich mit dem Durchmesser auch die Wanddicken von Preßfitting und Rohr ändern. Zudem wird der Wirbelstrom durch die Wandung des Preßfittings soweit abgeschwächt, daß eine genaue Messung der Einschubtiefe nicht gewährleistet ist.Eddy current measuring methods are also known which measure the influence of the eddy current formation through the pipe behind the press fitting. These methods have the disadvantage that the reception signal is different for different pipe or fitting diameters because the wall thickness of the press fitting and pipe also changes with the diameter. In addition, the eddy current is weakened by the wall of the press fitting to such an extent that an accurate measurement of the insertion depth is not guaranteed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Einschubtiefe mit hoher Zuverlässigkeit erfaßt werden kann.The invention is based on the object of designing a measuring device of the type mentioned at the outset in such a way that the insertion depth can be detected with high reliability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Ultraschallgeber und Ultraschallempfänger für die Schrägeinschallung bzw. den Schrägempfang ausgebildet sind und der Geräteträger derart gestaltet ist, daß Ultraschallgeber und Ultraschallempfänger am Rohr in einem vorgegebenen Abstand zum Preßfitting anbringbar sind, wobei die Meßschaltung für die Auswertung von Ultraschallechos am Rohrende eingerichtet ist. Mit dem Ultraschallgeber werden Transversalwellen erzeugt, die am Rohrende reflektiert und dann von dem Ultraschallempfanger erfaßt werden können. Dabei können Ultraschallgeber und Ultraschallempfänger als ein einziger Ultraschallwandler ausgebildet sein, der durch die Meßschaltung so gesteuert wird, daß er sowohl als Geber als auch als Empfänger arbeitet.This object is achieved according to the invention in that the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are designed for oblique sounding or oblique reception and the device carrier is designed in such a way that the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver can be attached to the pipe at a predetermined distance from the press fitting, with the measuring circuit being set up for the evaluation of ultrasonic echoes at the end of the pipe. The ultrasonic transmitter generates transverse waves that are reflected at the end of the pipe and can then be detected by the ultrasonic receiver. The ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver can be designed as a single ultrasonic transducer that is controlled by the measuring circuit so that it works both as a transmitter and as a receiver.
Das Ultraschallsignal kann sich aus einer Mehrzahl von Einzelsignalen zusammensetzen. Es kann dann beispielsweise qualitativ oder quantitativ angezeigt, oder es kann zur Steuerung angeschlossener Geräte, z. B. eines Preßgeräts, verwendet werden. Dabei kann der vorher erwähnte Abstand im wesentlichen beliebig sein, sollte jedoch wesentlich geringer sein als zum anderen Rohrende. Br kann auch gegen Null gehen.The ultrasonic signal can be made up of a number of individual signals. It can then be displayed qualitatively or quantitatively, for example, or it can be used to control connected devices, e.g. a pressing device. The previously mentioned distance can essentially be arbitrary, but should be significantly smaller than the other end of the pipe. Br can also approach zero.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, mit Hilfe von Schrägeinschallung transversale Ultraschallwellen im Rohr zu erzeugen, die dann vom Rohrende reflektiert und vom Ultraschallempfänger detektiert werden. Dabei sollte darauf geachtet werden, daß die Einschallung unter dem ersten Winkel der Totalreflektion nach dem Schellius'sehen Gesetz erfolgt, um ein Überlappen der zurückgesendeten Signale zu vermeiden und damit eine aussagefähige Auswertung möglich zu machen. Da der Ultraschall vorzugsweise ohne Koppelhilfsmedium direkt und vor der Rohrverbindung in das Rohr eingeschallt wird, sind Meßwertverfälschungen aufgrund von Luftspalten ausgeschaltet. Mit dem Meßgerät ist also eine hohe Zuverlässigkeit und Meßgenauigkeit erreichbar.The basic idea of the invention is therefore to generate transverse ultrasonic waves in the pipe using oblique sounding, which are then reflected from the end of the pipe and detected by the ultrasonic receiver. Care should be taken to ensure that the sounding takes place at the first angle of total reflection according to Schellius' law in order to avoid overlapping of the returned signals and thus to enable meaningful evaluation. Since the ultrasound is preferably sounded directly into the pipe without an auxiliary coupling medium and in front of the pipe connection, measurement value distortions due to air gaps are eliminated. A high level of reliability and measurement accuracy can therefore be achieved with the measuring device.
Die für die Auswertung herangezogenen Bmpfangssignale können auf verschiedene Weise erzeugt werden. So kommt das im Stand der Technik bekannte Interferenzverfahren in Frage, bei dem Frequenzen überlagert werden. Geeignet ist auch das ebenfalls bekannte Resonanzverfahren, bei dem Frequenzen solange geändert werden, bis Resonanz eintritt, sowie Verfahren, bei denen eine Frequenzanalyse vorgenommen wird,, Daneben besteht die Möglichkeit, die Laufzeit des eingeschallten Ultraschallsignals bis zum Ultraschallempfänger als eine der Einschubtiefe des Rohres entsprechende Größe heranzuziehen.The reception signals used for the evaluation can be generated in various ways. The interference method known in the state of the art, in which frequencies are superimposed, is a possible option. The resonance method, which is also known, in which frequencies are changed until resonance occurs, is also suitable, as are methods in which a frequency analysis is carried out. In addition, it is possible to use the transit time of the ultrasound signal to the ultrasound receiver as a value corresponding to the insertion depth of the pipe.
Damit sich immer derselbe Abstand zwischen Ultraschallgeber bzw. Ultraschallempfänger und Preßfitting ergibt, kann der Geräteträger so ausgebildet sein, daß er sich am Preßfitting axial unbeweglich abstützen kann, beispielsweise an dem für solche Fittings charakteristischen Rundwulst oder am vorderen Ende des Preßfittings.To ensure that the distance between the ultrasonic transmitter or receiver and the press fitting is always the same, the device carrier can be designed so that it can rest axially immovably on the press fitting, for example on the round bead characteristic of such fittings or on the front end of the press fitting.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Meßgerät in einem bestimmten vorgegebenen Abstand zum Rohrende an das Rohr ansetzbar und die Meßschaltung für die Berechnung einer der Schallgeschwindigkeit des Rohres entsprechenden Größe aus dem Verhalten, insbesondere der Laufzeit eines Ultraschallsignals eingerichtet ist, wobei dieser Wert anschließend für die Bestimmung der Einschubtiefe übernommen, wird. Aufgrund des bekannten Abstands zum Rohrende läßt sich mit diesem zusätzlichen Schritt die Schallgeschwindigkeit im Rohrmaterial feststellen, die dann für die nachfolgende eigentliche Messung herangezogen wird. Ein solches Meßgerät kann auch bei unbekannten Rohrmaterialien verwendet werden.According to the invention, it is further provided that the measuring device can be attached to the pipe at a certain predetermined distance from the pipe end and that the measuring circuit is set up to calculate a value corresponding to the speed of sound in the pipe from the behavior, in particular the transit time of an ultrasonic signal, whereby this value is then used to determine the insertion depth. Due to the known distance to the pipe end, this additional step can be used to determine the speed of sound in the pipe material, which is then used for the subsequent actual measurement. Such a measuring device can also be used with unknown pipe materials.
Alternativ dazu kann das Meßgerät eine Verschiebeeinrichtung für die axiale Verschiebung des Ultraschallwandlers um einen vorbestimmten Weg aufweisen. Diese Ausbildung läßt es zu, daß an zwei in einem vorbestimmten axialen Abstand zueinander liegenden Stellen Ultraschallsignale in das Rohr eingeschallt undAlternatively, the measuring device can have a displacement device for axially displacing the ultrasonic transducer by a predetermined distance. This design allows ultrasonic signals to be transmitted into the pipe at two points located at a predetermined axial distance from one another and
wieder empfangen werden. Aufgrund des Unterschieds zwischen den daraus gebildeten Empfangssignalen kann die Schallgeschwindigkeit im Rohr ermittelt werden, d. h. der Unterschied stellt ein Maß für diese Schallgeschwindigkeit dar.received again. Based on the difference between the resulting received signals, the speed of sound in the pipe can be determined, i.e. the difference represents a measure of this speed of sound.
In Abweichung dazu kann das Meßgerät so ausgebildet sein, daß ein erster Ultraschallwandler als Ultraschallgeber und ein zweiter Ultraschallwandler als Ultraschallempfanger im Längsabstand zueinander angeordnet v/erden und die Meßschaltung auch für die Erfassung der Laufzeit eines Ultraschallsignals vom Ultraschallgeber direkt zum Ultraschallempfänger eingerichtet ist, wobei diese Laufzeit anschließend als eine der Schallgeschwindigkeit entsprechende Größe für die Bestimmung der Einschubtiefe übernommen wird. Dies setzt allerdings das Vorhandensein von zwei beabstandeten Ultraschallwandlern voraus.In deviation from this, the measuring device can be designed in such a way that a first ultrasonic transducer as an ultrasonic transmitter and a second ultrasonic transducer as an ultrasonic receiver are arranged at a longitudinal distance from one another and the measuring circuit is also set up to record the transit time of an ultrasonic signal from the ultrasonic transmitter directly to the ultrasonic receiver, whereby this transit time is then adopted as a value corresponding to the speed of sound for determining the insertion depth. However, this requires the presence of two spaced ultrasonic transducers.
Die übergabe der der Schallgeschwindigkeit entsprechenden Größe kann auf einfache Weise dadurch geschehen, daß diese Größe angezeigt und über eine Eingabeeinrichtung in die Meßschaltung eingegeben wird. Empfehlenswerter ist jedoch, die Meßschaltung so auszubilden, daß sie die der Schallgeschwindigkeit des Rohres entsprechenden Größe automatisch oder durch Quittierung von Hand für die Bestimmung der Einschubtiefe übernimmt.The transfer of the quantity corresponding to the speed of sound can be done in a simple way by displaying this quantity and entering it into the measuring circuit via an input device. It is, however, more advisable to design the measuring circuit in such a way that it adopts the quantity corresponding to the speed of sound of the pipe automatically or by manual confirmation for the determination of the insertion depth.
Sofern das Meßgerät ausschließlich für Rohre aus Werkzeugstahl oder Edelstahl verwendet werden soll, ist es ausreichend, daß das Meßgerät einen Magnetsensor für die Erfassung der Magnetisierbarkeit des Rohres aufweist, wobei das jeweils erzeugte Signal für die Meßschaltung als eine für die Schallgeschwindigkeit charakteristische Größe herangezogen wird. Auch dies kann von Hand mit Hilfe einer Anzeige- und Eingabeeinrichtung oder durch automatische übergabe geschehen. Der Magnetsensor spricht darauf an, daß Edelstahl im Unterschied zu Werkzeugstahl praktisch nicht magnetisierbar ist.If the measuring device is to be used exclusively for pipes made of tool steel or stainless steel, it is sufficient that the measuring device has a magnetic sensor for detecting the magnetizability of the pipe, whereby the signal generated in each case is used for the measuring circuit as a characteristic value for the speed of sound. This can also be done manually with the help of a display and input device or by automatic transfer. The magnetic sensor responds to the fact that stainless steel, in contrast to tool steel, is practically not magnetizable.
Sofern die Meßschaltung für die Ermittlung der Laufzeit des Ul-If the measuring circuit for determining the running time of the Ul-
traschallsignals ausgerichtet ist, kann sie für die Erfassung und Verarbeitung des zeitlich kürzesten Ultraschallsignals eingerichtet sein, da diese Laufzeit direkt proportional zum Abstand zwischen Rohrende und Ultraschallgeber bzw. -nehmer und damit zur Einschubtiefe ist. Vorzuziehen ist jedoch eine Meßschaltung für die Erfassung und Verarbeitung des maximalen Einzelsignals des reflektierten Ultraschallsignals.trasonic signal, it can be set up to record and process the shortest ultrasonic signal, since this transit time is directly proportional to the distance between the end of the pipe and the ultrasonic transmitter or receiver and therefore to the insertion depth. However, a measuring circuit is preferable for recording and processing the maximum individual signal of the reflected ultrasonic signal.
Darüberhinaus kann es sich empfehlen, daß die Meßschaltung für die Erfassung des Reflexionsverlaufs durch Verarbeitung mehrerer zeitlich nacheinander liegender Empfangssignale sowie für den Vergleich des Reflexionsverlaufs mit vorgegebenen Werten eingerichtet ist, welche für zumindest einen Rohrdurchmesser charakteristisch sind. Diese Art der Meßschaltung sollte mit einer Signaleinrichtung für eine Signalgabe verbunden sein, die für die Erfassung des jeweiligen Rohrdurchmessers charakteristisch ist. Aufgrund dieser Signalgabe läßt sich feststellen, ob der gemessene Rohrdurchmesser entweder mit den beispielsweise in einer Matrix gespeicherten theoretischen Werten übereinstimmt oder nicht. Ist letzteres der Fall, kann über die Signaleinrichtung entschieden werden, ob das zur Verfügung stehende Preßgerät für die Verbindung zwischen Rohr und Preßfitting größenmäßig geeignet ist oder nicht. Dabei besteht auch die Möglichkeit, daß mehrere Gruppen von vorgegebenen Werten vorhanden sind, die jeweils für einen bestimmten Rohrdurchmesser charakteristisch sind. Dies läßt es sogar zu, dem jeweiligen Rohrdurchmesser nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ anzuzeigen, wobei die Bedienungsperson dann anhand der Anzeige entscheiden kann, welches Preßgerät passend ist.In addition, it may be advisable for the measuring circuit to be set up to record the reflection curve by processing several consecutive received signals and to compare the reflection curve with predefined values that are characteristic of at least one pipe diameter. This type of measuring circuit should be connected to a signaling device for signaling that is characteristic of the respective pipe diameter. This signaling can be used to determine whether the measured pipe diameter matches the theoretical values stored in a matrix, for example, or not. If the latter is the case, the signaling device can be used to decide whether the available press tool is suitable in terms of size for the connection between the pipe and the press fitting or not. It is also possible for several groups of predefined values to be present, each of which is characteristic of a specific pipe diameter. This even makes it possible to display the respective pipe diameter not only qualitatively but also quantitatively, whereby the operator can then decide which pressing device is suitable based on the display.
In besonders bevorzugter Ausbildung ist der Geräteträger als Preßwerkzeug zum radialen Verpressen der Rohrverbindung ausgebildet. Infolge des bestimmungsgemäßen Ansetzens des Preßgeräts an die Rohrverbindung durch Einfassen des wulstförmigen Endes des Preßfittings ist automatisch gesichert, daß der Ultraschallgeber entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung immer inIn a particularly preferred embodiment, the device carrier is designed as a pressing tool for radially pressing the pipe connection. As a result of the intended attachment of the pressing device to the pipe connection by enclosing the bead-shaped end of the press fitting, it is automatically ensured that the ultrasonic transmitter is always in
einem vorbestimmten Abstand zu dem Preßfitting angeordnet und auf das Rohr zwecks Einschallung aufgesetzt wird. Diese Kombination aus Meßgerät und Preßwerkzeug ist besonders sicher einsetzbar, wenn die schon oben erwähnte Meßschaltung vorhanden ist, die eine Erfassung des Reflexionsverlaufs eingerichtet ist. Durch eine entsprechende Anzeige erhält die Bedienungsperson eine Information darüber, ob das zugehörige Preßgerät zu dem Durchmesser des Rohres paßt oder nicht.a predetermined distance from the press fitting and is placed on the pipe for the purpose of sounding. This combination of measuring device and pressing tool can be used particularly safely if the measuring circuit mentioned above is present, which is set up to record the reflection curve. A corresponding display informs the operator whether the associated pressing device fits the diameter of the pipe or not.
In besonders bevorzugter Ausführung ist der gewöhnlich an dem Preßwerkzeug vorgesehene Antrieb mit der Meßschaltung derart verbunden, daß der Antrieb blockiert ist, wenn die Empfangssignale, die bei der Erfassung des Reflexionsverlaufs entstehen, nicht mit den vorgegebenen Werten übereinstimmt. Die hierdurch erreichte Sicherheit gegen Fehlbedienung läßt sich noch dadurch steigern, daß der Antrieb auch dann blockiert wird, wenn die gemessene Einschubtiefe kleiner ist als ein vorgegebener Wert für eine Einschubtiefe. Dies verhindert einen Preßvorgang bei zu geringer Einschubtiefe.In a particularly preferred embodiment, the drive usually provided on the pressing tool is connected to the measuring circuit in such a way that the drive is blocked if the received signals that arise when the reflection curve is recorded do not match the specified values. The security against incorrect operation achieved in this way can be further increased by blocking the drive even if the measured insertion depth is smaller than a specified value for an insertion depth. This prevents a pressing process if the insertion depth is too small.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß das Meßgerät eine zumindest qualitative Anzeige für die Einschubtiefe hat. Diese Anzeige kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß eine optische Anzeige erst dann erlischt, wenn ein zuvor eingespeicherter Wert für die Einschubtiefe erreicht oder überschritten wird. Da die Mindesttiefe für die Einschubtiefe vom Rohrdurchmesser abhängig sind, kann die Meßschaltung auch so eingerichtet sein, daß bei Eingabe eines bestimmten Rohrdurchmessers die jeweils vorzugebende Einschubtiefe errechnet oder zugeordnet wird. Diese Ausbildung der Meßschaltung läßt sich auch mit der schon vorerwähnten Erfassung des Rohrdurchmessers mit Hilfe der Ultraschallmessung in der Weise kombinieren, daß nach Ermittlung des Rohrdurchmessers ein zugehöriger Wert für die Einschubtiefe zugeordnet oder errechnet wird, der dann für die Anzeige herangezogen wird.Alternatively, the measuring device can be provided with at least a qualitative display for the insertion depth. This display can, for example, be designed so that an optical display only goes out when a previously stored value for the insertion depth is reached or exceeded. Since the minimum depth for the insertion depth depends on the pipe diameter, the measuring circuit can also be set up so that when a certain pipe diameter is entered, the respective insertion depth to be specified is calculated or assigned. This design of the measuring circuit can also be combined with the previously mentioned detection of the pipe diameter using ultrasonic measurement in such a way that after determining the pipe diameter, an associated value for the insertion depth is assigned or calculated, which is then used for the display.
Unabhängig davon besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die jeweils gemessene Binschubtiefe nach entsprechender Aufbereitung der Meßsignale quantitativ anzuzeigen, so daß die Bedienungsperson die Möglichkeit hat, den angezeigten Wert mit sich aus Tabellen ergebenden Werten zu vergleichen. Die vorerwähnten automatischen Abgleiche bis hin zur Blockierung des Antriebs bei nicht ausreichender Einschubtiefe vermeiden jedoch Ablesefehler, die beim Vergleich mit einer Tabelle passieren können.Irrespective of this, it is of course possible to display the measured insertion depth quantitatively after appropriate processing of the measurement signals, so that the operator has the opportunity to compare the displayed value with values obtained from tables. The aforementioned automatic adjustments, including blocking the drive if the insertion depth is insufficient, prevent reading errors that can occur when comparing with a table.
Nach der Erfindung ist schließlich vorgesehen, daß Ultraschallgeber und Ultraschallempfänger in Radialrichtung federnd geführt sind. Auf diese Weise ist gesichert, daß der oder die Ultraschallwandler unabhängig vom jeweiligen Rohrdurchmesser an dem Rohr zur Anlage kommen.Finally, the invention provides that the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are guided in a spring-loaded manner in the radial direction. This ensures that the ultrasonic transducer or transducers come into contact with the pipe regardless of the respective pipe diameter.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Bs zeigen:The invention is illustrated in more detail using exemplary embodiments in the drawing. Bs show:
Figur 1 ein Preßwerkzeug mit Ultraschallmeßgerät in derFigure 1 a pressing tool with ultrasonic measuring device in the
Frontalansicht mit Schnitt durch eine Rohrverbindung; Front view with section through a pipe connection;
Figur 2 die Seitenansicht des Preßwerkzeugs mit derFigure 2 shows the side view of the pressing tool with the
Rohrverbindung gemäß Figur 1;Pipe connection according to Figure 1;
Figur 3 einen Axialschnitt durch die Rohrverbindung undFigure 3 shows an axial section through the pipe connection and
einen Teil des Preßwerkzeugs gemäß den Figuren 1 und 2 in um 90° verdrehter Stellung;a part of the pressing tool according to Figures 1 and 2 in a position rotated by 90°;
Figur 4 eine scheniatische Darstellung eines anderenFigure 4 a Scheniatic representation of another
Meßgeräts an dem Rohr;measuring device on the pipe;
Figur 5 eine Grafik zur Erläuterung der Ultraschallausbreitung im Rohr;Figure 5 is a graphic explaining the ultrasonic propagation in the pipe;
Figur 6 eine Grafik zur Darstellung der Ultraschall-Figure 6 is a graphic showing the ultrasound
echos in Abhängig vom Radius des Rohres undechoes depending on the radius of the pipe and
Figur 7 eine Grafik zur Darstellung der Ultraschallechos in Abhängigkeit vom Einschallwinkel.Figure 7 is a graph showing the ultrasonic echoes as a function of the angle of incidence.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein Preßwerkzeug 1 dargestellt. Bs weist zwei im Abstand zueinander angeordnete Grundplatte 2, 3 auf, die nach nach oben in herzförmige, mit den Grundplatten 2, 3 verbundene Endplatten 4, 5 fortsetzen. In dem Freiraum zwischen den Grundplatten 2, 3 und den Bndplatten 5, 6 erstrecken sich Preßhebel 7, 8, die etwa mittig über Gelenkbolzen 9, 19 in den Bndplatten 5, 6 gelagert sind.Figures 1 to 3 show a pressing tool 1. Bs has two base plates 2, 3 arranged at a distance from one another, which continue upwards into heart-shaped end plates 4, 5 connected to the base plates 2, 3. Press levers 7, 8 extend in the free space between the base plates 2, 3 and the band plates 5, 6, which are mounted approximately centrally in the band plates 5, 6 via hinge pins 9, 19.
Die jeweils oberen Hebelarme 11, 12 der Preßhebel 7, 8 haben einander gegenüberliegende Einbuchtungen 13, 14. Innenseitig haben die Einbuchtungen 13, 14 zueinander passende Preßnuten 15, 16. Außenseitig werden die Einbuchtungen 13, 14 durch unregelmäßig vorstehende Ringstege 17, 18, 19, 20 begrenzt.The upper lever arms 11, 12 of the pressing levers 7, 8 have indentations 13, 14 opposite one another. On the inside, the indentations 13, 14 have matching pressing grooves 15, 16. On the outside, the indentations 13, 14 are limited by irregularly protruding ring webs 17, 18, 19, 20.
Die Preßhebel 7, 8 weist untere Hebelarme 21, 22 auf, deren Abstand sich in Richtung auf die Gelenkbolzen 9, 10 konisch verringert. Zwischen den Grundplatten 2, 3 sind zwei Spreizrollen 23, 24 auf einem hier nicht näher dargestellten Schlitten nebeneinander gelagert. Der Schlitten kann durch eine anmontierbare Antriebseinrichtung in Richtung des Pfeils P bewegt werden. Dabei fahren die Spreizrollen 23, 24 gegen Spreizflächen 25, 26 an den unteren Hebelarmen 21, 22 und drücken sie auseinander. Dies wiederum hat zur Folge, daß die oberen Hebelarme 11, 12 zueinander, d. h. in Preßrichtung bewegt werden.The pressing levers 7, 8 have lower lever arms 21, 22, the distance between which decreases conically in the direction of the hinge pins 9, 10. Between the base plates 2, 3, two spreading rollers 23, 24 are mounted next to each other on a carriage not shown here. The carriage can be moved in the direction of arrow P by a mountable drive device. The spreading rollers 23, 24 move against spreading surfaces 25, 26 on the lower lever arms 21, 22 and push them apart. This in turn means that the upper lever arms 11, 12 are moved towards each other, i.e. in the pressing direction.
An der in Figur 2 linksseitigen Grundplatte 2 ist eine Halterung 27 eines Meßgeräts angebracht, die eine nach oben offene Bohrung 28 aufweist. In diese Bohrung 28 ist ein Ultraschallwandler 29 teleskopisch bewegbar eingesetzt. Br stützt sich auf einer Schraubenfeder 30 ab, die bestrebt ist, den Ultraschallwandler 29 in Auswärtsrichtung, d. h. nach oben zu drücken. DerA holder 27 of a measuring device is attached to the base plate 2 on the left in Figure 2, which has a hole 28 that is open at the top. An ultrasonic transducer 29 is inserted telescopically into this hole 28. Br is supported on a helical spring 30 that strives to push the ultrasonic transducer 29 in an outward direction, i.e. upwards. The
Ultraschallwandler 29 ist - was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist - so ausgebildet, daß er Ultraschall schräg in Richtung auf das Preßwerkzeug 1 aussenden und auch reflektierte Ultraschallsignale empfangen kann. Von der Unterseite des Ultraschallwandlers 29 geht eine elektrische Leitung 31 aus, die über eine vom Boden der Bohrung 28 ausgehenden Leitungskanal 32 zu einem hier nicht näher dargestellten Auswertgerät des Meßgeräts mit einer Meßschaltung zur Verarbeitung der vom Ultraschallwandler 29 ausgehenden Empfangssignale geht.Ultrasonic transducer 29 is - although not shown in detail in the drawing - designed in such a way that it can emit ultrasound at an angle in the direction of the pressing tool 1 and also receive reflected ultrasonic signals. An electrical line 31 extends from the underside of ultrasonic transducer 29, which goes via a line channel 32 extending from the bottom of bore 28 to an evaluation device of the measuring device (not shown in detail here) with a measuring circuit for processing the received signals from ultrasonic transducer 29.
Wie sich insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersehen läßt, umfassen die Einbuchtungen 13, 14 eine Rohrverbindung 33. Sie besteht aus einem Rohr 34 und einem Preßfitting 35, beide üblicher Bauart. Der Preßfitting 35 hat endseitig über den Umfang gehende Ringwülste 36, 37, in die innenseitig jeweils ein Dichtungsring 38, 39 aus elastomerem Material eingelegt ist. In der Mitte hat der Preßfitting 35 eine Einschnürung 40, welche einen Anschlag für das Rohrende 41 des Rohres 34 bildet. Das Rohr 34 ist bis zu der Einschnürung 40 in den Preßfitting 35 eingeschoben. As can be seen in particular from Figures 2 and 3, the recesses 13, 14 comprise a pipe connection 33. It consists of a pipe 34 and a press fitting 35, both of a conventional design. The press fitting 35 has annular beads 36, 37 extending around the circumference at the end, into each of which a sealing ring 38, 39 made of elastomer material is inserted on the inside. In the middle, the press fitting 35 has a constriction 40, which forms a stop for the pipe end 41 of the pipe 34. The pipe 34 is pushed into the press fitting 35 up to the constriction 40.
Figur 4 zeigt schematisch eine Variante zu der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3. Statt nur eines Ultraschallwandlers 29 sind hier zwei in Axialrichtung des Rohres 34 hintereinander angeordnete Ultraschallwandler vorgesehen, und zwar ein Ultraschallgeber 42 mit dem Abstand L zum Rohrende 41 und ein um den Abstand a näher zum Rohrende 41 angeordneter Ultraschallempfänger 43, wobei der Abstand zum Rohrende 41 durch b angezeigt ist. Beide Ultraschallwandler sind in einer hier nicht näher dargestellten Halterung geführt, welche in analoger Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 an dem hier ebenfalls nicht dargestellten Preßwerkzeug 1 fest angebracht ist. Auf diese Weise ist gesichert, daß Ultraschallgeber 42 und Ultraschallempfänger 43 bei bestimmungsgemäßem Ansetzen des Preßgeräts am Preßfitting 35 immer gleiche Abstände zum Preßfitting 35 haben.Figure 4 shows a schematic variant of the embodiment according to Figures 1 to 3. Instead of just one ultrasonic transducer 29, two ultrasonic transducers are provided here, arranged one behind the other in the axial direction of the pipe 34, namely an ultrasonic transmitter 42 at a distance L from the pipe end 41 and an ultrasonic receiver 43 arranged at a distance a closer to the pipe end 41, the distance to the pipe end 41 being indicated by b. Both ultrasonic transducers are guided in a holder not shown in detail here, which is firmly attached to the pressing tool 1, also not shown here, in a similar manner to the embodiment according to Figures 1 to 3. In this way, it is ensured that the ultrasonic transmitter 42 and the ultrasonic receiver 43 are always at the same distance from the press fitting 35 when the pressing device is correctly attached to the press fitting 35.
Mit Hilfe des Ultraschallgebers 42 können Ultraschallwellen schräg in Richtung auf das Rohrende 41 eingeschallt werden, die sich im Rohr 34 als Transversalwellen zum Rohrende 41 hin ausbreiten und dort reflektiert werden. Die Ultraschallechos können dann von dem Ultraschallempfänger 43 empfangen und in elektrische Bmpfangssignale umgewandelt werden. Darüberhinaus kann die vom Ultraschallgeber 42 direkt zum Ultraschallempfänger 43 kommende Schallwelle erfaßt werden. Die Laufzeit dieser Schallwelle dient in der Meßschaltung als Basis für die Schallgeschwindigkeit des Rohrmaterials.With the help of the ultrasonic transmitter 42, ultrasonic waves can be emitted obliquely towards the pipe end 41, which spread out in the pipe 34 as transverse waves towards the pipe end 41 and are reflected there. The ultrasonic echoes can then be received by the ultrasonic receiver 43 and converted into electrical reception signals. In addition, the sound wave coming directly from the ultrasonic transmitter 42 to the ultrasonic receiver 43 can be detected. The travel time of this sound wave serves in the measuring circuit as the basis for the speed of sound of the pipe material.
In Figur 5 ist das Rohr 34 mit dem Rohrende 41 erneut dargestellt, jedoch ohne den Preßfitting 35. "A" versinnbildlicht die Stelle, an der der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Ultraschallwandler 29 auf dem Rohr 34 aufgesetzt ist, und zwar in einem Abstand L zum Rohrende 41. Die Übertragung erfolgt ohne Koppelhilfsmedium wie Wasser oder Gelee. Mit Hilfe des Ultraschallwandlers 29 werden schräge Ultraschallimpulse von sehr kurzer Zeitdauer eingeschallt. Hierdurch entstehen über den Rohrquerschnitt transversale Schallwellen, die sich in allen Richtungen ausbreiten. Dabei ist der Abstand L so gewählt, daß eventuelle Schallreflexionen von links ausgeblendet werden können, indem der Abstand L wesentlich kleiner als die Gesamtlänge des Rohres 34 gewählt wird.In Figure 5, the pipe 34 with the pipe end 41 is shown again, but without the press fitting 35. "A" symbolizes the point at which the ultrasonic transducer 29 shown in Figures 1 to 3 is placed on the pipe 34, namely at a distance L from the pipe end 41. The transmission takes place without an auxiliary coupling medium such as water or jelly. With the help of the ultrasonic transducer 29, oblique ultrasonic pulses of very short duration are transmitted. This creates transverse sound waves across the pipe cross-section, which spread in all directions. The distance L is chosen so that any sound reflections from the left can be blocked out by choosing the distance L to be significantly smaller than the total length of the pipe 34.
Der eingeschallte Ultraschallimpuls bzw. die Ultraschallwelle läuft bis zum Rohrende 41 und wird dort reflektiert. Die Laufzeit hängt davon ab, an welchem Punkt des Rohrquerschnitts zwischen S0 und Sl der jeweilige Anteil des Ultraschallimpulses reflektiert wird, d. h. je größer der Winkel &agr; ist, desto langer braucht der Anteil des Ultraschallimpulses, um nach Reflexion am Rohrende 41 wieder um Ausgangspunkt A und damit zu dem Ultraschallwandler 29 zu kommen. Die geringste Laufzeit hat der parallel zur Oberfläche des Rohres 34 zwischen A und S0 verlaufende Anteil. Seine Laufzeit entspricht dem Abstand L und istThe ultrasonic pulse or ultrasonic wave that is emitted travels to the pipe end 41 and is reflected there. The travel time depends on the point of the pipe cross-section between S0 and Sl at which the respective portion of the ultrasonic pulse is reflected, i.e. the larger the angle α , the longer the portion of the ultrasonic pulse needs to return to the starting point A and thus to the ultrasonic transducer 29 after being reflected at the pipe end 41. The portion that runs parallel to the surface of the pipe 34 between A and S0 has the shortest travel time. Its travel time corresponds to the distance L and is
damit ein Meß für die Einschubtiefe des Rohres 34 in den Preßfitting 35, wenn das Preßwerkzeug 1 auf die Rohrverbindung 33 in der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Stellung aufgesetzt ist, die Preßnuten 15, 16 also den Ringwulst 36 einfassen.thus a measurement for the insertion depth of the pipe 34 into the press fitting 35 when the pressing tool 1 is placed on the pipe connection 33 in the position shown in Figures 1 to 3 , the pressing grooves 15, 16 thus enclose the annular bead 36.
Die im Winkel zu der Rohroberfläche laufenden Anteile des Ultraschallimpulses legen teilelliptische Strecken zurück, wie dies am Beispiel des Winkels &agr; und damit der Strecke A-Q durch Projizierung der Schnittfläche durch das Rohr 34 nach unten dargestellt ist. Der Ultraschallimpuls geht von A aus und teilt sich in einen Anteil A-G und einen Anteil A-H. Dabei erfolgt bei G und H die Reflexion. Am längsten ist der Weg von A bis Sl, Ist der Winkel &agr; größer als bei der Strecke A-Sl, also bei einem Winkel A-Sl bis A-K, löschen sich die Anteile des Ultraschallimpulses selbst aus, da sie sich entlang der Strecke K-Sl treffen und gleiche Amplitude und Phasen besitzen.The parts of the ultrasonic pulse running at an angle to the pipe surface cover partially elliptical distances, as shown in the example of the angle α and thus the distance AQ by projecting the cutting surface downwards through the pipe 34. The ultrasonic pulse starts from A and is divided into a part AG and a part AH. The reflection occurs at G and H. The longest path is from A to Sl. If the angle α is larger than the distance A-Sl, i.e. at an angle A-Sl to AK, the parts of the ultrasonic pulse cancel each other out because they meet along the distance K-Sl and have the same amplitude and phase.
Nach Reflexion am Rohrende 41 kommen am Punkt A zeitlich nacheinander Reflexionen des Ultraschallimpulses an. Wenn sie von der Innenseite der Rohrwandung selbst kommen, ist die Zeit bei den üblicherweise verwendeten dünnwandigen Rohren sehr kurz, so daß sie ausgeblendet werden können. Umgekehrt treffen die von dem hier nicht dargestellten anderen Rohrende kommenden Echos im Verhältnis zu den Echos vom Rohrende 41 so spät ein, daß sie ebenfalls ausgeblendet werden können.After reflection at the end of the pipe 41, reflections of the ultrasonic pulse arrive at point A one after the other. If they come from the inside of the pipe wall itself, the time is very short in the case of the thin-walled pipes usually used, so that they can be masked out. Conversely, the echoes coming from the other end of the pipe (not shown here) arrive so late in relation to the echoes from the end of the pipe 41 that they can also be masked out.
Figur 6 zeigt eine Schar von Teilellipsen, die die Anteile der Schallimpulse bei einem Geberabstand L zum Rohrende 41 von 32 mm und bei einem Rohrdurchmesser von 27 mm durchlaufen.Figure 6 shows a family of partial ellipses which pass through the components of the sound pulses at a sensor distance L to the pipe end 41 of 32 mm and at a pipe diameter of 27 mm.
In Figur 7 ist die jeweils halbe zurückgelegte Strecke S über den Winkel des jeweiligen Anteils des Schallimpulses aufgezeichnet. Bei einem Winkel Null ist die halbe zurückgelegte Strecke S identisch mit L und damit mit dem Abstand des Ultraschallwandlers 29 vom Rohrende 41. Je größer der Winkel &agr; {Figur 5) wird, desto langer werden die Strecken und damit die Laufzeiten. DieIn Figure 7, half the distance S covered is plotted against the angle of the respective portion of the sound pulse. At an angle of zero, half the distance S covered is identical to L and thus to the distance of the ultrasonic transducer 29 from the pipe end 41. The larger the angle α (Figure 5), the longer the distances and thus the travel times. The
Enden der senkrechten Striche ergeben - miteinander verbunden eine für den jeweiligen Rohrdurchmesser charakteristische Kurve, die den Reflexionsverlauf darstellt. Der Winkel, bei dem Auslöschung erfolgt, ist im vorliegenden Beispiel 57°. Er ist umso kleiner, je größer der Abstand des Ultraschallwandlers 29 vom Rohrende 41 ist.The ends of the vertical lines, when connected to one another, form a curve that is characteristic of the respective pipe diameter and represents the reflection pattern. The angle at which cancellation occurs is 57° in the present example. It is smaller the greater the distance between the ultrasonic transducer 29 and the pipe end 41.
Die charakteristische Kurvenform, die sich aus der Verbindung der Enden der vertikalen Striche ergibt, ist umso steiler, je größer der Durchmesser des Rohres 34 ist. Nach Erfassung des Abstands L - hier 32 mm - läßt sich aufgrund der Kurvenform ermitteln, welchen Durchmesser das Rohr 34 hat. Dies kann dazu verwendet werden, über die Auswerteeinrichtung eine Anzeige über den Rohrdurchmesser zu geben, damit die Bedienungsperson für das Preßgerät 1 entscheiden kann, ob der Durchmesser zu dem Preßgerät 1 paßt oder nicht. Sicherheitshalber kann die Ermittlung des Rohrdurchmessers auch mit dem Antrieb für das Preßgerät 1 dergestalt verbunden werden, daß der Antrieb blockiert wird, wenn der festgestellte Rohrdurchmesser nicht zu den Einbuchtungen 13, 14 des Preßgeräts 1 paßt.The characteristic curve shape, which results from the connection of the ends of the vertical lines, is steeper the larger the diameter of the pipe 34. After measuring the distance L - here 32 mm - the diameter of the pipe 34 can be determined based on the curve shape. This can be used to provide an indication of the pipe diameter via the evaluation device so that the operator of the pressing device 1 can decide whether the diameter fits the pressing device 1 or not. To be on the safe side, the determination of the pipe diameter can also be linked to the drive for the pressing device 1 in such a way that the drive is blocked if the determined pipe diameter does not fit the indentations 13, 14 of the pressing device 1.
Claims (19)
Schallgeschwindigkeit des Rohres (34) entsprechende Größe
aus dem Verhalten eines Ultraschallsignals eingerichtet ist, wobei dieser Wert anschließend für die Bestimmung der Einschubtiefe
übernommen wird.settable and the measuring circuit for the calculation of one of the
Sound velocity of the pipe (34) corresponding size
from the behavior of an ultrasonic signal, which value is then used to determine the insertion depth
is taken over.
der Ultraschallempfänger (43) im Längsabstand zueinander angeordnet sind und daß die Meßschaltung auch für die Erfassung
der Laufzeit eines Ultraschallsignals vom Ultraschallgeber (42) direkt zum Ultraschallempfänger (43) eingerichtet ist, wobei diese Laufzeit anschließend als ein der Schallgeschwindigkeit entsprechende Größe für die Bestimmung der Einschubtiefe übernommen wird.characterized in that the ultrasonic transmitter (42) and
the ultrasonic receiver (43) are arranged at a longitudinal distance from each other and that the measuring circuit is also for the detection
the transit time of an ultrasonic signal from the ultrasonic transmitter (42) directly to the ultrasonic receiver (43), this transit time then being adopted as a value corresponding to the speed of sound for determining the insertion depth.
(34) hat.characterized in that the measuring device comprises a display device for the speed of sound and an input device for specifying the speed of sound of the pipe
(34) has.
als eine für die Schallgeschwindigkeit charakteristische
Größe herangezogen wird.The signal generated for the measuring circuit
as a characteristic of the speed of sound
size is used.
die zumindest qualitative Darstellung der Magnetisierbarkeit hat.characterized in that the measuring device has a display for
which has at least a qualitative representation of magnetizability.
für die automatische Übernahme der der Magnetisierbarkeit entsprechenden Größe verbunden ist.characterized in that the magnetic sensor with the measuring circuit
for the automatic adoption of the size corresponding to the magnetizability.
charakteristisch ist.characterized in that the measuring circuit includes a signal which is used to detect the respective pipe diameter
is characteristic.
Durchmesser charakteristisch sind.characterized in that there are several groups of predetermined values, each of which is for a specific
diameters are characteristic.
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