Wandstärke in der Rohrleitung

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung, die insbesondere zum Fördern von Dickstoff wie bei spielsweise Beton verwendet wird, sowie ein Verfahren zur Bestimmung eines Drucks in einer solchen Rohrleitung. Außerdem betrifft die Erfindung eine Dickstoffpumpe mit einer solchen Rohrleitung.

In Rohrleitungen zum Fördern von Dickstoff wie beispielsweise Beton, wie sie insbesondere in einer sogenannten fahrbaren Betonpumpe verwendet werden, ist es von Bedeutung, einen Druck in der Leitung sowie einen Verschleißzustand dieser Leitung zu bestimmen, insbesonde re eine Wandstärke. Die Bestimmung des Drucks ist wichtig, um sogenannte Verstopfungen sehr schnell feststellen zu können, bevor diese nur noch mit viel Aufwand oder gar nicht mehr beseitigt werden können und bevor direkte mechanische Schäden eintreten können. Die Be stimmung des Verschleißzustandes ist wichtig, weil ansonsten, gerade wenn der Dickstoff ein abrasives Material wie beispielsweise Beton mit Zuschlag ist, eine Leitung tatsächlich dünner und sogar durchgescheuert werden kann. Derartige Leitungen können dann gerade im Falle des Auftretens einer Verstopfung platzen mit daraus resultierender Gefahr für anwesende Per sonen und unerwartetem Ausfall einer Dickstoffpumpe.

Das Einbringen von Drucksensoren in die Leitung ist schwierig und fehleranfällig, da diese Drucksensoren direkt mit dem zu fördernden Dickstoff in Kontakt kommen, was gerade im Fall von Beton Schwierigkeiten bereitet und die Drucksensoren beschädigt.

AUFGABE UND LÖSUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Rohrleitung, eine eingangs genannte Dickstoff pumpe sowie ein eingangs genanntes Verfahren zur Bestimmung von Druck und/oder Wandstärke in einer solchen Rohrleitung zu schaffen, mit denen Probleme des Stan des der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, einen Druck und/oder einen Verschleißzustand der Rohrleitung einfach, dauerhaft und zuverlässig bestimmen zu können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Rohrleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch eine Dickstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 18 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche Merkmale nur für die Rohrleitung, nur für die Dickstoffpumpe oder nur für das Verfahren beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für eine Rohrleitung als auch für eine Dickstoffpumpe und für ein Verfahren selbständig und unabhängig voneinander gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Es ist vorgesehen, dass die Rohrleitung Bestimmungsmittel zur Bestimmung eines Drucks in der Rohrleitung und/oder einer Wandstärke der Rohrleitung aufweist. Aus der Wandstärke der Rohrleitung kann dann ein Verschleißzustand dieser Leitung bestimmt werden. Dabei soll die Rohrleitung vorteilhaft zum Fördern von Dickstoff wie beispielsweise Beton, mit oder ohne Zu schläge, dienen. Die Rohrleitung weist einen ersten Längsabschnitt mit einer ersten Wandstär ke und einen zweiten Längsabschnitt mit einer zweiten Wandstärke auf, wobei diese zweite Wandstärke größer ist als die erste Wandstärke. Es können auch noch mehr Längsabschnitte mit unterschiedlichen Wandstärken an der Rohrleitung vorgesehen sein, diese beiden aber sind auf alle Fälle vorgesehen.

Erfindungsgemäß weisen die genannten Bestimmungsmittel ein erstes Dehnmessmittel an einer Außenseite des ersten Längsabschnitts und ein zweites Dehnmessmittel an einer Außen seite des zweiten Längsabschnitts auf. Diese beiden Dehnmessmittel sind jeweils fest an ihren entsprechenden Längsabschnitten angebracht oder auf der Außenseite der Längsabschnitte aufgebracht. So können sie beispielsweise direkt darauf befestigt sein durch ein Verfahren, wel ches aus der Gruppe von Aufkleben, Aufschrauben, Aufschweißen, Auflöten, Aufschrumpfen oder Befestigen mit einer übergreifenden Schelle, insbesondere in Umfangsrichtung der Rohr leitung, ausgewählt ist. Alternativ können die Dehnmessmittel sozusagen an der Außenseite eines Längsabschnitts aufgelegt werden und dann durch Befestigungsmittel von außen befes tigt werden, wozu beispielsweise eine vorgenannte Schelle dienen kann. Wichtig ist jedenfalls, dass die Dehnmessmittel an der Außenseite der Längsabschnitte verlaufen und nicht nur punk tuell fest angebracht sind, sondern so angebracht sind, dass sie eine Längenänderung entlang ihres Verlaufs oder entlang ihrer Länge, die durch eine Dehnung und somit Weitung der Rohr leitung in diesem Bereich entsteht, erfassen können. Eine solche Dehnung kann nicht nur zwischen den Enden eines länglichen Dehnmessmittels auftreten, sondern auch in einem Be reich dazwischen. Sie soll in jedem Fall sicher und möglichst genau erfasst werden können.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die ersten Dehnmessmittel und die zwei ten Dehnmessmittel in derselben Richtung bzw. ihre Wirkrichtung und ihre Messrichtung ist die- selbe. Dann sind die Messergebnisse auch direkt vergleichbar, um daraus auf eine mögliche Dehnung schließen zu können, welche wiederum auftritt, weil ein Druck in der Rohrleitung über einem bestimmten Grenzwert liegt oder eine Wandstärke der Rohrleitung unter einem be stimmten Grenzwert liegt, so dass die Rohrleitung sich aufgrund der geringeren Stabilität etwas weitet bzw. dehnt. Eine solche Weitung der Rohrleitung kann zwar sehr gering sein, mit der hohen Genauigkeit von vielen Dehnmessmitteln wie beispielsweise Dehnmessstreifen kann dies dennoch genau erfasst werden.

Dehnmessmittel können allgemein ausgewählt sein aus einer Gruppe, die Dehnmessstreifen, elektrisch leitfähige Drähte, kraftmessende Einpress-Sensoren sowie Glasfasern enthält. Dehn messstreifen sind dem Fachmann aus anderen Anwendungen bekannt und werden elektrisch betrieben bzw. angesteuert und ausgewertet. Elektrisch leitfähige Drähte werden in ähnlicher Form elektrisch angesteuert und ausgewertet. Dies gilt auch für die genannten kraftmessenden Einpress-Sensoren. Bei Glasfasern kann deren Länge und somit auch eine Längenveränderung als Dehnung optisch sehr genau erfasst werden mit an sich grundsätzlich vorhandener Mess technik. Dazu sind die Glasfasern unter Umständen speziell ausgebildet und weisen mehrere Reflexionsebenen in der Glasfaser auf, die als Fertigungsdefekte bei der Glasfaserherstellung entstehen und so genutzt werden können. Alternativ können künstlich teilreflektierende Spiegel eingebracht werden. Dies ist auch möglich, und zwar auch bei vertretbarem Aufwand. Dadurch werden sozusagen Teilstücke in der Glasfaser geschaffen bzw. die Glasfaser wird in einzelne Längenabschnitte geteilt, deren Länge und somit auch Längenveränderung einzeln gemessen werden kann. Mit der erfindungsgemäßen jeweiligen Messung sind die Ergebnisse auch direkt vergleichbar, um daraus auf eine mögliche Dehnung schließen zu können. Eine sehr einfache Methode, weil ihre Verwendung auch häufig zur Messung von Verformungen verwendet wird, umfasst den Einsatz von Dehnmessstreifen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens ein Dehnmessmittel und/oder der zweite Längsabschnitt der Rohrleitung einen Abstand von mindestens einem Ende der Rohrlei tung auf, der mindestens dem Innendurchmesser der Rohrleitung entspricht. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass ein Dehnmessmittel bzw. der zweite Längsabschnitt der Rohrleitung nicht zu nahe an einem Ende der Rohrleitung angeordnet sein sollte. Vorteilhaft beträgt der Abstand sogar mindestens das Doppelte des Innendurchmessers der Rohrleitung, so dass ein deutlicher Abstand gegeben ist.

In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Dehnmessmittel und das zweite Dehnmessmittel länglich ausgebildet. Ihre Länge kann größer sein als ihre Breite. Vor teilhaft gilt dies vor allem für die vorgenannten Dehnmessstreifen. Es kann vorgesehen sein, dass beide Dehnmessmittel mit derselben Ausrichtung an der Rohrleitung angebracht sind, wie zuvor ausgeführt worden ist, und wenn sie länglich sind, ist dies besonders gut und definiert möglich. Ihre Ausdehnung kann einerseits so sein, dass ihre Längsrichtung in etwa entlang der Längsrichtung der Rohrleitung verläuft, vorteilhaft genau entlang der Längsrichtung der Rohrlei tung. Alternativ kann die Längsrichtung der Dehnmessmittel auch davon abweichen, insbeson dere in einem Winkel zwischen 10° und 90° dazu verlaufen. Bei einem Winkel von 90° verlaufen sie quer zur Längsrichtung der Rohrleitung bzw. entlang der Umfangsrichtung und können dann hier eine Änderung der Ausdehnung messen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass mindestens eines der Dehn messmittel ein Dehnmessstreifen ist, der mehrere Teilstreifen aufweist bzw. in mehrere Teil streifen aufgeteilt ist. Jeder dieser Teilstreifen bildet dabei einen Teil-Dehnmessstreifen mit einer Empfindlichkeit entlang jeweils genau einer Richtung, und man kann genau einen Mess wert an ihm ablesen. So können beispielsweise zwei Teil-Dehnmessstreifen in einem Dehn messmittel vorgesehen sein, die rechtwinklig zueinander verlaufen und somit sozusagen in zwei Richtungen messen können. So kann sozusagen eine Ausdehnung in der Fläche von diesem Dehnmessstreifen mit Messmitteln mit zwei Teil-Dehnmessstreifen erfasst werden. Auch hierfür ist eine entsprechende Ansteuerung und Auswertung bekannt.

Für die Rohrleitung selbst kann in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Innendurchmesser in beiden Längsabschnitten gleich ist. Vorteilhaft verläuft die Rohrleitung exakt gerade, so dass die Innendurchmesser auch sehr gut vergleichbar sind bzw. die Kontinui tät der Innendurchmesser leicht und deutlich erkennbar ist. Der Vorteil einer solchen Rohrlei tung mit gleichbleibendem Innendurchmesser kann auch darin liegen, dass dann der genannte Dickstoff wie beispielsweise Beton sehr gut und ohne Druckverlust bzw. zu großen Widerstand hindurchgepumpt werden kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Rohr leitung nur den ersten Längsabschnitt und den zweiten Längsabschnitt aufweist, also insgesamt nur zwei unterschiedliche Wandstärken. Dies kann bedeuten, dass keine weiteren oder anderen Längsabschnitte mit unterschiedlicher Wandstärke und/oder unterschiedlichem Innendurch messer oder Außendurchmesser vorgesehen sind. Übliche Flansche an den Enden der Rohrlei tungen oder sonstige Verbindungsmittel zum Verbinden mit weiteren Rohrleitungen, die erkenn bar für diesen Zweck des Verbindens vorgesehen und ausgebildet sind, sollen hierbei nicht ge zählt werden. Eine solche Rohrleitung kann dann relativ kurz sein, beispielsweise nur 0,5 m bis 1 m oder sogar bis 1 ,5 m lang sein. Sie dient dann eben dem Zweck der Messung des Drucks in einer Leitung beim Befördern von Dickstoff odgl. sowie möglicherweise eines Verschleißes. Dabei kann zur Vereinfachung davon ausgegangen werden, dass ein Verschleiß in einer Rohr leitung zumindest bei gleichem Innendurchmesser überall gleich ist, insbesondere unabhängig davon, wo an einer erfindungsgemäßen Dickstoffpumpe, also eher am Ende oder eher am An fang einer Förderleitung, die Rohrleitung montiert ist.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann der erste Längsabschnitt direkt an den zweiten Längsabschnitt anschließen. Dabei erfolgt vorteilhaft ein Übergang in der Wandstärke zwischen den beiden Längsabschnitten. Einerseits ist es möglich, dass dieser Übergang zwischen der ersten Wandstärke und der zweiten Wandstärke abrupt ausgebildet ist als eine Art Stufe. Die Stufe kann direkt kantig ausgebildet sein, alternativ kann sie am Innenwinkel, möglicherweise auch am Außenwinkel, abgerundet sein und einen Radius von mindestens 2 % des Innendurchmessers der Rohrleitung aufweisen, vorzugsweise mindestens 5 % oder min destens 10 %. Alternativ kann in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung der Übergang all mählich erfolgen, so dass entweder eine gerade oder eine gebogene bzw. geschwungene Flan ke vorliegt in der Seitenansicht.

An der Rohrleitung kann, wie zuvor angedeutet worden ist, an mindestens einem Ende ein Flansch vorgesehen sein. Damit kann die Rohrleitung an weitere Leitungen angeschlossen wer den bzw. mit weiteren Leitungen verbunden werden. Vorteilhaft weist die Rohrleitung an beiden Enden jeweils einen Flansch für eine solche Anbindung oder Verbindung auf.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist jeder der Längsbereiche einen gleichbleiben den Außendurchmesser auf, so dass gerade durch diesen Bereich gleichbleibenden Außen durchmessers jeweils ein Längsabschnitt definiert ist. Alternativ kann sich ein Außendurch messer der Rohrleitung, insbesondere auch bei gleichbleibendem Innendurchmesser, gleich bleibend ändern. An unterschiedlichen Punkten entlang der Länge der Rohrleitung liegen dann eben unterschiedliche Außendurchmesser und somit unterschiedliche Wandstärken vor, wo durch sich die unterschiedlichen Längsabschnitte bzw. der erste Längsabschnitt und der zweite Längsabschnitt ergeben.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Längsabschnitt und der zweite Längsabschnitt einstückig und einteilig hergestellt. Somit kann die gesamte Rohrleitung einstückig hergestellt sei. Dies vereinfacht die Herstellung und ergibt vor allem eine sehr stabile Rohrleitung.

In einer zweiten anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Rohrleitung ein Rohr mit einer durchgehend konstanten ersten Wandstärke auf, insbesondere auch mit durchgehend konstan- tem Innendurchmesser und Innenquerschnitt. Dieses Rohr bildet grundsätzlich den ersten Längsabschnitt. Für den zweiten Längsabschnitt sind ein Außenrohr als Manschette oder alter nativ eine Schelle auf das Rohr aufgesetzt, wobei die Manschette oder Schelle eine zusätzliche Wandstärke entsprechend dem gewollten Unterschied zwischen der ersten Wandstärke und der zweiten Wandstärke bilden. Eine solche Rohrleitung wird also zweiteilig hergestellt. Die Man schette kann zur festen Verbindung mit der Rohrleitung befestigt sein, wobei sich hier An schweißen oder Aufschrumpfen anbieten. Eine alternative offene Schelle kann mittels einer Schraube odgl. aufgeklemmt sein.

Nicht nur eine Wandstärke ist vorteilhaft im ersten Längsabschnitt und/oder im zweiten Längs abschnitt konstant, sondern auch ein Innendurchmesser bzw. Innenquerschnitt und ein Außen durchmesser bzw. Außenquerschnitt. Dann kann von jeweils gleichen und somit auch berechenbaren und vorhersehbaren Verhältnissen ausgegangen werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung beträgt die zweite Wandstärke 10 % bis 300 % mehr als die erste Wandstärke, ist also deutlich dicker. Vorteilhaft sind dies 75 % bis 250 %, also kann es beispielsweise etwa der Faktor 2 sein.

In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist in der Rohrleitung ein durchgehendes Innenrohr angeordnet. Dieses Innenrohr weist einen konstanten Innendurchmesser und eine konstante Wandstärke auf, vorteilhaft ist es mit einem kreisrunden Innenquerschnitt versehen. Die Wandstärke des Innenrohrs kann geringer sein als die erste Wandstärke. So kann sie bei spielsweise 10 % bis 75 % der ersten Wandstärke betragen, vorteilhaft 25 % bis 50 %. Das Innenrohr kann flächig an der Innenseite der beiden Längsabschnitte anliegen, beispielsweise auch fest damit verbunden sein durch Einschrumpfen oder thermisches Schrumpfen. So kann das Innenrohr nahezu völlig fest mit der Rohrleitung verbunden sein. Des Weiteren ist es mög lich, dieses Innenrohr so auszubilden, dass es verschleißfester ist als die Rohrleitung im Übri gen. Dies gilt vor allem für hindurchströmendes Material bzw. zu fördernden Dickstoff, insbe sondere vorgenannten Beton. So kann eine Rohrleitung allgemein verschleißfester gemacht werden. Des Weiteren kann dies auch für eine Messung genutzt werden, beispielsweise als Vergleich zu anderen Rohrleitungen, die nicht mit derart verschleißfesten Innenrohren versehen sind.

Bei einer erfindungsgemäßen Dickstoffpumpe, die eine Förderleitung zum Fördern von Dickstoff aufweist, ist mindestens eine erfindungsgemäße Rohrleitung vorgesehen. Sie ist dabei in einem Weg des von der Dickstoffpumpe geförderten Dickstoffs angeordnet, also innerhalb der Förder leitung, beispielsweise relativ weit vorne zu Beginn der Förderleitung. Hier ist üblicherweise ein Druck in der Leitung beim Fördern von Dickstoff am größten, weil der Beginn der Förderleitung üblicherweise auch auf dem niedrigsten Höhenniveau liegt. Somit ist hier neben dem Druck auch die Verschleißanfälligkeit am größten, so dass vor allem hier ein Verschleiß in der Förder leitung durch eine eingesetzte erfindungsgemäße Rohrleitung erfasst werden sollte.

Um nun mit einer erfindungsgemäßen Rohrleitung einen Druck in der Rohrleitung und/oder eine Wandstärke und somit einen Verschleiß in der Rohrleitung zu erfassen, wird eine Längenände rung des ersten Dehnmessmittels und eine Längenänderung des zweiten Dehnmessmittels in der Umfangsrichtung der Rohrleitung und/oder in der Längsrichtung der Rohrleitung bestimmt. Eine solche Längenänderung kann, insbesondere abhängig von der Art des Dehnmessmittels, relativ oder absolut sein. Dann kann unter Verwendung dieser erfassten Längenänderung beider Dehnmessmittel eine erste Wandstärke des ersten Längsabschnitts bestimmt werden. Dazu kann eine Querdehnzahl des Materials der Rohrleitung verwendet werden, ebenso kann eine Differenz bzw. ein Unterschied zwischen der ersten Wandstärke und der zweiten Wand stärke verwendet werden. Dies ist eigentlich aus sich heraus einleuchtend.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann aus der bestimmten ersten Wandstärke, mindes tens der Längenänderungen in Umfangsrichtung, ob diese nun relativ oder absolut sind, und aus der Querdehnzahl des Materials der Rohrleitung der Druck innerhalb des ersten Längsab schnitts bestimmt werden. Dies dient eben zur vorbeschriebenen Erkennung von Verstopfungen in einer Förderleitung einer Dickstoffpumpe. Auf ähnliche Art kann dann unter zusätzlicher Hin zunahme der Differenz zwischen der ersten Wandstärke und der zweiten Wandstärke der Druck innerhalb des zweiten Längsabschnitts bestimmt werden. Werden dann der erste Druck und der zweite Druck gemittelt, kann ein Druck innerhalb der gesamten Rohrleitung bestimmt werden, zumindest ein durchschnittlicher Druck sowie ein maximaler Druck als eine Art Druckspitze. Dabei kann vorgesehen sein, dass für den Fall, dass ein zuvor beschriebenes Innenrohr in der Rohrleitung vorhanden ist, die Wandstärke dieses Innenrohrs zur ersten Wandstärke und zur zweiten Wandstärke addiert wird. Schließlich muss dieses Innenrohr ähnlich mitgedehnt werden wie wenn die Rohrleitung an sich eine entsprechend größere Wandstärke hätte.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei den Berechnungen für beide Längsabschnitte der Rohrleitung, wie sie zuvor dargelegt worden sind, die Längenän derungen des Dehnmessmittels in Längsrichtung der Rohrleitung und in Umfangsrichtung der Rohrleitung berücksichtigt werden, seien es nun relative oder absolute Längenänderungen. Dies erfolgt vorteilhaft, indem jeweils zu dem Produkt aus der jeweiligen Längenänderung, sei sie relativ oder absolut, in Längsrichtung und aus der Querdehnzahl die Längenänderung in Umfangsrichtung addiert wird für einen Längsabschnitt, wobei auch diese Längenänderung jeweils relativ oder absolut genommen werden kann wie im Übrigen auch. Diese Summe wird mit der Differenz der Wandstärken multipliziert, wobei dieses Ergebnis dann wiederum dividiert wird durch die Differenz zwischen dem Produkt aus der Längenänderung in Längsrichtung und der Querdehnzahl plus die Längenänderung in Umfangsrichtung für den ersten Längsabschnitt und dem Produkt aus der Längenänderung in Längsrichtung und der Querdehnzahl plus die Längenänderung in Umfangsrichtung für den zweiten Längsabschnitt. Besonders vorteilhaft kann für beide Längsabschnitte der Rohrleitung eine Formel verwendet werden, wie sie in der Beschreibung zur Fig. 2 erläutert wird.

Diese Berechnung ist überschaubar kompliziert und kann von einem entsprechenden Prozessor schnell und vor allem auch sehr genau durchgeführt werden.

Vorteilhaft befindet sich der zweite Längsabschnitt mit der größeren Wandstärke eher etwa im Mittelbereich der Rohrleitung bzw. die Mitte der Rohrleitung liegt in diesem zweiten Längsab schnitt mit der größeren zweiten Wandstärke.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wer den im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Dickstoffpumpe an einem Fahrzeug mit Auslegerarm und einer Förderleitung daran,

Fig. 2 einen Schnitt und eine Draufsicht auf eine erste Ausgestaltung einer erfindungs gemäßen Rohrleitung mit zwei unterschiedlich dicken Längsabschnitten bei ein teiliger Ausgestaltung der Rohrleitung,

Fig. 3 eine andere Ausbildung der Erfindung ähnlich Fig. 2 mit einem verschleißfesten

Innenrohr, Fig. 4 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Rohrleitung ähnlich Fig. 1 mit zwei unterschiedlichen Längsabschnitten mit jeweils unterschiedlicher Wandstärke,

Fig. 5 eine weitere erfindungsgemäße Rohrleitung mit vier unterschiedlichen Längsab schnitten mit jeweils drei unterschiedlichen Wandstärken,

Fig. 6 eine weitere erfindungsgemäße Rohrleitung mit einer an einem durchgehenden

Rohr angebrachten dicken Manschette und einer Schelle mit Dehnmessstreifen,

Fig. 7 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrleitung mit daran angebrachter

Schelle, an deren Außenseite ein Dehnmessstreifen angeordnet ist,

Fig. 8 eine weitere erfindungsgemäße Rohrleitung mit konisch gleichmäßig ansteigen der Wandstärke samt spiralig aufgewickelter Glasfaser in der Schnittdarstellung und

Fig. 9 eine Ansicht von außen auf die Rohrleitung aus Fig. 8.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFUHRUNGSBEISPIELE

In der Fig. 1 ist ein Fahrzeug dargestellt, das einen dreigliedrigen Auslegerarm 2 und eine Betonpumpe 3 aufweist. Die Betonpumpe 3 ist die erfindungsgemäße Dickstoffpumpe und weist eine mehrteilige Förderleitung 4 am Auslegerarm 2 auf, die in ein Leitungsende 5 mündet. Hier kann gepumpter bzw. geförderter Beton austreten. Dazu wird der Beton von einer Pumpvorrich tung 6 in die Förderleitung 4 gepumpt. Je nach Länge der gesamten Förderleitung 4 und vor allem auch Höhe des Leitungsendes 5 muss erkennbar ein unterschiedlicher Druck von der Pumpvorrichtung 6 aufgebracht werden, ggf. ein sehr hoher Druck wie bekannt ist. Vor allem beim Pumpen von Beton wird, wie eingangs erläutert worden ist, die Leitung an ihrer Innenseite stark beansprucht und sozusagen abgenutzt bzw. abgescheuert. Die Wandstärke verringert sich also tatsächlich. Tritt nun eine Verstopfung auf wie eingangs erläutert, steigt der Druck stark an und somit besteht die Gefahr, dass bei hohem Druck die Förderleitung 4 an einer besonders dünnen Stelle platzen kann. Dies führt zu den eingangs genannten Gefahren. Dies gilt es also zu vermeiden, so dass man herausfinden möchte, wie stark die Abnutzung innen in der Förderleitung ist bzw. wie stark sich eine Wandstärke möglicherweise bereits reduziert hat. Des Weiteren wäre es natürlich sehr vorteilhaft, einen genannten plötzlichen starken Druckanstieg sehr schnell erfassen zu können, um die Pumpvorrichtung 6 herunterzufahren oder abzuschalten.

In die in Fig. 1 dargestellte Förderleitung 4 kann an beliebiger Stelle eine erfindungsgemäße Rohrleitung eingesetzt werden, welche dann sozusagen stellvertretend für die gesamte Förder leitung dazu dient, eine Abnutzung bezüglich einer Verringerung der Wandstärke zu erfassen. Des Weiteren soll damit auch der Druck innerhalb der Förderleitung 4 erfasst werden können. Eine solche Rohrleitung ist ausschnittsweise in Fig. 2 dargestellt in einer ersten Ausbildung der Erfindung. Diese Rohrleitung 11 kann beispielsweise 1 m lang sein und im unteren Bereich der Förderleitung 4, beispielsweise noch vor dem Auslegerarm 2 oder am untersten Glied des Aus legerarms 2, leicht entnehmbar montiert sein.

Die Rohrleitung 11 ist vorteilhaft ein exakt gerades Rohr und kann vorteilhaft einen radialsym metrischen Querschnitt aufweisen. Ein Innenquerschnitt ist vorteilhaft kreisrund, besonders vor teilhaft sind dies auch die Außenquerschnitte. Es gibt erkennbar zwei Längsabschnitte 13a links und 13b rechts, die jeweils noch beliebig lang weitergeführt sein können. Der linke erste Längs abschnitt 13a weist eine Wandstärke s auf. Der rechte zweite Längsabschnitt 13b weist eine Wandstärke s+ds auf, ist hier etwas mehr als doppelt so dick, wie die Fig. 2 zeigt. Ein mittlerer Durchmesser der Rohrleitung 11 im zweiten Längsabschnitt 13b beträgt d _m , wobei dieser Durchmesser d _m hier nur teilweise dargestellt ist. Mitten in der Rohrleitung ist durch die Punktie rung ein Dickstoff 12 dargestellt, vorteilhaft Beton.

Wie auch aus der unten in Fig. 2 dargestellten Draufsicht auf die Rohrleitung 11 erkennbar ist, ist auf den ersten Längsabschnitt 13a ein erster Dehnmessstreifen 16a aufgebracht, und auf den Längsabschnitt 13b ein zweiter Dehnmessstreifen 16b, die hier identisch sind. Die Drauf sicht zeigt, dass die beiden Dehnmessstreifen 16a und 16b mit exakt gleicher Längsausrichtung angeordnet sind, nämlich entlang der strichpunktiert dargestellten Mittelachse. Die beiden Dehnmessstreifen 16a und 16b sind dabei erkennbar etwas länger als breit ausgebildet, so dass ihre Erstreckung in Längsrichtung der Rohrleitung 11 etwa 30 % bis 50 % größer ist als ihre Erstreckung in Querrichtung dazu. Diese beiden Dehnmessstreifen sind vorteilhaft ausge bildet wie zuvor erläutert, nämlich mit jeweils zwei Teil-Dehnmessstreifen, die rechtwinklig zu einander verlaufen. Sie können also eine Dehnung in zwei Richtungen rechtwinklig zueinander erfassen und somit ggf. auch eine Dehnung in der Fläche.

Die Dehnmessstreifen 16a und 16b weisen jeweils eine relative Längenänderung S _|ängsi und £i _ängs 2 in Längsrichtung der Rohrleitung 11 auf, also entlang von zwei Teil-Dehnmessstreifen, so wie eine relative Längenänderung s _que n und £ _quer 2 in Richtung senkrecht dazu, also entlang von den zwei anderen Teil-Dehnmessstreifen. Die Dehnmessstreifen 16a und 16b sind flächig und fest auf die Außenseite der Rohrleitung 11 in den Längsabschnitten 13a und 13b aufgebracht, beispielsweise stabil und dauerhaft aufgeklebt. Dies ist für Dehnmessstreifen allgemein be kannt. Vorteilhaft arbeiten sie mit veränderlichen Widerständen, wobei eine entsprechende Kon taktierung und elektrische Auswertung hier nicht dargestellt ist. Das ist für den Fachmann aber leicht zu realisieren mit Standard-Lösungen für die Auswertung von Dehnmessstreifen. Die Berechnung der Wandstärke s gemäß Fig. 2 wird im Folgenden dargelegt. Dabei wird da von ausgegangen, dass der Druck P im ersten Längsabschnitt 13a dem Druck P im zweiten Längsabschnitt 13b entspricht, so dass die beiden gleichgesetzt werden können.

Mit der Kesselformel ergibt sich die Tangentialspannung aus dem Innendruck, aus dem mittle ren Durchmesser und der Wandstärke eines Rohres.

Die Tangentialspannung wird nicht durch Biegungen oder Axiallasten auf das Rohr verfälscht. Um sie korrekt messen zu können ist im ebenen Spannungszustand die Messung von 2 Deh nungen in 2 Richtungen erforderlich:

Umgestellt:

Eingesetzt: O _t + s _a * ϋ) * E _ P * d _m

(1 - q) ² 2 * s

Wenn die Formel zweimal aufgestellt wird (mit s1 und s2=s1+ds als Wandstärke). Dabei wurde d _ml ~ d _m2 näherungsweise als konstant angesetzt. Es ist aber ebenso möglich, wenn auch mathematisch aufwändiger, mit den exakten Werten zu rechnen. n (s _t 2 + _a2 * q) * E * 2 * (s _x + ds)

^{?2 =} (1— q) ² * d _m2

Gleichgesetzt und nach s1 aufgelöst und näherungsweise d _m1 gleich d _m2 gesetzt ergibt sich:

Mit Hilfe dieser Gleichung kann dann s1 bestimmt werden. Dieser Wert kann nun geglättet wer den. Und mit Hilfe der obenstehenden Gleichungen können nun P1 und P2 bestimmt werden. Diese Drücke P1 und P2 sollten gleich sein, in der Auswertung kann ein Mittelwert verwendet werden, der Unterschied zwischen den beiden Werten kann als Sensorkontrolle dienen. Alter nativ kann auch auf einen Längs-Dehnmessstreifen verzichtet werden wenn P1 = P2 gesetzt und die fehlende Dehnung aus der Formel ermittelt wird. Die Dehnung in Tangentialrichtung 8 _t entspricht dabei 8 _Quer , und die Dehnung in Axialrichtung 8 _a entspricht dabei 8 _Langs , und zwar je weils bezogen auf die beiden Längsabschnitte 13a und 13b.

In der Fig. 3 darunter ist eine alternative Rohrleitung 111 dargestellt, die wiederum einen radial symmetrischen Querschnitt sowie einen kreisrunden Innenquerschnitt aufweist zum Fördern von Dickstoff 112 darin. Links ist ein erster Längsabschnitt 113a mit einem ersten Dehnmess streifen 116a vorgesehen. Danach schließt sich nach rechts mit einem harten stufigen Über gang ein zweiter Längsabschnitt 113b mit einem zweiten Dehnmessstreifen 116b an. Innen ist die Rohrleitung 111 mit einem durchgehenden Innenrohr 118 versehen. Dieses Innenrohr 118 besteht aus einem verschleißfesteren Material als die Rohrleitung 111 an sich. Des Weiteren kann es als Verschleißteil aus der Rohrleitung 111 entfernt werden, beispielsweise weil es ther misch eingeschrumpft ist, sobald es zu stark verschleißt oder sogar durchgescheuert ist. Dann kann es durch ein neues Innenrohr 118 ersetzt werden, während die sonstige Rohrleitung 111 , insbesondere auch mit den aufwändigen aufgeklebten Dehnmessstreifen 116a und 116b, weiterverwendet werden kann. Für die zuvor bereits beschriebene Mathematik bzw. Berechnung eines Drucks bzw. einer Deh nung oder Wandstärke der Rohrleitung 111 kann in Anlehnung an die Angaben aus Fig. 2 eine Wandstärke des ersten Längsabschnitts 113a zusammen mit dem Innenrohr 118s zugrunde ge legt werden. Im zweiten Längsabschnitt 113b beträgt dann die Wandstärke s+ds wie dargestellt. Daraus ist auch zu ersehen, dass die Wandstärke des Innenrohrs 118 sozusagen voll zur Wandstärke der Rohrleitung 111 hinzuaddiert wird. Die hinzuaddierten Wandstärken s und s+ds sind erkennbar ähnlich wie in Fig. 2.

Wie aus der unteren Darstellung der Fig. 3 ersichtlich ist, sind Anordnung und Ausrichtung der Dehnmessstreifen 116a und 116b wie in Fig. 2 dargestellt. Des Weiteren sind auch hier diese beiden Dehnmessstreifen 116a und 116b identisch zueinander ausgebildet und vorteilhaft außen aufgeklebt.

In der Fig. 4 ist in vereinfachter Darstellung eine Rohrleitung 211 dargestellt. Sie kann beispiels weise einen Meter lang sein und einen Durchmesser von etwa 20 cm aufweisen. Die Rohrlei tung 211 ist an den Enden jeweils mit Flanschen 220 versehen, die einstückig angeformt sind, wie dies an sich bekannt sind. Sie dienen dazu, die Rohrleitung 211 mit anderen Rohrleitungen bzw. der Förderleitung auf bekannte Art und Weise zu verbinden.

Die Rohrleitung 211 weist weitgehend einen ersten Längsabschnitt 213a auf, nur in der Mitte bzw. etwas rechts von der Mitte ist ein Längsabschnitt 213b mit erkennbar dickerer Wandstärke vorgesehen. Die Rohrleitung 211 ist hier einstückig ausgebildet. Ein Übergang der Wandstärke zwischen dem mittleren Längsabschnitt 213b und den benachbarten Längsabschnitten 213a links und rechts davon ist nicht stufig gemäß den Fig. 2 und 3, sondern etwas abgerundet. Dies kann die mechanischen Eigenschaften der Rohrleitung 211 bzgl. Stabilität verbessern. Die Längsausdehnung des Längsabschnitts 213b beträgt etwa 15 % bis 20 % der gesamten Rohr leitung 211. Ihre Wandstärke beträgt etwa 150 % derjenigen des ersten Längsabschnitts 213a.

Auf die Darstellung von Dehnmessstreifen ist auch hier verzichtet, diese sind im Längsabschnitt 213b und zumindest einem der Längsabschnitte 213a angeordnet, vorteilhaft entsprechend Fig. 2 und 3.

In der Fig. 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Rohrleitung 311 dargestellt mit Flanschen 320 an den Enden wie zuvor zu Fig. 4 beschrieben. Hier sind noch mehr unterschiedliche Wandstär kenbereiche vorgesehen, wobei von links beginnend die Wandstärke der Rohrleitung 311 erst relativ dünn ist. Dann erfolgt ein abgerundeter Anstieg zu einer um etwa 50 % bis 70 % dicke ren Wandstärke im Längsabschnitt 313a. Nach etwa 15 % bis 20 % der Länge der gesamten Rohrleitung 311 erfolgt noch einmal ein abgerundeter Anstieg der Wandstärke zum Längsab schnitt 313b, wobei die beiden Längsabschnitte 313a und 313b in etwa gleich lang sind. Die Wandstärke des Längsabschnitts 313b beträgt um etwa 50 % mehr. Dann erfolgt ein abgerun deter Übergang zur relativ dünnen Wandstärke der ursprünglichen Rohrleitung 311 bis hin zum rechten Flansch 320. Bei dieser Rohrleitung 311 sind vorteilhaft Dehnmessstreifen ent sprechend der Fig. 2 und 3 in den Längsabschnitten 313a und 313b angebracht, hier aber nicht eingezeichnet. Ein weiterer Dehnmessstreifen könnte auch noch links oder rechts der beiden Längsabschnitte direkt auf der Rohrleitung 311 aufgebracht sein, ähnlich wie dies für die Fig. 4 beschrieben ist. Zwei Dehnmessstreifen werden in der Regel aber als ausreichend angesehen.

In der Fig. 6 ist eine nochmals weitere erfindungsgemäße Rohrleitung 411 dargestellt, die eben falls am linken und am rechten Ende Flasche 420 zur Befestigung aufweist. Hier sind an der an sich durchgängige mit gleichbleibendem Querschnitt versehenen Rohrleitung 411 keine Be reiche mit erhöhter Wandstärke vorgesehen, sondern links ein aufgeschrumpfter oder aufge klebter dicker Verstärkungsring 422. Unter ihm, vorteilhaft in einer entsprechenden Ausneh mung, kann sich ein linker Dehnmessstreifen 416a befinden, der beispielsweise durch den Ver stärkungsring 422 geschützt ist. An sich misst der Dehnmessstreifen 416a dann aber nur auf dem Außendurchmesser der Rohrleitung 411 an sich, so dass die Dicke des Verstärkungsrings 422 diese Messung nicht beeinflusst bzw. keine Auswirkungen darauf hat.

Rechts neben dem Verstärkungsring 422 ist eine Schelle 424 auf die Rohrleitung 411 aufge setzt und eng anliegend befestigt, wie dies auch die Schnittdarstellung der Fig. 7 zeigt. Die Schelle 424 ist auf übliche Art und Weise ausgebildet und läuft weitgehend um die Rohrleitung 411 herum bis auf einen schmalen Abstand im Bereich von abstehenden Befestigungsab schnitten 425. Diese werden mit einer schematisch angedeuteten Schraube 426 verspannt, so dass die Schelle 424 fest auf der Rohrleitung 411 sitzt. Sie zählt also ähnlich wie der zweite Längsabschnitt 213b gemäß Fig. 4 als Erhöhung der Wandstärke der Rohrleitung in diesem Be reich, weil außen auf der Schelle 424 ein Dehnmessstreifen 416b aufgebracht ist. Dieser Dehn messstreifen 416b kann dann beispielsweise zusammen mit dem vorgenannten ersten Dehn messstreifen 416a direkt auf der Rohrleitung 411 die erfindungsgemäße Messung durchführen.

In den Fig. 8 und 9 ist eine nochmals weitere Abwandlung einer erfindungsgemäßen Rohrlei tung 511 dargestellt, die an Flansche 520 an den Enden anschließend nach innen verlaufend jeweils einen ersten Längsabschnitt 513a aufweist, in etwa so ähnlich wie in der Fig. 5. Da zwischen liegt ein zweiter Längsabschnitt 513b, der eine größere Wandstärke aufweist, die allerdings nicht konstant bzw. gleichbleibend ist. Vielmehr steigt hier die Wandstärke konti nuierlich an beginnend bei der Wandstärke des ersten Längsabschnitts 513a bis zu einer Wandstärke ganz rechts, die etwa 200 % bis 250 % davon beträgt, also deutlich dicker ist. Hier kann entweder im ersten Längsabschnitt 513a ein erster Dehnmessstreifen 516a angeordnet sein. Alternativ kann im zweiten Längsabschnitt 513b eine längliche Glasfaser spiralig aufge wickelt sein mit ungefähr vier Windungen, wie dies hier dargestellt ist. In der Glasfaser 517 können mehrere Reflexionsebenen verwendet werden, was durch Fertigungsdefekte, die bei der Glasfaserherstellung entstehen, oder durch künstlich eingebrachte teilreflektierende Spiegel möglich ist. Dies ist eingangs erläutert worden. Dadurch gibt es unterschiedliche Längendeh nungen bzw. Längenveränderung an den Abschnitten der spiralig aufgewickelten Glasfaser, welche aufgenommen und verrechnet werden können. Durch die spezielle konische Form der Rohrleitung 511 können mindestens zwei Messungen vorgenommen werden.

Diese Glasfaser 517 ist derart an eine Messvorrichtung angeschlossen und an einem Ende abgeschlossen, dass die Länge der einzelnen Abschnitte, in die sie durch die Reflexionsebenen und/oder die teilreflektierenden Spiegel unterteilt ist, durch ein hin- und herlaufendes Lichtsignal exakt bestimmt werden kann. Da die Glasfaser 517 entlang ihrer Länge völlig fest mit der Außenseite der Rohrleitung 511 bzw. dem zweiten Längsabschnitt 513b verbunden ist, längt sie sich mit der Aufweitung von Rohrleitung bzw. Längsabschnitt 513b entsprechend. Diese Aufweitung von Rohrleitung bzw. Längsabschnitt ist unterschiedlich, abhängig davon, wie dick sie jeweils sind aufgrund der konischen Form. Sie kommt ja von der eingangs beschriebenen fortlaufend in Richtung nach links abnehmenden Wandstärke im zweiten Längsabschnitt 513b, wodurch die Festigkeit der Rohrleitung abnimmt und sie damit durch den Druck des darin geförderten Dickstoffs stärker ausgedehnt werden kann. Die Berechnung einer jeweiligen Wandstärke erfolgt hier bei einer solchen Glasfaser 517 als Dehnmessmittel ähnlich oben dargelegt, nämlich auch durch ihre sich ändernde bzw. ansteigende Länge. Nur ist die Glasfaser 517 eben anders unterteilt in einzelne Abschnitte mit jeweils bestimmbarer Länge und Längenveränderung. Berechenbar ist die Wandstärke daraus auch auf alle Fälle, ggf. anhand von abgespeicherten Vergleichswerten.