Temperaturänderungen ausgesetztes, auf Längenänderungen ansprechendes Mefigerät.
Die ErEmdung bezieht sich auf ein Temperaturänderungen ausgesetztes, auf Längen änderungen ansprechendes Messgerät, bei welchem zur Ausschaltung der die Messung verfälschenden Wärmeausdehnung der Messvorrichtung selbst ein Ausgleichkorper mit abgestimmter Wärmeausdehnung vorgesehen ist.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt.
In den Fig. 1-4 sind schematisch Vorrichtungen zum Messen kleinster Längenänderungen bei Temperaturen zwischen-50 bis-)-800"dargestellt, mit welchen, insbesondere bei höheren, nur in geschlossenen Ífen erzeugbaren Temperaturen, ausserhalb des Ofenraumes absolute Längenänderungen von Prüfkörpern bestimmt werden können.
Nach Fig. l befindet sich ein Prüfkörper I der Länge L, dessen Längenänderung in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt werden soll, in einem rohrformigen Ofen 2.
Die beiden Enden 3 und 3'des Ofens 2 sind mit Stopfen aus Asbest oder Schlackenwolle gegen Wärmeverluste abgedichtet.
Die Längenmesseinriohtung besteht aus drei Hauptteilen.
Der erste Teil besteht aus Teilen unterschiedlicher Wärmeausdehnung in gegenläu- figer Anordnung. Ein langer Teil 4 mit der Lange G1 und mit einem kleinen Wärmeaus dehnungsbeiwert Pi wird in seiner Wärmeausdehnung durch einen kürzeren Teil 5 mit der Lange 12 und hohem Wärmeausdehnungsbei- wert ? : ausgeglichen. Die Längen der Teile 4 und 5 verhalten sich umgekehrt wie ihre Ausdehnungswerte. Es gilt also die Gleichung 11 R2
12 Ri
Der zweite Teil der Vorrichtung besteht aus zwei gleich langen Fühlern 6 und 7 von gleicher Wärmeausdehnung.
Diese Vorrichtung gleicht bei einer Durchschreitung von Zonen unterschiedlicher Wärmegrade-abnehmend von der Prüftemperatur bis zur Raumtempe ratur-jegliche Wärmeausdehnung selbst aus, indem also zwischen ihrer Temperatur niveaunäche keine Wärmeausdehnungsdifferen- zen auftreten.
Der dritte Teil der Vorrichtung zeichnet die lTnterschiede der Verschiehungbeider Fühler als absolute Ausdehnungswerte des Prüfkörpers auf. Er besteht aus einem am obern Fiihler 6 drehbar befestigten und vom untern Führer 7 gesteuerten Spiegel 8. Dieser lenkt einen aus einer Lampe 9 kommenden Lichtstrahl so ab, dass die Längenänderung des Prüfkörpers an der Skala 10 unmittelbar abgelesen werden kann.
Beträgt die Änderung der Länge L des Pr fk¯rpers l @ und nimmt dieser mehr als 0, 1 % der LÏnge Lzu, so werden die Fehler in der Bestimmung der WÏrmeausdehnung wieder gr¯?er, da dieser Betrag @ dann nicht melr kompensiert wird. Es ist dann zweekmässig, ig, nach Fig. 2 die Fühler 6 und 7 aus dem gleichen Werkstoff herzustellen wie den Teil 4..
Auch kann, wenn beispielsweise der Bereich gleicher Temperatur im Ofen gering ist, nach Fig. 3 der Teil 5 der Vorrichtung nach Fig. 1 in den Teil 4 der Fig. l so zwisclien- geschaltet werden, dass die Uesamtlängen- änderung von Teil 4 und 11 (Fig. 3) gleich der Längenänderung von Teil 5 ist.
Fig. 4 zeigt die praktische Ausf hrung des Dilatometers.
Ein Prüfkörper l, zum Beispiel ein Stahl- stück, wird in ein auf einer Seite zugeschmol- zenes Quarzrohr or (Fig. 4a) oder hinter (Fig. 4b) einem aus austenitischem Chrom- nickelstahl bestehenden Ausgleichk¯rper 5 gelagert. Ein Führer 7 aus Quarz, also von der gleiclien WÏrmeausdehnung wie das Quarzrohr, dreht bei Längenänderung des Prüfkörpers 1 den Spiegel 8.
Es kann nun der Fall eintreten, dass nach der Vorrichtung gemÏ? Fig. 2 der F hler 4 wegen seiner grösseren Nähe an der Heizwandung des Ofens in jedem seiner Teilab- schnitte eine hiihere Temperatur hat als der andere F hler 7 in seinen gegenüberliegende Teilabschnitten. Die hierdurch bedingte Fehl- anzeige der Prüfeinrichtung kann aber ausgeglichen werden, indem einerseits der Ausgleichkorper 5 entsprechend verlängert wird, anderseits, indem man dem Teil 7 entspre chende Mengen eines Stoffes mit höherer Wärmeausdehnuug nach der Mischungsregel zulegiert.
Bei der Aufnahme von Rurven der absoluten Längenänderung während der Abküh- lung kann der Fall eintreten, dass der Teil 4 kälter bleibt als der Teil 7 (Fig. 2). Dann wird man entweder den Teil 5 verkürzen, oder die Zusammensetzung der Teile 4 und 5 gemäss ihrer untersehiedlichen WÏrmeausdehnung wählen.
Durch Versuche an Eichkorpern, deren Wärmeausdehnungskurve bekannt ist oder riintgengraphisch bestimmt wurde, kann das rielitige und genaue Arbeiten der Gesamt- prüfvorrichtung eilgestellt werden.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung, die dazu dient, Längenänderungen eines Zerreissstabes mit Hilfe einer temperaturunempfindlichen Messeinrichtung nach Art eines Martenschen Speigelapparates aufzuzeichnen, oder durch die Drehbewegung der Spiegelscbneide einen Be lastungs-bezw. Entlastungsmotor der Pr fmaschine so zu steuern, daL die Messlänge L immer konstant bleibt, auch wenn sich die Temperatur des Priifstabes dauernd Ïndert.
Die Einzelteile haben die gleiche Bezeichnung und Bedeutung wie die in den vorhergehenden Figuren dargestellten Teile.
Bekanntlich lÏ?t sich Quarz mit Eisenteilen nichet so verbinden, da° ein fehlerfreies Arbeiten der Vorrichtung ermöglicht wird. Es werden daher an Stelle von QuarzstÏben Quarzrohre verwendet. Diese Rohre sind auf Eisenstäben 13 und 13 gef hrt. Durch den Druck von Schraubenfedern 14, die sich ausserhalb des Ofens befinden, um der AVir kung einer hohen Ofentemperatur entzogen zu sein, werden die Einzelteile der MeBvorrichtung zusammengehalten.
Mefigerät exposed to temperature changes, responding to changes in length.
The grounding refers to a measuring device which is exposed to temperature changes and which responds to changes in length, in which a compensating body with coordinated thermal expansion is provided to eliminate the thermal expansion of the measuring device which falsifies the measurement.
Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically in the accompanying drawing.
1-4 schematically show devices for measuring the smallest changes in length at temperatures between -50 to -) -800 ", with which absolute changes in length of test specimens are determined outside the furnace chamber, especially at higher temperatures that can only be generated in closed ovens can.
According to FIG. 1, there is a test body I of length L, the change in length of which is to be determined as a function of the temperature, in a tubular furnace 2.
The two ends 3 and 3 'of the furnace 2 are sealed against heat loss with stoppers made of asbestos or slag wool.
The length measuring device consists of three main parts.
The first part consists of parts with different thermal expansion in opposite directions. A long part 4 with the length G1 and with a small thermal expansion coefficient Pi is increased in its thermal expansion by a shorter part 5 with the length 12 and a high thermal expansion coefficient? : balanced. The lengths of parts 4 and 5 behave inversely as their expansion values. Equation 11 R2 applies
12 Ri
The second part of the device consists of two sensors 6 and 7 of equal length and of the same thermal expansion.
When passing through zones of different degrees of heat - decreasing from the test temperature to the room temperature - this device compensates for any thermal expansion itself, so that no thermal expansion differences occur between its temperature level surface.
The third part of the device records the differences in the displacement of the two sensors as absolute expansion values of the test body. It consists of a mirror 8 which is rotatably attached to the upper sensor 6 and controlled by the lower guide 7. The mirror 8 deflects a light beam from a lamp 9 so that the change in length of the test body can be read directly on the scale 10.
If the change in the length L of the test body is l @ and if it increases by more than 0.1% of the length L, the errors in the determination of the thermal expansion become larger again, since this amount @ is then not compensated for . It is then in two ways, as shown in FIG. 2, to manufacture sensors 6 and 7 from the same material as part 4 ..
If, for example, the area of the same temperature in the furnace is low, according to FIG. 3, part 5 of the device according to FIG. 1 can be switched between part 4 of FIG. 1 in such a way that the overall length change of parts 4 and 11 (Fig. 3) is equal to the change in length of part 5.
4 shows the practical execution of the dilatometer.
A test body 1, for example a piece of steel, is stored in a quartz tube melted shut on one side or (FIG. 4a) or behind (FIG. 4b) a compensating body 5 made of austenitic chromium-nickel steel. A guide 7 made of quartz, that is to say of the same thermal expansion as the quartz tube, rotates the mirror 8 when the test body 1 changes in length.
It can now happen that according to the device according to? 2 the sensor 4, because of its greater proximity to the heating wall of the furnace, has a higher temperature in each of its sub-sections than the other sensor 7 in its opposite sub-sections. The resultant false display of the test device can be compensated by on the one hand the compensating body 5 is extended accordingly, on the other hand by adding appropriate amounts of a substance with higher thermal expansion to the part 7 according to the mixing rule.
When recording curves of the absolute change in length during cooling, the case may arise that part 4 remains colder than part 7 (FIG. 2). Then you will either shorten part 5, or choose the composition of parts 4 and 5 according to their different thermal expansion.
Through tests on calibration bodies, the thermal expansion curve of which is known or has been determined by means of a ring graph, the reliable and precise operation of the overall test device can be made quick.
Fig. 5 shows a device which is used to record changes in length of a tear rod with the help of a temperature-insensitive measuring device in the manner of a Martens Speigelapparates, or load or load by the rotary movement of the mirror cutter. To control the load relief motor of the test machine in such a way that the measuring length L always remains constant, even if the temperature of the test rod changes continuously.
The individual parts have the same designation and meaning as the parts shown in the previous figures.
As is well known, quartz cannot be connected to iron parts in such a way that the device can work properly. Therefore, quartz tubes are used instead of quartz rods. These pipes are guided on iron rods 13 and 13. The individual parts of the measuring device are held together by the pressure of coil springs 14, which are located outside the furnace in order to be withdrawn from the effect of a high furnace temperature.