Dehnungsme@einrichtung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der Dehnung wÏhrend des Vorspannens von Bauteilen, welche einen zur Fuhrung eines fliissigen oder gasformi- gen Mittels bestimmten Hohlraum aufweis, en, in welchem Hohlraum sich ein der Vorspan nung nicht unterworfenes Vergleichselemet befindet. Sie besteht darin, dass das Vergleichselement einen Kanal zur Führung des flüssigen oder gasförmigen Mittels aufweist.
Besitzt der vorzuspannende Bauteil eine Bohrung zur Führung eines flussigen oder gasf¯rmigen Mittels, so kann diese Bohrung mindestens in einem Teil des vorzuspannenden Bereichs erweitert sein und im erweiterten Teil ein das Vergleichselement bildendes Rohr enthalten. Es empfiehlt sich, die lichte Weite de's Rohres gleich gro¯ zu wÏhlen wie die Bohrung ausserhalb des vorzuspannenden Bereichs. Mit dem Bauteil und dem Vergleichselement kann eine Vorrichtung zur Messung der LÏngenÏnderung des Bauteils im Bereich des Vergleiehselemenbes so in Verhindling stehen, dass diese Längenände- rung abgelesen werden kann. Zweckmϯig ist das Vergleichselement am einen Ende unlös- bar mit dem Bauteil verbunden.
Es kann hierbei im umgespannten Zustand des Bauteils ber diesen herausragen, um bei Vorspannen des Bauteils mit diesem b ndig mit werden.
Bei Bauteilen, die von in ihrer Gr¯¯er und Richtung wechselnden KrÏften beansprucht werden, besteht die Gefahr, da'ss sich ihre Verbindung l¯st. Dies lϯt sich verhindern, indem man die der Verbindung dienenden Bautei, le u. nter eine Vorspannung setzt, die so gross ist, dass bSei jeder dler im Betrieb auftreternden, der Vorspannung entgegenwirkenden Kraft in den Verhindungsbauteilen eine Restspannung verbleibt, die gen gt, um die Verbindung der übrigen Bauteile zu sichern. Die Vorspannung in den Bauteilen lässt sieh bestimmen, indem man deren Deh- nungmisst'unddarausmbekannterWeise die Spannung errechnet.
Man kann die Deh- nung eines solchen Verbindungsbauteils (zum Beispieil einer Schraube) in der Weise messen, dlass man den Bauteil längs durchbohrt und in die Bohrung ein Vergleichselement einführt, das am einen Ende mit dem Bauteil verbunden. ist und der Vorspannung nicht unterliegt. Wird der Bauteil vorgespannt, so macht das Vergleichselement die Dehnung nicht'mit, so dass eich der Unbersehied zwi schen der ungedehnten und gedehnten LÏnge des vorgespannten Bauteils im Bereich des Vergleichselementes bestimmen lässt.
Weist der vorzuspannende Bauteil einen Hollrau. auf, welcher zur Führung von Gais oder Flüssigkeit bestimmt ist, so besteht die nÏchstliegende L¯sung darin, das Vergleichselement in den Hohlraum einzusetzen.
Hier versperrt es aber - teilweise oder ganz-den Weg der Fl ssigkeit oder des Gases, wenn nach dem Vorspannen vergessen wird, dasselbe aus dem Hohl'raum zu entfer- nen. Hieraus k¯nnen BetriebsschÏden ent stehen.-WeistdasVergtleichselementhin- gegen'effindungsgemässeinenKanalzur F hrung des flüssigen oder gasförmigen Mittels auf, so braucht es nach der Verspan- nung aus dem Bauteil nicht entfernt zu werden.
Einige Ausf hrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung abgebildet und nachstehend beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Einrichtung an einer lÏngsdurchbohrten Schraube und Fig. 2 an einem Teil des Triebwerkes einer doppeltwirkenden Eolbenbrennkraftmaschine. In Fig. 3 umd 4 sind zwei Beispiele einer sich nicht selbst lösenden Befestigung vom Vergleiohselement und Bauteil gegeben.
Nach Fig. 1 ist das als Robr 1 abgebil- dete chselement am einen Ende mittels einer Schweissnaht 2 mit der längsdurch- bohrten Sehra. ube 3 starr verbunden Im brigen liegt das Vergleichselement frei in der Bohrung 4. Die schraube 3 dient zur Be festi.gu'o.g.einesnichtgezeichnetenBanteils an einer Wandung 5 einer ebenfalls -nicht weiter dargestellten Vorrichtung. Wird die Sehraube 3 durch Anziehen eiiner nicht gezeichneten Mutter voirgespannt, so entsteht eine VerlÏngerung, welche durch die am freien Ende der Schraube angebrachte Mess- uhr 6 angezeigt wird.
Die Me¯uhr 6 ist einerseits mittlels des TrÏgers 7 am Ende der Sehraube befestigt und liegt anderseits mit ihrem Taststift auf dem freien Ende des Vergleichseilementes l auf. Nach beendigter Vorspannung der Schraube 3 kann die Mess- uhr samt dem Träger entfernt werden. Das als Robr ausgebildete Vergleichelement 1 führt nach jdem'Vorspannen eine Flüssigkeit oder ein Gae.
Nach Fig. 2 ist der Kolben 8 einer doppeltwirkenden Kolbenbrennkraftmaschine an der Kolbenstange 9 befestigt. Letztere besitzt an ihrem obern Ende eine Zone mit wesent- lich geringerer QuerschnittsflÏche, um die durch die Mutter 10 verursachte Vorspan- nu'nu mit grösserer elastischer Dehnung auf- nehmen zu können. Zur Messung der Deh nung ist das obere Ende der Kolbenstange 9 mit einem Vergtleichselement 11 ausgerüstet.
Das untere Ende des Vergleichselementes ragt in den nicht verjüngten Teil der Kol benstange hinein und ist hier mit derselben unlösbar verbunden.
Das untere Ende der Kolbenstange ist ebenfalls verjüngt aulsgebildet und in eine Bohrung 12 des Kreuzkopfzapfens 13 einge führt. Die Befestigung der Kolbenstange im Kjreuzkopfzapfen erfolgt durch die Mutter 14.
Auch hierbei wird die verjiingbe Zone vor- gespannt..ZurBestimmung der durch die Vorspannung verursachten Dehnung ist ein Vergleichselement 15 vorgesehen, welches keiner Vorspannung unterliegt und in einer nicht vorgespannten Zone an der Kolbenstange unlösbar befestigt ist. Die Länge dites Vergleichselementes 15 ist so bemessen, da¯ dieses über die Kolbenstange. so weit heraus- ragt, da¯ bei Vorspannung des Ko-lbenstan- genendes um den. gewünschten Betrag die EndflÏche des Vergleichselemtes b ndig mit der Stirnfläche der Kolbenstange ist. Der Rohrkr mmer 16 kann also nur aufgesetzt werden, wenn die Kolbenstange im richtigen Mo, vorgespannt ist.
WÏhrend des Betriebes der Kolbenbrennkraftmaschine wird dem Innern des Kolbens 8 ein K hlmittel zugeleitet, welches durch die Íffnung 1t8 in den ztwiscben dem Man tel 19 und dear KoTbenstangxe 9 vorh, a-ndenen Ringraum einstr¯mt und nach Durchströmen der KolbenhohlrÏume in Richtung der Pfeile 20 und2(1vonobenindieBohrung17 der mit den Vorgleichselementen 11 und 115 versehenen Kolbenstange eintritt und dieselbe über den Rohrkrümmer 1'6 wieder verlässt.
Dadurch, daB die lichte-Weite der die Vergleichselemente bildenden Rohre gleich gross ist wie die Bohrung 17 der Kolbenstange, wird der Strömung des Kühlmittels der geringste Widerstand entgegengesetzt.
Die beiden Vergleichselemente 11 und 15 haben infolgedessen keinen nachteiligen EinfluB auf den Betrieb der Machine, obwohl sie nach dem Vorspannen in der Kolbenstange verbleiben.
Gemäss Fig. 3 ist das Vergleichselement 22 in den Bauteil 23 eingewalzt. Zu diesem Zweck ist der letztere mit Ringnuten 24 aus- gerüstet. Das Vergleichselement kann, wie Fig. 4 zeigt, auch durch Einschrauben in den hohlen Bauteil an diesem befestigt sein. Die Bohrung des Vergleichselementes 25 ist gleich gross wie die Bohrung des Bauteils 26. Man erhält dadurch gleichzeitig die Möglichkeit, das Vergleichselement derart fest in den Bauteil 26 einzuschrauben, dass die Reibung an der Berührungsfläche 27 zwischen Rohr und Bauteil die Selbstlosung verhindert.
Der Querschnitt des Vergleichselementes kann jede beliebige Gestalt aufweisen. Wird man bei längsdurchbohrten Bauteilen selbstverständlich auch für das Vergleichselement einen kreisförmigen Querschnitt wählen, so kann es bei andersgestalteten Hohlräumen möglich sein, Vergleichselemente mit quadra tischem, ellipsenformigem oder einem andern, dem Hohlraum angepassten Eanalquerschnitt zu verwenden. Der Werkstoff des Vergleichselementes wird zweckmässig den Anforderung angepasst, welche das den Hohlraum aus füllende Gas oder die Flüssigkeit an seine Eigenschaften stellt. So wird man zum Beispiel für ätzende Flüssigkeiten oder Dämpfe einen korrosionsbeständigen Werkstoff wÏhlen.
Expansion measuring device.
The invention relates to a device for measuring the elongation during the prestressing of components, which has a cavity intended for guiding a liquid or gaseous agent, in which cavity a reference element not subject to the prestressing is located. It consists in the fact that the comparison element has a channel for guiding the liquid or gaseous agent.
If the component to be prestressed has a bore for guiding a liquid or gaseous agent, this bore can be widened in at least a part of the area to be prestressed and in the widened part contain a pipe forming the comparison element. It is advisable to choose the clear width of the pipe as large as the bore outside the area to be prestressed. With the component and the comparison element, a device for measuring the change in length of the component in the area of the comparison element can be prevented in such a way that this change in length can be read off. The comparison element is expediently inextricably linked to the component at one end.
In this case, it can protrude above the component when it is clamped in order to become flush with it when the component is prestressed.
In the case of components that are stressed by forces that change in their size and direction, there is a risk that their connection will fail. This can be prevented by removing the components used for the connection, etc. nter sets a preload that is so great that with every force that occurs during operation and counteracts the preload in the locking components, a residual tension remains that is sufficient to secure the connection of the other components. The preload in the components can be determined by measuring their expansion and calculating the stress in a known manner.
The elongation of such a connection component (for example a screw) can be measured by drilling through the component lengthways and inserting a comparison element into the bore, which connects to the component at one end. and is not subject to preload. If the component is prestressed, the comparison element does not take part in the expansion, so that the difference between the unstretched and stretched length of the prestressed component in the area of the comparison element can be determined.
If the component to be prestressed has a Hollrau. on which is intended to carry gas or liquid, the next solution is to insert the comparison element into the cavity.
Here, however, it blocks - partially or completely - the path of the liquid or the gas if, after prestressing, it is forgotten to remove it from the cavity. This can lead to operational damage. If the comparative element has a channel for conducting the liquid or gaseous agent, it does not need to be removed from the component after it has been tensioned.
Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing and described below.
Fig. 1 shows the device on a longitudinally drilled screw and Fig. 2 on part of the engine of a double-acting Eolben internal combustion engine. In Fig. 3 and 4 two examples of a non-self-releasing attachment of the comparator element and component are given.
According to FIG. 1, the ch element shown as Robr 1 is at one end by means of a weld 2 with the longitudinally drilled hole. ube 3 rigidly connected In addition, the comparison element is exposed in the hole 4. The screw 3 is used to fasten a portion not shown on a wall 5 of a device, also not shown. If the visual hood 3 is voir-tensioned by tightening a nut (not shown), an extension is produced which is indicated by the dial gauge 6 attached to the free end of the screw.
The Mēuhr 6 is attached on the one hand by means of the carrier 7 at the end of the viewing hood and on the other hand rests with its stylus on the free end of the reference cable element l. After the pre-tensioning of the screw 3 has been completed, the dial gauge and the carrier can be removed. The comparison element 1, designed as Robr, carries a liquid or a gas after each prestressing.
According to FIG. 2, the piston 8 of a double-acting piston internal combustion engine is attached to the piston rod 9. At its upper end, the latter has a zone with a significantly smaller cross-sectional area, in order to be able to take up the preload caused by the nut 10 with greater elastic expansion. The upper end of the piston rod 9 is equipped with a comparison element 11 to measure the expansion.
The lower end of the comparison element protrudes into the non-tapered part of the Kol rod and is here inextricably linked to the same.
The lower end of the piston rod is also tapered and aulsgebilden in a bore 12 of the cross-head pin 13 leads. The piston rod is fastened in the crosshead journal by means of the nut 14.
Here, too, the verjiingbe zone is pretensioned. To determine the expansion caused by the pretensioning, a comparison element 15 is provided which is not subject to any pretensioning and is permanently attached to the piston rod in a non-pretensioned zone. The length of the comparison element 15 is dimensioned so that it extends over the piston rod. protrudes so far that when the piston rod end is pretensioned around the. desired amount, the end face of the reference element is flush with the end face of the piston rod. The pipe elbow 16 can therefore only be put on if the piston rod is preloaded in the correct Mo.
During operation of the reciprocating internal combustion engine, a coolant is fed to the interior of the piston 8, which coolant flows in through the opening 1t8 in the partial jacket 19 and the piston rods 9, and after flowing through the piston cavities in the direction of the arrows 20 and 2 (1 from above into the bore 17 of the piston rod provided with the pre-matching elements 11 and 115 and leaves the same again via the pipe bend 1'6.
Because the clear width of the tubes forming the comparison elements is the same as the bore 17 of the piston rod, the flow of the coolant is opposed to the least resistance.
As a result, the two comparison elements 11 and 15 have no adverse effect on the operation of the machine, although they remain in the piston rod after preloading.
According to FIG. 3, the comparison element 22 is rolled into the component 23. For this purpose, the latter is equipped with annular grooves 24. As FIG. 4 shows, the comparison element can also be attached to the hollow component by screwing it into the hollow component. The bore of the comparison element 25 is the same size as the bore of the component 26. This simultaneously gives the possibility of screwing the comparison element so firmly into the component 26 that the friction on the contact surface 27 between the pipe and the component prevents the self-loosening.
The cross-section of the comparison element can have any shape. If, of course, a circular cross-section is also chosen for the reference element for longitudinally drilled components, it may be possible to use reference elements with a square, elliptical or another channel cross-section adapted to the cavity for differently shaped cavities. The material of the reference element is expediently adapted to the requirements that the gas or liquid filling the cavity places on its properties. For example, a corrosion-resistant material will be chosen for corrosive liquids or vapors.