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Vorrichtung zum Messen der Druckkraft hydraulischer Pressen-Die Erfindung
betrifft Vorrichtungen zur genauen Messung der Druckkraft hydraulischer Pressen,
im besonderen der zur Materialprüfung verwendeten Bauart. Die bekannten Maschinen
dieser Art sind gewöhnlich mit einem dichtungslosen Druckkolbene system ausgerüstet,
und das Messen des hydrostatischen Druckes erfolgt gewöhnlich mit einem Pen delmanometer.
Diese Anlage arbeitet nur unter der Voraussetzung zufriedenstellend, daß der Kolben
und der Zylinder gehärtet und genau eingeschliffen sind, so daß sie dicht zusammenpassen.
Unter besondel-a1 Bedingungen, im besonderen wenn der Kolbenhub groß ist, ist es
sehr schwierig, diesen Einschleifvi>rgang auszuführen.
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Andere Maschinen wurden zur Vermeidung diese; Nachteils mit zwei
verschiedenen hydraulischen Systemen ausgerüstet, und zwar das eine zum Erzeugen
von Druck und Bewegung und das andere zuin Messen. Das erste System besteht aus
einem Druck oder Tauchkolben und einem Zylinder üblicher Bauart mit Dichtungen zum
Abdichten und das letztgenannte System aus einer Druckdose, welche die Reaktionskraft
von dem Arbeitskolben zusammen mit einem Bourdonmanometer aufnimmt, an dem die Kraft
direkt oder indirekt abgelesen werden kann. In dieser Anordnung beziehen sich die
Schwierigkeiten hauptsächlich auf das Bourdonmanometer, das, wie allgemein bekannt
ist, sehr empfindlich gegen äußere Einflüsse, wie z. B. Temperatur usw., ist.
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Das eine Druckdose verwendende System muß geschlossen sein, so daß
das Pendelmanometer, das rings um den Kolben undicht ist, nicht verwelldet werden
kann.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schafftlng einer Vorrichtung mit zwei
hydraulischen Tauch- oder Druckkolbensystemen, eines zum Ausführen der Arbeit und
eines zum Messen, wobei das letztgenantlte so ausgebildet ist, daß es hauptsächlich
in lerelben Weise arbeitet wie das oben beschriebene Pendelmanometersystem. Dies
kann jedoch nur unter der Voraussetzung erreicht werden, daß das Meßsystem lediglich
mit einer solchen Druckfiüssigkeitsnien'e beliefert wird, daß die Reaktionskraft
des Arbeitssystems ausgeglichen und die Sickerung rings um die Kolben des Meßsystems
bzw. des Pendelmanometers kompensiert werden kann.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist durch eine Hilfskolben gekennzeichnet,
der durch die Druck kraft des Arbeitskolbens in einem Hilfszylinder verschoben werden
kann, der einerseits mit einem Druckfiüssigkeitssystem und andererseits mit einem
Druckmeßinstrument in Verbindung steht, wobei das Druckflüssigkeitssystem mit Regelvorrichtungen
versehen ist, um den Druck des Flüssigkeitssystems
abhängig von der Verschiebung
des Hilfskolbens im Verhältnis zu einer Bezugslage zu ändern.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, die eine schematische
Ausführungsform der Erfindung zeigt, um deren Prinzip zu erklären.
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Der Arbeitszylinder einer hydraulischen Presse ist mit 1 und der Arbeitstauch-
oder -druckkolben der Presse ist mit 2 bezeichnet. Der Kolben ist in dem Zylinder
durch die Einwirkung einer Druckflüssigkeit beweglich. Eine Packung oder Dichtung
19 ist zwischen dem Kolben und der Zylinderwand angeordnet, um den Innenraum des
Zylinders in bekannter Weise abzudichten. Die Druckflüssigkeit wird dem Zylinder
durch ein Rohr 4 von einer Druckflüssigkeitsquelle zugeführt. Diese sowie andere
konstruktive Einzelheiten der Presse, die zu deren Funktion erforderlich sind, sind
in der Zeichnung nicht gezeigt, da die Presse selbst keinen Gegenstand der Erfindung
bildet und die dargestellten Einzelheiten zum Verständnis des Prinzips der Erfindung
vollständig ausreichen.
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Der Arbeitszylinder 1 der Presse ruht auf einem Hilfstauch- oder -druckkolben
6, der in einem Hilfszylinder 7 beweglich ist. An dem Auflageende des Hilfskolbens
ist der Arbeitszylinder mit einer abgerundeten Erweiterung 5 versehen, die mit einer
Aussparung 20 in der Wand des Hilfskolbens zusammenarbeitet. In dem Hilfszylinder
ist ein Ventilsitz 9 angeordnet der mit einem starr an dem Kolben befestigten Ventilkörper
8 zusammenwirkt. Das Ventil 8,- 9 vgrbindet den Innenraum 10 des Hilfszylinders
mit
einem Druckflüssigkeitsrohr 11, das vorzugsweise mit dem Druckflüssigkeitssystem
4 des Arbeitszylinders verbunden ist. Es kann aber auch an ein unabhängiges Druckfiüssigkeitssystem
angeschlossen sein. Der Innenraum 10 des Hilfszylinders steht außerdem mittels eines
Rohres 12 mit einem Pendelmanometer der in der Zeichnung schematisch dargestellten
bekannten Bauart in Verbindung. Es besteht aus einem Zylinder 13 für die Druckflüssigkeit,
einem in dem Zylinder beweglichen Tauch- oder Druckkolben 14, einem Gelenkstangensystem
15, über das der Kolben ein auf einem schwenkbar gelagerten Arm 17 angeordnetes
Ausgleichsgewicht 16 bewegen kann, und aus einem Zeiger 18, der durch diese Bewegung
betätigt wird. Die Skala des Pendelmanometers kann leicht in solcher Weise geeicht
werden, daß der angezeigte Ausschlag dem Druck des Raumes 10 des Hilfszylinders
entspricht. Dieser Druck ist von der Kraft Q abhängig, die von dem Arbeitszylinder
auf den Hilfskolben ausgeübt wird, wie weiter unten erklärt wird. Die Fläche des
Hilfskolbens ist etwas größer als die des Arbeitskolbens, beispielsweise um 200/0,
wodurch es für den Hilfskolben möglich wird, eine Reaktionskraft zu geben die der
Kraft Q des Arbeitszylinders entgegengesetzt und von gleicher Größe ist, und zwar
auch in dem Fall, daß der Druck des Hilfszylinders geringer als der des Arbeitszylinders
ist. Wenn beispielsweise eine Druckflüssigkeit mit demselben Druck dem Hilfszylinder
wie dem Arbeitszylinder zugeführt wird, wird dieser Druck beim Durchlaufen des Ventils
8, 9 abhängig von der Größe der Ventilöffnung auf einen Druck reduziert, der geringer
ist als der Druck des Druckfiüssigkeitssystems. Diese Reduktion des Druckes wird
durch die Undichtigkeiten des Hilfszylinders und des Manometers herbeigeführt, die
so groß sind, daß sie etwa in der Größenordnung des mittleren Durchlasses des Ventils
8, 9 liegen, damit die gewünschte Regulierwirkung des Ventils 8, 9 eintritt. Da
die Fläche des Hilfskolbens größer als die Fläche des Arbeitszylinders ist, kann
ein Gleichgewicht jedoch durch ein geeignetes Öffnen des Ventils erhalten werden,
so daß der Hilfskolben eine Kraft ausübt, die gleich der Reaktionskraft des Pressenzylinders
ist, und somit keine Verschiebung des Hilfszylinders erfolgt. Falls danach die Druckkraft
P des Arbeitskolbens zunimmt, wird eine Verschiebung des Hilfskolbens in einer solchen
Richtung bewirkt, daß die Öffnung des Ventils 8, 9 vergrößert wird, wodurch sich
der Druck des Hilfszylinders auf einen Wert erhöhen kann, bei dem der Hilfskolben
im Gleichgewicht mit der Druckkraft des Arbeitszylinders ist. Bei einer Verminderung
der Druckkraft des Arbeitszylinders wird der Hilfskolben in die entgegengesetzte
Richtung verschoben, wodurch die Öffnung des Ventils 8, 9 verkleinert wird, bis
der Druck so ausreichend reduziert ist, daß das Gleichgewicht wiederhergestellt
ist. Infolgedessen wird der Druck des Hilfszylinders immer der Druckkraft P des
Arbeitskolbens proportional sein.
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Der Hilfskolben sowie das Pendelmanometer arbeiten mit gewisser Sickerung,
die eine konstante Zuführung von Druckflüssigkeit in geeigneter Menge notwendig
macht. In der Vorrichtung nach der Erfindung wird dies selbsttätig bewirkt, ein
Umstand, der die Anwendung eines Pendelmanometers ermöglicht, der ein Gerät darstellt,
das den ohne Sickerung arbeitenden Geräten überlegen ist. Die Erfindung kann natürlich
auch auf eine hydraulische Presse an-
gewandt werden, die verwendet wird, um eine
Zugkraft P zu erhalten, beispielsweise für Untersuchungen der Zugfestigkeit von
Proben. In der Zeichnung ist eine solche Vorrichtung schematisch dargestellt.
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Mit 21 ist ein Rahmen bezeichnet, der an dem Druckkolben 2 befestigt
ist und sich längs beiden Seiten des Druckkolbens in solcher Weise erstreckt, daß
eine zu prüfende Probe zwischen einem Befestigungselement 22 an dem Rahmen 21 und
einem Befestigungselement 23 an dem Pressenrahmen 24 festgehalten werden kann.
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Da die Verschiebung des Hilfskolbens außerordentlich klein ist, d.
h. nur gerade ausreicht, um die Ventilöffnung zu regulieren, ist der Hilfskolben
kurz, wodurch ein genaues Einschleifen des Kolbens in den Zylinder ermöglicht wird.
Auf diese Weise ist der Druck des Hilfszylinders nur von der Ventilstellung abhängig,
jedoch von der Reibung und der dichten Passung des Kolbens unabhängig.