DE102012008226A1 - Testing apparatus for simulating chemically, thermally and mechanically induced ageing processes in test object i.e. plastic component, of valve, has pressurization device arranged in circulation circuit for pressurization of test medium - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Simulieren von chemisch, thermisch und mechanisch bedingten Alterungserscheinungen in einem Prüfgegenstand. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Simulieren chemischer, thermischer und mechanischer Alterungsprozesse in dem Prüfgegenstand.The present invention relates to a testing device for simulating chemical, thermal and mechanical aging phenomena in a test article. The invention further relates to a method for simulating chemical, thermal and mechanical aging processes in the test article.
Bei herkömmlichen Prüfvorrichtungen ist die Problematik bekannt, dass Auswirkungen von mechanischer Alterung des in der Prüfvorrichtung untersuchten Prüfgegenstands auf die chemische Alterung des Prüfgegenstands (und umgekehrt) nur unzureichend simuliert werden können. Dies trifft ebenso auf die thermische Alterung zu. Vielmehr bleiben solche Wechselwirkungseffekte bei der Untersuchung mittels herkömmlicher Prüfvorrichtungen weitgehend oder sogar vollständig unberücksichtigt.Conventional test equipment has been known to be incapable of sufficiently simulating the effects of mechanical aging of the test specimen inspected in the test apparatus on the chemical aging of the test specimen (and vice versa). This also applies to the thermal aging. Rather, such interaction effects remain largely or even completely unconsidered when tested by conventional testing equipment.
Die
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Prüfungsvorrichtung bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Prüfverfahren bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved embodiment for an inspection device. It is a further object of the present invention to provide a corresponding test method.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.The stated object is achieved by a device or a method according to the independent patent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung kann die mechanische und chemische und thermische Alterung eines Prüfgegenstands, beispielsweise eines Kunststoffbauteils, simultan untersucht werden. Insbesondere lassen sich mittels der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung sogenannte Selbstverstärkungseffekte genauer erfassen. Um nun also beim Simulieren von chemisch, thermisch und mechanisch bedingten Alterungserscheinungen in dem Prüfgegenstand auch die Wechselwirkungen chemisch, thermisch und mechanisch bedingter Alterungserscheinungen berücksichtigen zu können, umfasst die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung einen Prüfmedium-Zirkulationskreislauf, in welchem ein Prüfmedium zirkuliert. Im Prüfmedium-Zirkulationskreislauf ist eine Prüfkammer angeordnet, welche zur Aufnahme des Prüfgegenstands ausgebildet ist und welche zudem derart in dem Prüfmedium-Zirkulationskreislauf angeordnet ist, dass sie von dem Prüfmedium durchströmt werden kann. Zur Aufnahme des Prüfgegenstandes kann in der Prüfkammer eine herkömmliche, geeignete Haltevorrichtung vorgesehen sein. Um eine Zirkulation des in dem Prüfmedium-Zirkulationskreislauf befindlichen Prüfmediums zu bewirken, weist die Prüfvorrichtung eine in dem Prüfmedium-Zirkulationskreislauf angeordnete Fördereinrichtung zum Antreiben des Prüfmediums auf. Diese kann beispielsweise als herkömmliche Ölpumpe ausgebildet sein, wenn das Prüfmedium ein Öl ist. Bei der Verwendung von anderen geeigneten Fluiden als Prüfmedium können ebenfalls entsprechend geeignete Pumpen zum Einsatz kommen. Betriebsmäßig zirkuliert in dem Prüfmedium-Zirkulationskreis das Prüfmedium derart, dass der in der Prüfkammer platzierte Prüfgegenstand von diesem umströmt wird. Aufgrund der chemischen Wechselwirkung des Prüfmediums mit dem Prüfgegenstand können chemische Alterungserscheinungen in dem Prüfgegenstand simuliert werden. Insbesondere ist mittels der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung auch eine zeitlich stark geraffte Lebensdauer-Erprobung des Prüfgegenstandes unter realitätsnahen Prüfbedingungen möglich. Um nun neben den chemisch bedingten Alterungserscheinungen gleichzeitig auch mechanisch bedingte Alterungserscheinungen in dem Prüfgegenstand simulieren zu können, weist die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung ein in dem Prüfmedium-Zirkulationskreislauf angeordnete Druckbeaufschlagungseinrichtung zur Druckbeaufschlagung des Prüfmediums auf. Eine solche Druckbeaufschlagungseinrichtung kann insbesondere als Pulsgenerator ausgebildet sein, welcher dann einen Fluiddruck des Prüfmediums in dem Prüfmedium-Zirkulationskreislauf zeitabhängig einstellen kann. Vorzugsweise wird der mechanische Fluiddruck des Prüfmediums mittels der Druckbeaufschlagungseinrichtung oszillatorisch oder pulsierend beaufschlagt. Dies bedeutet, dass der resultierende Fluiddruck des Prüfmediums oszilliert (und insbesondere pulsiert). Da das Prüfmedium betriebsmäßig den Prüfgegenstand in der Prüfkammer umströmt, wirken derartige oszillatorische bzw. pulsierende Druckvariationen des Prüfmediums in der Art mechanischer Stöße auf den Prüfgegenstand. Somit lassen sich auch mechanisch bedingte Alterungserscheinungen in dem Prüfgegenstand, insbesondere zeitlich gerafft, simulieren.With the testing device according to the invention, the mechanical and chemical and thermal aging of a test object, for example a plastic component, can be investigated simultaneously. In particular, so-called self-amplification effects can be detected more accurately by means of the test device according to the invention. In order to be able to take into account the interactions of chemically, thermally and mechanically conditioned aging phenomena in simulating chemically, thermally and mechanically induced aging phenomena in the test object, the test apparatus according to the invention comprises a test medium circulation circuit in which a test medium circulates. In the test medium circulation circuit, a test chamber is arranged, which is designed to receive the test object and which is also arranged in such a way in the test medium circulation circuit that it can be flowed through by the test medium. For receiving the test object, a conventional, suitable holding device can be provided in the test chamber. In order to cause a circulation of the test medium in the test medium circulation circuit, the test apparatus has a conveyor arranged in the test medium circulation circuit for driving the test medium. This may for example be designed as a conventional oil pump, if the test medium is an oil. When using other suitable fluids as test medium also suitable pumps can be used accordingly. Operationally, the test medium circulates in the test medium circulation circuit such that the test object placed in the test chamber flows around it. Due to the chemical interaction of the test medium with the test object, chemical aging phenomena in the test object can be simulated. In particular, by means of the test device according to the invention, it is also possible to carry out a life-time test of the test object under close-to-reality test conditions. In order to be able to simultaneously simulate not only the chemically induced aging phenomena but also mechanically induced aging phenomena in the test object, the test apparatus according to the invention has a pressurizing device arranged in the test medium circulation circuit for pressurizing the test medium. Such a pressurizing device may in particular be designed as a pulse generator which can then set a fluid pressure of the test medium in the test medium circulation circuit in a time-dependent manner. Preferably, the mechanical fluid pressure of the test medium by means of the pressurizing device is acted oscillatory or pulsating. This means that the resulting fluid pressure of the test medium oscillates (and in particular pulsates). Since the test medium flows operationally around the test object in the test chamber, such oscillatory or pulsating pressure variations of the test medium act in the test chamber Type of mechanical impact on the test object. Thus, mechanically induced aging phenomena in the test object, in particular temporally gathered, can also be simulated.
Mittels der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist also eine simultane Simulation von chemisch, thermisch und mechanisch bedingten Alterungserscheinungen in dem Prüfgegenstand möglich, wobei auch Wechselwirkungseffekte der beiden Alterungsarten, beispielsweise in der Art gegenseitiger Verstärkungseffekte, insbesondere im Zeitraffer, untersucht werden können.By means of the test device according to the invention, therefore, a simultaneous simulation of chemically, thermally and mechanically induced aging phenomena in the test object is possible, whereby interaction effects of the two types of aging, for example in the form of mutual amplification effects, in particular in the time-lapse, can be investigated.
Vorzugsweise weist die Prüfvorrichtung eine Temperiereinrichtung zum Einstellen einer Temperatur des Prüfmediums auf. Auf diese Weise lässt sich eine Temperatur des Prüfmediums zur besonders wirkungsvollen Simulation chemisch bedingter Alterungsprozesse auf technisch einfache Weise einstellen. Die Temperiereinrichtung kann insbesondere eine herkömmliche Heizvorrichtung sein. Optional kann Temperiereinrichtung das Prüfmedium aber auch kühlen.Preferably, the testing device has a tempering device for setting a temperature of the test medium. In this way, a temperature of the test medium for particularly effective simulation of chemically induced aging processes can be set in a technically simple manner. The tempering device may in particular be a conventional heating device. Optionally, the tempering device can also cool the test medium.
Für den Fall, dass das Prüfmedium ein Öl ist und der Prüfgegenstand ein Kunststoffbauteil eines Ventils ist, können die chemisch bedingten Alterungserscheinungen durch geeignete Wahl der Temperatur, aber auch der chemischen Zusammensetzung des Öls, eingestellt werden. Entsprechend können die mechanisch bedingten Alterungserscheinungen durch Wahl einer geeigneten Druckbeaufschlagung, beispielsweise mittels eines oszillatorischen oder pulsierenden Fluiddrucks des Prüfmediums in dem Prüfmedium-Zirkulationskreislauf eingestellt werden.In the event that the test medium is an oil and the test object is a plastic component of a valve, the chemically induced aging phenomena can be adjusted by a suitable choice of the temperature, but also the chemical composition of the oil. Accordingly, the mechanical aging phenomena can be adjusted by selecting a suitable pressurization, for example by means of an oscillatory or pulsating fluid pressure of the test medium in the test medium circulation circuit.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Fördereinrichtung die Druckbeaufschlagungseinrichtung umfassen. Hierzu kann die Druckbeaufschlagungseinrichtung beispielsweise als Pulsgenerator ausgebildet sein und in eine als herkömmliche Pumpe ausgebildete Fördereinrichtung integriert sein. In einer weiterbildenden Ausführungsform kann in dem Prüfmedium-Zirkulationskreislauf eine Prüfmedium-Speichereinrichtung zum Speichern des Prüfmediums vorgesehen sein. In einer solchen Prüfmedium-Speichereinrichtung kann eine große Vorratsmenge des Prüfmediums bereitgestellt sein. Die Prüfmedium-Speichereinrichtung kann hierzu als einfacher Behälter, welcher in den Prüfmedium-Zirkulationskreislauf integriert ist, ausgebildet sein.In a preferred embodiment, the conveyor may comprise the pressurizing device. For this purpose, the pressurizing device can be designed, for example, as a pulse generator and integrated in a conveying device designed as a conventional pump. In a further embodiment, a test medium storage device for storing the test medium may be provided in the test medium circulation circuit. In such a test medium storage device, a large supply quantity of the test medium can be provided. For this purpose, the test medium storage device can be designed as a simple container which is integrated into the test medium circulation circuit.
Besonders bevorzugt ist das Prüfmedium ein Öl, Diesel, Benzin, Kraftstoffe, Bio-Diesel, ein Gas, insbesondere Luft, oder Wasser.Particularly preferably, the test medium is an oil, diesel, gasoline, fuels, bio-diesel, a gas, in particular air, or water.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Simulieren chemischer, thermischer und mechanischer Alterungsprozesse in einem Prüfgegenstand, insbesondere unter Verwendung der Prüfvorrichtung mit einem oder mehreren der vorhergehend genannten Merkmale, bei welchem chemisch, thermisch und mechanisch bedingte Alterungserscheinungen simultan untersucht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert dabei nicht notwendiger Weise die oben erläuterte Prüfungsvorrichtung. Vielmehr ist auch vorstellbar, dass der untersuchende Prüfgegenstand, beispielsweise ein Kunststoffbauteil, entsprechend seinem vorgesehenen Einsatzzweck verbaut wird und in diesem verbauten Zustand des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandt wird.The invention further relates to a method for simulating chemical, thermal and mechanical aging processes in a test article, in particular using the test device with one or more of the aforementioned features, in which chemical, thermal and mechanical aging phenomena are investigated simultaneously. The method according to the invention does not necessarily require the above-described testing device. Rather, it is also conceivable that the examining test object, for example a plastic component, is installed according to its intended purpose and is used in this installed state of the method according to the invention.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the subclaims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch:It show, each schematically:
In der
Mittels eines erfindungsgemäßen Umströmens des Prüfgegenstands
Die Prüfvorrichtung
Die Prüfvorrichtung
In einer weiteren Variante kann die Prüfvorrichtung
Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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---|---|---|---|---|
DE3643724C2 (en) | 1986-12-20 | 1989-08-10 | Mtu Muenchen Gmbh |
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- 2012-04-25 DE DE201210008226 patent/DE102012008226A1/en not_active Withdrawn
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