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Vorrichtung zum Bestimmen der Abbindezeiten von hydraulischen Bindemitteln
Die Abbindezeiten von hydraulischen Bindemitteln und insbesondere die Zeitspannen
zwischen der Bildung des Breies und dem Beginn bzw. Ende der Abbindung werden für
gewöhnlich auf Grund der Eindringfähigkeit einer zylindrischen, durch ein genormtes
Gewicht beaufschlagten genormten Nadel in die Breimasse bestimmt. Diese Eindringfähigkeit
wird ihrerseits von einer Messung der linearen Eindringtiefe bzw. der Stärke der
Masse, die die Nadel in einem gewissen Augenblick nicht mehr zu durchdringen imstande
ist, abgeleitet.
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Diese bekannte Methode besitzt verschiedene Nachteile und liefert
Angaben, die unter Umständen äußerst fehlerhaft sein können. Vor allem ist es schwierig,
mit der gewünschten Genauigkeit die lineare Eindringtiefe der Nadel in die Masse
des Probestückes zu messen. Zweitens ist zu beachten, daß die Bestimmung nicht mittels
eines kontinuierlichen Verfahrens durchgeführt wird. Wenn bei zwei aufeinanderfolgenden
Versuchen beim ersten Versuch noch nicht der Beginn des Abbindens festgestellt wird
und darauf heim zweiten Versuch festgestellt wird, daß das Abbinden bereits begonnen
hat, dann kann der genaue Augenblick des Beginnes der Abbindung nur durch subjektives
Interpolieren ermittelt werden.
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Auf jeden Fall müssen sämtliche, nach der bekannten Methode von einer
Person durchgeführten Ermittlungen durch diese Person von Fall zu Fall ausgewertet
und eingeschätzt werden, so daß der Methode alle jene Fehlermöglichkeiten anhaften,
die sich durch eine persönliche Einschätzung ergeben.
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Die angeführten Mängel werden auch dann nicht beseitigt, wenn man
sich selbsttätiger Vorrichtungen bedient, die im wesentlichen nach dem gleichen
bekannten Prinzip arbeiten.
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Die erfindungsgemäße Methode und Vorrichtung bezweckt, eine Messung
der Abbindezeit zu liefern, welche die obengenannten Fehlermöglichkeiten nicht besitzt
und welche unter Anwendung neuer Prinzipien auf einfache Weise eine selbsttätige
Aufzeichnung der Meßergebnisse zuläßt.
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Die Erfindung gründet sich auf zwei in diesem Gebiet neue Kriterien,
und zwar jenes, wonach nicht die absolute lineare Eindringtiefe der Nadel in die
Masse, sondern die Kraft gemessen wird, welche die Masse dem Eindringen der Nadel
entgegensetzt, um den genauen Augenblick zu bestimmen, in welchem diese Kraft mit
jener im Gleichgewicht steht, mit der die Nadel eingedrückt wird, d. h. mit anderen
Worten, den Augenblick, in dem die Eindringgeschwindigkeit der Nadel Null wird.
Das andere Kriterium ist jenes, die Veränderlichkeit der dem Eindringen der Nadel
entgegenwirkenden Kraft in Abhängigkeit von der Tiefe der Eindringung zu beseitigen,
so daß die Messung von der Tiefe, in der die Nadel angehalten wird, unbeeinflußt
bleibt und demnach eine eindeutige Übereinstimmung zwischen der erforderlichen Zeit
zur Erreichung einer bestimmten Verfestigung der Masse und der erforderlichen Zeit
besteht, damit die einer gewissen Kraft ausgesetzte Nadel nicht mehr weiter in die
Masse eindringt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der
Abbindezeiten von hydraulischen Bindemitteln, bei der eine senkrecht verschiebbar
gelagerte Nadel unter Gewichtswirkung in eine Probe des Bindemittelbreies einzudringen
vermag, und besteht darin, daß auf den Oberteil der Nadel ein Gewicht einwirkt,
welches von einem mit gleichförmiger Geschwindigkeit abwärts bewegten Organ getragen
wird, und daß Anzeigemittel vorgesehen sind, die das Loslösen des Tragorgans vom
Gewicht im Augenblick, in welchem dasselbe zufolge des Aufhörens der Abwärtsbewegung
der Nadel in der Masse stehenbleibt, anzeigen.
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Weiterhin ist die Vorrichtung durch ein Zusatzgewicht gekennzeichnet,
das durch das gleiche Tragorgan senkrecht verschiebbar unterstützt ist, innerhalb
dessen das mit der Nadel verbundene Gewicht gleitet, wobei die beiden Gewichte voneinander
entfernt übereinanderliegend angeordnet sind, so daß das Zusatzgewicht erst dann
auf die Nadel einwirken kann, wenn sich das Tragorgan vom Gewicht an der
Nadel
losgelöst hat, wobei ferner Anzeigemittel vorgesehen sind, um auch das Loslösen
dieses Zusatzgewichtes vom Tragorgan anzuzeigen.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
ein mögliches Ausführungsbeispiel beschrieben. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine
schematische perspektivische Ansicht der Vorrichtung und Fig. 2 bis 6 die verschiedenen
aufeinanderfolgenden Stellungen, welche die beweglichen Teile der Vorrichtung während
der Messung einnehmen.
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Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Hohlkörper D, der
in Führungen eines ortsfesten Stativs M senkrecht verschiebbar ist, aus einem biegsamen
Draht F, an dem der Körper D aufgehängt ist und der über Umlenkrollen G, G' auf
eine Walze ii aufwickelbar ist, wenn eine mit dieser verbundene Kurbel M im Sinn
des Pfeiles X gedreht wird, aus einem Uhrwerk oder Elektromotor P, an dessen Welle
eine ElinkenkupplullgV angebracht ist, welche die Walze H nur während der Drehung
der Motorwelle im Sinn des Pfeiles X' mit dieser kuppelt. Auf der Motorwelle sitzt
ferner eine Zugwalze 0 für einen Registrierstreifen S, der von der Walze U abgewickelt
wird und auf den die beiden Schreibfedern R1, R2 einwirken können, die an den Enden
von zweiarmigen Hebeln sitzen, an deren anderen Enden Gegengewichte T angebracht
sind und die durch die Elektromagneten E1, E2 betätigt werden, die mit den Kontakten
1-1 und II-II am Körper D elektrisch verbunden sind.
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Im Hohlkörper D sind zwei GewichteP1, P2 verschiebbar angeordnet,
die für gewöhnlich auf den Anschlägen V1, 1't2 des Körpers etwas voneinander entfernt
aufliegen (s. Fig. 2). Das Gewicht P1 ist mit der Nadel C fest verbunden, die aus
einem Stiel und einer dickeren Spitze C1 besteht.
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An der Stelle der normalen Lage der Gewichte P1, P2. an der sie auf
den Anschlägen V1, V2 aufliegen, schließen die Gewichte die Unterbrecherkontakte
1-1 bzw. 11-11, durch die die Erregungsstromkreise der Elektromagneten gesteuert
werde.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wenn die Kurbel M
im Sinn des Pfeiles X gedreht wird, dann dreht sich die Walze H unabhängig von der
Drehbewegung der Motorwelle und der Zugwalze 0 des Papierstreifens. Durch das Aufwickeln
des Seiles F auf der Walze H wird somit der Hohlkörper D in bezug auf das Stativ
angehoben. Auch die Nadel C wird mitgehoben, und die Probe B kann auf die Tragplatte
gelegt werden. Sodann wird die Rolle G so weit gesenkt, daß die Spitze C1 der Nadel
in den Brei versenkt wird. Von diesem Augenblick an beginnt die langsame fortschreitende
Abwärtsbewegung des Körpers D und das Eindringen der Nadel in die Probe, nachdem
durch die langsame, kontinuierliche Drehung der Motorwelle das Seil nach uncl nach
abgewickelt wird. Die Eindringgeschwindigkeit der Nadel ist so eingestellt, daß
das vollständige Durchdringen der Probe länger dauert als die für das völlige Abbinden
in sämtlichen Fällen erforderliche Zeit. Für gewöhnlich treten der Beginn und das
Ende der Abbindung innerhalb von 12 Stunden vom Anfertigen des Breies an ein. Wenn
eine 60 mm starke Probe angenommen wird, dann ergibt sich daraus, daß der Hohlkörper
D und die Nadel C in der Stunde um 5 mm zu senken sind.
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Durch die gleichzeitige Drehung der Walze O wird der RegistrierstreifellBS
im Sinne des Pfeiles aufgewickelt.
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Zu Beginn des Senkens (Fig. 2) wirkt nur das Gewicht P1 auf die Nadel
C ein. Wenn die Konsistenz der Probe einen kritischen Wert Ci angenommen hat (entsprechend
der konventionellen Konsistenz des Bindemittelbreies im Augenblick des Beginns des
A1,-bindens), dann reicht das Gewicht P1 nicht mehr aus, um die Nadel weiter in
die Masse einzutreiben, so daß sich der Hohlkörper D, welcher seine Abwärtsbewegung
fortsetzt, vom Gewicht P1 loslöst (Fig. 3), wobei der Unterbrecherkontakt 1-1 geöffnet
wird. Der Elektromagnet E1 wird somit erregt, und die Feder R1 unterbricht die auf
den Registrierstreifen S aufgezeichnet Linie. Dieser Punkt gibt den Beginn des Abbindens
an.
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Beim weiteren Senken des Hohlkörpers D gelangt das an seinem Ort
verbliebene Gewicht P1 mit dem Zusatzgewicht P2 (Fig. 4) in Berührung, wodurch zufolge
des erhöhten auf die Nadel wirkenden Gewichtes diese jetzt ihre Eindringbewegung
in die Masse dem Hohlkörper D folgend fortsetzt (Fig. 5). Dies dauert so lange,
bis die Konsistenz der Probe (welche sich stetig erhöht) einen zweiten kritischen
Wert C1 angenommen hat, der ein weiteres Eindringen der Nadel unterbindet. Von diesem
Augenblick an (Fig. 6) löst sich der Hohlkörper D bei seinem weiteren Senken auch
vom Zusatzgewicht P2, der Unterbrecherkontakt II-II wird geöffnet, der Elektromagnet
E2 erregt und die Feder R2 abgehoben, so daß auch deren Linie am Streifen S unterbrochen
wird. Dieser Punkt zeigt das Ende des Abbindens an. Es versteht sich, daß die Anzeige
der beiden kennzeichnenden Augenblicke, des Beginns und des Endes des Abbindens
auch auf beliebige andere Art und Weise unter Ausnutzung des Öffnens der Kontakte
1-1 und II-II erfolgen kann, beispielsweise unter Erregung einer optischen oder
akustischen Signaleinrichtung oder unter Einwirkung auf elektrische Stromkreise
oder auf mechanische Organe, die auf beliebige Art imstande sind, das Auftreten
der entsprechenden Ereignisse anzuzeigen. Auch die Anordnung und Ausbildung der
übrigen Vorrichtungsteile können Veränderungen unterliegen, ohne dadurch den Erfindungsbereich
zu verlassen.