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Hydraulische B elastungsvorrichtung für Materialprüfanlagen Die Erfindung
betrifft eine hydraulischeBelastungsvorrichtung für Materialprüfanlagen. Es ist
bei solchen Vorrichtungen bekannt, zur Erzeugung von Schwell- und Wechselbelastungen
in den Arbeitszylindern eine Pumpe mit veränderlichem Fördervolumen, z. B. eine
Axialkolbenpumpe, zu verwenden, die durch Hilfskraft in Abhängigkeit von einer Lastmeßvorrichtung
umsteuerbar ist. Häufig sollen aber die zu prüfenden Bauteile erst statisch vorbelastet
werden, worauf dann ohne Lastabfall auf dynamische Belastung übergegangen wird.
Zu diesem Zweck ist bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ein gesondertes System
zur Erzeugung einer statischen Vorlast mit einer gesonderten Pumpe und einer Druckregelvorrichtung
vorgesehen. Der so erzeugten Vorlast wird dann die in der vorerwähnten Weise erzeugte
Schwell- oder Wechselbelastung überlagert. Das erfordert einen recht erheblichen
Aufwand.
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Es ist eine Materialprüfvorrichtung bekannt, bei der eine ständig
in einer Richtung fördernde Pumpe vorgesehen ist und eine von einer Lastmeßvorrichtung
steuerbare Ventilanordnung einen Arbeitszylinder abwechselnd mit dieser Pumpe oder
einer drucklosen Rückflußleitung verbindet. In dem Arbeitszylinder gleitet ein mit
dem Prüfling verbundener Kolben, der als Hohlkolben ausgebildet und zugleich auf
einem das Druckmittel zuführenden Rohr geführt ist, welches mit der Pumpe ebenfalls
in Verbindung steht. Dem Druck im Arbeitszylinder wirkt also der Pumpendruck im
Hohlkolben auf einer kleineren, dem Querschnitt des besagten Rohres entsprechenden
Fläche entgegen. Wenn der Arbeitszylinder drucklos wird und über die besagte Ventilanordnung
mit der Rückflußleitung verbunden ist, dann bewirkt der Druck in dem Hohlkolben
eine Rückstellung des Kolbens, und dieser verdrängt das Druckmittel aus dem Arbeitszylinder.
Die Ventilanordnung wird von der Lastmeßvorrichtung elektrisch so gesteuert, daß
die Last am Prüfling bis zu einem einstellbaren Wert ansteigt, dann eine Umschaltung
der Ventilanordnung erfolgt und die Last auf Null absinkt, worauf sich das Arbeitsspiel
wiederholt. Bei einer solchen Anordnung ist es bekannt, wahlweise die elektrische
Steuervorrichtung für die Ventilanordnung abzuschalten und die Ventilanordnung durch
ein handbetätigtes Niederschraubventil stillzusetzen. Gleichzeitig wird über eine
Umgehungsleitung, die auch von einem handbetätigten Niederschraubventil beherrscht
wird, das Druckmittel direkt auf den Arbeitszylinder geleitet.
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Dadurch läßt sich somit die Druckmittelzufuhr zum
Arbeitszylinder von
Hand regeln (deutsche Patentschrift 537 328).
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Diese bekannte Anordnung gestattet nur, schwellende Belastungen zwischen
Null und einem vorgegebenen Oberwert zu erzeugen. Auch die Niederschraubventile
sind nur dazu bestimmt und geeignet, das Arbeitsspiel der von der Lastmeßvorrichtung
gesteuerten Ventilanordnung von Hand nachzuahmen, aber nicht, eine konstante statische
Last einzustellen. Denn das Ventil in der Umgehungsleitung regelt nur die Zufuhr
des Druckmittels zu dem im übrigen geschlossenen Arbeitszylinder, so daß bei ständig
offenem Ventil der Druck im Arbeitszylinder ebenfalls ständig bis zu der durch die
Leckverluste der Pumpe und des Arbeitszylinders gegebenen Grenze ansteigt, sofern
der Prüfling nicht vorher bricht. Die bekannte Anordnung gestattet es auch nicht,
die im hochgespannten Druckmittel gespeicherteEnergie während derEntlastungsphase
zurückzugewinnen.
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Die Erfindung geht daher von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten
Art aus, mit einer durch Hilfskraft in Abhängigkeit von einerLastmeßvorrichtung
umsteuerbaren Pumpe mit veränderbarem Fördervolumen und mit einer Vorrichtung zum
Konstanthalten einer statischen Belastung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine solche Vorrichtung zu vereinfachen, wobei darauf zu achten ist, daß der Übergang
von statischer Last auf Schwellbelastung ohne zwischenzeitlichen Lastabfall erfolgen
kann.
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Erfindungsgemäß wird das durch eine hydraulische Umschaltvorrichtung
erreicht, über welche der Pumpendruck wahlweise der Lastmeßvorrichtung oder dem
Druckkonstanthalter zuführbar ist und durch welche in der letzteren Stellung Verstellmittel
für
die Pumpe derart betätigt werden, daß die Pumpe ständig in der Stellung »Förderung«
gehalten wird.
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Es wird hier eine einzige umsteuerbar ausgebildete Pumpe vorgesehen,
die einmal durch ihre Umsteuerung die Wechsellast erzeugt. Die Lastkonstanthaltung
ist dann abgeschaltet, und der Pumpendruck beaufschlagt nur die Lastmeßvorrichtung,
durch welche die Umsteuerung der Pumpe erfolgt. Wenn dagegen eine statische Belastung
erzeugt werden soll, dann wird der Pumpendruck auf die Lastkonstanthaltung geschaltet
und gleichzeitig die Pumpe ständig in ihrer einen Endstellung gehalten, so daß sie
jetzt wie eine einfache, nur in einer Richtung fördernde Pumpe auf die Druckkonstanthaltevorrichtung
arbeitet. Man behält bei dieser Anordnung die Möglichkeit der Energierückgewinnung
während der Entlastungsphase und die Möglichkeit, zwischen zwei beliebig einstellbaren
Lastgrenzen zu arbeiten, benötigt aber keine zusätzliche Pumpe für die statische
Vorlast. Weiterhin kann man während der Prüfung von der einen auf die andere Betriebsweise
übergehen.
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Bei einer Vorrichtung, bei welcher die Verstellmittel für die Pumpe
über einen Steuerschieber durch den von einer Hilfspumpe erzeugten und von der Lastmeßvorrichtung
umsteuerbaren Druck betätigt werden, kann die Erfindung in der Weise verwirklicht
werden, daß zur Erzielung einer statischen Belastung der Steuerschieber über eine
von der Umschaltvorrichtung zu öffnende Verbindungsleitung derart mit dem Steuerdruck
beaufschlagbar ist, daß die Pumpe bei ihrer Verbindung mit dem Druckkonstanthalter
auf Förderung eingestellt wird. Wenn also die Lastme& und Steuervorrichtung
durch die Umschaltvorrichtung außer Betrieb gesetzt wird, so wird der Steuerschieber
über die Verbindungsleitung in die Stellung gedrückt, in welcher die hydraulische
Hilfskraft die umsteuerbare Pumpe in die Stellung :Förderung« bringt. Zweckmäßigerweise
ist die Umschaltvorrichtung als ein mittels einer Gewindespindel verstellbarer Steuerschieber
ausgebildet. Auf diese Weise werden unvermittelte Übergänge zwischen den verschiedenen
Zuständen vermieden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der
Figuren näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung; Fig.2 bis 4 zeigen
den zeitlichen Verlauf der Last bei einigen in derPraxis gewünschten Prüfungen.
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Mit 1 ist eine Axialkolbenpumpe bezeichnet, die durch zwei Steuerkolben
2, 3 verstellbar ist. Die Pumpe 1 ist über einen Verteiler 4 mit einem nicht dargestellten
Arbeitszylinder und einem Druckkonstanthalter 5 verbunden. Der Druckkonstanthalter
5 enthält in bekannter Weise einen Steuerschieber 6, der einen Auslaßquerschnitt
beherrscht und einerseits von einer Feder 7 belastet ist, der ein Kolben r entgegenwirkt.
Der Auslaßquerschnitt stellt sich bei Betrieb des Druckkonstanthalters so ein, daß
der auf den Kolben wirkende Druck einen durch die Feder 7 bestimmten Sollwert annnimmt.
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Mit 8 ist eine an sich bekannte und daher nicht näher geschilderte
Lastmeß- und Steuervorrichtung bezeichnet. Diese leitet die Fördermenge einer Hilfe
pumpe 9 teilweise unter einen Steuerschieber 10, so daß dieser in eine Endstellung
gegen die Wirkung einer Feder 11 gedrückt wird, solange eine eingestellte Oberlast
am Arbeitszylinder noch nicht erreicht ist. In dieser Stellung verbindet der Steuer-
schieber
10 die Pumpe 9 mit dem Steuerkolben 3 der Pumpe 1. Dieser stellt die Pumpe 1 auf
»Förderung«.
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Sobald die vorgegebene Oberlast ereicht ist, schaltet die Vorrichtung
8 um. Der SteuerschieberlO wird entlastet und geht unter dem Einfluß der Feder 11
in seine andere Endlage zurück. Jetzt wird die Pumpe 9 mit dem Kolben 2 verbunden
und die Pumpe 1 umgesteuert, so daß sie jetzt als Motor wirkt. Der Druck im Arbeitszylinder
sinkt dann wieder bis zum Erreichen der vorgegebenen Unterlast ab, worauf eine erneute
Umschaltung der Meß- und Steuervorrichtung erfolgt.
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Mit 12 ist eine Umschaltvorrichtung bezeichnet, die als Steuerschieber
ausgebildet ist, welcher mittels einer Gewindespindel 13 verstellbar ist. Die Umschaltvorrichtung
hat sechs Anschlüssea bis f. Bei statischem Betrieb der Belastungsvorrichtung sind
die im Diagramm 14 dargestellten Verbindungen hergestellt, bei dynamischem Betrieb
die im Diagramm 15 dargestellten. Bei statischem Betrieb ist die Lastmeßvorrichtung
8 über die Verbindung a-b entlastet. Über die Verbindung c-d wird der Arbeitsdruck
auf den Kolben 7' gegeben. Der Druckkonstanthalter 5 hält somit eine konstante Last.
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Über die Verbindung e-f wird der Pumpendruck der Hilfspumpe 9 unter
den Steuerschieber 10 geführt, so daß dieser in seine obere Endstellung geht und
den Druck der Pumpe 9 auf den Kolben 3 leitet.
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Dieser stellt dann die Pumpel auf »Förderung«. Mit der Pumpe 1 wird
also in Verbindung mit dem Druckkonstanthalter 5 eine konstante Belastung des Prüfkörpers
erzielt.
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Stellt man den Schieber 12 aber in seine untere Stellung, so liegt
der Druckkonstanthalter 5 tot. Über c-b wird statt dessen die Lastmeß- und Steuervorrichtung8
an den Verteiler 4 angeschlossen. Dann arbeitet die Belastungseinrichtung in der
oben geschilderten Weise, so daß durch die Pumpe 1 langsame Schwell- oder Wechselbelastungen
erzeugt werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann jede der in F i g. 2 bis
4 dargestellten Lastkurven erzielt werden.