DE1271425B - Method and device for determining the compressive stress and expansion of molding sands and other refractory building materials at high temperatures - Google Patents

Method and device for determining the compressive stress and expansion of molding sands and other refractory building materials at high temperatures

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DE1271425B
DE1271425B DE19611271425 DE1271425A DE1271425B DE 1271425 B DE1271425 B DE 1271425B DE 19611271425 DE19611271425 DE 19611271425 DE 1271425 A DE1271425 A DE 1271425A DE 1271425 B DE1271425 B DE 1271425B
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Dr-Ing Dietmar Boenisch
Dr-Ing Wilhelm Patterson
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DIETMAR BOENISCH DR ING
WILHELM PATTERSON DR ING
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    • G01N33/38Concrete; ceramics; glass; bricks

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

GOInGOIn

Deutsche Kl.: 42 k-49/02 German class: 42 k -49/02

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Auslegetag:
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Display day:

P 12 71 425.9-52
2. Oktober 1961
27.Juni 1968
P 12 71 425.9-52
October 2, 1961
June 27, 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Druckspannung und Ausdehnung von Formsanden und von anderen feuerfesten Baustoffen bei hohen Temperaturen, bei welchen die Ausdehnung eines verdichteten und erhitzten Prüfkörpers gemessen wird.The invention relates to a method and a device for determining the compressive stress and expansion of molding sands and other refractory building materials at high temperatures which the expansion of a compressed and heated test specimen is measured.

Es ist bereits bekannt, zur Bestimmung der Zugfestigkeit einen zylindrischen Probekörper aus Sand einseitig zu erhitzen. Die einseitige Erhitzung der Probe hat den Zweck, daß sich in ihr eine feuchtheiße Kondensationsschicht ausbildet, in der dann das Material zerreißt.It is already known to use a cylindrical test specimen made of sand to determine the tensile strength to be heated on one side. The one-sided heating of the sample has the purpose that a moist, hot condensation layer is formed in it, in which then the material tears.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, zur Ermittlung der Ausdehnung wiederum einen zylindrischen Probekörper unter Versuchstemperaturen von etwa 1000° C bei einer Dauer von etwa 3 Minuten allseitig und innerhalb des Probekörpers gleichmäßig zu erhitzen. Ein verwendeter kompakter oder auch hohler zylindrischer Prüfkörper wurde vor der Einwirkung der vorgenannten Versuchstemperatur stets getrocknet. Die verschiedenen Versuchsmethoden lieferten unterschiedliche Aussagen, so daß allgemeingültige Zusammenhänge zwischen gefundenen Eigenschaften und der Fehlerneigung nicht angegeben werden konnten.It has also already been proposed to use a cylindrical one again to determine the extent Test specimens at test temperatures of approx. 1000 ° C for a duration of approx. 3 minutes on all sides and to be heated evenly within the specimen. A used compact or hollow one cylindrical test specimen was always dried before exposure to the aforementioned test temperature. The different test methods provided different statements, so that generally valid Correlations between the properties found and the tendency to error are not given could.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Druckspannung und zugleich Ausdehnung von Formsanden und anderen feuerfesten Baustoffen bei hohen Temperaturen zu schaffen. Es dient zur Ermittlung der Eigenschaften, die dem Verhalten des Formsandes bzw. einer feuerfesten Auskleidung bei der Erhitzung in der praktischen Anwendung entsprechen. Auch soll die Aufheizung und Auswertung von feuchten Proben innerhalb weniger Sekunden durchzuführen sein.The invention is based on the object of a method and a device for measuring the Compressive stress and at the same time expansion of molding sands and other refractory building materials at high levels Create temperatures. It is used to determine the properties that influence the behavior of the molding sand or a refractory lining when heated in practical use. The heating and evaluation of moist samples should also be carried out within a few seconds be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zu einer Scheibe mit konkaver Oberfläche verdichtete Prüfkörper an seinem Außenrand vollständig oder teilweise eingespannt bzw. gehalten wird, anschließend die Scheibe an ihrer konkaven Seite erhitzt und die hierbei auftretende zusätzliche Wölbung des Prüfkörpers gemessen wird.According to the invention, this object is achieved by the fact that a disc with a concave surface compacted test specimen fully or partially clamped or held at its outer edge is then heated the disc on its concave side and the resulting additional The curvature of the test specimen is measured.

Die Scheibe kann dabei verschiedene Grundflächen aufweisen, so auch rechteckig sein.The disk can have different base areas, including being rectangular.

Der Probekörper kann neben dem üblichen Wassergehalt auch betriebsübliche oder vorgesehene Zusätze aufweisen. Die Dicke der Scheibe ist möglichst gering, vorzugsweise 2 bis 5 mm, um innerhalb kürzester Zeit eine Durchheizung und damit einen konstanten Meßwert zu erhalten.In addition to the usual water content, the test specimen can also contain customary or intended additives exhibit. The thickness of the disk is as small as possible, preferably 2 to 5 mm, in order to be as short as possible Time to complete heating and thus to obtain a constant measured value.

Da dünne Scheiben aus Formsand nur schwierig Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen
der Druckspannung und Ausdehnung
von Formsanden und anderen feuerfesten
Since thin slices of molding sand are difficult to determine the method and device
the compressive stress and expansion
of molding sands and other refractory materials

Baustoffen bei hohen Temperaturen
5
Building materials at high temperatures
5

Anmelder:Applicant:

Dr.-Ing. Wilhelm Patterson,
ίο 5100 Aachen, Intzestr. 5;
Dr.-Ing. Wilhelm Patterson,
ίο 5100 Aachen, Intzestr. 5;

Dr.-Ing. Dietmar Boenisch, 5100 AachenDr.-Ing. Dietmar Boenisch, 5100 Aachen

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Wilhelm Patterson,
Named as inventor:
Dr.-Ing. Wilhelm Patterson,

Dr.-Ing. Dietmar Boenisch, 5100 AachenDr.-Ing. Dietmar Boenisch, 5100 Aachen

gleichmäßig zu verdichten sind und vielfach auch eine zur Prüfung nicht ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, wird vorzugsweise der Prüfkörper aus zwei Schichten hergestellt, wobei die der Erhitzungsquelle zugerichtete Schicht von etwa 2 mm aus dem Prüfsand und die abgekehrte Fläche aus einem Stoff mit keiner oder nur geringer Wärmeausdehnung, insbesondere Zirkonsand, hergestellt wird. Diese Stoffe werden vorzugsweise mit dem Prüfsand gleichzeitig zu einer Scheibe verdichtet. Für die Stoffe geringer Wärmeausdehnung sind weiterhin vorzugsweise solche Binder zu wählen, die eine niedrige Naßfestigkeit ergeben, damit die Ausdehnung der Prüfsandschichten möglichst wenig behindert wird. Da allein in der Prüfsandschicht interessierende meßbare Druckspannungen entstehen und diese Prüfsandschicht nur noch etwa 2 mm dick zu sein braucht, kann der erstrebte Meßwert in sehr kurzer Zeit, etwa 20 Sekunden erreicht werden.are to be compacted evenly and in many cases also a mechanical one that is insufficient for testing Have strength, the test specimen is preferably made of two layers, with that of the heating source trimmed layer of about 2 mm from the test sand and the turned-away surface a substance with little or no thermal expansion, in particular zircon sand. These substances are preferably compacted into a disk at the same time as the test sand. For the fabrics low thermal expansion, binders that have a low wet strength should also preferably be selected result so that the expansion of the test sand layers is hindered as little as possible. There Measurable compressive stresses of interest arise only in the test sand layer and this test sand layer only needs to be about 2 mm thick, the desired measured value can be achieved in a very short time, for example 20 seconds can be achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Gestaltung des Probekörpers als eine dünne Scheibe sind in hervorragender Weise geeignet, auch die Einflüsse von Schlichten, Schwärzen und dergleichen Überzüge auf die Druckspannung und Ausdehnung von Formsanden zu messen. Diese Überzüge werden dazu auf die zu erhitzende Fläche des Probekörpers aufgebracht. Ähnlich wie bei Schlichten in Verbindung mit dem Formsand können auch Prüfkörper aus unterschiedlichen Sandschichten aufgebaut sein, wobei die Druckspannung und Ausdehnung des mehrschichtigen Prüfkörpers Aussagen über die Dehnungsbehinderung bzw. Dehnungsförderung der einzelnen Formsand-The method according to the invention and the design of the test specimen as a thin disk are excellently suited to the effects of sizing, blackening and similar coatings to measure the compressive stress and expansion of molding sands. These coatings are used to do this applied to the surface of the test specimen to be heated. Similar to finishing in connection with the molding sand can also be constructed from different layers of sand, with the Compressive stress and expansion of the multi-layer test specimen Statements about the expansion restriction or expansion promotion of the individual molding sand

809 567/251809 567/251

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schichten untereinander zuläßt. Auch können Druck- richtung derart angeordnet ist, daß die konkave Seite spannung und Ausdehnung anderer als mit Tonen des Prüfkörpers erhitzt wird. Nach einem weiteren gebundener Sande, wie beispielsweise Kohlesäure- erfindungsgemäßen Merkmal ruht der Haltering auf erstarrungssand, Zementsand, kunstharzgebundene vertikal gerichteten Quarzrohren, und das als Quarz-Sande und Kerne, gemessen werden, so auch Ofen- 5 rohr ausgebildete Übertragungsorgan zurMeßeinrichfutter und Wandauskleidungen aus Stampfmassen und tung und eventuell zum Aufbringen einer zusätzlichen feuerfeste Steine, deren Haltbarkeit weitgehend durch Belastung ist im Boden des Kolbens zentriert, die Druckspannung und das Warmverformungsver- Die einseitige Erhitzung der Scheibe mit konkaverlayers among each other. The pressure direction can also be arranged in such a way that the concave side tension and expansion other than with cloning of the test body is heated. After another bonded sands, such as carbonic acid feature according to the invention, the retaining ring rests on Solidification sand, cement sand, synthetic resin-bonded vertically aligned quartz tubes, and that as quartz sands and cores are measured, as well as furnace tube-shaped transmission elements for measuring device chucks and wall linings made of rammed earth and processing and possibly for the application of an additional refractory bricks, the durability of which is largely centered by loading in the bottom of the flask, the compressive stress and the hot deformation de- The unilateral heating of the disc with concave

mögen dieser Stoffe bestimmt ist. Weiterhin ist das Oberfläche kann auf verschiedene Weise erfolgen. Sie erfindungsgemäße Verfahren durch geeignete Gestal- io soll aber die gesamte Prüfkörperfläche möglichst tung des Erhitzungsraumes dazu geeignet, die Druck- gleichmäßig erhitzen. Möglich ist die Erhitzung durch spannungen und Wärmeausdehnungen der Prüfstoffe, eine elektrische Strahlungsquelle, beispielsweise in insbesondere solcher, die brennbare oder vergasbare Gestalt von Lichtbogenelektroden im nahen Bereich Zusatzstoffe aufweisen, in unterschiedlicher Atmo- der zu erhitzenden Flächen. Die Erhitzung kann auch Sphäre, insbesondere oxydierenden oder reduzieren- 15 durch elektrische Widerstandsdrähte erfolgen. Mögden, zu untersuchen. lieh ist die zusätzliche Verwendung von Strahlungs-like this substance is determined. Furthermore the surface can be done in different ways. she However, the method according to the invention by means of a suitable design should, if possible, cover the entire test body surface The heating chamber is suitable for heating the pressure evenly. The heating is possible through stresses and thermal expansions of the test substances, an electrical radiation source, for example in especially those with the combustible or gasifiable form of arc electrodes in the vicinity Have additives, surfaces to be heated in different atmospheres. The heating can also Sphere, in particular oxidizing or reducing- 15 made by electrical resistance wires. May to investigate. borrowed is the additional use of radiation

Dadurch, daß man zur Messung der Druckspan- spiegeln, um die zu erhitzende Fläche gleichmäßig nung und Ausdehnung von einer dünnen Scheibe und schnell aufzuheizen. Besonders zweckmäßig und ausgeht und diese einseitig in sehr kurzer Zeit erhitzt, einfach ist die Verwendung eines Gasbrenners mit wird erreicht, daß die in dem Prüfkörper aus grünem 20 einer Sauerstoff-Leuchtgas-Flamme, wobei die ZuSand enthaltenen flüchtigen, brennbaren oder ver- sammensetzung an Meßuhren abgelesen und mit Gasflüssigenden Formsandzusätze mit ihrem Einfluß auf hähnen geeicht und einreguliert werden kann, die Druckspannung und Ausdehnung ebenfalls be- Die Messung der Druckspannung und DehnungIn that one is used to measure the pressure span in order to make the surface to be heated evenly expansion and expansion of a thin slice and heat up quickly. Particularly useful and goes out and heats it on one side in a very short time, it is easy to use a gas burner with it is achieved that in the test specimen from green 20 an oxygen-luminous gas flame, the ZuSand volatile, flammable or composition contained in it, read on dial gauges and with gas-liquid ends Molding sand additives can be calibrated and regulated with their influence on taps, The compressive stress and expansion are also measured. The measurement of compressive stress and strain

rücksichtigt werden. Weiterhin wird durch eine dünne, kann ebenfalls auf verschiedene Weise erfolgen. So sehr schnell und einseitig erhitzte Probe ein sehr 25 kann der Betrag der Krümmung der kugelschalenförsteiler Temperaturgradient erreicht, der beispielsweise migen Scheibe beim Erhitzen und die dabei auftrein Übereinstimmung mit den Bedingungen in der tende Verringerung des Krümmungshalbmessers op-Form, insbesondere bei Vorhandensein der stark tisch gemessen werden. Sehr einfach wird die Ausdehnenden Quarzsande, einen starken Ausdehnungs- dehnung des Prüfkörpers über ein Quarzglasrohr gradienten zur Folge hat, wodurch zwischen den ein- 30 nach oben auf eine Tastuhr übertragen, zelnen Sandkornlagen beträchtliche Verspannungen Vorteilhaft ist die Meßeinrichtung von der Erhit-must be taken into account. Furthermore, through a thin, can also be done in various ways. So Sample heated very quickly and on one side a very 25 can be the amount of curvature of the bowl feeder Temperature gradient reached, for example, the moderate disc when heated and thawed out Agreement with the conditions in the tending reduction in the radius of curvature op-form, be measured especially in the presence of the strong table. The expansive becomes very simple Quartz sand, a strong expansion of the test specimen over a quartz glass tube gradient results, whereby between the one 30 transferred up to a tactile clock, individual sand grain layers considerable tension The measuring device is advantageous from the heating

auftreten und die Druckspannung und Ausdehnung zungsquelle durch eine Schutzwandung bzw. ein insgesamt sehr beträchtlich beeinflußt werden. Bei Schutzgehäuse aus Asbest abgeschirmt, der Prüfung von Formsanden mit üblichem Wasser- Eine steigende Belastung der Probe erfolgt überoccur and the compressive stress and expansion source through a protective wall or a can be influenced very considerably overall. Shielded for protective housing made of asbestos, the testing of molding sands with normal water. An increasing load on the sample takes place over

gehalt wird weiterhin als Folge des sich ändernden 35 den auf der konvexen Seite der Probe aufliegenden Temperaturgradienten eine Kondensationszone er- Kolben durch Aufsetzen von Gewichten oder kontihalten, wobei gerade durch die Übernässung des nuierlich durch eine z. B. aus Zylinder und Kolben Sandes in der Kondensationszone die Bindefestigkeit bestehende Zusatzeinrichtung, die bei steigendem und damit das spätere Warmverformungsvermögen hydraulischem oder pneumatischem Druck eine zudes Sandes beeinflußt wird. Weiterhin bewirkt die 40 nehmende Last auf den Kolben der erfindungsge-Naßfestigkeit der Kondensationszone eine spezifische mäßen Vorrichtung überträgt. Dehnungsbehinderung von trockenen, auf feuchten Durch Prüfung bei mehreren verschiedenen BeIa-content is still as a result of the changing 35 the resting on the convex side of the sample Temperature gradients create a condensation zone flasks by placing weights or continuously, being due to the overtaking of the nuierlich by a z. B. from cylinder and piston Sand in the condensation zone the bond strength existing additional equipment, which with increasing and with it the later hot deformability hydraulic or pneumatic pressure one more Sand is affected. Furthermore, the increasing load on the piston causes the wet strength of the invention a specific MASS device transfers the condensation zone. Elongation hindrance from dry to damp By testing several different

Sandzonen aufsitzenden Oberflächenschichten. stungen oder durch kontinuierliche Lastaufgabe wäh-Surface layers on top of sand zones. performance or through continuous load application.

Die Probekörper können auf üblichen Verdich- rend des Versuchs kann diejenige Last experimentell hilfseinrichtungen hergestellt und in die nachfolgende 45 gefunden oder graphisch extrapoliert werden, die eine Erhitzungs- und Prüfeinrichtung zur Feststellung der Ausdehnung des Prüfkörpers gerade verhindert. Aus Druckspannung und Ausdehnung eingelegt werden. dieser Last, dem Durchmesser und dem Krümmungs-Weil dies aber sehr geringe Herstellungstoleranzen radius der Probe kann die Druckspannung quantierfordert, um genaue Meßergebnisse der Druckspan- tativ in kg/cm2 errechnet werden, nung und Ausdehnung zu erhalten, sieht die Erfin- 50 Die Druckspannung kann aber auch nach einer dung vor, daß die den Prüfkörper umgebende Teile einzigen Messung bei unvollständiger Ausdehnungsbei der anschließenden Bestimmung der Druckspan- behinderung einem Nomogramm entnommen werden, nung und Ausdehnung verwendet werden. Dadurch wenn die Werte der Ausdehnung der betreffenden ist es möglich, die Scheibe relativ dünn auszuführen, Prüflast und der Durchmesser der am Kolben der weil sie von Teilen der- Verdichtungseinrichtung und 55 erfindungsgemäßen Vorrichtung aufliegenden und entsprechend der späteren Prüfeinrichtung dauernd sich auf diesen abdrückenden Probefläche in dieses umgeben und in dieser gehalten ist. eingesetzt werden.The test specimens can be used in the usual compression of the test, that load can be produced experimentally and found in the following 45 or graphically extrapolated, which prevents a heating and testing device for determining the expansion of the test specimen. Be inserted from compressive stress and expansion. Because of this load, the diameter and the curvature, the compressive stress can be quantified in order to obtain precise measurement results of the compressive stress in kg / cm 2 , and to obtain expansion and expansion, because this very small manufacturing tolerance radius of the sample Compressive stress can, however, also be taken from a nomogram after a determination that the parts surrounding the test specimen single measurement in the case of incomplete expansion in the subsequent determination of the compressive stress impediment, expansion and expansion can be used. As a result, if the values of the expansion of the relevant, it is possible to make the disc relatively thin, test load and the diameter of the test surface on the piston of the device according to the invention because it rests on parts of the compression device and 55 and, according to the later test device, is continuously pressing on this test surface in this is surrounded and held in this. can be used.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des beschrie- Neben Ausdehnungsmessungen der unbelastetenA device for carrying out the described- In addition to expansion measurements of the unloaded

benen Verfahrens mit einer Erhitzungseinrichtung und oder gleichmäßig belasteten oder verschieden stark einem am Prüfkörper aufliegenden Organ zum Über- 60 belasteten Probe und der quantitativen Bestimmung tragen seiner Ausdehnung zu einem Meßgerät ist er- der Druckspannung können mit der erfindungsgefindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Kolben mäßen Vorrichtung noch weitere Größen, wie z. B. mit konkaver Kopffläche und einen den Kolben mit die Warmverformung, gemessen und mittels einer gekonkaver Kopffläche umgebenden über die Kopf- eigneten Schreibvorrichtung Spannungs-Verformungsfläche hinausragenden und als Führung des Kolbens 65 Diagramme aufgenommen werden. Hierfür wird die dienenden Haltering, der mit einem ringsum laufen- Probe nach einer den jeweiligen Erfordernissen entden Widerlager mit schrägen Auflageflächen für den sprechenden unvollständigen bis vollständigen AusPrüfkörper versehen ist, und daß die Erhitzungsein- dehnung bis zum Bruch belastet und aus der Korn- benen process with a heating device and or evenly loaded or differently strong an organ resting on the test body for the over-stressed sample and the quantitative determination carry its expansion to a measuring device is he the compressive stress can with the invention according to the invention characterized by a piston MAESSEN device still other sizes such. B. with a concave head surface and a piston with the hot deformation, measured and using a concave The stress-deformation surface surrounding the head surface protrudes beyond the head-suitable writing device and can be recorded as a guide for the piston 65 diagrams. For this, the Serving retaining ring, which can be entden with an all-round test according to the respective requirements Abutment is provided with inclined contact surfaces for the speaking incomplete to complete test body, and that the heating expansion is loaded until it breaks and from the grain

pressibilität das Warmverformungsvermögen ermittelt. pressibility determines the hot deformability.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Wert der Druckspannung in kg/cm2 ist unter Berücksichtigung der Naßfestigkeit ein eindeutiges Maß für die Stabilität der Formraumwände in der Gießhitze. Mit steigender Druckspannung nimmt bei gleicher Naßfestigkeit die Neigung zur Bildung von Ausdehnungsfehlern, wie Schülpen, Riefen, Rattenschwänzen, Hohlkehlen, Blattrippen, Adern u. dgl., zu.The value of the compressive stress in kg / cm 2 obtained with the method according to the invention, taking into account the wet strength, is a clear measure of the stability of the mold cavity walls in the casting heat. With increasing compressive stress, the tendency to form expansion defects such as scabs, grooves, rat tails, fillets, veins, veins and the like increases with the same wet strength.

Die Stärke der Fehlerneigung eines Formsandes kann nach der FaustregelThe strength of the fault tendency of a molding sand can be according to the rule of thumb

_ .. . Druckspannung_ ... Compressive stress

Fehlerneigung = Tendency to error =

NaßfestigkeitWet strength

bestimmt werden.to be determined.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail in the drawings using an exemplary embodiment. It shows

F i g. 1 Teile der Rammeinrichtung zum Herstellen des Prüfkörpers,F i g. 1 parts of the pile-driving device for manufacturing the test specimen,

F i g. 2 in der Rammeinrichtung verwendete Teile bei der Prüfung der Hochtemperatureigenschaften des Prüfkörpers,F i g. 2 parts used in the pile-driving device when testing the high-temperature properties of the Test body,

F i g. 3 die unbelastete Probe,F i g. 3 the unloaded sample,

Fig.4 die Belastung der Probe, die die Ausdehnung teilweise verhindert,4 shows the load on the sample, which causes the expansion partially prevented

F i g. 5 eine in solchem Maße belastete Probe, daß sie an einer Ausdehnung vollständig gehindert wird,F i g. 5 a sample loaded to such an extent that it is completely prevented from expanding,

F i g. 6 einen Prüfkörper aus zwei Schichten,F i g. 6 a test specimen made of two layers,

F i g. 7 eine beispielhafte Darstellung einer gesamten Prüfeinrichtung zur Messung der Druckspannung und Ausdehnung.F i g. 7 shows an exemplary representation of an entire test device for measuring the compressive stress and expansion.

Nach F i g. 1 wird in einer Verdichtungseinrichtung mit dem Rammstempel 10 und dem Stempel des Rammgerätes 11, dem Führungsring 12, dem Haltering 13, dem Kolben des Prüfkopfes 14 und dem Rammuntersatz 15 der Prüfsand 16 zu einer dünnen Scheibe verdichtet. Diese Scheibe hat zufolge der konkaven Ausbildung der Kopffläche des Kolbens des Prüfkörpers 14 und der konvexen Ausbildung des Rammstempels 11 die Gestalt einer Kugelschale, wobei sich der Rand der Kugelschale ringsum laufend an der Schrägfläche 17 des Halteringes des Prüfkopfes 13 abstützt. Der Prüfkörper hat einen Durchmesser von 50 mm und eine Dicke von 3 mm.According to FIG. 1 is in a compression device with the ram 10 and the punch of the Piling device 11, the guide ring 12, the retaining ring 13, the piston of the test head 14 and the Ramming base 15 compacts the test sand 16 into a thin disc. According to the concave design of the head surface of the piston of the test body 14 and the convex design of the Ram 11 has the shape of a spherical shell, the edge of the spherical shell running all around on the inclined surface 17 of the retaining ring of the test head 13 is supported. The test body has a diameter of 50 mm and a thickness of 3 mm.

Der Haltering 13 und der Kolben 14 der Rammeinrichtung werden zusammen mit dem eingebetteten Prüfkörper 16 auch zur Prüfung der Druckspannung benutzt, wie in Fig.2 dargestellt ist. Fig.2 zeigt weiterhin die Lagerung des Halteringes 13 auf Quarzglasrohren 18 und die Übertragung der auf die Probe 16 ausgeübten Belastung über ein Quarzglasrohr 19 und die Übertragung der Ausdehnung des Probekörpers 16 auf eine später im einzelnen noch zu beschreibende Meßeinrichtung durch das gleiche Quarzglasrohr 19, das zentrisch innerhalb des Kolbens 14 geführt und dazu im Boden des Kolbens zentriert ist. Mit 20 ist in F i g. 2 schematisch die Erhitzungseinrichtung für die einseitige Erhitzung des Prüfkörpers 16 in Gestalt eines Gasbrenners dargestellt. Die Erhitzungsdauer beträgt etwa 30 bis 40 Sekunden.The retaining ring 13 and the piston 14 of the ramming device are embedded together with the Test body 16 is also used to test the compressive stress, as shown in Figure 2. Fig.2 shows Furthermore, the storage of the retaining ring 13 on quartz glass tubes 18 and the transfer of the to the sample 16 exerted load via a quartz glass tube 19 and the transfer of the expansion of the test specimen 16 to a measuring device to be described later in detail through the same quartz glass tube 19, which is guided centrally within the piston 14 and is therefore centered in the bottom of the piston. At 20 in FIG. 2 schematically shows the heating device for one-sided heating of the test body 16 shown in the form of a gas burner. The heating time is about 30 to 40 seconds.

F i g. 3 zeigt einen unbelasteten Prüfkörper, der sich frei ausdehnen kann. Die Berührungsstelle zwischen dem Prüfkörper und Kolben ist punktförmig. Die freie Ausdehnung h tritt bei der Messung nicht auf, da bereits der Prüfkolben selbst eine Belastung darstellt.F i g. 3 shows an unloaded test specimen that can expand freely. The point of contact between the test body and the piston is punctiform. The free expansion h does not occur during the measurement, since the test piston itself already represents a load.

Nach Fig.4 ist der Prüfkörper mit einer LastP belastet, die die Ausdehnung h teilweise verhindert. Die Berührungsstelle zwischen Prüfkolben und Prüfkörper ist eine Kreisfläche mit dem Durchmesser d. According to Figure 4, the test body is loaded with a load P which partially prevents the expansion h. The point of contact between the test piston and the test body is a circular area with the diameter d.

Bei der Darstellung nach F i g. 5 ist die auf den Prüfkörper ausgeübte Belastung so groß, daß dieser vollständig an einer Ausdehnung gehindert wird. Die Druckspannungen werden quantitativ durch Umlagerung der einzelnen Quarzkörper abgebaut. Die Probe liegt mit der ganzen Fläche an dem Prüfkolben an.In the illustration according to FIG. 5, the load exerted on the test body is so great that this is completely prevented from expanding. The compressive stresses are quantitative through rearrangement of the individual quartz bodies degraded. The entire surface of the sample lies against the test piston at.

F i g. 6 zeigt einen aus zwei Schichten bestehenden Prüfsand, wobei die der Erhitzungsquelle 20 zugekehrte Fläche des Prüfkörpers aus dem Prüfsand 16 und die abgekehrte Fläche aus Zirkonsand 21 besteht. Mit 14 ist wiederum der Kolben des Prüf kopf es und mit 13 der Haltering bezeichnet. In gestrichelter Linie ist die Kondensationszone mit 22, mit S die Dicke der ausgetrockneten Sandschichten, mit Fn die Wirkungsfläche der Naßfestigkeit und mitjF die Wirkungsfläche der Druckspannung dargestellt. Die Erhitzung der Formoberfläche erfolgt in Richtung der Pfeile 23.F i g. 6 shows a test sand consisting of two layers, the surface of the test body facing the heating source 20 consisting of the test sand 16 and the surface facing away from zircon sand 21. 14 with the piston of the test head is in turn designated it and 13 with the retaining ring. The dotted line shows the condensation zone with 22, with S the thickness of the dried-out sand layers, with F n the area of action of the wet strength and with jF the area of action of the compressive stress. The mold surface is heated in the direction of the arrows 23.

F i g. 7 zeigt den Gesamtaufbau eines Gerätes zur Messung der Druckspannung. Über die Darstellung in F i g. 2 hinaus ist mit 24 die Meßuhr und mit 25 ein Teller mit dem Gewicht 26 dargestellt. 27 bezeichnet Gashähne zur Regulierung des Verbrennungsgases und des Sauerstoffes für den Gasbrenner. Mit 20 und 28 sind Meßgeräte bezeichnet, um die Zusammensetzung des Verbrennungsgases ablesen und einstellen zu können.F i g. 7 shows the overall structure of an apparatus for measuring compressive stress. About the representation in Fig. 2 in addition, the dial gauge is shown at 24 and a plate with the weight 26 at 25. 27 designated Gas taps to regulate the combustion gas and the oxygen for the gas burner. With 20 and 28 measuring devices are designated to read the composition of the combustion gas and to be able to adjust.

Claims (12)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Bestimmen der Druckspannung und Ausdehnung von Formsanden und von anderen feuerfesten Baustoffen bei hohen Temperaturen, bei welchen die Ausdehnung eines verdichteten und erhitzten Prüfkörpers gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zu einer Scheibe mit konkaver Oberfläche verdichtete Prüfkörper an seinem Außenrand vollständig oder teilweise eingespannt bzw. gehalten wird, anschließend die Scheibe an ihrer konkaven Seite erhitzt und die hierbei auftretende zusätzliche Wölbung des Prüfkörpers gemessen wird.1. Procedure for determining the compressive stress and expansion of molding sands and of other refractory materials at high temperatures, at which the expansion of a compacted and heated test body is measured, characterized in that the compacted to a disc with a concave surface Test specimen fully or partially clamped or held at its outer edge is then heated the disc on its concave side and the resulting additional The curvature of the test specimen is measured. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erhitzung von einem grünen Formsand ausgegangen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that when heating one green molding sand is assumed. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkörper an der zu erhitzenden Fläche mit einer Formschlichte versehen wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the test body on the surface to be heated is provided with a molding coating. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkörper in einer oxydierenden oder reduzierenden Atmosphäre erhitzt wird.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the test body in a oxidizing or reducing atmosphere is heated. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkörper kugelschalenförmig ausgebildet ist.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the test body is designed in the shape of a spherical shell. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkörper aus _ zwei Schichten hergestellt wird, wobei die der Erhitzungsquelle zugerichtete Schicht von etwa 2 mm aus dem Prüfsand und die abgekehrte Fläche aus einem Stoff mit keiner oder nur geringer Wärmeausdehnung, insbesondere Zirkonsand, hergestellt wird.6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the test body from _ two layers is produced, the layer facing the heating source of about 2 mm from the test sand and the area facing away from a substance with little or no material Thermal expansion, in particular zircon sand, is produced. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Prüfkörper umgebenden Teile (13, 14) der Verdichtungseinrichtung bei der anschließenden Bestimmung der Druckspannung und Ausdehnung verwendet werden. 7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the test body surrounding parts (13, 14) of the compression device in the subsequent determination of the Compressive stress and expansion are used. 8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Erhitzungseinrichtung und einem am Prüfkörper aufliegenden Organ zum Übertragen seiner Ausdehnung zu einem Meßgerät, gekennzeichnet durch einen Kolben (14) mit konkaver Kopffläche und einen den Kolben (14) im Bereich der Kopffläche umgebenden über die Kopffläche hinausragenden und als Führung des Kolbens dienenden Haltering (13), der mit einem ringsumlaufenden Widerlager (17) mit schrägen Auflageflächen für den Prüfkörper (16) versehen ist, und daß die Erhitzungseinrichtung derart angeordnet ist, daß die konkave Seite des Prüfkörpers erhitzt wird.8. Apparatus for performing the method according to claim 1 with a heating device and an organ resting on the test body for transmitting its expansion to a measuring device, characterized by a piston (14) with a concave head surface and one surrounding the piston (14) in the area of the head surface retaining ring (13) protruding beyond the top surface and serving as a guide for the piston, the one with a circumferential abutment (17) with inclined contact surfaces for the test body (16) is provided, and that the heating device is arranged such that the concave side of the test body is heated. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (13) auf vertikal gerichteten Quarzrohren (18) ruht und das als Quarzrohr (19) ausgebildete Übertragungsorgan zur Meßeinrichtung und eventuell zum Aufbringen einer zusätzlichen Belastung im Boden des Kolbens (14) zentriert ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the retaining ring (13) on vertical directed quartz tubes (18) rests and the transmission element designed as a quartz tube (19) to the measuring device and possibly to apply an additional load in the bottom of the Piston (14) is centered. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungseinrichtung aus einem Gasbrenner (20) besteht.10. Device according to claims 8 to 9, characterized in that the heating device consists of a gas burner (20). 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgerät für die11. Device according to claims 8 to 10, characterized in that as a measuring device for ίο Ausdehnung des Probekörpers eine Meßuhr (24) dient.ίο expansion of the specimen a dial gauge (24) serves. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung von der Erhitzungsquelle durch eine Schutzwandung bzw. Schutzgehäuse aus Asbest abgeschirmt ist.12. Device according to claims 8 to 11, characterized in that the measuring device shielded from the heat source by a protective wall or protective housing made of asbestos is. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 557 757;
französische Patentschrift Nr. 1 236 250;
USA.-Patentschrift Nr. 2 448 964;
Chemisches Zentralblatt, 1951, S. 2518 (W. H. Moore).
Considered publications:
German Patent No. 557 757;
French Patent No. 1,236,250;
U.S. Patent No. 2,448,964;
Chemisches Zentralblatt, 1951, p. 2518 (WH Moore).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 567/251 6.68 © Bundesdruckerei Berlin809 567/251 6.68 © Bundesdruckerei Berlin
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE557757C (en) * 1930-06-08 1932-08-31 August Gronemeyer Process and machine for the production and testing of molding sand samples
US2448964A (en) * 1944-04-10 1948-09-07 Harry W Dietert Apparatus for testing molding sand
FR1236250A (en) * 1958-09-18 1960-07-15 Ver Zur Forderung Der Giessere Method and apparatus for determining the operational behavior of foundry molding materials

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