DE1648693A1

DE1648693A1 - Vorrichtung zum Messen des Fliessens des Materials von Pruefstaeben

Info

Publication number: DE1648693A1
Application number: DE19671648693
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe des Forges et Ateliers du Creusot
Current assignee: Societe des Forges et Ateliers du Creusot
Priority date: 1966-06-10
Filing date: 1967-06-08
Publication date: 1971-04-15
Also published as: GB1157859A; FR1490609A; DE1648693B2; US3521477A; DE1648693C3

Description

_Λ . „, 310-12.466P-ZjI (5) 19. Sep. 1969

Patentanwälte ο w/

DIpI.-Ing. R. Beetz u. Dipl.· Ing. LomprQCht

Mönchen 22, Steintdorfstr. 10 1648693

P 16 48 693.4-52
(S 110 245 IXb/42k)

Vorrichtung zum Messen des Fließens des Materials von

Prüfstäben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Fließens des Materials von Prüfstäben unter statischer Belastung bei erhöhter Temperatur, bei welcher ^ innerhalb eines Heizofens außer dem belasteten Prüfstab noch ein unbelasteter Vergleichsstab gleicher Abmessungen und gleichen Materials angeordnet ist, wobei die beiden Stäbe über Taststäbe auf je einen von zwei zusammenwirkenden Hebeln einwirken, die nur den Unterschied zwischen den Längenänderungen des PrüfStabes und des Vergleichsstabes auf ein Meßgerät übertragen.

Wenn man die geringen Maßänderungen von Fließvorgängen messen will, d.h. beispielsweise Dehnungen in der Größenordnung von 0,01 fit die sich im Verlauf einer Zeitdauer

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von gegebenenfalls 10 Stunden ergeben, erkennt man, daß

die Längenänderungen der Prüfkörper oder Prüfstäbe, "

die auf - selbst sehr geringfügige - Änderungen der Temperatur dieser Prüfstäbe zurückzuführen sind, ein Mehrfaches der Längenänderungen darstellen können, die auf das Fließen zurückzuführen sind, und die gemessen werden sollen. Die zur Zeit zur Einhaltung einer möglichst gleichbleibenden Versuchstemperatur benutzten "Öfen" in den Laboratorien haben eine ungenügende Temperaturstabilisierung, so daß die Resultate der zur Ermittlung des Fließens durchgeführten Längenmessungen zu falschen Ergebnissen führen.

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Ein Verfahren, bei dem man sich, von den Temperaturänderungen innerhalb des Ofens freimachen will und deshalb gleichzeitig die Messung der Fließ-Verformung oder Dehnung und die der jeweiligen Temperatur des PrüfStabes durchführt, um sodann die Kurve der Dehnungen oder Verformungen entsprechend zu korrigieren, führt zu einer reoht komplizierten Einrichtung, da die Genauigkeit der Ermittlung oder Erfassung der jeweiligen Temperatur während der gesamten Dauer der Versuche beibehalten werden muß, d.h. beispielsweise während»einer Versuchszeit von einigen tausend Stunden.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs erläuterten Art sind die zusammenwirkenden Hebel so angeordnet, daß der dem Vergleichsstab zugeordnete Hebel an einem Ende auf einer ortsfesten Abstützung und mit seinem anderen Ende auf einem mit dem Vergleichsstab verbundenen Taststab aufruht, während der andere Hebel mittels einer Schneide auf den ersten Hebel abgestützt ist, wobei sein eines Ende auf den mit dem Prüfstab verbundenen Taststab einwirkt und sein anderes Ende mit einem Meßgerät, und zwar mit einem von einer lichtquelle angestrahlten Planspiegel zusammenarbeitet. Hierdurch ist es möglich, den Unterschied zwischen den Längenänderungen des Prüfstabes und des Vergleichsstabes in zwei Stufen zu vervielfältigen, wobei für die Hebelanordnung eine 20-fache und für das optische System eine 50-facne Vervielfältigung vorgesehen ist. Eine solche in zwei Stufen vorgenommene Vervielfältigung des Meßergebnisses birgt jedoch die Gefahr in sicn, daß der in der ersten Vervielfältigungsstufe eintretende Meßfehler durch die zweite Stufe um ein Mehrfaches vergrößert wird. Eine solche Übertragung von Meßfehlern ist jedoch bei einer Vorrichtung zum Messen des Fließens des Materials

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BAD ORiGfNAL

von Prüfstäben, bei welchen geringfügige Längenänderungen über einen Zeitraum von mehreren tausend Stunden gemessen werden, untragbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art so weiter^-zu entwickeln, daß eine Vervielfältigung von Meßfehlern auf einfache Weise vermieden ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der eine der Hebel ortsfes't gelagert und mit dem anderen über elastische Parallel-Lenker verbunden ist, und daß Λ

beide Hebel mit einer an sich bekannten, pneumatisch arbeitenden Meßvorrichtung zusammenarbeiten, wobei der ortsfest gelagerte Hebel die Luftdüse und der parallel zu diesem geführte Hebel die Stauplatte des Meßgerätes trägt. Duroh diese Hebelanordnung läßt sich unter Ausschaltung der auf Temperaturschwankungen im Heizofen zurückzuführenden Längenänderung eine für die Handhabung der pneumatisch arbeitenden Mewvorrichtung notwendige Parallelführung von Düse und Staup*latte in einfacher Weise verwirklichen, wodurch die Vervielfältigung mittels der Hebel vermieden wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung be stent darin, daß die heßvorrichtung im Inneren eines Gehäuses angeordnet ist, \

das auf einer konstanten Temperatur im Bereich der Umgebungstemperatur genalten wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ofens mit der Anordnung der Prüfstäbe sowie mit den Organen zum Übertragen der Längenänderungen oder Deformationen nach außen aus dem Ofen heraus;

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BAD ORlGfNAt.

Pig. 2 und 3 je eine Ansicht und eine Schnittdarstellung der Anordnung des "Extensometers" für die Messung der Differenzen der Verformungen oder Längenänderungen der beiden Prüfstäbe;

Pig. 4 eine Gesamtdarstellung der vollständigen Vorrichtung.

Der in der Fig. 1 dargestellte, elektrisch beheizte "Temperaturhalteofen¹¹ 1 enthält im Inneren seines Heizkörpers eine Hülle 2, in der sich ein Versuchsprüfstab 3 und ein Vergleichsprüfstab 4 befinden. Die Hülle 2 ist aus einem gut wärmeleitenden Material, wie Kupfer, hergestellt; sie begrenzt den Prüf- bzw. Heizraum und bildet weiterhin eine isotherme ümschließungswand.

Die beiden Prüfstäbe 3 und 4 sind mit ihren oberen Enden an einer gemeinsamen Platten-Halterung 5 festgelegt. Lediglich der Prüfstab 3 ist einer Belastung unterworfen. Zu diesem Zweck ist der Prüfstab an seinen beiden Enden in je eine der beiden vertikalen Zugstangen 6 und 7 einer an sich bekannten Belastungsvorrichtung eingeschraubt, wie dies in der Pig.4 dargestellt ist; die Vorrichtung wird weiter unten beschrieben.

Die Prüfstäbe 3 und 4 sind an ihren unteren Enden mit zwei Taststäben 8 und 9 aus Quarz versehen, welche die aufgrund der (unterschiedlichen) Längendehnungen der beiden Prüfstäbe sich ergebenden Längsbewegungen aus dem Ofen herausleiten. Diese Verschiebungen oder Längendehnungen werden mittels eines "Pneumatischen Mikrometers" gemessen. Das dargestellte Mikrometer an sich bekannter Bauart hat eine Düse 10, die mit Druckluft gespeist wird und mit einer

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Platine 11 zusammenwirkt, welche der Düsenöffnung gegenüberliegt. Der Druck der Druckluft vor der Düse, der von dem Abstand zwischen der Düsenmündung und der Platine abhängt, und die Angabe der gewünschten Meßgröße liefert, läßt sich auf einer in Mikron geeichten Manometer-Teilung 12 ablesen und gegebenenfalls auf eine nicht dargestellte Registriervorrichtung übertragen.

Die Düse 10 ist an einem Hebel 13 befestigt, auf welchen der Taststab 8 wirkt, und die Platine 11 ist an einem Hebel 14 gehalten, auf den der Taststab 9 wirkt. Die beiden Hebel 13 und 14 sind miteinander über eine elastische Verbindung gekuppelt, die in ihren Einzelheiten in den 2 und 3 veranschaulicht ist.

Diese elastische Verbindung umfaßt drei Paare von je zwei flachen federnden Zungen 15, die jeweils mit Abstand übereinander mit ihren Mitten in einer gleichen vertikalen Ebene angeordnet sind; die Mittellinienebenen der drei Paare der parallelen waagerecnten Federzungen bilden miteinander jeweils Winkel von 120°. Die Zungen jedes der Federzungenpaare 15 sind an einer fest mit dem Hebel 13 verbundenen Achse 16 einerseits und einer fest mit dem Hebel 14 verbundenen Achse 17 andererseits festgelegt. Der Hebel 13 stützt sich über zwei Gelenkpunkte 1b auf einen festen Bauteil 19. Wegen der Verformbarkeit des Parallelogramms, das von den beiden Gruppen der Federzungen 15 gebildet wird, bleibt die vertikale Lage der Düse 10 relativ zu der Platine 11 während der bei den Messungen auftretenden "^Schiebungen genau und dauernd aufrechterhalten.

Aus der die gesamte Vorrichtung darstellenden Fig. 4 ist ein fester Sockel 20 ersichtlich, der ein Gehäuse 21 aus

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durchsichtigem Material trägt. In diesem Gehäuse sind vertikale Säulen 22 angeordnet, welche die lührung des Ofens 1 bei seiner Höhenverstellung gewährleisten. Die Säulen 22 bilden die Abstützung für eine obere Traverse 23, an der im Gelenk 24 die Vorrichtung zur Belastung des Prüfstabes 3 angekuppelt ist.

Die Beiastungsvorrichtung bekannter Bauart hat einen zweiarmigen Hebelbalken 25> der im Gelenk 26 an dem Sockel angelenkt ist und an dem einerseits ein Ausgleichgegengewicht 27 und andererseits ein regelbares Lastgewicht 28 hängen. Über ein Gelenk 29 ist der Lasthebel 25 mit der Zugstange 6 verbunden, die ihrerseits die Belastung auf den Prüfstab 3 überträgt, der über die Zugstange 7 an dem oberen Gelenk 24 hängt.

Das Gehäuse 21 schließt außerdem die empfindlichen Geräteteile, wie&as Meß-Mikrometer zum Messen der Verformungen oder Dehnungen der Prüfstäbe und die Vorrichtungen zum Ablesen und Registrieren der Meßwerte ein.

Innerhalb des Gehäuses 21 wird eine Temperatur erzeugt, die höher liegt als die Umgebungstemperatur, und die durch gesteuertes Zuführen von außerhalb des Gehäuses entnommener Frischluft geregelt werden kann. Eine derartige Temperaturregelung bereitet keine Schwierigkeiten, zumal Abweichungen in der Größenordnung von + 0,3⁰O gegenüber der mittleren vorgesehenen Temperatur praktisch keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Messungen haben.

Die Regelung der Temperatur im Ofen kann durch bekannte Einrichtungen mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden, da die wirksame Kompensation der Auswirkungen von

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Temperaturänderungen dadurch sichergestellt ist, daß die beiden Prüfstäbe dauernd die gleiche Temperatur haben.

Der Heizstrom wird normalerweise aus dem üblichen Versorgungsnetz geliefert. Um jedoch gegen ein Ausfallen des ITetzes gesichert zu sein, was zu einer Mischung der Messungen führen könnte, selbst wenn die Stromunterbrechung nur kurz ist, wird eine Hilfs- oder ITotstromspeisung vorgesehen; diese umfaßt insbesondere eine Akkumulatorenbatterie, die über einen Satz von Sicherheits-Steuerrelais in Abhängigkeit von dem Ausfall des Netzes eingeschaltet wird.

Selbstverständlich kann die soeben bescnriebene Vorrichtung abgewandelt oder durch irgendein zweckmäßiges zusätzliches Organ vervollständigt oder verbessert werden, ohne daß dadurcxi der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Messen des Fließens des Materials von Prüfstäben unter statischer Belastung bei erhöhter Temperatur, bei welcher innerhalb eines Heizofens außer dem belasteten Prüfstab noch ein unbelasteter Vergleichsstab gleicher Abmessungen und gleichen Materials angeordnet ist, wobei die beiden Stäbe über Taststäbe auf je einen von zwei zusammenwirkenden Hebeln einwirken, die nur den Unterschied zwischen den Längenänderungen des Prüstabes und des Vergleichstabes auf ein Meßgerät übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine (13) der Hebel (13,H) ortsfest (18) gelagert und mit dem anderen (H) über elastische Parallellenker (15) verbunden ist, und daß beide Hebel mit einer an sich bekannten, pneumatisch arbeitenden Meßvorrichtung (10, 11, 12) zusammenarbeiten, wobei der ortsfest gelagerte Hebel (13) die Luftdüse (10) und der parallel zu diesem geführte Hebel (H) die Stauplatte (11) des Meßgerätes trägt.

2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10, 11, 12) im Innern eines Gehäuses (21) angeordnet ist, das auf einer konstanten Temperatur im Bereich der Umgebungstemperatur gehalten wird.

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.Uö Unterlagen (Art7§1AbsJLNraSatxadesfoderungsge8.v.4.9.19u7}