DE2022810A1 - Seal for evacuable chamber for dynamic testing of polymers - Google Patents

Seal for evacuable chamber for dynamic testing of polymers

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DE2022810A1
DE2022810A1 DE19702022810 DE2022810A DE2022810A1 DE 2022810 A1 DE2022810 A1 DE 2022810A1 DE 19702022810 DE19702022810 DE 19702022810 DE 2022810 A DE2022810 A DE 2022810A DE 2022810 A1 DE2022810 A1 DE 2022810A1
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Germany
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measuring chamber
bellows
rod
wall
polymers
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Wolf Dipl-Phys Koenig
Helmut Dipl-Phys Muenstedt
Wolfgang Prof Dr Pechhold
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MUENSTEDT H
PECHHOLD W
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MUENSTEDT H
PECHHOLD W
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    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract

Evacuable chamber for measurement of the temp. dependence of the dynamic modulus of polymers, of which a test piece is held by a bar through the chamber wall for transmission of vibration to it, has the rod passed without contact through a bore in the wall and is vaccum-sealed to it by a spring bellows of pref. metal, Teflon (RTM) or rubber, giving little damping.

Description

Evakuierbare Meßkammer Die Erfindung betrifft eine evakuierbare Meßkammer zur Messung der Temperaturabhängigkeit des dynamischen Moduls von Werkstoffen, bei der eine innerhalb der Meßkammer angeordnete Werkstoffprobe durch ein durch die Meßkammerwandung geführtes Gestänge halterbar ist, über das Schwingungen von außen auf die Werkstoffprobe übertragbar sind. Evacuable measuring chamber The invention relates to an evacuable measuring chamber for measuring the temperature dependence of the dynamic modulus of materials the one arranged within the measuring chamber material sample through a through the Measuring chamber wall guided rod can be held, on the vibrations from the outside can be transferred to the material sample.

Die Messung der Temperaturabhängigkeit des dynamischen Moduls von Werkstoffen-verschiedenster Art, insbesondere von Polymeren, stellt eine wichtige Methode zur Bestimmung charaBteristischer Eigenschaften dieser Werkstoffe dar. Die bekannten für derartige Messungen geeignet erscheinenden Meßkammern weisen jedoch einen entscheidenden Nachteil auf. Die Durchführungen des die Meßschwingungen auf die Werkstoffprobe übertragenden Gestänges durch die Meßkammerwandung führen zu einer erheblichen Dämpfung der Meßschwingungen und damit zu einer Verfälschung der Meßwerte des dsynamischen Moduls der Probe. Da die Meßkammer aber evakuierbar sein muß, um einerseits eine mögliche Oxydation der Probe, andererseits bei tiefen Temperaturen eine Vereisung von Probe und Gestänge zu vermeiden, ist das Problem der dämpfungsarmen Durchführung des Gestänges durch die Meßkammerarandung nicht allein dadurch lösbar, daß das Gestänge ohne kraft- und formschlüssige Berührung durch die Meßkammerzandung geführt wird.The measurement of the temperature dependence of the dynamic modulus of A wide variety of materials, especially polymers, is an important one Method for determining characteristic properties of these materials however, known measuring chambers which appear suitable for such measurements have has a decisive disadvantage. The implementation of the measurement oscillations the material sample transmitting rod through the measuring chamber wall lead to a considerable damping of the measuring vibrations and thus a falsification of the Readings the dynamic modulus of the sample. But since the measuring chamber It must be possible to evacuate, on the one hand, to prevent possible oxidation of the sample, on the other hand Avoid freezing of specimen and rods at low temperatures the problem of the low-damping implementation of the rod through the edge of the measuring chamber not only solvable by the fact that the linkage without force-fitting and form-fitting contact is passed through the measuring chamber wall.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine evakuierbare Meßkammer zu entlrickeln, bei der die obengeschilderten Nachteile nicht auftreten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gestänge berührungsfrei durch eine Bohrung in der Meßkammerwandung geführt ist, und daß das Gestänge und die Neßkammerwandung durch einen Federbalg vakuumdicht und dämpfungsarm miteinander verbunden sind.The invention was based on the object of an evacuable measuring chamber to unlock, in which the disadvantages described above do not occur. This task is achieved according to the invention in that the linkage is contact-free by a Bore is guided in the measuring chamber wall, and that the rod and the Neßkammerwandung are connected to one another in a vacuum-tight and low-damping manner by means of a bellows.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Federbalg gestängeseitig mit einem auf dem Gestänge befestigten Flansch zu verbinden. Eine besonders vorteilhafte Verbindung wird erreicht, wenn man den Federbalg in ringförmige Nuten im Flansch und in der Meßkammerwandung vakuumdicht einlötet bzw. eingießt. Der Federbalg kann erfindungsgemäß aus Metall, Teflon oder Gummi bestehen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen vakuumdichten und dämpfungsarmen Verbindung zwischen Gestänge und Meßkammerrfandung durch den Federbalg besteht darin, daß die Werkstoffprobe während der Modulmessungen in einer Länge gedehnt oder gestaucht werden kann, die dem elastischen Federweg des Federbalgs entspricht. Das ist verständlicherfeise bei den bekannten kraft- und/oder formschlüssigen Verbindungen zwischen Gestänge und Meßkammerwandung nicht möglich.In an expedient development of the invention, it is proposed that To connect the bellows on the rod side with a flange attached to the rod. A particularly advantageous connection is achieved if you put the bellows in Soldering or vacuum-tight ring-shaped grooves in the flange and in the measuring chamber wall pours. According to the invention, the bellows can be made of metal, Teflon or rubber. Another advantage of the vacuum-tight and low-attenuation connection according to the invention between the linkage and the measuring chamber edge through the bellows is that the Material sample stretched or compressed in one length during module measurements which corresponds to the elastic travel of the bellows. That is more understandable with the known non-positive and / or positive connections between rods and measuring chamber wall not possible.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment described and explained in more detail.

Eine Meßkammer 1 weist an ihren Stirnseiten je eine Bohrung 2 auf, durch die je ein Gestänge 3 und 4 berührungsfrei in die Kammer eingeführt ist. Zwischen den kammerseitigen Enden der Gestänge 3 und 4 ist eine schraubenförmige Werkstoffprobe 5 aus einem Kunststoff, von dem die Temperaturabhängigkeit seines dynamischen Moduls gemessen werden soll, eingespannt. Uber das Gestänge 3, das mit einem Wegmesser 6 verbunden ist, wird die von einem elektrodynamischen System 7 erzeugte Schwingung auf die Werkstoffprobe 5 übertragen. Das Gestänge 4 verbindet das anregende System 7, den Wegmesser 6 und die Werkstoffprobe 5 mit einem Kraftmesser 8. Aus den Amplituden von Kraft und Weg und ihrer gegenseitigen Phasenverschiebung läßt sich der dynamische Modul der Werkstoffprobe 5 berechnen. Jedes der beiden Gestänge 3 und 4 ist gegenüber der Meßkammer 1 durch je einen nachgiebigen Federbalg 9 vakuumdicht abgeschlossen. Der Federbalg 9 ist auf seiner einen Seite in einer Nut 10 in der Meßkammerwandung,auf der anderen in einer entsprechenden Nut Ii in einem Flansch 12 eingelötet, der starr auf dem außerhalb der Meßkammer 1 befindlichen Teistück des Gestänges 3 bzw. 4 befestigt ist. Die hohe Nachgiebigkeit des Federbalges 9 verhindert einen störenden Einfluß auf die Schwingung und ermöglicht eine Streckung oder Stauchung der Werkstoffprobe 5.A measuring chamber 1 has a bore 2 on each of its end faces, through each of which a linkage 3 and 4 is introduced into the chamber without contact. Between the chamber-side ends of the rods 3 and 4 is a helical material sample 5 made of a plastic, of which the temperature dependence of its dynamic module to be measured, clamped. About the linkage 3, which is with an odometer 6 is connected, the oscillation generated by an electrodynamic system 7 is transferred to the material sample 5. The linkage 4 connects the stimulating system 7, the displacement meter 6 and the material sample 5 with a dynamometer 8. From the amplitudes the dynamic Calculate the module of material sample 5. Each of the two linkages 3 and 4 is opposite the measuring chamber 1 is closed in a vacuum-tight manner by a flexible bellows 9 each. The bellows 9 is on one side in a groove 10 in the measuring chamber wall the other soldered in a corresponding groove Ii in a flange 12, which is rigid attached to the part of the rod 3 or 4 located outside the measuring chamber 1 is. The high resilience of the bellows 9 prevents a disruptive influence on the vibration and enables the material sample to be stretched or compressed 5.

Die Beheizung der Meßkammer 1 erfolgt über eine Heizplatte 13, die Kühlung durch flüssigen Stickstoff, der ein Kanalsystem 14 in der Meßkammerwandung durchströmt. Diese Kombination von Heizung und Kühlung ermöglicht das lückenlose Durchfahren eines Temperaturbereichs zwischen - 1900C und 300°C. Mit Hilfe eines Thermowiderstandes 15 in der Meßkammerwand und eines handelsüblichen Regelgerätes läßt sich jede Temperatur des obigen B-reiches digital einstellen. Die Temperaturkonstanz beträgt im Impulsregelverfahren # 0,1°C.The heating of the measuring chamber 1 takes place via a heating plate 13, which Cooling by liquid nitrogen, which has a channel system 14 in the measuring chamber wall flows through. This combination of heating and cooling enables seamless Passing through a temperature range between - 1900C and 300 ° C. With help of a Thermal resistor 15 in the measuring chamber wall and a commercially available control device every temperature of the above B-range can be set digitally. The temperature constancy in the pulse control method is # 0.1 ° C.

Claims (1)

A n s p r ü c h e Expectations (½ Evakuierbare Meßkammer zur Messung der Temperaturabhängigkeit des dynamischen Moduls von Wekstoffen, bei der eine innerhalb der Meßkammer angeordnete werkstoffprobe durch ein durch die Meßkammerwandung geführtes Gestänge halterbar ist, über das Schwingungen von außen auf die Werkstoffprobe übertragbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (3, 4) berührungsfrei durch eine Bohrung (2) in der Meßkammerwandung geführt ist, und daß das Gestänge und die Meßkammerwandung durch einen Federbalg (9) vakuumdicht und dämpfungsarm miteinander verbden sind 2. Meßkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Federbalg (9) gestängeseitig mit einem auf dem Gestänge (3, 4) befestigten Flansch (12) verbunden ist 3, Meßkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (12) und die Meßkammerwandung je eine ringförmige Nut (11 bzw 10) aufweisen, in die der Federbalg (9) vakuumdicht einlötbar ist 4. Meßkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Federbalg (9) aus Metall, Teflon oder Gummi besteht.(½ evacuable measuring chamber for measuring the temperature dependence of the dynamic module of materials, in which one is arranged within the measuring chamber material sample can be held by a rod guided through the wall of the measuring chamber is, via which vibrations from the outside can be transferred to the material sample, thereby characterized in that the linkage (3, 4) without contact through a hole (2) in the measuring chamber wall is guided, and that the rod and the measuring chamber wall are connected to one another in a vacuum-tight and low-damping manner by means of a bellows (9) 2. Measuring chamber according to claim 1, characterized in that the bellows (9) on the rod side is connected to a flange (12) fastened on the rod (3, 4) 3, measuring chamber according to claim 2, characterized in that the flange (12) and the measuring chamber wall each have an annular groove (11 or 10) into which the bellows (9) are vacuum-tight 4. measuring chamber according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the bellows (9) consists of metal, Teflon or rubber.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2577690A1 (en) * 1985-02-21 1986-08-22 Centre Nat Rech Scient SURPLATINUM FOR THERMODYNAMIC STUDIES UNDER MICROSCOPE
DE10038239B4 (en) * 2000-08-04 2005-05-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device for targeted introduction of mechanical vibrations in a climatic chamber

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FR2577690A1 (en) * 1985-02-21 1986-08-22 Centre Nat Rech Scient SURPLATINUM FOR THERMODYNAMIC STUDIES UNDER MICROSCOPE
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