DE2058880A1 - Vorrichtung zum Bestimmen der Festigkeit gegen Zusammendrueckung kugelfoermiger Materialien aus Uran,Thorium,Plutonium und Oxydgemischen hiervon od.ae - Google Patents

Vorrichtung zum Bestimmen der Festigkeit gegen Zusammendrueckung kugelfoermiger Materialien aus Uran,Thorium,Plutonium und Oxydgemischen hiervon od.ae

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DE2058880A1 DE19702058880 DE2058880A DE2058880A1 DE 2058880 A1 DE2058880 A1 DE 2058880A1 DE 19702058880 DE19702058880 DE 19702058880 DE 2058880 A DE2058880 A DE 2058880A DE 2058880 A1 DE2058880 A1 DE 2058880A1
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

DIPL. ING. DIETRICH LEWALD 8 MÜNCHEN 18
PATENTANWALT FÜHSTENBEHGSTRASSE 24
BEX
Oase 343
SHAM PROGETTI S.p.A., Mailand, Italien
Vorrichtung zum Beatimmen der Festigkeit gegen Zusammendrückung kugelförmiger Materialien aus Uran, Thorium, Plutonium und Oxydgemischen hiervon oder ähnlichem.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Festigkeit gegen Zusammendrückung kugelförmiger Materialien, die aus Uran, ihorium, Plutonium bzw. deren Oxydgemischen und ähnlichem kugelförmigen Material bestehen, wie Keramikstoffe, metallokeramische Stoffe, die hart oder brüchig sind, jedoch eine Zuaammendruckungs- bzw. Kompressionsfestigkeit aufweisen·
Einige Geräte zur Bestimmung der Festigkeit gegen Zusammendrüokung von kugelförmigem Material sind auf dem Fachgebiet bekannt· Unter diesen Einrichtungen sollen diejenigen genannt
109829/0189
POSTftOX XCKKOWTO MOMfHiM Ι»Ο·1« ■ ΗΥΡΟ3ΛΧΚ HÜXt HKX, KTO. KR.
werden, die ein Hebe!system mit hydraulischer Belastung benützen, sovdeEinrichtungen, die ein dynamometrischea System benützen, wobei das Dynamometer progressiv mittels eines Schraubspindelhandrades belastet wird,
Dae erstgenannte System ermöglicht nicht die Wjsderbolbarkeit der Messungen, darüber hinaus bietet die Messung mit Direktanzeige gewisse Schwierigkeiten und einen erheblichen Aufwand bei eben diesen Messungen·
Bei der zweiten Bauart des obengenannten System fehlt die praktische Ausbildung, die Genauigkeit, die Möglichkeit, die Messungen zu wiederholen, wobei letztere nur nach Augenschein und somit völlig subjektiv durchgeführt werden· Ein gemeinsamer Nachteil der beiden Einrichtungen besteht weiterhin darin, daß die Vorgänge von Hand ausgeführt werden müssen; während der Messungen ist nämlich die Gegenwart des Bedienungspersonals sowie seine dauernde Wachsamkeit erforderlich, um eine Standardnies Bung des Prozesses oder Verfahrens zu reproduzieren.
Viele Fehler sind also in den Messungen vorhanden, wobei letztere durch die Reflexe des Bedienungspersonals beeinflußt werden.
k Erfindungsgemäß soll dagegen eine Vorrichtung geschaffen werden, die es ermöglicht, diese Vorgänge auch zu automatisieren und genauere, ähnliche, direkte Messungen vorzunehmen und die aufgrund iter praktischen Handhabung auch im sogenannten "glove-box" (Handschuhkasten) Verwendung finden kann.
Härtemeßgerät nach der Erfindung ist τοη elektromagnetischer Bauart und besteht aus den beiden Hauptteilen:
a.) Elektromagnet und zugehörige Teile b.) elektronische Einrichtung.
OWGWAL INSPECTED
109829/0168
Die Erfindung soll nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Beeug auf die beiliegenden Zeichnungen näher 'erläutert werden, in denen
Pig. 1 schematisch einen Schnitt durch das Gerät darstellt; Pig. 2 ist ein benutzbarer Schalt- und Aufzeichnerkreis; und Pig. 3 zeigt eine Arbeitskurve im Diagramm.
In Pig. 1 ist schematisch ein Elektromagnet dargestellt, der aus einem vertikal beweglichen Element 1 besteht, an dessen oberem Ende ein Arbeitsebenenbauteil aufgeschraubt ist, welches geringfügig konvex ist und in einem ringförmigen Behälter 2 gelagert ist, wobei letzterer dazu benutzt wird, die Fragmente zu sammeln, die aus den kugelförmigen der Zusammendrüokung ausgesetzten Materialien stammen.
Die Sphäroidmaterialien bzw. kugelförmigen liaterialien, deren Festigkeit gegen Zusammendrückung bestimmt werdaisoll, werden auf den geringfügig konvexen Probenhalter 3 aufgelegt, um eine genaue Zentrierung des kugelförmigen Materials zu ermöglichen; letzteres wird anschließend mittels eines Priktionsringes eingeklemmt, der ein genaues Verklemmen zwischen den beiden Arbeitsefeenen ermöglicht·
Im unteren Ende des Elektromagneten ist ein Begrenzeranschlag hergestellt, der es ermöglicht, daß der entregte Elektromagnet einen konstanten I/uftspalt aufweist und so nur eine Kalibrierungakurve für große Serien kugelförmigen zu untersuchenden Materials aufzeichnet. Der Luftspalt ist mit 6 bezeichnet und wird fixiert mittels einer Mutter 5 und einer Sperrmutter gehalten, die es ermöglicht, daß bei federn Meßvorgang von einem fixierten Luftspalt unabhängig vom Durchmesser des zu untersuchenden kugelförmigen Materials ausgegangen werden kann.
109829/0168
BAD OWGWAL
Zwei Windungen sind um den Elektromagneten herum angeordnet; bei der einen handelt sa sich um eine Kraftwicklung 74 bei der anderen um eine Regelwicklung 8; beide sind in elektrischer Hinsicht voneinander unabhängig, jedoch abhängig in magnetischer Hinsicht, da sie auf den gleichen Magnetkreis gewickelt sind. Die Kraftwicklung 7 wird mit Gleichstrom mit Säge zahns pannung gespeist, der von UuIl bis zur Hominalspannung in einer vorher festgelegten Zeit variiert und auf diese Weise es ermöglicht, progressiv den Elektromagneten zu laden und das kugelförmige zu untersuchende Material der progressiven Zusammendrlickung auszusetzen, wobei hierdurch heftige die Messung verändernde Schläge oder Stöße verhindert v/erden.
Die Regelwicklung 8 kann durch analoge Systeme wie beispielsweise Differentialtransformator aowie kapazitive induktive und obmsehe System ersetzt werden. Die Beziehung zwischen der Last, ausgedrückt in kg, und der an den Elektromagneten abgegebenen Leistung 1st in der Elektrotechnik wohl bekannt als Magneto-Haltekraft (magneto hold-in force), ausgedrückt in Joule/m
1 B2S
wo B die magnetische Induktion,
S eine Oberfläche unä
/*odie absolute Permeabilität der Luft darstellt.
Pur die Praxis wird folgende Formel benutzt
U 2
wobei die Buchstaben die genannten Bedeutungen haben.
Mit sich änderndem Erregerstrom und Fluß ändert sich die magnetische Haltekraft entsprechend dem obengenannten Gesetz.
109829/0168 0Qpy
Zur Durchführung der Messung werden erfindungsgemäß die kugelförmigen Materialien auf den Probenhalter 3 gelegt, mittels eines Priktionsringes 4 eingeklemmt und anschließend wird der "Start"-Druckknopf 14 gedrückt, wodurch ea möglich wird, den Kraft- oder Stromkreis zu speisen.
Der kontinuierlich belastete Elektromagnet beginnt, progressiv das kugelförmige zu untersuchende Material zusammenzudrücken.
Während dieser Phase weist die Hegelwicklung 8 eine konstante elektromotorische Kraft ( - e = d ߧ ) auf, die so wie sie iat, einer konstanten 3?lußänderung ausgesetzt wird, wobei die Änderung des Erregerstroms (di = K) am Elektromagneten und der Luftspalt konstant sind.
!ritt der Bruch des kugelförmigen Materials ein, so erfolgt eine schnelle Änderung des Luftspaltes und damit bei gleichem Erregerstrom eine Flußänderung, der magnetische Widerstand des Kreises wird vermindert; hieraus folgt, daß ein Spannungsimpuls ( - e = ά 0 ), die elektromotorische Kraft überlagernd, an der Regelwickluqg erzeugt wird.
ist
In Pig. 2/ein Verstärker- und Aufzeichnerblockschaltbild dargestellt, das durch einen Verstärker 9, einen Sägezahngenerator 10, einen logischen Kreis 11, eine akustische und optische Alarmeinrichtung 12 und 13 gebildet ist, wodurch der eingetretene Bruch des kugelförmigen Materials signalisiert wird.
Zwei Druckknöpfe "Ein" und "Nulleinstellung11 sind mit H und 15 bezeichnet.
Der im Augenblick des Bruona des kugelförmigen Materials erzeugte Spannungsimpuls wird durch den Verstärker 9 nach Pig. verstärkt, der einen logischen Kreis 11, der das Betätigungs-
109329/01*$
glied 10 betreibt, regeltj letzteres unterbricht die Zunahme der Sägezahnspannung genau in deia Augenblick, wo der Bruch des kugelförmigen Materials eintritt und somit bleibt der Erregerstrom am Elektromagneten auf dem Bruchwert.
In diesem Pail wird es möglich, auf dem Amperemeter den Erregerstrom, der zum Bruch des kugelförmigen Materials führt, abzulesen und bferaus mittels einer Kalibrierungskurve die Bruchlast in kg zu erfahren.
Es ist möglich die Skala in kg zu kalibrieren und auf diese Weise den Wert direkt in kg abzulesen.
Pig. 3 zeigt eine graphische Darstellung, wo die Abszisse in kg und die Ordinate in Ampere unterteilt ist.
Die lineare WMergabekurve des Elektromagneten allein wird benutzt» Der eintretende Bruch des kugelförmigen Materials wird durch eine akustische und optische Alarmeinrichtung 12 und 13 in Fig. 2 signalisiert.
Der den Bruch des kugelförmigen Materials hervorrufende Erreger- w strom wird auf dem Meßgerät angezeigt, bis das Bedienungspersonal den Knopf 15 "Rückstellung11 drückt, wodurch automatisch das Meßgerät auf Hull riiekgestellt wird, letzteres ist dann auf diese Weise für eine nachfolgende Messung bereit.
Erreicht die mechanische Festigkeit dee kugelförmigen Materials die maximale Beanspruchung an Elektromagneten, so stellt eine selbsttätige Einrichtung die Yoririclrtiiag auf Null, ohne irgendwelche Signale zurück und auf diese Weise wird das Gerät nicht beschädigt.
Im Hinblick auf eine knappe Bescbreitaig wurde nur das für die Erfindung ale unbedingt wesentlich erachtete in die Beschreibung aufgenommen} die Erläuterung erfolgte nur anhand eines ein-
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zigen Ausführungsbeispiels,' ohne daß die Erfindung hierauf begrenzt wäre.
Patent ans pr üche
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Claims (6)

- 8 Patentans prüehe
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Festigkeit gegen Zusamraendrückung kugelförmigen Materials, gekennzeichnet durch einen Elektromagneten mit einem vertikal sich bewegenden Element (1), einem Begrenzeranschlag am unteren Ende, der bei entregtem Elektromagneten einen konstanten Luftspalt (6) gewährleistet; durch zwei magnetisch gekoppelte Wicklungen (7» 8), wobei die Kraftwicklung (7) ein magnetisches Feld zur Erregung des beweglichen Elementes (1) erzeugt, wogegen die Regelwicklung (8) einen Impuls erzeugt und den Erregerstrora beim Bruchwert des kugelförmigen Materials fixiert durch eine Yerstärker-Detektoranordnung, die die Verstärkung und Ermittlung des Impulses aufgrund des Bruchs des kugelförmigen Materials ermöglicht, derart, daß der Wert des Erregerstroms die Bestimmung der Festigkeit gegen Zusammendrückung des zu untersuchenden kugelförmigen Materials nach einer geeigneten Kalibrierungskurvö ermöglicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Regelkreis erzeugte Impuls durch einen Verstärker (9) verstärkt,wird, der einen logischen, das Betätigungsglied (10) treibenden logischen Kreis (11) regelt, wobei letzteres die Zunahme der Sägezahnspannung unterbricht und der Erregerstrora so auf den Bruchwert fixiert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende kugelförmige Material aus Uran, Thorium Plutonium, Oxydgeniischen und ähnlichem kugelförmigen Material keramischer oder metallokesaischer Art besteht, welches hart oder brüchig ist, jedoch festigkeit gegen Zusammendrückung aufweist*
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4·. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein geringfügig konvexes Arbeitsebenenbauteil zum.. Auf le gen. der au untersuchenden kugelförmigen Materialien; und durch einen 3?riktionsring zum Verklemmen dieser Materialien und durch einen ringförmigen Behälter um diesen Probenhalter (3) herum zur Aufnahme der der Zusammendrückung ausgesetzten Mattarialbruchstücke, wobei der Probentiälter in dem ringförmigen Behälter gelagert ist·
5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine akustische oder optische Alarme inrichtung (12; 13) mit einer automatischen Vorrichtung (15) zur Hullrückstellung, sobald die mechanische Festigkeit des kugelförmigen Materials die maximale Beanspruchungsfähigkeit des Elektromagneten erreicht, derart, daß die Vorrichtung nicht beschädigt wird.
6. Vorrichtung zur Bestimmung der Festigkeit gegen Zusammen» drückung kugelförmigen Materials im wesentlichen wie beschrieben und beansprucht.
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Leerseite
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Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
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