DE2134228B1 - Verfahren zur messung des klaffbeginns an trennfugen, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Weiter lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher Weise auch die Belastungspunkte ermitteln, bei denen an einer jeweils interessierenden Stelle der Trennfuge das Klaffen beginnt, so daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf beschränkt
• ist, den Klaffbeginn an den Kanten der Auflageflächen zu ermitteln. Dies kann insbesondere im Hinblick auf Behälter von Bedeutung sein, bei denen die Trennfugen bis zu gewissen Drücken gasdicht sein müssen und bei denen diese Gasdichtheit unter Umständen auch fortlaufend überwacht werden muß, wozu sich das erfindungsgemäße Verfahren auch eignet.
• Im Regelfall erweist es sich insbesondere bei der Überprüfung von geteilten Pleuellagern und geteilten Kurbelwellenhauptlagern als zweckmäßig, wenn das Meßsystem unter einem geringen Überdruck steht.
• Durch einen derartigen geringen Überdruck im Meßsystem, der auch bei Wirksamkeit auf einen Teilbereich der Trennfuge auf die Kraftverhältnisse in dieser praktisch ohne Bedeutung ist, wird nämlich verhindert, daß beim Klaffen der Trennfuge Verunreinigungen in das Meßsystem gelangen können, wie dies z. B. bei einem Unterdruck im Meßsystem der Fall sein könnte. Als Druck im Meßsystem erweist sich im Rahmen der Erfindung bei Atmosphärendruck als Umgebungsdruck ein Überdruck von bis zu einer Atmosphäre, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 0,3 Atmosphären als zweckmäßig.
• Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßige Vorrichtung besteht aus einem in sich geschlossenen Meßsystem mit wenigstens einer in eine der Anlageflächen ausmündenden Anschlußstelle und einer Druckmeßdose, die mit einem Anzeigegerät verbunden ist.
• Die Anschlußstelle kann bei einer derartigen Vorrichtung in einfacher Weise durch eine in eine der Anlageflächen ausmündende und vorzugsweise etwa senkrecht zu dieser stehende Bohrung kleinen Durchmessers gebildet sein, so daß durch die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderliche Anschlußstelle die Kraftverhältnisse in den gegeneinander zu verspannenden und über die Anlageflächen aneinander anliegenden Teilen zumindest nicht wesentlich beeinflußt werden.
• In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn das Anzeigegerät ein der Druckmeßdose zugeordnetes induktives Abtastinstrument und eine diesem nachgeordnete Meßbrücke umfaßt, da mit einer derartig ausgestalteten Meßvorrichtung auch kleine Druckschwankungen in einfacher Weise zu erfassen sind.
• Der Druckaufbau in dem in sich vorzugsweise gasdichten Meßsystem ist zweckmäßigerweise über ein gasdicht abschließbares, umschaltbares Ventil erreichbar, über das das Meßsystem an einen Druckgaserzeuger, vorzugsweise an ein bereits vorhandenes Druckluftnetz anzuschließen ist. Um Verunreinigungen des Meßsystems zu vermeiden, wird im Übergang zum Druckgaserzeuger bzw. zum Druckluftnetz zweckmäßigerweise wenigstens ein Filter vorgesehen.
• Die Auffüllung des Meßsystems mit Druckgas auf die jeweils gewünschte Druckhöhe läßt sich in einfacher Weise über wenigstens einen Druckminderer erreichen.
• Ist eine gasdichte Ausbildung des Meßsystems nicht möglich, weil die Trennfuge nicht völlig dicht ist, so muß, zumindest in jenen Fällen, in denen die Messungen längere Zeit in Anspruch nehmen, zur Erhaltung des Meßdruckes im Meßsystem dieses auch während der Messung an einen Unter- oder Oberdrucl;erzeuger bzw. einen Druckspeicher angeschlossen bleiben.
• Hierfür erweist es sich im Rahmen der Erfindung als zweckmäßig, wenn das Ventil, über das das Meßsystem an den Druckerzeuger, z. B. ein Druckluftnetz anzuschließen ist, so ausgebildet ist, daß es nicht nur einen gasdichten Abschluß, sondern auch eine feinstufige Regelung der Durchflußmenge ermöglicht.
• Hierfür eignen sich insbesondere Nadelventile. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, im Übergang vom Druckerzeuger, z.B. vom Druckluftnetz zum Ventil eine in ihrem Durchflußquerschnitt einstellbare Düse oder eine Drossel vorzusehen, wobei die Düse bzw.
• die Drossel vorzugsweise dem Ventil unmittelbar vorgeschaltet ist und gegebenenfalls mit dem Ventil eine Baueinheit bildet. Durch das einstellbare Ventil bzw. die einstellbare Düse oder Drossel kann nach Auffüllen des Meßsystems auf den gewünschten Meßdruck die unter Umständen erforderliche Nachfüllmenge so dosiert werden, daß die durch die Undichtheit in der Trennfuge bedingte Leckmenge ständig ausgeglichen und so für den Meßvorgang ein zumindest nahezu konstanter Druck aufrechterhalten wird, bis die Trennfuge unter der aufgegebenen Belastung aufklafft.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Schemadarstellungen noch weiter erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Meßanordnung gemäß der Erfindung und F i g. 2 eine Hälfte eines Lagerdeckels eines geteilten Pleuellagers in einer Draufsicht auf die Anlagefläche.
• In der Meßanordnung gemäß F i g. 1 stellt der abgegrenzte Teil 1 ein Meßsystem gemäß der Erfindung dar. das eine Meßanschlußstelle 2 aufweist, die in einer Trennfuge3 zwischen zwei über Anlageflächen aneinander anliegenden und gegeneinander verspannten Teilen 4 und 5, z. B. den Lagerdeckeln eines geteilten Pleuellagers ausmündet, welche entgegen der Verspannung durch Zugkräfte belastet sind. In dem unter einem geringen Überdruck stehenden und in sich geschlossenen Meßsystem besteht zwischen der Anschlußstelle 2 und einer Druckmeßdose 6 mit zugeordneter Abtasteinrichtung eine Leitungsverbindung7, in der ein gewisser Gasdruck aufgebaut wird, dessen Höhe über die Abtastvorrichtung und die dieser nachgeschaltete Meßbrücke 8 überwacht werden kann. Die Abtastvorrichtung arbeitet vorzugsweise auf induktiver Basis. Als Meßbrücke 8 findet vorzugsweise ein Trägerfrequenz-Meßverstärker Verwendung. Diesem kann mit Vorteil ein Schreiber9 nachgeordnet werden, so daß eine gute Überwachung der Meßergebnisse möglich ist. Wird das Meßsystem 1 in sich als druckdicht angesehen, was auch bezüglich der Trennfuge 3 in vielen Fällen den tatsächlichen Gegebenheiten entspricht, so ergibt sich bei der gezeigten Meßanordnung, sobald die Zugkräfte die vorerwähnten Verspannkräfte überwiegen, ein Aufklaffen in der Trennfuge, das zu einem Druckabfall im Meßsystem 1 führt, so daß der Klaffbeginn in Abhängigkeit von der Zugspannung exakt zu erfassen ist In der Leitungsverbindung7 ist, symbolisch durch einen Hahn dargestellt, ein Ventil 10, vorzugsweise ein Nadelventil angeordnet, durch das bei geöffneter Stellung des Ventiles 10 das Meßsystem 1 z. B. an ein Dr'.ckluftnetz anzuschließen ist. Da das symbolisch durch den Pfeil 11 angedeutete Druckluftnetz in der Regel unter einem höheren Druck steht als er zur Durchführung der angestrebten Messung zweck mißig ist, wird im Ubergang vom Netz zum Meßsystem 1 zweckmäßigerweise zunächst ein Druckminderer 12 vorgesehen, dem ein Druckluftmanometer 13 nachgeordnet ist. Diesem Druckluftmanometer 13 kann, falls der Netzdruck verhältnismäßig hoch ist, ein zweiter Druckminderer 14 nachgeordnet werden, dem zur Überwachung des Eingangsdruckes in das Meßsystem 1 zweckmäßigerweise ein weiteres Druckluftmanometer 15 nachgeschaltet wird. Zwischen dem Druckminderer 14 und dem Manometer 15 ist im Ausführungsbeispiel ein Filter 16 angeordnet, um Verunreinigungen des Meßsystems durch in der zugeführten Druckluft etwa enthaltene Schmutz-, 01-oder Staubpartikel zu vermeiden. Der Filter 16 kann selbstverständlich auch an anderer Stelle im Übergang vom Druckluftnetz zum Meßsystem 1 -vorgesehen werden.
• In der Meßanordnung gemäß .Fig. 1 wird davon ausgegangen, daß das Meßsystem 1 bei der Ermittlung der Zugspannung, bei der die Trennfuge3 zu klaffen beginnt, gasdicht ist. Ein gasdichter Abschluß des Meßsystems ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aber keine unbedingte Voraussetzung, sondern lediglich zweckmäßig, da der Klaffbeginn sich bei ursprünglich gasdichtem Meßsystem besonders deutlich abzeichnet.
• Die in der Trennfuge3 gemäß Fig. 1 liegende Meßanschlußstelle 2 wird, wie aus Fig.2 ersichtlich ist, zweckmäßigerweise durch eine Bohrung 17 gebildet, welche in einer der Anlageflächen 18 ausmündet, die die Trennfugen bilden. In Fig.2 ist dies in einer Draufsicht auf die Anlagefläche 18 eines nur teilweise dargestellten Lagerdeckels 19 gezeigt, der ansonsten in üblicher Weise ausgebildet ist. Die Bohrung 17. die sich vorzugsweise etwa senkrecht zur Anlagefläche 18 erstreckt, ist in der Darstellung innerhalb der Anlagefläche 18 mit nur geringem Abstand zur Innenkante 20 derselben angeordnet, um entsprechend den bei Lagerdeckeln sich ergebenden Beanspruchungen, die zunächst im Bereich der Kante 20 zu einem Aufreißen der Trennfuge führen, den Klaffbeginn exakt erfassen zu können. Soll durch die Messung ermittelt werden, wann die Trennfuge beispielsweise im Bereich der Achse 21 der Bohrung 22 für die hier nicht dargestellte Spannschraube zu klaffen beginnt, so muß die hier durch die Bohrung 17 gebildete Meßanschlußstelle selbstverständlich in den Bereich dieser Achse gelegt werden. Es läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Verlagerung der Meßanschlußstelle also der Klaffbeginn in einem jeweils interessierenden Bereich ermitteln.
• Ist ein gasdichter Abschluß des Meßsystems 1 nicht gegeben, weil die Trennfuge 3 nicht völlig dicht ist, so kann es erforderlich sein, die durch die Undichtheit der Trennfuge 3 bedingten Leckverluste ständig auszugleichen. Um die hierfür erforderliche Druckgasmenge zuführen zu können, ist im Ausführungsbeispiel dem Ventil 10 benachbart eine Drossel 23 vorgesehen, die, nach Auffüllung des Meßsystems 1 auf den gewünschten Meßdruck, bei geöffnetem Ventil 10 die Zuführung einer auf die in der Trennfuge 3 entweichende Leckgasmenge abgestimmten Gasmenge ermöglicht, so daß der Systemdruck im wesentlichen gleich bleibt, bis die Trennfuge3 bei Erreichen der jeweiligen Grenzbelastung aufreißt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit in gleicher Weise auch bei nicht gasdichtem Meßsystem angewandt werden. Wird als Ventil 10 ein feineinstellbares Nadelventil verwendet, so kann auf eine gesonderte Drossel verzichtet werden.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Messung des Klaffbeginns an Trennfugen von durch Zugkraft gegeneinander verspannten und im Bereich ihrer Anlageflächen unter Flächenpressung aneinander anliegenden Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge in einem mit Abstand zu den Kanten der Anlageflächen liegenden Bereich mit einem unter Unter- oder Überdruck stehenden, einen zumindest nahezu konstanten Gasdruck aufweisenden Meßsystem verbunden wird, dessen Systemdruck von dem Druck des jeweiligen Umgebungsbereiches, gegen den die Trennfuge aufgerissen wird, verschieden ist, und daß die bei Klaffbeginn sich ergebende Druckschwankung im Meßsystem erfaßt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem unter einem geringen Überdruck steht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Atmosphärendruck als Umgebungsdruck das Meßsystem unter einem Überdruck von bis zu einer Atmosphäre, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 0,3 Atmosphären steht.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, daß das in sich geschlossene Meßsystem (1) wenigstens eine in eine der Anlageflächen (18) ausmündende Anschlußstelle (2) und eine Druckmeßdose (6) umfaßt, die mit einem Anzeigegerät (8) verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstelle (2) durch wenigstens eine in eine der Anlageflächen (18) ausmündende Bohrung (17) kleinen Durchmessers gebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät ein der Druckmeßdose (6) zugeordnetes induktives Abtastinstrument und eine diesem nachgeordnete Meßbrücke (8) umfaßt.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (1) über ein gasdicht abschließbares, umschaltbares Ventil (10) an einen Druckgaserzeuger bzw. ein Druckluftnetz (11) anzuschließen ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergang vom Meßsystem (1) zum Druckluftnetz (11) wenigstens ein Druckminderer (12, 14) sowie ein Filter (16) vorgesehen sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventil (10) in der Verbindung zum Druckgaserzeuger bzw. zum Druckluftnetz (11) eine Drossel (23) unmittelbar vorgelagert ist.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) feinstufig einstellbar ist.

    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Klaffbeginns an Trennfugen von durch Zugkraft gegeneinander verspannten und im Bereich ihrer An- lageflächen unter Flächenpressung aneinander anliegenden Teilen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

    Verfahren zur Messung des Klaffbeginns an Trennfugen sind insbesondere für die Optimierung der konstruktiven Auslegung und Ausgestaltung der Lagerverschraubung von geteilten Lagern (z. B. Pleuelstangen-, Kurbelwellenlagern usw.) von Bedeutung.

    Weiter kann die Erfassung des Klaffbeginns an Trennfugen auch zur Überwachung und Optimierung der konstruktiven Auslegung von Flanschverbindungen für Druckbehälter wesentlich sein.

    Die bisher für derartige Zwecke verwendeten Meßverfahren, nämlich die Setzdehnungsmeßmethode oder das Arbeiten mit Dehnmeßstreifen, konnten nicht befriedigen, da mit diesen Verfahren der Klaffgebinn meist nicht exakt erfaßt werden kann, die Reproduzierbarkeit der Meßergenisse nur in ungenügender Weise gegeben ist, und da weiter die Messungen selbst sehr umständlich und zum Teil auch sehr aufwendig sind.

    Durch die Erfindung soll nun ein in einfacher Weise und mit geringem Aufwand durchführbares Verfahren zur Messung des Klaffbeginns an Trennfugen aufgezeigt werden, das eine exakte Erfassung des Klaffbeginns ermöglicht und das damit eine einfache experimentelle Nachprüfung bzw. Festlegung der Abmessungen der zum Zusammenhalten der Lagerdeckel oder Flansche verwendeten Spannschrauben und auch der Abmessungen der Lagerdeckel, der die Spannschrauben aufnehmenden Lagerdeckelhülsen oder der Flansche möglich macht. Ferner soll durch die Erfindung auch eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.

    Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung des Klaffbeginns an Trennfugen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge in einem mit Abstand zu den Kanten der Anlageflächen liegenden Bereich mit einem unter Unter- oder Überdruck stehenden, einen zumindest nahezu konstanten Gasdruck aufweisenden Meßsystem verbunden wird, dessen Systemdruck von dem Druck des Umgebungsbereiches, gegen den die Trennfuge aufgerissen wird, verschieden ist, und daß die bei Klaffbeginn sich ergebende Druckschwankung im Meßsystem erfaßt wird.

    Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich für eine gegebene Konstruktion in einfacher Weise exakt jeweils der Belastungspunkt bestimmen, bei dem bei einer vorgegebenen Schraubenspannkraft, d. h. einem vorgegebenen Schraubenanzugsmoment auf Grund der wirkenden Belastungen die Trennfuge zu klaffen beginnt. Da die im Betrieb tatsächlich auftretenden Kräfte für den Versuch statisch, z. B. auf einer Zerreißmaschine in einfacher Weise simuliert werden können und die aufgebrachten Schraubenspannkräfte und Belastungen naturgemäß in der Regel so gewählt werden, daß es bei der Verspannung zu keiner plastischen Verformung kommt, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher Weise und bei außerordentlich geringem Aufwand Reihenuntersuchungen, z. B. über den Klaffbeginn bei verschiedenen Schraubenanzugsmomenten bzw.

    verschiedenen Schraubendurchmessern durchführen.