DE2138921C3

DE2138921C3 - Device for the continuous measurement of the axial expansion of elongated specimens

Info

Publication number: DE2138921C3
Application number: DE19712138921
Authority: DE
Inventors: Josef 7501 Leopoldshafen Krapp
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1971-08-04
Filing date: 1971-08-04
Publication date: 1974-05-22
Also published as: DE2138921A1; DE2138921B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Axialdehnung von längsgestreckten, vorzugsweise in Kernreaktoren bestrahlten Proben, weiche in einer Vakuumkammer bei Tempeiaturen von etwa 1000° C zwischen zwei Einspannköpfen eingespannt und durch Zug belastet werden.The invention relates to a device for continuously measuring the axial expansion of elongated, Samples preferably irradiated in nuclear reactors, soft in a vacuum chamber Temperatures of about 1000 ° C between two clamping heads clamped and loaded by tension.

Im Zütstandsversuch nach der DIN-Norm Nr. 50118 werden die Zeitstandsfestigkeitswerte von Proben ermittelt. Bei durch Neutronenbestrahlung im Reaktor stark versprödeten Proben ist es jedoch sehr wichtig, diese Zeitstandsfestigkeit unter einem genau definierten, einachsigen Spannungszustand zu ermitteln, um Fehlermessungen durch den Einfluß mehrachsiger Spannungszustände weitgehend auszuschalten. Diese Fehlmessungen stellen sowohl in finanzieller Hinsicht — der Wert einer Probe liegt in der Größen-Ordnung von DM 16 000 — als auch in der dafür vergeblich aufgewendeten Zeit einen erheblichen Verlust dar. Darüber hinaus werden an den Zeitstandsversuch für die Untersuchung heißer, d. h. hochradioaktiver Proben noch weitere, spezielle Anforderungen gestellt:In the tensile test according to DIN standard No. 50118 the creep strength values of samples are determined. With by neutron irradiation in the reactor For strongly embrittled samples, however, it is very important to maintain this creep strength under a precisely defined, uniaxial stress state to determine error measurements due to the influence of multiaxial To largely eliminate voltage states. These incorrect measurements represent both in financial terms - The value of a sample is in the order of size of DM 16,000 - as well as the one for it Time spent in vain represents a considerable loss. In addition, the creep test for examining hotter, d. H. highly radioactive samples have additional, special requirements placed:

Versuchsdurchführung unter Vakuum,
Genauigkeit der Wegmessung 1 μΐη,
Prüftemperatur bis 1000 C⁰ + 1 C°,
Unabhängigkeit von äußeren Einflüssen,
Sicherheit gegen Ausfall,Test execution under vacuum,
Distance measurement accuracy 1 μΐη,
Test temperature up to 1000 C ⁰ + 1 C °,
Independence from external influences,
Security against failure,

Wartungsmöglichkeit der Geräte sowie einfache und unproblematische Bedienbarkeit.
Diese Anforderungen können durch handelsübliche Geräte nur bedingt erfüllt werden. Da bei diesen die eingesetzten Längenmeßwertübertragungsmittel nicht aus dem Vakuumofen herausgeführt werden könnten, führte die Anordnung der induktiven Wegaufnehmer im Innern des heißen VakuumofensMaintenance possibility of the devices as well as simple and unproblematic usability.
These requirements can only be met to a limited extent by commercially available devices. Since the length measurement data transmission means used in these could not be led out of the vacuum furnace, the inductive displacement transducers were arranged inside the hot vacuum furnace

zu einem Ausgasen der Isolierungen an Wicklungen und Zuleitungen der Wegaufnehmer. Dadurch wird die präzise Funktion ebenso wie die Standzeit dieser Wegaufnehmer wesentlich beeinträchtigt. Außerdem müssen zu dem Probenwechsel die Meßwertübertragungsmittel mit dem Wegaufnehmer, zusammen mit den Zugstangen aus dem Vakuumofen heraus, fernbedient ausgebaut werden. Dabei sind die elektrischen Anschlüsse zu trennen. Bei Fehlern oder Ausfall des Meßsystems mußte der Zeitstandsversuch abgebrochen werden. Die durch solche Fehlmessung auftretenden Verluste sind, wie schon eingangs erwähnt, finanziell erheblich.to an outgassing of the insulation on the windings and feed lines of the displacement transducers. This will the precise function as well as the service life of these displacement transducers is significantly impaired. Besides that the measured value transmission means must be used for the sample change remote-controlled with the displacement transducer, together with the tie rods from the vacuum furnace get extended. The electrical connections must be separated. In the event of errors or failure of the measuring system the creep test had to be aborted. The result of such incorrect measurements Any losses that occur are, as already mentioned, financially significant.

Es sind weiterhin Einspannvorrichtungen der verschiedensten Varianten bekannt, die auch zum Teil bei der Untersuchung hochradioaktiver, bestrahlter Proben eingesetzt werden. Eine solche Vorrichtung isl in dem deutschen Gebrauchsmuster 6 917 105 beschrieben. Diese, nach dem Kreuzgelenkprinzip mit doppelten Einspannbolzen arbeitende Einrichtung verwirklicht jedoch nicht den geforderten einachsigen Spannungszustand. Das obere und untere Einspannbolzenlager, in welchem die Einspannbolzen formschlüssig liegen, kann unbehindert verdreht werden. Dies bedeutet aber eine Tordierung der Probe. Die Tordierung ist um so wahrscheinlicher, da beim Beladen eines Zeitstandsprüfers sowohl die obere als auch die untere Zugstange in den Ofen hineingezogen werden, wobei die untere Zugstan-e und diverse Meßeinrichtungen auschließlich an der spröden Probe hängen. Dabei treten die angebauten Fangbleche erst nach dem Bruch der Probe in Aktion. Die in den Bohrungen der Einspannbolzenlager befindlichen Paßstücke können eine erfolgte Dehnung nicht korrekt übertragen, da die Kraftübertragung über die Einspannbolzen erfolgt. Dies hat bei den im Zeitstandsprüfer auftretenden hohen Temperaturen ein Eindrücken an der Auflagestelle zur Folge, d. h., es wird ein zu großer Dehnweg angezeigt. Der Probenwechsel an einer solchen Haltevorrichtung, der unter den bereits erwähnten Bedingungen ja nur mit Hilfe von Manipulatoren durchführbar ist, erscheint sehr problematisch. Die komplizierte Probenwechseltech^ik kann nur am Arbeitsplatz vorgenommen werden, dazu muß aber der Oten mit den darin befindlichen Zugstangen, Probenhalterungen, Meßeinrichtungen usw. aus dem Zeitstandsprüfer ausgebaut werden. Sämtliche Anschlüsse müssen dabei getrennt werden. Beim Beschicken läuft dieser Vorgang, immer fernbedient, in umgekehrter Reihenfolge ab.There are also various clamping devices Variants known, which are also partly used in the investigation of highly radioactive, irradiated Samples are used. Such a device is described in the German utility model 6 917 105. This device, which works according to the universal joint principle with double clamping bolts, is realized but not the required uniaxial stress condition. The upper and lower clamping pin bearings, in which the clamping bolts are positively locked, can be rotated unhindered. However, this means a twisting of the sample. The twisting is all the more likely because it is during loading a creep tester pulled both the upper and lower tie rods into the furnace the lower tension rod and various measuring devices exclusively on the brittle Hang sample. The attached catch plates only come into play after the specimen has broken Action. The fitting pieces located in the bores of the clamping bolt bearings can be carried out The strain is not transferred correctly because the force is transmitted via the clamping bolts. this has at the high temperatures occurring in the creep tester, an indentation at the contact point result, d. That is, an expansion path that is too large is displayed. The sample change on such a holding device, which, under the conditions already mentioned, can only be carried out with the help of manipulators seems very problematic. The complicated sample change technology can only be done at the workplace be made, but for this the Oten with the tie rods, specimen holders, Measuring devices etc. are removed from the creep tester. All connections must be separated. When loading, this process runs, always remotely controlled, in reverse order.

Bei den bekannten Belastungseinrichtungen wird die Prüflast von oben in den Vakuumofen eingebracht. Dazu muß die obere Zugstange aus dem Vakuumraum herausgeführt werden. Es können daher nur Dehnwege bis zu 1 mm übertragen werden. Die Dehnungen an Flachproben betragen aber z. B. bis zu 20 mm. Um zu einem Meßwert zu kommen, wird dann bei einer erfolgten Dehnung von z. B. 0,5 mm durch Nachfahren in die Ausgangsposition dieser Nachteil ausgeglichen. Dabei wird eine mit der unteren Zugstange verbundene, motorangetriebene Spindel eingesetzt. Die dabei auftretenden Rückstellkräfte können nur über die Probe auf die Belastungseinrichtung aufgebracht werden. Dazu müssen sämtliche Anschlüsse mitbewegt werden und eine zusätzliche Steuerung im Innern des heißen Vakuumofens für ein Nachjustieren eines induktiven Wegaufnehmers eingebaut sein. Diese äußerst störanfälligen, häufig notwendigen Manipulationen beeinträchtigen das Meßergebnis in erheblicher Weise Ausgenend von diesem Stande der Technik ha nun die Erfindung die Aufgabe, einen Zeitstands prüfer, d.h. eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Axialdehnung von bestrahlten Proben zu schaffen, welche die eingangs erwähnten Nachteile vermeidet. Darüber hinaus sollte die Probe währendIn the known loading devices, the test load is introduced into the vacuum furnace from above. To do this, the upper pull rod must be led out of the vacuum space. It can therefore only expansion paths of up to 1 mm can be transferred. However, the elongations on flat specimens are z. B. up to 20 mm. In order to arrive at a measured value, when an elongation of z. B. 0.5 mm offset this disadvantage by moving to the starting position. One with The motor-driven spindle connected to the lower tie rod is used. The occurring Restoring forces can only be applied to the loading device via the specimen. In addition all connections must be moved and an additional control inside the hot Vacuum furnace for readjusting an inductive displacement transducer can be installed. These extremely failure-prone, frequently necessary manipulations impair the measurement result in a considerable way Based on this state of the art, the invention now has the object of providing a time stand tester, i.e. a device for continuously measuring the axial strain of irradiated samples create, which avoids the disadvantages mentioned at the beginning. In addition, the sample should be during

ίο des Transports in den Zeitstandsprüfer völlig ge schützt sein, die Dehnwege sollten möglichst un mittelbar an der Probe abgegriffen und nach außen geführt werden, alle wesentlichen Teile sollten direk von außen zugänglich bzw. austauschbar sein, Heizίο the transport in the creep tester completely ge be protected, the expansion paths should be tapped as close as possible to the specimen and to the outside all essential parts should be directly accessible from the outside or be exchangeable, heating

und Meßeinrichtung sollten beim Probenwechsel un beeinflußt am Meßort verbleiben, und letztlich sollte während der Messung die Zugkraft an der Probe konstant bleiben.and measuring device should un remain influenced at the measurement location, and ultimately the tensile force on the sample should be during the measurement stay constant.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daßThe solution to this problem is achieved according to the invention in that

a) die Einspannköpfe aus je einem einteiligen längszylindrischen Körper bestehen, dessen der Probe zugewendete Stirnseite halbkugeiförmig ausgebildet und zum Einspannen der Probea) the clamping heads each consist of a one-piece longitudinal cylindrical body, the of which The end face facing the specimen is hemispherical and for clamping the specimen

»5 mittig quergeschülzt ist,»5 is centered transversely,

b) die Einspannköpfe sich in einem hohlgebohrten und seitlich aufgeschlitzten Kupplungs- bzw. Führungsstück eingesetzt befinden und jede der halbkugelförmigen Stirnseiten an einer kugel-b) the clamping heads are located in a hollow-drilled and laterally slit coupling or Guide piece are inserted and each of the hemispherical end faces on a spherical

kartenförmig ausgewölbten inneren Stirnwandmap-shaped bulging inner end wall

des hohlen Kupplungs- bzw. Führungsstückes anliegt,the hollow coupling or guide piece is in contact,

c) die aus der geschlitzten Stirnseite des jeweiligen Einspannkopfes herausragende Probe berüh-c) the sample protruding from the slotted face of the respective clamping head touches

rungsfrei durch einen weiteren Schlitz in detfree of movement through another slot in det

inneren Stirnwand des Kupplungs- bzw. Führungsstückes zum jeweilig gegenüberliegenden Einspannkopf geführt ist.
Durch diese Art der Einspannung läßt sich an der Probe ein einwandfreier, einachsiger Spannungszustand erreichen.inner end wall of the coupling or guide piece is guided to the respective opposite clamping head.
This type of clamping enables a perfect, uniaxial stress state to be achieved on the specimen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß Kupplungsstück und Führungsstück mi ihren geschlitzten Stirnseiten einander gegenüberlie-Another embodiment of the invention is that the coupling piece and guide piece mi their slotted end faces opposite one another

gend in ein Führungsrohr eingeschoben sind, daß das Kupplungsstück mit dem Führungsrohr stan verbunden und mit der Wand der Vakuumkammer mittels eines Kupplungbolzens bajonettverschluß artig verriegelbar ist und daß das Führungsstück im Führungsrohr mittels Stiften und Langlöchern ver schieblich geführt und mit einer aus der Vakuumkammer herausragenden, axial beweglichen Zug· stange zu Lastaufgabe verbunden ist.tend to be inserted into a guide tube that the coupling piece stan with the guide tube connected and bayonet lock to the wall of the vacuum chamber by means of a coupling bolt is like lockable and that the guide piece ver in the guide tube by means of pins and elongated holes slidably guided and with an axially movable pull protruding from the vacuum chamber rod is connected to load task.

In vorteilhafter Weise sind hierbei Probe, Proben halterung, Kupplungsstück, Führungsstück, Füh· rungsrohr, Zugstange und Verbindungsrohr nacf Lösen des Vakuumflansches durch Ziehen am Führungsstangenkopf zusammen als Einheit aus dei Vakuumkammer herausziehbar bzw. ausbaubar.Advantageously, the specimen, specimen holder, coupling piece, guide piece, guide tube, tie rod and connecting tube after loosening the vacuum flange by pulling on the head of the guide rod Can be pulled out or expanded together as a unit from the vacuum chamber.

Das Führungsrohr ist in vorteilhafter Art mi radialen Durchbrüchen in Probenform versehen wodurch die Probe durch das seitlich aufgeschlitzt« Kupplungs- und Führungsstück in die Schlitze dei Einspannköpfe einbaubar ist. Dadurch kann di< Probe im ausgebauten Zustand der erwähnten Ein heit auf einfache Weise in dieselbe eingesetzt wer den und bleibt dann bis zum Einbau in dem Zeit Standsprüfer völlig geschützt und unbeeinflußt.The guide tube is advantageously provided with radial openings in the form of samples whereby the sample through the laterally slit coupling and guide piece into the slits of the dei Clamping heads can be installed. As a result, the sample can be accessed in the dismantled state means simply inserted into the same and then remains in the time until installation Level examiner completely protected and unaffected.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der aus einem einteiligen, zylindrischen Körper, dessenFurther advantageous design features of a one-piece, cylindrical body, its

Erfindung bestehen darin, daß eine Stirnseite als Halbkugel 9 ausgebildet und durch-Invention consist in that one end face is designed as a hemisphere 9 and

a) die Einspannköpfte auf ihren, der Probe abge- gehend entsprechend der Probendicke geschlitzt ist wendeten Seiten je ein zentrales Sackloch auf- 10. Die andere Stirnseiten ist plan und mit einem weisen, 5 zentralen Sackloch 12 versehen. Eine radiale Quer-a) the clamping heads are slotted on their, depending on the specimen, according to the specimen thickness turned sides each with a central blind hole 10. The other front side is flat and with a have 5 central blind hole 12 provided. A radial transverse

b) in die Sacklöcher je ein Taststift kraftschlüssig bohrung 13 mit Senkung und teilweise eingeschnittedngreift, nem Gewinde dient zur Aufnahme einer Paß-b) in each of the blind holes a feeler pin frictionally engages bore 13 with a countersink and partially incised, nem thread is used to accommodate a fitting

c) der dem Kupplungsstück zugewendete Taststift schraube 14.c) the stylus screw facing the coupling piece 14.

inittig aus der Vakuumkammer nach außen ver- Der Einspannkopf 2 wird an der Probe 1 be-in the center of the vacuum chamber to the outside. The clamping head 2 is loaded on the sample 1

langert und ihr gegenüber durch einen Metall- io festigt. Aufnahmeschiitz 10 und Paßschraube 14 sor-Langert and strengthened opposite her by a metal io. Mounting slot 10 and fitting screw 14

balg axial beweglich abgedichtet ist und gen für eine einwandfreie form- und kraftschlüssigebellows is axially movably sealed and gene for a perfect positive and non-positive fit

d) der dem Führungsstück zugewendete Taststift Verbindung mit der Probe 1. Die Halbkugel 9 ermit einem Meßjoch starr verbunden ist, welches möglicht einen konzentrischen Lastangriff, die kraftschlüssäg an ein Meßrohr angreift, daß Probe 1 kann sich bei Aufbringung einer Vorlast seinerseits in derselben Richtung koaxial um die 15 selbsttätig ausrichten. Damit ist die Erzeugung eines Verlängerung des anderen Taststiftes herum als einachsigen Spannungszustandes gewährleistet. Das Führungsrohr mit einem Metallbalg axial be- zentrale Sackloch 12 an der planen Stirnseite 11 des weglich abgedichtet aus der Vakuumkammer Einspannkopfes 2 ermöglicht ein unmittelbares Mesherausgeführt ist. sen des Dehnweges an der Probe 1 mittels der zylin-d) the stylus facing the guide piece connection with the sample 1. The hemisphere 9 ermit a measuring yoke is rigidly connected, which allows a concentric load application, the Frictionally engages a measuring tube so that sample 1 can move when a preload is applied in turn align automatically coaxially around 15 in the same direction. This is the creation of a Extension of the other stylus around guaranteed as a uniaxial stress state. The Guide tube with a metal bellows axially central blind hole 12 on the flat end face 11 of the Sealed away from the vacuum chamber clamping head 2 enables an immediate meshing out is. sen the expansion path on sample 1 by means of the cylindrical

Dadurch können die Dehnwege unmittelbar an 20 drischen Taststifte 15 und 16, die in die SacklöcherThis allows the expansion paths directly to 20 threshing stylus pins 15 and 16, which are in the blind holes

der Zeitstandsprobe abgegriffen und zentral nach 12 eingreifen.the creep test and intervene centrally after 12.

außen geführt werden, wodurch der Einfluß des Der Einspannkopf 2 kann auch zum BefestigenThe clamping head 2 can also be used for fastening

Kriechens belasteter Teile und Anordnungen außer- von nicht näher dargestellten Rundproben verwen-Creep of loaded parts and arrangements except for round specimens not shown in detail

halb der Vakuumkammer unmöglich gemacht wird. det werden. Damit entfallen Aufnahmeschlitz undhalf of the vacuum chamber is made impossible. be det. This eliminates the need for a receiving slot and

Letztlich wird in besonders vorteilhafter Weise die 25 Paßschraube bzw. Querbohrung. Statt dessen beVorrichtung bei einem Zeitstandsprüfer dadurch findet sich auf der Halbkugelstirnseite 9 eine zentrale, verbessert, daß die Vorrichtung vertikal mit der Zug- nicht näher dargestellte Gewindebohrung zur Aufstange zur Lastaufbringung nach unten in einer ab- nähme einer entsprechenden Rundprobe,
geschirmten und mit Fernbedienungsgeräten aus- Die Probenhalterung für die Aufnahme der mit gerüsteten Zelle eingebaut ist und einen die Zug- 30 den Einspannköpfen 2 versehenen Probe 1 wird aus kraft von einem Gewicht über die Zugstange auf die verschiedenen Einzelteilen gebildet: Dem Kupplungs-Probe übertragenen, übersetzten Schlepphebel auf- stück 24, dem Führungsstück 17 und dem diese weist, auf welchem °in Zusatzgewicht so angeordnet beiden Teile verbindenden Führungsrohr 18.
ist, daß es sich in der Lage, die der Schlepphebel Das Kupplungsstück 24 und das Führungsstück 17 bei ungedehnter Probe einnimmt, senkrecht mit 35 sind zylindrische Hohlkörper, die an ihrem unteren einem definierten Abstand über dem Drehpunkt des Ende einen kegeligen Ansatz 19 bzw. 20 besitzen Schlepphebels befindet. und eine kugelkaloUenförmig ausgewölbte innereUltimately, in a particularly advantageous manner, the fitting bolt 25 and cross bore. Instead of this, a creep tester has a central, improved device on the hemispherical end face 9, so that the device is vertical with the pulling threaded hole (not shown in more detail) for upright for load application downwards in a decrease of a corresponding round sample,
shielded and equipped with remote control devices The sample holder for holding the equipped cell is built in and a sample 1 provided with the tensioning heads 2 is formed from the force of a weight over the tension rod on the various individual parts: translated rocker arm on piece 24, the guide piece 17 and which this point on which ° in additional weight so arranged the guide tube 18 connecting the two parts.
is that it is in the position that the rocker arm The coupling piece 24 and the guide piece 17 assumes when the sample is unstretched, perpendicular to 35 are cylindrical hollow bodies, which at their lower a defined distance above the pivot point of the end have a conical projection 19 and 20, respectively own rocker arms located. and a spherical-shaped arched interior

Durch diese Anordnung bleibt beim Drehen des Stirnwand aufweisen. Der Ansatz 19 bzw. 20 istThis arrangement ensures that the end wall remains when it is turned. The approach 19 or 20 is

Schlepphebels die Zugkraft an der Probe auch bei radial bis ins Zentrum geschlitzt 21. Zusammen mitRocker arm the tensile force on the sample even when slotted radially to the center 21. Together with

einem größeren Dehnweg konstant, d. h., die durch 40 den an den unteren Hohlteilen 22 und 23 von Kupp-constant over a larger elongation, d. that is, through 40 the on the lower hollow parts 22 and 23 of coupling

die Dehnung der abgedichteten Bälge auftretenden lungsstück 24 und Führungsstück 17 befindlichen,the expansion of the sealed bellows occurring lung piece 24 and guide piece 17 located,

und die Probe entlastenden Zusatzkräfte werden quer durchgefrästen Langlöchern 25, welche etwasand the sample relieving additional forces are transversely milled through elongated holes 25, which slightly

kompensiert. größer als die Einspannköpfe 2 sind, wird ein ein-compensated. larger than the clamping heads 2, a single

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden Faches, seitliches Einsetzen der Probe 1 ermöglicht,Further refinements of the invention are made possible by the compartment, lateral insertion of the sample 1,

im folgenden an Hand der Fig. 1, 2 und 3 näher 45 Die ausgefrästen Langlöcher 25 können auch diein the following with reference to FIGS. 1, 2 and 3 in more detail 45 The milled elongated holes 25 can also be the

erläutert. Es zeigen Form der Probe 1 mitsamt den daran verspanntenexplained. They show the shape of the sample 1 together with those clamped on it

F i g. 1 und 2 den Querschnitt durch eine erfin- Einspannköpfen 2 aufweisen,F i g. 1 and 2 have the cross section through an invented clamping heads 2,

dungsgemäße Zeitstandsprüfvorrichtung und Das Kupplungsstück 24 hat an seinem oberenproper creep testing device and the coupling piece 24 has on its upper

F i g. 3 eine seitliche Ansicht der gesamten, in eine Hohl rand 26 zwei stirnseitig offene, über den Umabgeschirmte Zelle eingebauten Zeitstandsmeß- 50 fang abgekröpfte und durchgehende Nuten 27. In einrichtung. Verbindung mit den an dem Vakuumrohr 3 ein-F i g. 3 a side view of the entire, in a hollow edge 26, two open at the end, over the shielded Cell built-in creep measuring 50 cranked and continuous grooves 27. In furnishings. Connection with the one on the vacuum tube 3

Die F i g. 1 und 2 zeigen in der Mitte des Zeit- gesetzten Kupplungsbolzen 28 bilden diese NutenThe F i g. 1 and 2 show in the middle of the time-set coupling bolts 28 form these grooves

Standsprüfers eine Flachprobe 1, die in den Ein- eine nach Art eines Drehbajonettverschlusses arbei-Level testers a flat sample 1, which works in the one in the manner of a rotating bayonet lock

spannköpfen 2 eingespannt ist. Diese befinden sich tende Verriegelung, d. h., die Nuten 27 können anclamping heads 2 is clamped. These are tende locking, i. that is, the grooves 27 can be

zusammen mit den übrigen Aggregaten innerhalb 55 den Bolzen 28 eingehängt und somit das Kupplungs-hung together with the other units within 55 the bolts 28 and thus the coupling

der Vakuumkammer 13, die an der Probenstelle mit stück 24 starr mit der Vakuumkammer 3 verbundenthe vacuum chamber 13, which is rigidly connected to the vacuum chamber 3 at the sample point with piece 24

einer Heizung 4 und einer thermischen Isolierung 5 werden.a heater 4 and a thermal insulation 5.

umgeben ist. Der Innenraum der Vakuumkammer 3 Das Führungsetück 17 ist an seinem oberen Teilis surrounded. The interior of the vacuum chamber 3 The guide piece 17 is at its upper part

ist mit einer Vakuumleitung 6 verbunden, mit wel- fest mit der Zugstange 29 durch Stifte 30 starr ver-is connected to a vacuum line 6, with which rigidly connected to the tie rod 29 by pins 30

cher ein nicht näher dargestelltes Pumpaggregat an- 60 bunden. Ein zusätzliches, radial durchgehendesConnect a pump unit (not shown in detail). An additional, radially continuous

geschlossen ist. Die Vakuumkammer 3 ist nach Langloch 31 im mittleren Teil des Führungsstückesclosed is. The vacuum chamber 3 is after the elongated hole 31 in the middle part of the guide piece

außen durch die Flanschdeckel 7 und 8 verschlossen 17 ermöglicht die Aufnahme eines Meßjochs 32. Dasclosed 17 on the outside by the flange cover 7 and 8 enables the inclusion of a measuring yoke 32. The

bzw. vakuumdicht abgedichtet. Die beiden Vakuum- Meßjoch 32 ist starr mit dem zylindrischen Taststifior sealed vacuum-tight. The two vacuum measuring yoke 32 is rigid with the cylindrical Taststifi

deckel 7 und 8 weisen dabei zentrale Durchführun- 16 verbunden. Die durch nicht näher dargestellteCover 7 and 8 have central bushings 16 connected. The by unspecified

gen, einmal für die Lastaufbringung auf die Probe 65 Schrauben fixierten Zentrierbuchsen 33 dienen zuiOnce centering bushings 33 are fixed to the specimen 65 screws are used to apply the load

(Deckel 8) und einmal für die Übertragung der Meß- Führung der zylindrischen Taststifte 16 bzw. 15.(Cover 8) and once for the transmission of the measuring guide of the cylindrical stylus 16 and 15, respectively.

werte von der Probe nach außen (Deckel 7) auf. Das Führungsrohr 18 ist mit dem Kupplungsspiel*evaluate from the sample to the outside (cover 7). The guide tube 18 is with the coupling play *

Der Einspannkopf 2 für die Flachprobe 1 besteht 24 fest verschraubt, während das Führungsstück 1'The clamping head 2 for the flat sample 1 consists of 24 firmly screwed, while the guide piece 1 '

leicht darin gleitet. Die im Mantel des Führungs- wobei die Taststiftverlängerung 40 als ruhende Nullrohres 18 eingefrästen Langlöcher 34 lassen zusam- basis anzusehen ist. Der Meßflansch 50 zeigt nur men mit nicht näher dargestellten, darin gleitenden die Dehnung relativ zu der Meßbasis an. Dadurch Stiftschrauben nur axiale, in beiden Richtungen wird eine Fehlmessung durch Kriechen belastetei genau begrenzte Bewegungen des Fülirungsstückes 5 Teile vermieden. Das mechanische Herausleiten des 17 zu. Um die Zugstange 29 herum ist in axialer Meßweges aus dem hocherhitzten Vakuumofen'auf Verlängerung in Richtung auf den Zugstangenkopf diese Art gestattet nun die Anwendung präziser und das konzentrische Führungsrohr 36 angeordnet. Das hochempfindlicher Meßsysteme ohne eine Beein-Rohr 36 ist an seinem äußeren Ende mit dem Stopfen trächtigung durch die hohe Temperatur. Während 37 gasdicht verschweißt, der seinerseits in Verlange- io des Probenwechsels können das Meßsystem und die rung auf den Probenraum mit einem Faltbalg 43 aus Meßeinrichtung mit der Vakuumdurchführung an Metall verschweißi ist, der an seinem anderen Ende der Prüfmaschine verbleiben. Um gegenseitige Bemit der Zugstange 29 gasdicht mittels der Schweiß- Schädigung von Probe und Meßeinrichtung während naht 38 verbunden ist. des Probenwechsels zu vermeiden, wird der Meß-easily slides in it. The in the jacket of the guide with the stylus extension 40 as a stationary zero tube 18 milled elongated holes 34 can be viewed together. The measuring flange 50 only shows Men with not shown, sliding therein the elongation relative to the measuring base. Through this Studs are only axial, in both directions incorrect measurements will be affected by creep precisely limited movements of the Fülirungsstückes 5 parts avoided. The mechanical extraction of the 17 to. Around the pull rod 29 there is an axial measuring path from the highly heated vacuum furnace Extension in the direction of the tie rod head this type now allows the application more precisely and the concentric guide tube 36 is arranged. The highly sensitive measuring systems without an affect tube 36 is at its outer end with the plug impregnation due to the high temperature. While 37 welded gas-tight, the measuring system and the tion on the sample space with a bellows 43 from the measuring device with the vacuum feedthrough Metal welded, which remain at its other end of the testing machine. To mutual concern the pull rod 29 gas-tight by means of the welding damage to the sample and measuring device during seam 38 is connected. to avoid changing the sample, the measuring

Nach bajonettartigem Lösen der federnden 15 kontakt durch zwei kleine Preßluftzylinder 51 für Schraubverbindung 39, die auch mit Fernbedienungs- diese Zeitspanne unterbrochen,
werkzeugen leicht durchführbar ist, kann der Flansch- Die F i g. 2 zeigt die gesamte ZeitstandsprüfanlageAfter a bayonet-like release of the resilient 15 contact by two small compressed air cylinders 51 for screw connection 39, which also interrupted this period of time with remote control,
tools is easy to carry out, the flange can be The F i g. 2 shows the entire creep test system

deckel 8 mitsamt der Probe 1, den Einspannköpfen 2, in eine nicht näher dargestellte Zelle eingebaut mit dem Kupplungsstiick 24, dem Führungsstück 17, dem vertikaler Arbeitsrichtung und Lastaufhängung von Führungsrohr 18, dem Meßjixh 32 und dem Rohr ao unten. Am oberen Ende befinden sich Meßflansch 36 durch Ziehen am Zugstanuenkopf 35 aus der 50, Vakuumflanschdeckel 7, Vakuumrohr 6 und Vakuumkammer 3 gezogen werden. Die Probe 1 thermische Isolierung 5. Über die Kühlwasserleitung bleibt in dieser baulichen Einheit völlig geschützt 60 kann das innenliegende Vakuumrohr 3 gekühlt und unberührt und kann separat ausgetauscht wer- werden. Die federnde Verschraubung 39 preßt den den. Bei einem Bruch der Probe 1 während des Zug- 35 unteren Deckelflansch 8 an den Flansch 61 des Versuches verbleiben die beiden Probenreste mit Vakuumrohres 3 an Am unteren Ende des Zeitihren Einspannköpfen 2 unverlierbar in der Halte- Standsprüfers ragt der sich am Ende der Zugstange rung- 29 befindliche Zugstangenkopf 35 hervor. An diesemcover 8 together with the sample 1, the clamping heads 2, built into a cell, not shown in detail the coupling piece 24, the guide piece 17, the vertical working direction and load suspension of Guide tube 18, the Meßjixh 32 and the tube ao below. There is a measuring flange at the upper end 36 by pulling the pull rod head 35 from the 50, vacuum flange cover 7, vacuum tube 6 and Vacuum chamber 3 can be pulled. The sample 1 thermal insulation 5. Via the cooling water pipe remains completely protected in this structural unit 60, the internal vacuum tube 3 can be cooled and untouched and can be exchanged separately. The resilient screw connection 39 presses the the. If the sample 1 breaks during the pulling 35 lower cover flange 8 to the flange 61 of the After the experiment, the two remains of the sample remain with vacuum tube 3 at the lower end of the time Clamping heads 2 cannot be lost in the holding level tester which protrudes at the end of the pull rod tion- 29 located tie rod head 35 out. At this

Die Dennungsmessung der Probe 1 erfolgt meß- greift ausklinkbar eine Stange 62 an. die vertiHI technisch über eine Wegmessung. Die zylindrischen 30 nach unten führt und die gelenkig an einem Schlenp-Taststifte 15 und 16 übertragen die Dehnung der hebel 63 angreift. Der Schlepphebel 63 ist auf der Probe 1 unmittelbar und kontinuierlich. Der obere Achse 64 drehbar gelagert. An seinem freien Ende Taststift 15 führt mit seiner Verlängerung 40 direkt 65 ist das Gewicht 66 angehängt. Der Angriffspunkt und im Führungsrohr 41 geführt zentral aus dem der Stange 62 am Schlepphebel 63 befindet sich so Vakuumrohr 3 heraus. Der eingeschweißte, dünn- 35 zwischen Achse 64 und Schlepphebelende 65a. daß wandige Metallbalg 42 übernimmt die Abdichtung eine Übersetzung der Last 66 auf die Stange 62 ergegen die Atmosphäre ähnlich dem unteren Metall- reicht werden kann. Auf dem Schlepphebel 63 ist ein balg 43. Der untere Taststift 16 ist mit dem McIi- Zusatzgewicht 67 so angeordnet, daß es sich in der joch 32 fest verschraubt. Der Kontakt zwischen Tast- Lage, die der Schlepphebel bei ungedehnter Probe stift 16 und Probe 1 wird durch den federbelasteten 40 einnimmt, genau senkrecht mit einem definierten Stößel 44 herbeigeführt. Die Dehnkraft wird über Abstand über dem Drehpunkt 64 des Schlepphebels die Zugstange 29 und über den unteren Teil des 63 befindet. Wird nun die Probe durch die über die Führungsstückes 17 aufgebracht. Die durch die Stange 62 ausgeübte Zugkraft gedehnt, so dreht sich Dehnkraft verursachte Wegänderung, bezogen auf der Schlepphebel gegen Uhrzeigerrichtung, das Zuden Taststift 15, erfahren auch die Teile 16, 32 und 45 satzgewicht 67 wird aus seiner senkrechten Lage 44 der Meßeinrichtung. Über das Meßjoch 32 wird über dem Drehpunkt 64 verschoben und erzeugt soder Dehnweg durch das Meßrohr 45 abgegriffen. mit ein zusätzliches Drehmoment um diese Achse Das Meßrohr 45 umschließt berührungsfrei und kon- 64. d. h. ein zusätzliches Gewicht auf die Stange 62. zentrisch die gesamte Probenhalterung. Zwei Längs- Während des Dehnweges arbeiten die Axialfedcrschlitze 46 ermöglichen den Durchtritt des Kupp- 50 raten der verschiedenen Metallfaltenbälge gegen die lungsbolzens 28 und begrenzen gleichzeitig den Meß- Belastung. Dieser Lastminderung wirkt nun das Zuweg in beiden Richtungen. Die durch den Kupp- satzgewicht 67 derart entgegen, daß bei zunehmenlungsboizen 28 fixierte Buchse 47 dient zur Führung dem Dehnweg sich der Wirkabstand dieses Ausdes Meßrohres 45. über ein Führungsstück 48 ist gleichgewichtes in demselben Maße vergrößert. Dadas Meßrohr 45 mit dem Führungsrohr 41 ver- 55 durch werden die auftretenden Balgkräfte autoschweißt. Dieses Führungsrohr 41 leitet, in dem matisch aufgehoben. Bei einem Abreißen der Probe Vakuumdeckelflansch 7 gleitend geführt, die Deh- wird der Schlepphebel 63 durch das pneumatische nungsanzeige aus dem Vakuumofen heraus. Der mit Federungssystem 68 elastisch aufgefangen. Das dem Flanschdeckel 7 und dem Zwischenstück 48 Gegengewicht 69 am anderen Ende des Schleppvakuumdicht verschweißte dritte Metallbalg 49 sorgt 60 hebeis 63 dient zum Einjustieren des Schlepphebels ähnlich wie die beiden anderen Metallbälge 42 und Die gesamte Anordnung ist in dem Fundament 70 43 für eine einwandfreie Abdichtung des Vakuum- fest verankert und wird durch Eisenträger 71 gesystems nach außen bei Ermöglichung einer Axial- tragen. Die Fernbedienungsgeräte sowie die übrige bewegung. Das Führungsrohr 41 endet im Meß- Ausstattung der abgeschirmten Zelle, in der sich die flansch 50; welcher um die Taststiftverlängerung 40 65 gesamte Zeitstandsprüfanlage befindet, sind nicht herum leicht gleitend angeordnet ist. weiter und näher dargestellt. Dabei werden mehrere The denomination measurement of the sample 1 takes place by means of a bar 62 which can be disengaged. the vertiHI technically via a distance measurement. The cylindrical 30 leads down and the articulated to a Schlenp stylus 15 and 16 transfer the elongation of the lever 63 engages. The rocker arm 63 is immediate and continuous on the sample 1. The upper axis 64 is rotatably mounted. At its free end stylus 15 leads with its extension 40 directly 65, the weight 66 is attached. The point of application and guided centrally in the guide tube 41 from that of the rod 62 on the rocker arm 63 is thus the vacuum tube 3. The welded, thin 35 between axis 64 and rocker arm end 65a. that walled metal bellows 42 takes over the sealing a translation of the load 66 on the rod 62 against the atmosphere similar to the lower metal can be enough. On the rocker arm 63 there is a bellows 43. The lower feeler pin 16 is arranged with the additional McIi weight 67 so that it is firmly screwed into the yoke 32. The contact between the tactile position, which the rocker arm pin 16 and sample 1 assumes when the sample is unstretched, is brought about by the spring-loaded 40, exactly perpendicularly with a defined plunger 44. The stretching force is located over the distance above the pivot point 64 of the rocker arm, the pull rod 29 and above the lower part of the 63. The sample is now applied through the guide piece 17. The tensile force exerted by the rod 62 is stretched, the change in path caused by the stretching force rotates counterclockwise with respect to the rocker arm, the probe pin 15, the parts 16, 32 and 45 also experience the set weight 67 from its vertical position 44 of the measuring device. The measuring yoke 32 is used to move over the pivot point 64 and generate soder expansion path tapped by the measuring tube 45. with an additional torque about this axis. The measuring tube 45 encloses the entire specimen holder in a non-contacting and concentric manner, ie an additional weight on the rod 62. During the expansion path, the axial spring slits 46 work to allow the passage of the coupling of the various metal bellows against the lung bolts 28 and at the same time limit the measuring load. This load reduction now affects the access route in both directions. The bushing 47, fixed by the coupling set weight 67 in such a way that with increasing pins 28, serves to guide the expansion path, the effective distance of this from the measuring tube 45. Via a guide piece 48, equilibrium is increased to the same extent. Since the measuring tube 45 is connected to the guide tube 41, the bellows forces that occur are car-welded. This guide tube 41 leads, in which automatically canceled. When the sample is torn off, the vacuum cover flange 7 is slidably guided, the drag lever 63 is pulled out of the vacuum furnace by the pneumatic display. The spring system 68 caught elastically. The the flange 7 and the intermediate piece 48 counterweight 69 at the other end of the drag vacuum tight welded third metal bellows 49 provides 60 Hebeis 63 is used to adjust the arm rocker arm similar to the other two metal bellows 42 and the entire assembly is in the foundation 70 43 of a perfect seal Anchored securely in a vacuum and is supported by iron girders 71 ge systems to the outside with possible axial support. The remote control devices as well as the rest of the movement. The guide tube 41 ends in the measuring equipment of the shielded cell in which the flange 50; which is located around the stylus extension 40 65 entire creep test system are not arranged to slide easily. further and in more detail. There are several

Meßflansch 50 und Taststiftverlängerung 40 bilden Zeitstandsprüfer hinter einer gemeinsamen Abschirnun die beiden Meßpunkte außerhalb des Vakuums, mung zu einer Zeitstandsprüfanlage zusammen-Measuring flange 50 and stylus extension 40 form creep testers behind a common shield.

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gefaßt. Alle Einzelstränge sind in Reihe angeordnet und vollkommen frei aufgestellt. Jeder Strang hat sein eigenes Fundament, das auf schwingungsdämpfenden Metall-Gummi-Elementen lagert. Die Zeitstandsprüfer selber hängen in einem Gestell, welches mit diesem Einzelfundament fest verschraubt ist. In diesem Gestell ist auch der Schlepphebel 63 gelagert. Die kompletten Zeitstandsprüfer können durch Deckenöffnungen in der Zelle nach oben ausgetauscht werden. Während dieser Zeit können die Zeitstandsversuche an den anderen Prüfeinrichtungen unbehindert durchgeführt werden.collected. All individual strands are arranged in a row and set up completely free. Every strand has its own foundation that is based on vibration dampening Metal-rubber elements are stored. The creep testers themselves hang in a frame, which is firmly screwed to this single foundation. The rocker arm 63 is also in this frame stored. The complete creep testers can go up through the ceiling openings in the cell be replaced. During this time, the creep tests can be carried out on the other test facilities can be carried out unhindered.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden folgende Vorteile erzielt:The following advantages are achieved with the device according to the invention:

1. Erzeugung eines einachsigen Spannungszustandes; 1. Generation of a uniaxial stress state;

2. während des Transportes zur Zeitstandsprüfeinrichtung wird die spröde Probe durch die Halterung vollkommen geschützt;2. During the transport to the creep test device, the brittle sample is exposed to the Holder completely protected;

3. die Dehnwege werden unmittelbar an der Zeitstandsprobe abgegriffen und zentral nach außen geführt, dadurch kein Einfluß durch Kriechen belasteter Teile und Anordnung der Wegaufnehmer außerhalb des Vakuums;3. The expansion paths are tapped directly on the creep test and centrally to the outside guided, therefore no influence from creep of loaded parts and arrangement of the displacement transducers outside of vacuum;

4. direktbeheiztes Vakuumrohr und Meßeinrichtung verbleiben beim Probenwechsel unbeeinflußt am Meßort, dadurch einfache fernbediente Manipulationen;4. Directly heated vacuum tube and measuring device remain unaffected when the sample is changed at the measuring location, thus simple remote manipulations;

5. alle wesentlichen Teile sind direkt von außen zugänglich und austauschbar;5. All essential parts are directly accessible from the outside and can be exchanged;

6. Zugkraft an der Probe bleibt konstant, auch über größere Dehnwege hinweg.6. The tensile force on the specimen remains constant, even over longer distances.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for continuously measuring the axial expansion of elongated, preferably Samples irradiated in nuclear reactors, which are stored in a vacuum chamber at temperatures of about 1000 ° C clamped between two clamping heads and loaded by train, characterized in that

a) the clamping heads (2) each consist of a one-piece, longitudinally cylindrical body, whose end face (9) facing the sample is hemispherical and for clamping the sample (1) is slit (10) in the middle,

b) the clamping heads (2) are in a hollow drilled and laterally milled (20) Coupling or guide piece (24, 17) are inserted and each of the hemispherical End faces (9) on an inner end wall bulging in the shape of a spherical cap of the hollow coupling or guide pieces (24, 17) rests,

c) the one protruding from the slotted end face (9) of the respective clamping head (2) Sample (1) without contact through a further slot (21) in the inner end wall of the Coupling or guide piece (24, 17) to the opposite clamping head (2) is performed,

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the coupling piece (24) and guide piece (17) with their slotted end faces (9) opposite one another in a guide tube (18) are inserted so that the coupling piece (24) is rigidly connected to the guide tube (18) and can be locked to the wall (3) of the vacuum chamber by means of a coupling bolt (28) like a bayonet lock, and that the guide piece (17) is displaceably guided in the guide tube (18) by means of pins and elongated holes and with an axially movable pull rod (29) protruding from the vacuum chamber (3) is connected to the load task.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the sample (1), sample holder (2), Coupling piece (24), guide piece (17), guide tube (18), pull rod (29) and connecting tube (36) after loosening the vacuum flange cover (8) by pulling on the tie rod head (35) together as a unit from the vacuum chamber (3) can be pulled out or removed.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the guide tube (18) with radial openings (25) is provided in the sample foam, whereby the sample (1) through the side slit coupling and guide piece (24, 17) into the slots (10) of the clamping heads (2) can be built in.

5. Device according to one of claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that

a) the clamping heads (2) on their side (11) facing away from the sample (1) each have a central one Have a blind hole (12),

b) in each of the blind holes (12) a feeler pin (15, 16) engages positively,

c) the one facing the coupling piece (24)

The stylus (15) is extended outwardly from the center of the vacuum chamber (3) and is axially movably sealed with respect to it by a metal bellows (42) and
d) the stylus (16) facing the guide piece (17) is rigidly connected to a measuring yoke (32) which frictionally engages a measuring tube (45) which, in turn, coaxially around the extension (40) of the other stylus (15) in the same direction ) around as a guide tube (41) with a metal bellows (49) is axially movably sealed out of the vacuum chamber (3).

6. A device for continuously measuring the axial expansion of samples according to claim 5, characterized in that the device is installed vertically with the pull rod for load application downwards in a shielded _{cell equipped with remote control fc} and one the tensile force of a weight (66) via the pull rod (62) on the sample transferring, translated rocker arm (63), on which an additional weight (67) is arranged so that it is in the position that the rocker arm (63) assumes with an unstretched sample, vertically with a defined distance above the pivot point (64) of the rocker arm (63).