DE2238448C2 - Dilatometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dilatometer der im Oberbegriff des Anspruches 1 definierten Art.

Dilatometer dieses Typs sind z. B. aus der GB-PS 34 086 bekannt. Der hier vorgesehene elektrische Verlagerungsaufnehmer Induktiver Bauart Ist mit einer Schraubenfeder gegen eine Einstellvorrichtung abgestützt, wobei der Kern des Aufnehmers durch eine Schubstange mit der zu untersuchenden Probe unter der Spannung einer weiteren Feder in Kontakt steht. Durch die Aneinanderreihung von Schraubenfedern und den genannten Bauteilen des Dilatometer ergibt sich eine relativ große Bauwelse des Dilatometer, das dadurch nur schlecht temperaturstabil gehalten werden kann Auch können Schraubenfedern bei horizontaler Anordnung keine Tragfunktion übernehmen, so daß eine zusätzliche exakte Führung der sich bewegenden Bau-„ teile mit einer das Meßergebnis beeinträchtigenden GIeIt-' reibung gegeben sein .muß. EIn^ !ebenfalls elektrisch registrierendes, aber anders konstruiertes Dilatometer Ist Im »Schweizer Archiv«, April 61, Selten 161 bis 163, beschrieben. Bei diesem Dilatometer 1st der Kern des Verlagerungsaufnehmers auf der Probenseite mittels Blattfedern gehalten, wobei der Verlagerungsaufnehmer selbst fest an einem Schlitten befestigt 1st.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dilatometer des eingangs definierten Typs in kompakter, raumsparender Bauart zu schaffen, bei dem die Abstützung

, und Führung der sich bewegenden Bauteile des Dilatometers unter Ausschluß jeglicher das Meßergebnis beeinträchtigender Gleitreibung den hohen Meßgenauigkeitsanforderungen besser genügt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 herausgestellten Merkmale gek'st. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Bei einem Dilatometer gemäß der Erfindung ist sowohl der Verlagerungsaufnehmer als auch der Kern mit der Schubstange jeweils unabhängig und beidseitig an beson-

rs ders weich ausgebildeten Federarmen von Blattfedern aufgehängt, wodurch im Ergebnis nicht nur eine reibungsfreie Führung und hohe Meßgenauigkeit der thermischen Ausdehnungsänderungen der Proben gewährleistet ist, sondern auch eine äußerst kompakte Bauweise des Dilatometer, das dadurch leichter und problemloser temperaturstabil und damit meßgenauer zu halten ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dilatometers,

Flg. IA einen Querschnitt entlang der Linie IA-IA in Fig. 1,

Fig. 2 die Draufsicht auf den Verlagerungsaufnehmer des Dilatometers aus Richtung 2-2 in Flg. 1,

Fl g. 3 eine perspektivische Darstellung der Blattfedern des Dilatometers gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine vollständig gekapselte Ausführung eines erfindungsgemäßen Dilatometers für den Schutzgas- oder Vakuumbetrieb.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Dilatome'erkopf, der in Verbindung mit einem handelsüblichen temperaturgesteuerten Ofen und einem handelsüblichen Schreiber (beide nicht dargestellt) die laufende Aufzeichnung der thermischen Dehnungsänderungen einer Festkörper-Probe ermöglicht.

Zur Aufnahme der zu untersuchenden Probe T ist der Probenhalter 126 bestimmt, in diesem Fall ein Quarzrohr mit einem endseltlgen Verschlußstück 128 mit planer Anlagefläche 128a. Der Probenhalter umschließt koaxial eine Schubstange 84, die ebenfalls aus einem feuerfesten Material gefertigt 1st, z. B. Quarz oder Sintertonerde. Die Probe T 1st zwischen der Anlagefläche 128a des Probenhalters 126 und der hierzu planparallelen Stirnfläche der Schubstange 84 angeordnet.

Die Probe T wird mittels des Probenhalters 126 in das Zentrum eines temperaturgesteuerten Ofens eingebracht, der In der Darstellung gemäß Flg. 1 durch die strichpunktierte Linie F angedeutet Ist.
Die thermische Ausdehnungsänderung der Probe T wird durch die Schubstange 84 über den Schubstangenhalter 83 auf den Kern 80 des Verlagerungsaufnehmers 52 übertragen. Der Verlagerungsaufnehmer Ist von induktiver Bauart und besteht In bekannter Welse aus einem Spulenkörper und dem Kern 80, deren relative Bewegung zueinander eine Meßspannung erzeugt, die In einem handelsüblichen Dlfferentlal-Transformator-Sl-

* lignalaufberelter (nicht dargestellt) verarbeitet wird.

f Sowohl der Spulenkörper des Verlagerungsaufnehmers 52 als auch der Kern 80 mit der Schubstange 84 sind gemäß der Erfindung durch Blattfedern reibungsfrei aufgehängt. Der Kern 80 1st In den beidseitig des Verlagerungsaufnehmers 52 angeordneten Blattfedern 40 und 46 und der Spulenkörper in den beidseitig des Verlagerungs-

aufnehmers angeordneten Blattfedern 42 und 44 aufgehängt. Die spezielle Ausbildung dieser Blattfedern wird nachfolgend anhand der Fig. 3 genauer beschrieben.

Die Blattfedern 40 und 46 für die Kernaufhängung besitzen durch Schlitze 94, 96, 10Ü und 102 ausgestanzte Federarme 86, 88, 90, 82 und 98. Der zentrale Federarm 98 besitzt jeweils ein Stanzloch 104 für die Kernaufhängung, wobei der zentrale Federarm der Blattfeder 40 zusätzlich auch in relativ großes Stanzloch 106 aufweist, das zur berührungsfreien Durchführung des in F i g. I dargestellten unteren Distanzstückes 54 dient. Die außeniiegenden Federarme 86 und 92 besitzen Stanzlöcher 108 zur Befestigung der Blattfedern an dem Halteteil 36 (vgl. Fig. I)."

Die zur Aufhängung des Spulenkörpers \orgesehenen Blattfedern 42 und 44 sind identisch ausgebildet und besitzen die durch die Schlitze 118 und 120 ausgestanzten Federarme 110, 112, 114 und 116. Die außenliegenden Federarme 110 und 112 haben wieder Stanzlöcher 122 zur Befestigung der Blattfedern an dem Halteteil 36 (vgl. Fig. 1} und die inneriüegeriden Federarrne 114 und 116 besitzen Stanzlöcher 124 zur Aufhängung des Spulenkörpers.

Wie die Fig. 1 und 2 verdeutlichen, sind alle Blattfedern 40, 42, 44 und 46 einerseits mit ihren außenliegenden Federarmen mittels Distanzbuchsen 47 und 48 und mittels Schrauben 50 und 51 an einem Halteteil 36 befestigt, das wiederum durch die Schrauben 38 fest mit der Trägerplatte 34 verbunden ist. Der zentrale Federarm 98 der Blattfedern 40 ist mittels der Kopfschraube 82 an dem freien Ende des Kerns 80 angeschraubt und der zentrale Federarm 98 der Blattfeder 46 ist zwischen dem anderen Ende des Kerns 80 und dem Schubstangenhaiter 83 eingespannt. Die innenliegenden Federarme 114 und 116 der Blattfedern 42 und 44 sind mittels Distanzbuchsen 58 und Schrauben 56 an dem Spulenkörper des Verlagerungsaufnehmers 52 befestigt.

An dem Spulenkörper sind in der Darstellung gemäß Fig. 1 auf der linken Seite zwei Distanzstücke 54 befestigt, die die Aniageplatte 60 mit dem Kugelsitz 62 tragen. Zwischen der Anlageplatte 60 und dem Tastkopf 78 einer Mikrometerschraube 70 ist eine Kugel 64 angeordnet, die mittels der an der Anlageplatte mit der Schraube 68 befestigten Haltefeder 66 gesichert und durch den Kugelsitz 62 positioniert ist. Die Mikrometerschraube 70 ist in dem auf der Trägerplatte 34 mittels Schrauben 76 befestigten Tragblock 74 gelagert und verstellbar durch die Schraube 72 festgesetzt. Die Mikrometerschraube dient zur Kalibrierung und Nulleinstellung des Verlagerungsaufnehmers 52.
Die Trägerplatte 34 ist mittels Schrauben 35 mit einem Plattenhalter 30 verbunden, der durch die Spannschraube 32 verschiebbar und feststellbar auf einer Tragsäule 22 aufsitzt. Die Tragsäule ist starr mit dem Traggestell 12 verbunden, das in seinem Kopfteil einen durch Schrauben 18 an dem Gestell 12 befestigten geschlitzten Spannring 16 trägt, der mittels der Schraube 20 gespannt werden kann und den Probenhalter 126 fixiert.

Die vorstehend beschriebene beidseitige und reibungsfreie Aufhängung des Spulenkörper und des Kerns des Verlagerungsaufnehmers mittels der nur wenig Platz benötigenden Blattfedern ermöglicht zugleich auch eine äußerst kompakte Bauwelse des Dilatometermeßkopfes mit dem Vorteil, daß dieser besser temperaturstabil gehalten werden kann. Zur Temperaturstabilisierung ist weiterhin vorgesehen, insbesondere die Tragsäule 22 aus einem Metall mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu fertigen, beispielsweise aus Invar, und zugleich die Temperatur des Meßkopfes durch Umpumpen eines Wärmetauschermediums z. B. auf 40° C konstant zu halten. In Fig. 1 sind die Umlaufkanile des Wärme'auschermediums durch die gestrichelten Linien 150, IbZ und 154 angedeutet und der Thermostat zur Konstanthaltung der Temperatur des umgepumpten Mediums ist mit 155 bezeichnet.

Ein in dieser Weise thermisch stabilisierter Meßkopf kann zugleich auch als Präzisionsreferenzpunkt für das an der zu messenden Probe T befestigte Thermoelement 156 dienen.

Der beschriebene Dilalometermeßkopf arbeitet in beliebiger Stellung sowohl horizontal als auch vertikal und kann auch unter verschiedenen Atmosphären eingesetzt werden. Auch die Verwendung als Differential-Dilatometermeßkopf ist möglich, bei dem die Ausdehnungsänderungen von Proben direkt miteinander oder mit einem Referenzmaterial verglichen werden. Fig. 4 zeigt eine vollständig gekapselte und hermetisch versch' :ssene Ausführung eines erfindungsgemäßen Dilatometerkopfes für den Vakuumbetrieb. Zu diesem Zweck ist ein T-förmiges Zwischenstück 162, das e'nen Sauganschluß für eine Vakuumpumpe besitzt, zwischen dem als Schutzrohr ausgebildeten Probenhalter 126 uiid dem gekapselten Meßkopf 160 angeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Dilatometer zur Ermittlung der thermischen Dehnungseigenschaften von Proben, bestehend aus einem auf einem Gestell angeordneten elektrischen Verlagerungsaufnehmer mit einem frei beweglich In diesem angeordneten, mit der Probe über eine Schubstange in Kontakt stehenden Kern und mit einer zur Lüngsmlttelachse des Verlagerungsaufnehmers fluchtend angeordneten Kalibriervorrichtung, wobei der Verlagerungsaufnehmer und der Kern mittels Federn gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als Blattfedern ausgebildet sind, und zwar aus zwei den Verlagerungsaufnehmer (52) beidseitig tragenden Federn (42, 44) und aus zwei den Kern (80) beidseitig tragenden Federn (40, 46), welche Federn einerseits mit Federarmen (86, 92; Π0, 112) an einem Halteteil (36) einer Trägerplatte (34) des Gestells (12) und andererseits mit Federarmen (114, 116) am Verlagerungsauinehmer (52) bzw. mit Federarmen (98) am Kern (80) des Verlagerungsaufnehmers (52) befestigt sind.

2. Dilatometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (34) für den Halteteil (36) der Federn (40. 42, 44, 46) mittels eines Plattenhalters (30) ver- und feststeilbar an einer Tragsäule (22) des Gestells (12) angeordnet ist.

3. Dilatometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragsäule (22) aus einem Metall mit niedrigem A usdehnungskoeffizlenten gebildet ist.

4. Dilatometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Futerarm- (86, 92, 98, 114, 116) durch Anordnung von Schlitzen (S4, 96, 100, 102, 118, 120) an den Federn (40, 42, 4« 46) gebildet sind.

5. Dilatometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlagerungsaufnehmer (52) auf der Seite der Kalibriervorrichtung (70) mit einer Kugel (64) versehen und diese unter Spannung der Federn (42, 44) gegen die Anlage (78) der Kalibriervorrichtung (70) gehalten Ist.