DE2439193C3

DE2439193C3 - Anordnung zur Messung der Startreibung an Folien in Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2439193C3
Application number: DE19742439193
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt; Maas Rudi 6392 Neu-Anspach; Weber Walter 6237 Liederbach Bochenek
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Filing date: 1974-08-16
Publication date: 1977-02-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Startreibung an Folien in Flüssigkeiten, bei der eine Folie mit einer Kraftmeßeinrichtung verbunden ist, weiche eine an ihr und an der Folie in Richtung von deren Längserstreckung wirkende Zugkraft mißt, mit einer zweiten auf einer Unterlage parallel zur ersten Folie angeordneten Folie und mit einer Belastungseinrichtung, welche mittels eines Druckbackens eine Andruckkraft senkrecht zur Reibungsfläche erzeugt.

Zur Messung der Reibungskräfte an Folien ohne Flüssigkeitsbenetzung (Trockenreibung) bei Raumtemperatur sind verschiedene Verfahren und Meßanordnungen bekannt (DIN 53375, April 1972; Zeitschrift »Materialprüfung« 12,1970, Nr. 4, S. 109 bis 117). Diesen ist gemeinsam, daß die zu prüfenden, plan aufliegenden Folien durch ein Gewichtsstück belastet werden, wobei die Folien entweder waagerecht oder auf einer schiefen Ebene angeordnet sind. Die Folienproben werden bei der Messung in ihrer Ebene gegeneinander bewegt. Dabei dient zur Überwindung der Reibungskraft bei Verwendung einer schiefen Ebene die zur Gleitfläche parallele Kraftkomponente des Gewichtstücks, bei waagerechter Anordnung der Proben eine äußere zur Folienebene parallele Kraft, die über einen Seilzug an einer der beiden Folien angreift; die andere Folie ist zur Messung der Reibungskraft über einen gleichfalls waagerecht gespannten Faden mit einer Kraftmeßeinrichtung verbunden. Die Auflagefläche für das Belastungsgewicht bzw. die Mindestabmessungen der Proben sind relativ groß: z. B. Auflagefläche des Gewichts 20 cm², Probenfläche 72 cm².

Diese Verfahren sind für Reibungsmessungen an Folien in einer Flüssigkeit aus praktischen und meßtechnischen Gründen schlecht geeignet. Das gilt insbesondere für Verfahren mit waagerechter Folienanordnung, da die Kraftübertragung von den Meßproben an die außerhalb des Flüssigkeitsgefäßes befindlichen Einrichtungen der Meßappamur (z. B. Meßgerät für die Reibungskraft) erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Auch bei einer zur Flüssigkeitsoberfläche senkrechten Kraftübertragung ergeben sich Schwierigkeiten durch Reibung in den Umlenkrollen. Die Rollenreibung müßte für jede Flüssigkeit, eventuell auch für jeden Belastungsfall,* gesondert ermittelt werden, was einen zusätzlichen meßtechnischen Aufwand bedeutet In Kryoflüssigkeiten besteht außerdem auch ein Einfluß der Feuchtigkeit auf die Lagerreibung, so daß bei Wiederholungsmessungen nach vorausgegangener Erwärmung bis Raumtemperatur größere Differenzen im Reibungswert zu erwarten sind. Damit wird jedoch die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Reibungsmessungen an Folien stark beeinträchtigt.

Messungen der Startreibung an Folien in Flüssigkeiten haben Bedeutung beispielsweise für die Entwicklung supraleitender Kabel mit einer gewickelten Leiterisolierung aus Kabelpapier oder Kunststoffolien. Beim Abkühlen eines derartigen Kabels von Raumtemperatur bis auf die etwa 5 K betragende Betriebstemperatur treten in der vielschichtigen, mit flüssigem Helium getränkten Folienisolierung der Kabelader Axialkräfte auf, die unter anderem auch durch Reibungskräfte zwischen den Folienlagen bestimmt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Messung der Startreibung an Folien der bekannten Art dahingehend auszubilden, daß ohne großen technischen Aufwand in einfacher Weise die Messung der Haftreibung an Folien in Flüssigkeiten, insbesondere Kryofiüssigkeiten, öl od. dgl., durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine dritte Folie parallel zu den beiden anderen Folien auf der Seite der einen Folie, die der Seite gegenüberliegt, auf der die zweite Folie angeordnet ist, auf dem Druckbacken der Belastungseinrichtung, die frei beweglich ausgebildet ist, befestigt ist, daß die drei die Form schmaler Bänder besitzenden Folien in einem Flüssigkeit aufnehmenden Behälter vertikal angeordnet sind, daß die Unterlage für die zweite Folie einen im Behälter befindlichen raumfesten Druckbacken darstellt, daß in etwa gleicher Höhe mit letzterem ein drehbarer Winkelhebel angeordnet is:, an dem der frei bewegliche Druckbacken gelagert ist und daß der Winkelhebel über einen Seilzug mit einem Gewicht verbunden ist, das wie die Kraftmeßeinrichtung oberhalb des Behälters angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die prinzipielle Ausbildung der Anordnung,

F i g. 2 eine andere Ausbildung des beweglichen Druckbackens.

In Fig. 1 ist eine Folie 1 mit einer Breite von etwa 2 cm an einem raumfesten Druckbacken 4 befestigt, der über ein Rohr 16 aus schlecht wärmeleitendem Material mit einer Trägerplatte 17 starr verbunden ist. Die Trägerplatte ist gleichzeitig Deckel für einen die Flüssigkeit aufnehmenden Behälter 8, wobei das Flüssigkeitsniveau durch ein Dreieck angedeutet ist. Eine weitere Folie 3 ist um einen quaderförmigen, frei beweglichen Druckbacken 5, dessen Kanten an der Gleitfläche abgerundet sind, gelegt und mit Schrauben 6, 7 an den Schmalseiten des Backens 5 befestigt. Die

Backenbreite und damit auch die Breite der Folie 3 ist etwas kleiner als die der Folie 1 und einer bewegbaren, zwischen den Folien 1 und 3 liegenden Folie 2, die über ein dünnes Metallseil mit einer an sich bekannten, oberhalb der Trägerplatte 17 angebrachten Kraftmeßeinrichtung 9 verbunden ist, welche die an ihr und an der Folie 2 wirkende Zugkraft Pr mißt Die Einrichtung 9 kann beispielsweise ein mit Dehnungsmeßstreifen versehener Bügel sein.

Zur Erzeugung der Anpreßkraft Piv dient ein variierbares Gewicht G (0,5 bis 1,5 kg) außerhalb des Gefäßes 8. Die Kraftübertragung an den Druckbacken 5 erfolgt über einen Seilzug 12 mit Umlenkrolle 11 und einen Winkelhebel 13 mit Druckbolzen 15. Der Bolzen 15 ist am unteren Hebelarm des Hebels 13 befestigt, der um 14 drehbar gelagert ist. Der Hebel 13 ist gleichschenklig, so daß bei Vernachlässigung der Reibung im Lager 14 (Teflon/Stahl-Lage^r) die Druckkraft /V gleich der Zugkraft Pc'tst.

Der Druckbacken 5 hat eine konische Ausdrehung für den Bolzen 15, um das durch die Reibungskraft bewirkte Kippmoment des Backens klein zu halten, da das Kippmoment eine ungleiche Flächenpressung verursacht. Die Folie 2 ist mit ihrem einen Ende am Druckbacken 4 befestigt Grundsätzlich kann dieses Ende auch nur frei herunterhängen.

Das Volumen des Gefäßes 8 beträgt etwa 3 bis 4 i; seine Höhe ist etwa 60 cm und der Durchmesser etwa 12 cm.

Die Fig.2 zeigt eine andere Ausbildung des beweglichen Druckbackens 5. bei der der Drehpunkt dieses Backens in der Gleitebene der Folien liegt und daher kein Kippmoment auftritt Die Kraftübertragung an den Druckbacken 5 erfolgt vom Hebel 13 über ein um die Achse 19 drehbares Zwischenglied 18 und deren beide Bolzen 20, um die der Backen 5 drehbar ist. Diese Art der Lagerung ermöglicht eine Drehung des Druckbackens um zwei senkrecht aufeinanderstehende Achsen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur Messung der Startreibung an Folien in Flüssigkeiten, insbesondere Kryoflüssigkeitea öl od. dgl, bei der eine Folie mit einer Kraftmeßeinrichtung verbunden ist. welche eine an ihr und an der Folie in Richtung von deren Längserstreckung wirkende Zugkraft mißt, mit einer zweiten auf einer Unterlage parallel zur ersten Folie angeordneten Folie und mit einer Belastungseinrichtung, welche mittels eines Druckbacken eine Andruckkraft senkrecht zur Reibungsfläche erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Folie (3) parallel zu den beiden anderen Folien (1,2) auf der Seite der einen Folio (2), die der Seite gegenüberHegt, auf der die zweite Folie (1) angeordnet ist, auf dem Druckbacken (5) der Belastungseinrichtung, die frei beweglich ausgebildet ist, befestigt ist, daß die drei die Form schmale--Bänder besitzenden Folien (1, 2, 3) in einem Flüssigkeit aufnehmenden Behälter (8) vertikal angeordnet sind, daß die Unterlage für die zweite Folie (1) einen im Behälter (8) befindlichen raumfesten Druckbacken (4) darstellt, daß in etwa gleicher Höhe mit letzterem ein drehbarer Winkelhebel (13) angeordnet ist, an dem der frei bewegliche Druckbacken (5) gelagert ist, und daß der Winkelhebel (13) über einen Seilzug (12) mit einem Gewicht (G) verbunden ist, das wie die Kraftmeßeinrichtung (9) oberhalb des Behälters angeordnet ist.