DE4031322C2 - Ofen für Probenkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen für Probenkörper mit einem aus zwei relativ zueinander bewegbaren Gehäuseteilen bestehenden Ofengehäuse, das einen Ofenraum umschließt und mit elektrischen Heizelementen versehen ist und mit Durchlässen für den Probekörper in gegenüberliegenden Wänden des Ofengehäuses.

Die üblicherweise in der Werkstoffprüfung zum Erhitzen von Probenkörper, insbesondere Zugproben, verwendeten Öfen werden durch elektrische Widerstands-Heizelemente beheizt. Sowohl die Außenabmessungen der Öfen als auch die Innenabmessungen der Ofenräume sind im Vergleich zu den Probenabmessungen sehr groß.

Durch die verhältnismäßig große Masse des Ofengehäuses ist die Wärmekapazität groß, so daß sich ein ungünstiges zeitliches Regelverhalten ergibt. Rasche Temperaturänderungen sind nicht möglich, so daß das Werkstoffverhalten der Probenkörper bei raschen Temperaturwechseln nicht darstellbar ist.

Da die Probenkörper meist geringe Abmessungen aufweisen, müssen die Probenhalter bis in den Ofenraum geführt werden. Die Probenhalter müssen den hohen Temperaturbelastungen standhalten und daher aus hochwertigem und somit teurem Material gefertigt werden.

Wegen des großen Ofenraums und den damit verbundenen Dichtigkeitsproblemen ist eine Kühlung mit Gas oder die Beaufschlagung mit Inertgas schwierig und wegen der großen Verluste teuer. Außerdem ist das Temperaturprofil am Probenkörper inkonstant.

Ein bekannter Ofen der eingangs genannten Gattung (DE 33 02 679 As) für Probenkörper, beispielsweise für Warmzugversuche, besteht aus zwei spiegelsymmetrischen Gehäuseteilen, die relativ zueinander bewegbar sind. Der Ofen weist Heizelemente auf, die sich zwischen Isoliertragsteinen befinden; gegenüberliegende Seiten des Ofengehäuses weisen Durchlässe für den Probenkörper auf.

Die verhältnismäßig großen Abmessungen der bekannten Öfen machen es erforderlich, daß die verwendeten Dehnungsmesse große Übertragungswege überbrücken. Dies bedingt einen erhöhten Bauaufwand und größere Meßungenauigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ofen für Probenkör­ per der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß er geringe Abmessungen und somit eine geringe Wärmekapazität aufweist, damit rasche Temperaturwechsel am Probenkörper dargestellt werden können. Der Ofen soll einen möglichst kleinen Ofenraum aufweisen, dessen Beaufschlagung mit Inertgas oder Kühlgas mit geringem Aufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrischen Heizelemente unmittelbar im Ofenraum angeordnete Strahlungsheizelemente sind, die Gehäuseteile des Ofengehäu­ ses sich einander in einer Trennfläche berühren und die Durchlässe für die Probenenden durch von der Trennfläche ausgehende Aussparungen gebildet werden, so daß sich nur die Versuchslänge des Probekörpers im Ofenraum befindet.

Die beiden Gehäuseteile nehmen den Probenkörper nur auf seine Versuchslänge auf, während die Probenenden durch die hierfür vorgesehenen Durchlässe nach außen ragen und dort mit den Probenhalter verbunden sind. Die Probenhalter sind somit nicht den hohen Ofentemperaturen ausgesetzt.

Die Beheizung des Probenkörpers erfolgt weitestgehend durch Strahlung, so daß rasche Temperaturwechsel möglich sind, weil die Gehäusewände nicht oder nur sehr wenig aufgeheizt werden. Die Wärmekapazität des Ofengehäuses, die wegen der geringen Abmessungen ohnehin niedrig ist, stört bei raschen Tempera­ turwechseln nicht.

Die geringen Abmessungen des Ofengehäuses ergeben sich zum einen dadurch, daß nicht mehr der gesamte Probenkörper aufgenommen wird, sondern nur seine Versuchslänge; zum anderen enthalten die Wände des Ofengehäuses keine Heizele­ mente, da diese unmittelbar im Ofenraum angeordnet und als reine Strahlungsheizkörper ausgeführt sind.

Da die Durchlässe für den Probenkörper durch von der Trennfläche ausgehende Aussparungen gebildet werden, schließen sich die beiden Gehäuseteile dabei um die Versuchslänge des Probenkörpers. Da die beiden Ofenteile klein und leicht sind, können sie ohne Schwierigkeiten zum Öffnen und Schließen des Ofenraums gegeneinander bewegt und geführt werden.

Die elektrischen Strahlungsheizelemente können herkömmliche Halogenlampen sein. Dadurch wird die Beschaffung der Heizelemente und der Ersatz von ausgefallenen Heizelementen wesentlich erleichtert. Da diese Leuchten als Massenartikel Verwendung finden, sind sie zudem preiswert. Außerdem haben Halogenlampen die Eigenschaft, daß sie mit verhältnismäßig hohen Temperaturen betrieben werden, so daß sie einen hohen Anteil der zugeführten Energie in Wärmeenergie umsetzen, und sind deshalb für eine Strahlungsheizung besonders geeignet. Hinzu kommt, daß wegen der geringen Baugröße der Halogenlampen die spezifische Heizleistung besonders hoch ist. Das Temperatur-Zeitverhalten, das wesentlich vom Verhältnis der Leistung zu dem Bauvolumen bestimmt wird, ist wegen der geringen Wärmekapazität der Strahlungskörper günstig, was durch das Fehlen von aufwendigen Fassungskonstruktionen für die Lampen weiter verbessert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Innenwände des Ofenraums verspiegelt sind. Dadurch wird eine unerwünschte Erwärmung der Gehäusewände auf ein Mindestmaß verringert und eine Konzentration der Strahlungsenergie auf den Probenkörper erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 einen Ofen für Probenkörper in einem senkrechten Schnitt und

Fig. 2 in räumlicher, teilweise auseinandergezogener Darstellungsweise eines der beiden Gehäuseteile des Ofens nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 in einem senkrechten Schnitt vereinfacht dargestellte Ofen dient dazu, einen Probenkörper 1, beispielsweise eine Zugprobe, im Bereich seines die Versuchslänge bildenden Mittelabschnitts 1a auf die jeweils vorgegebene Versuchstemperatur zu bringen. Der Probenkörper 1 ist mit seinen Enden in (nicht dargestellte) Probenhalter eingespannt und mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) Prüfmaschine verbunden, die auf den Probenkörper 1 die jeweils vorgegebenen Prüflasten aufbringt.

Der Ofen weist ein Ofengehäuse 2 auf, das aus zwei spiegelbildlich zueinander ausgeführten und angeordneten Gehäusehälften 3 besteht. Das Ofengehäuse 2 umschließt einen Ofenraum 4, der die Versuchslänge 1a des Probenkörpers 1 aufnimmt. Im Ofenraum 4 sind als elektrische Strahlungsheizelemente Halogenlampen 5 angeordnet, deren elektrische Anschlüsse 6 aus dem Ofengehäuse 2 herausgeführt sind. Die Innenwände des Ofenraums 4 sind verspiegelt.

Die beiden spiegelbildlich ausgeführten Gehäuseteile 3, von denen eines in Fig. 2 in räumlicher Darstellungsweise gezeigt ist, sind relativ zueinander bewegbar, um den Probenkörper 1 freizugeben bzw. zu umschließen. Die beiden Gehäuseteile 3 berühren einander in einer Trennfläche 7. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um die senkrechte Teilungsebene, in der auch die Längsachse des Probenkörpers 1 liegt; diese Ebene verläuft in Fig. 1 senkrecht zur Zeichnungsebene.

In der oberen und der unteren Wand des Ofengehäuses 2 ist jeweils ein Durchlaß 8 für den Probenkörper 1 ausgespart. Diese Durchlässe 8 liegen in der Trennfläche 7 und werden durch von der Trennfläche 7 ausgehende, beim dargestellten Ausführungsbeispiel halbzylindrische Aussparungen 8a gebildet.

Die Gehäusewände der beiden Gehäuseteile 3 weisen Kühlhohlräume 9 auf, die über Kühlmittel-Anschlußleitungen 10 mit einer (nicht dargestellten) Kühlmittelquelle verbunden sind, beispielsweise einer Einrichtung zur Zufuhr von Kühlwasser. Durch die Kühlung der Wände des Ofengehäuses 2 wird verhindert, daß in den Wänden des Ofengehäuses gespeicherte Wärme einen Einfluß auf die Temperatur des Probenkörpers 1 hat. Daher können durch Veränderung der Strahlungsleistung der Strahlungsheizelemente 5 rasche Temperaturwechsel des Probenkörpers 1 durchgeführt werden.

In den Wänden des Ofengehäuses 2 verlaufen Gaskanäle 11, die in den Ofenraum 4 münden. Diese Gaskanäle 11 dienen dazu, Inertgas oder Kühlgas zuzuführen.

Wie in Fig. 2 angedeutet ist, kann in der Trennebene 7 ein Schlitz 12 vorgesehen werden, der zum Einführen eines mit dem Probenkörper 1 in Eingriff stehenden Dehnungsmessers dient. Damit können die Dehnungen im Bereich der Versuchslänge 1a des Probenkörpers 1 erfaßt werden, wobei sich das Meßelement des Dehnungsmessers außerhalb des Ofenraums 4 und damit außerhalb der Temperatureinflüsse der Strahlungsheizung befindet.

Claims (7)

1. Ofen für Probenkörper mit einem aus zwei relativ zueinander bewegbaren Gehäuseteilen bestehenden Ofengehäuse, das einen Ofenraum umschließt und mit elektrischen Heizele­ menten versehen ist und mit Durchlässen für den Probekörper in gegenüberliegenden Wänden des Ofengehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Heizelemente unmittelbar im Ofenraum (4) angeordnete Strahlungsheizelemente (5) sind, die Gehäuseteile (3) des Ofengehäuses (2) sich einander in einer Trennfläche (7) berühren und die Durchlässe (8) für die Probenenden durch von der Trennfläche (7) ausgehende Aussparungen (8a) gebildet werden, so daß sich nur die Versuchslänge (1a) des Probekörpers (1) im Ofenraum (4) befindet.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (3) spiegelsymmetrisch zur Trennfläche (7) ausgeführt sind.

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsheizelemente Halogenlampen (5) sind.

4. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Ofenraums (4) verspiegelt sind.

5. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewände der beiden Gehäuseteile (3) Kühlhohlräume (9) aufweisen, die an eine Kühlmittelquelle angeschlossen sind.

6. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gaskanäle (11) für die Zufuhr von Inertgas oder Kühlgas in den Ofenraum (4) münden.

7. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennebene (7) ein Schlitz (12) zum Einführen eines Dehnungs­ messers vorgesehen ist.