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Elektrischer Dehnungs- und Schwingungsfernmesser Es sind elektrische
Dehnungs- und Schwingungsmesser bekannt, bei denen die Messung von Dehnungen, die
an beliebigen Konstruktionsteilen unter der Einwirkung statischer und dynamischer
Belastungen auftreten, in der Weise erfolgt, daß die Längenänderung des Werkstoffes
innerhalb einer begrenzten Meßlänge auf ein oder mehrere elastische Kontaktsäulen,
welche beispielsweise aus einer Anzahl aufeinandergeschichteter Kohlescheiben bestehen
können, derart übertragen wird, daß die Kontaktsäule eine der Dehnung verhältnisgleiche
oder absolut gleiche Verkürzung bzw. Verlängerung erfährt. Die Längenänderung wirkt
sich in einer Änderung des Berührungsdruckes der einzelnen Lamellen und dadurch
verursachten Änderung des Ohmschen Widerstandes aus, die durch bekannte elektrische
Verfahren angezeigt oder aufgezeichnet wird.
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Von einem derartigen Dehnungsmesser, der auch für rasch verlaufende
dynamische Beanspruchungen Verwendung finden soll, ist in erster Linie zu fordern,
daß die Verformungen des Prüfstückes unverzerrt auch dann wiedergegeben werden,
wenn Spannungswechsel von hoher Frequenz vorliegen. Die Forderung ist nur erfüllbar,
wenn die Übertragung sowohl des Aufspanndruckes als auch der zu messenden Dehnung
absolut kraftschlüssig erfolgt, was wiederum nur erreichbar ist durch weitgehende
Ausschaltung aller Konstruktionselemente, welche loses Spiel verursachen, mechanische
Widerstände entgegensetzen oder unter Einwirkung des Meßdruckes unzulässige Deformationen
annehmen können oder welche infolge ihrer Maße oder ihrer Abmessungen eine Eigenschwingung
besitzen, die innerhalb oder in der Nähe des Bereiches der zu messenden Frequenzen
liegt.
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Der Erfüllung dieser Forderung wirkt erschwerend der Umstand entgegen,
daß es sich gewöhnlich um die Bestimmung äußerst kleiner Bewegungen handelt, so
daß bereits geringste Apparatefehler das Meßergebnis prozentual auf das stärkste
beeinflussen können. Praktische Versuche haben den Beweis erbracht, daß eine aus
geeignetem Material hergestellte Kontaktsäule an sich durchaus in der Lage ist,
auch schnellverlaufende Lastwechsel bezüglich Frequenz und Amplitude unverzerrt
und naturgetreu wiederzugeben und daß beobachtete Ungenauigkeiten stets auf manget=
hafte mechanische Ausbildung der Bewegungsübertragung oder der Übertragung des Aufspanndruckes,
auf Reibungsbemmungen beweglicher Teile, auf Verklemmungen beim Aufspannen zurückzuführen
sind. So konnte festgestellt werden, ,daß bei den eingangs erwähnten bekannten Dehnungsmessern
die Pendelstütze Meßungenauigkeiten verursacht, indem gleiche Dehnungen in verschiedener
Größe wiedergegeben wur-.den, j e nachdem, ob es sich um Zug- oder Druckbeanspruchung
des Prüfkörpers handelte. Diese Pendelstütze hat einerseits das bewegliche Gelenk
zwischen Meßspitze und
Gehäuse zu bilden, andererseits den Spanndruck
der Aufspannvorrichtung auf die Meßspitzen zu übertragen, welcher zwecks sicheren
Eindrückens der Meßspitzen ziemlich groß sein muß. Wenn nun durch geringe, unvermeidliche
Verschiebungen der Kontaktsäulen die Achse der Pendelstütze nicht genau in der Verbindungslinie
zwischen Meßspitze und oberer Körnerspitze liegt, so entsteht beim Aufspannen eine
Biegungs- bzw. Knickbeanspruchung. Die erzeugte Deformation der Pendelstütze bewirkt,
daß ihr Bewegungswiderstand in einer Richtung größer ist als in der anderen, wodurch
die beobachteten Fehlmessungen verursacht waren. Für die weitere Vervollkommnung
des Dehnungsmessers mit dem Ziel, ein denkbar zuverlässiges und genaues Instrument
zu schaffen, war daher die Überlegung maßgebend, daß dieses Ziel nur dadurch zu
ereichen ist, daß außer allen mechanischen Übersetzungs- -und Übertragungsmitteln
auch sämtliche einer vorübergehenden oder bleibenden Deformation ausgesetzten Bauteile
gänzlich vermieden werden und der mechanische Aufbau auf die denkbar einfachste
Form zurückgeführt wird, indem insbesondere durch konstruktive Ausbildung des Apparates
eine scharfe Trennung zwischen der Erzeugung und Übertragung des Aufspanndruckes
einerseits und der Meßbewegung andererseits erfolgt. Gegenstand der Erfindung ist
eine neuartigeAusführungsform eines Dehnungsmessers, bei der durch Verwirklichung
dieser Forderungen die unv er zerrte Wiedergabe der Meßbewegungen unter Ausschaltung
aller mechanischen Störungen erreicht wird.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Abbildungen dargestellt, die den
Dehnungsmesser nebst Aufspannvorr ichtung in Abb. i im Längsschnitt und in Abb.2
in der Seitenansicht wiedergeben.
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Zur Aufnahme der eigentlichen Meßpatrone dienen zwei beispielsweise
bügelartig ausgebildete Spannkörper i und 2, deren jeder ein Meßspitzenpaar 3 und
4 und einen Stützbolzen 5 und 6 trägt. Durch eine Schraubspindel 7 wird jeder Bügel
für sich auf das Prüfstück 8 aufgesetzt, wobei die Meßlänge durch den Abstand der
Spitzenpaare 3 und 4 begrenzt ist. Der Bügel i trägt eine feste Körnerspitze 9,
der Bügel 2 eine verstellbare Gegenspitze io, zwischen welche die eigentliche Meßpatrone
eingesetzt wird. Diese besteht aus einer Hülse i i, in welche die Kontaktsäule 12
isoliert eingesetzt ist. Die Hülse wird durch einen Deckel 13 verschlossen, der
durch eine Schraubkappe 14 mit beliebigem Druck gegen die Kontaktsäule gepreßt wird.
Die Stromzufuhr erfolgt durch zwei vom Gehäuse isolierte metallene Endscheiben 15
und 16.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Nachdem die beiden Spannbügel 1, 2
auf das Prüfstück 8 aufgesetzt sind, wird die Meßpatrone i r zwischengeschaltet.
Die Kontaktsäule 12 steht in an sich bekannter Weise unter ständiger Vorspannung,
welche durch die auf das Deckelstück 13 -drückende Kappe 14 erzeugt wird. Nach dem
Einsetzen wird die bewegliche Gegenspitze io derart eingestellt, daß unter Zusammendrückung
der Kontaktsäule bei gleichzeitiger Erhöhung der Vorspannung zwischen der Schraubkappe
14 einerseits und dem Druckdeckel 13 andererseits genügend Spiel entsteht, um die
geringen Meßbewegungen aufzunehmen. Die Anordnung der Schraubkappe besitzt den Vorteil,
daß die Kontaktsäule auch bei herausgenominener Meßpatrone stets unter einer gewissen
Vorspannung steht, so daß eine in geeigneter Weise hervorgerufene Alterung der Kontaktsäule
erhalten bleibt, welche erfahrungsgemäß nach erfolgter Entlastung der Kontaktsäule
wieder verlorengehen würde. Da die die Bewegungsübertragung vermittelnden Teile
aus einfachen Elementen von kurzer Baulänge und beliebig starkem Querschnitt bestehen
und da der Kraftfluß von der Aufspannvorrichtung zu den Meßspitzen und von diesen
zu der Kontaktsäule ein äußerst kurzer ist, so wird eine unverzerrte und naturgetreue
Umsetzung der Dehnungen in elektrische Widerstandsänderungen auch bei Spannungswechseln
hoher Frequenz gewährleistet.