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Verfahren und Einrichtung zur Anzeige von Wechseldrücken bei Materialprüfmaschinen
Bei der Prüfung von Werkstoffen auf Dauerwechselfestigkeit werden diese nicht nur
entweder wechselnden Druckbeanspruchungen oder wechselndenZugbeanspruchungen, sondern
auch Zug- und Druckbeanspruchungen gleichzeitig wechselnd zwischen einer maximalen
-Druckbelastung und einer maximalen Zugbelastung unterworfen. Die Druckanzeige bei
derartigen Wechselbelastungen bereitet vielfach, Schwierigkeiten. Besondere Schwierigkeiten
entstehen jedoch bei den Wechselbelastungen der letztgenannten Art, namentlich an
hydraulich angetriebenen Maschinen. Um abwechselnd Zug-und Druckbfelastungen auf
den Probekörper zur Auswirkung zu bringen, läßt es sich an solchen Maschinen nicht
umgehen, für jede Beanspruchungsart, also für Zug und Druck je einen Arbeitszylinder
vorzusehen. Auf das Probestück wirkt also jederzeit eine Beanspruchung, die sich
aus der Kolbenkraft des einen Zylinders und der Kolbenkraft des zweiten Zylinders
zusammensetzt. Übt nun der eine Zylinder die ihm zukommende Beanspruchungsart auf
den Probekörper aus, so läßt es sich namentlich bei schnellem Wechseln nicht ganz
vermeiden, daß gleichzeitig im zweiten Zylinder infolge verschiedener Unregelmäßigkeiten
(z. B. Rohrreibung bei Rückfließen der Flüssigkeit aus diesem zweiten Zylinder usw:)
ein gewisser Restdruck entsteht, der dem Druck des ersten Zylinders entgegenarbeitet,
so daß auf das Probestück der Druck des ersten Zylinders abzüglich dem Druck des
zweiten Zylinders zur Auswirkung kommt. Umgekehrt wird es bei dem Arbeiten des zweiten
Zylinders sein. Im ersten Zylinder verbleibt ein Restdruck, der nun dem Druck des
zweiten Zylinders entgegenarbeitet. Würde mit den beiden Zylindern je ein Anzeigegerät
verbunden, das beispielsweise den Druck im Augenblick der Höchstbelastung eines
jeden Zylinders anzeigt, so würde die Anzeige dieser beiden Anzeigeinstrumente falsch
sein. Die Anzeigegeräte würden sowohl einen zu hohen Wert der Zugbelastung als auch
einen zu hohen Wert der Druckbelastung angeben.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, beide Zylinder mit--je 2
Anzeigegeräten zu verbinden, von denen jeweils das eine die Maximalbelastung in
dem betreffenden Zylinder und das andere die gleichzeitige Belastung im anderen
Zylinder angibt. Sind also 2 Zylinder r und 2 vorhanden, so zeigt im Augenblick
der Maximalbelastung im Zylinder x ein Anzeigeinstrument die Maximalbelastung in
diesem an, während gleichzeitig ein zweites Instrument die augenblickliche Belastung
im Zylinder?, angibt. Der tatsächliche auf den Prüfkörper ausgeübte
Druck
bzw. Zug ergibt sich aus der Differenz dieser beiden Ablesungen. Nunmehr sinkt der
Druck im Zylinder i ab und nähert sich im Zylinder 2 einem Maximum. Im Augenblick
des Maximums gibt ein drittes Instrument die Höchstlast des Zylinders 2 an, während
gleichzeitig ein viertes Instrument den in demselben Zeitpunkt im Zylinder i befindlichen
Druck anzeigt. Auch in diesem Falle beträgt die auf den Prüfkörper wirkende Belastung
die Differenz der beiden letzteren Ablesungen an den Instrumenten 3 und 4. An Stelle
von getrennten Anzeigevorrichtungen i und 2 bzw. 3 und 4 kann auch die Messung des
Differenzbetrages beider Anzeigegeräte mit Hilfe von an sich bekannten Differentialanzeigeinstrumenten
erfolgen, so daß an Stelle der 4 Anzeigeinstrumente an nur zwei Differentialanzeigeinstrumenten
die auf den Prüfkörper aufgebrachte tatsächliche Belastung abgelesen werden kann.
Um die Druckanzeige auch bei rasch wechselnden Drücken in einwandfreier Weise zu
ermöglichen, kann bei dieser Erfindung von an sich bekannten Einrichtungen
Gebrauch gemacht werden, welche die Anzeige von wechselnden Druckzuständen in einer
beliebig wählbaren Phase, beispielsweise im Maximum oder Minimum des Druckzustandes,
ermöglichen.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke beispielsweise und schematisch
dargestellt, und zwar stellt i einen an geeigneter Stelle an der Materialprüfmaschine
angeordxieten Doppelzylinder -dar, in dessen oberem und unterem Zylinderteil sich
je ein Kolben 2 bzw. 3 bewegen kann. Beide Kolben sind unter Zwischenschaltung von
Kolbenstange 4 bzw. 5 durch ein Gestänge 6 miteinander verbunden und wirken auf
diese Weise gemeinsam auf das Probestück, beispielsweise dadurch, daß am unteren
Teil des Gestänges 6 ein Spannkopf 7 befestigt ist, in den der Probekörper eingespannt
werden kann. An dem oberen Zylinder ist zunächst eine Rohrleitung 8 angeschlossen,
die zu einer Steuervorrichtung 9 hinführt. Diese Steuervorrichtung 9 ist an sich
an Materialprüfmaschinen für wechselnde Belastungen bekannt. Sie wird in Abhängigkeit
von den Flüssigkeitspulsationen, durch welche die Arbeitskolben bewegt werden, in
der Weise gesteuert, daß sie einen Flüssigkeitsdurchgang zu einzelnen an sie angeschlossenen
Rohren nur in ganz bestimmten Zeitpunkten zuläßt. Dieser Zeitpunkt kann so eingestellt
werden, daß beispielsweise jeweils bei Maximaldruck im Flüssigkeitszylinder eine
Durchflußmöglichkeit für die Druckflüssigkeit besteht, so daß dieser Druck sich
auf ein Anzeigegerät auswirken kann, während die Verbindung sofort nach Überschreiten
dieses Höchstdruckes wieder geschlossen wird. Entsprechend kann auch bei Erreichen
des Minimaldruckes im Arbeitszylinder eine Durchflußmöglichkeit und zweckmäßig zu
einem anderen Anzeigeinstrument gewährt werden, so daß das angeschlossene Instrument
nur die jeweilige Maximalbelastung oder jede in einer bestimmten Phase erreichte
Belastung dauernd anzeigt.
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An den oberen Zylinder ist weiter eine Rohrleitung io angeschlossen,
die zu einem zweiten Steuerorgan, ii führt. Auch der untere Zylinder besitzt je
eine Rohrleitung 12 bzw. 13, von denen die eine. ebenfalls zum Steuerorgan 9, die
andere zum Steuerorgan ii führt. Durch den Offnungs- bzw. Schließvorgang des Steuerorgans
9 wird eine Durchflußmöglichkeit zwischen der Rohrleitung 8 und einer Rohrleitung
14 zeitweise hergestellt, wobei letztere zum Anzeigeinstrument 15 führt. In derselben
Weise kann -die Rohrleitung 12 mit der Rohrleitung 16 verbunden werden, die zu einem
Anzeigeinstrument 17 führt. Weiterhin findet eine zeitweise Verbindung der Rohrleitung
io mit der Rohrleitung 18 statt, an die das Anzeigeinstrument i9 - angeschlossen
ist, wogegen die Rohrleitung 13 ebenfalls zum bestimmten Zeitpunkt mit der Rohrleitung
2o verbunden wird, die zu dem Anzeigeinstrument 21 führt.
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Die Steuerung der gesamten Anlage und damit die Anzeige geht dann
in folgender Weise vor sich Es sei angenommen, daß im oberen Zylinder augenblicklich
der Höchstdruck eingetreten ist. Infolgedessen öffnet die Steuervorrichtung 9 die
beiden Durchflüsse zwischen der Rohrleitung 8 und 14 bzw, i2 und 16. Das Anzeigeinstrument
15 zeigt also . den augenblicklichen Druck im oberen Zylinder, das Anzeigeinstrument
17 dagegen den augenblicklichen Druck im unteren Zylinder an. Der Gesamtdruck, der
in diesem Zeitpunkt auf den Prüfkörper aufgebracht wird, stellt dessen maximale
Zugbelastung dar, welche der Differenz der beiden Ablesungen an den Instrumenten
15 und 17 entspricht. Bei Weiterlaufen der Kolben :z bzw. 3 nach unten und Abnahme
der Höchstbelastung ist der Durchflüß in die Steuervorrichtung 9 geschlossen, so
daß die Anzeigeinstrumente 15 und 17 auf der im Zeitpunkt der Höchstbelastung erreichten
Anzeige stehenbleiben. Nunmehr nähern sich die beiden Kolben ihrer unteren Totlage.
Der Druck im oberen Zylinder sinkt ab, während der Druck im unteren Zylinder zunimmt,
bis er seine Höchstbelastung erreicht. Im gleichen Augenblick öffnet die Steuervorrichtung
ii den Durchfluß zwischen den Rohrleitungen io und 18 bzw. 13 und 2o. Das Instrument
21 zeigt nun den Höchstdruck im unteren Zylinder, das Instrument i9 den Restdruck
im oberen Zylinder an, so daß auch hier die Differenz dieser beiden Ablesungen die
höchste Druckbeanspruchung'- auf den- Prüfkörper angibt. Die beiden Instrumente
bleiben infolge Schließens
der Steuervorrichtung ii auf dieser Druckanzeige
stehen, so daß diese auch dauernd abgelesen werden kann. Das Spiel wiederholt sich
bei Erreichen jeder Belastungsspitze von neuem, wobei ein etwaiges Abfallen oder
Steigen der beiden Maximalbelastungen jederzeit von den Anzeigeinstrumenten während
der Verbindung für den Arbeitszylinder angezeigt wird. Da es in erster- Linie darauf
ankommt, die Differenz des Anzeigewertes der Instrumente 15
und 17 bzw. ig
und 2,1 zu erkennen, wird es, wie schon erwähnt wurde, zweckmäßig sein, an Stelle
der beiden Anzeigeinstrumente 15 und 17 ein Differentialanzeigeinstrument vorzusehen,
ebenso kann dies bei den Anzeigeinstrumenten ig und 21 der Fall sein. An Stelle
der beiden Steuervorrichtungen g und ii kann auch eine kombinierte Steuervorrichtung
vorgesehen werden, welche die Flüssigkeitsschaltung zu den vier Rohrleitungen vom
Arbeitszylinder her zu den Anzeigeinstrumenten gemeinsam übernimmt.