DE7044218U - Device for determining the compressive strength of spherical test specimens - Google Patents

Device for determining the compressive strength of spherical test specimens

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

SNAM PROGETTI S.p.A., Mailand/ItalienSNAM PROGETTI S.p.A., Milan / Italy

^Vorrichtung zur Bestimmung der Druckfestigkeit kugelförmiger^ Device for determining the compressive strength spherical

Probekörper. ~~~7Specimen. ~~~ 7

Die Erfindung bestrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Druckfestigkeit kugelförmiger Probekörper unterschiedlichen Durchmessers, mit Probenhalter und vertikal beweglichem Stempel.The invention relates to a device for determining the compressive strength of different spherical test specimens Diameter, with specimen holder and vertically movable punch.

Unter den zur Bestimmung der festigkeit gegen Zusammendrückung kugelförmiger Materialien auf dem Fachgebiet bekannten Einrichtungen seien solche genannt, die ein Hebelsystem mit hydraulischer Beaufschlagung benützen sowie Einrichtungen, die ein dynamometrisches System benützen, wobei das Dynamometer pngressiv mittels eines Schraubspindelhandrades beaufschlagt wird.Among those used to determine the strength against compression spherical materials means known in the art are those which include a Use a lever system with hydraulic actuation and devices that use a dynamometric system use, whereby the dynamometer is applied pngressively by means of a screw spindle handwheel.

Beim ersten System ist die Wiederholbarkeit der Messungen nicht möglich; die Messung mit Direktanzeige bietet gewisse Schwierigkeiten und einen erheblichen Aufwand beiThe repeatability of the measurements is not possible with the first system; the measurement with direct display offers certain Difficulties and considerable effort

2 —
eben diesen Messungen.
- 2 -
these measurements.

Bei der zweiten Bauart des oben genannten Systems fehlt die praktische Ausbildung, die Genauigkeit, die Möglichkeit, die Messungen zu wiederholen, wobei letztere nur nach Augenschein und somit völlig subjektiv durchgeführt werden. Lin gemeinsamer Nachteil der tieiden Einrichtungen besteht weiterhin darin, daß die Vorgänge von Hand ausgeführt werden müssen; während der Messung ist nänilich die Gegenwart des Bedienungspersonals sowie seine dauernde Wachsamkeit erforderlich, um eine ^tandardmessung des Prozesses oder Verfahrens zu reproduzieren.The second type of the above-mentioned system lacks practical training, accuracy, and the possibility of repeating the measurements, the latter only being carried out visually and therefore completely subjectively. A common disadvantage of the two facilities is that the operations must be carried out by hand; The operator's presence and constant vigilance are required during the measurement in order to reproduce a standard measurement of the process or procedure.

Viele Fehler sind also in den Messungen vorhanden, wobei letztere durch die heflexe des Bedienungspersonals beeinflußt werden.There are therefore many errors in the measurements, the latter being influenced by the flexibility of the operating personnel will.

üri"indung3geT.ä3 soll dagegen eine Vorrichtung geschaffen werden, die es ermöglicht, diese Vorgänge auch zu automatisiere!, und genauere, ähnliche, direkte Messungen vorzunehmen und die aufgrund ihrer praktischen Handhabung auch im sogenannten "glove-box" (Handschuhkasten) Verwendung finden kann.üri "indung3geT.ä3, on the other hand, is to create a device which makes it possible to automate these processes! and to make more accurate, similar, direct measurements due to their practicality can also be used in the so-called "glove box".

en jiese Dehler werden erfindungsgemäß bei Vo rDichtung/der eingangs genannten Art nun vermieden durch einen zum stempel gleic'nachsigen, an diesem festen Elektromag^fcen, U.7. welche·-· konzentrisch eine Xr aft wicklung und um äie3e herum eine ^egelwicklung angeordnet ist und durch einen einen konstanten Luftspalt erzeugenden .äegrenzeranschlag am unteren ände des Elektromagneten.These errors are now avoided according to the invention in the case of front seal / of the type mentioned at the beginning by an electric magnet fixed on the same axis to the stamp, U.7. which is arranged concentrically with a winding and around the outside with a regular winding and by a limiter stop at the lower end of the electromagnet that creates a constant air gap.

^ ;h den erfindungemäßen Aufbau arbeitet die Meß-^; h the structure according to the invention works the measuring

— 3 —- 3 -

- 3 g selbsttätig und fehlerfrei,- 3 g automatically and without errors,

Gemessen wird die für den Bruch der Probe sorgende Belastung, wobei in elektrischer und in elektroniecher Weise die tatsächliche, in eben dem Augenblick des Probenbruches wirkende Kraft ermittelt und im Instrument gespeichert werden kann. Durch Verwendung der zweiten Regelwicklung in der angegebenen Weise wird der lineare Anstieg des Speisestroms für den Elektromagneten in genau dem Augenblick ermöglicht, in dem der Strom den für den Bruch der Probe erforderlichen Wert erreicht.The load causing the sample to break is measured, with electrical and electronic Way, the actual force acting at the moment of the specimen break can be determined and stored in the instrument. Using the Second regulating winding in the manner indicated, the linear increase in the supply current for the electromagnet is enabled at precisely the moment in which the current reaches the value required to break the sample.

Vorzugsweise bestehen die kugelförmigen Probekörper aus Uran, Thorium, Plutonium, Oxydgemischen sowie kugelförmigem Material keramischer oder raetallokeramischer Art, welches hart oder brüchig ist, jedoch Festigkeit gegen Zusa .mendrückung aufweist.The spherical test specimens preferably consist of uranium, thorium, plutonium, and mixtures of oxides spherical material of ceramic or metallo-ceramic type, which is hard or brittle, however Has strength against compression.

Zweckmäßig ist ein geringfügig konvexes Arbeitabenenbauteil zum Auflegen der zu untersuchenden kugelförmigen Materialien und durch einen iriktionsring zum Verklemmen dieser Materialien und durch einen den Probenhalter aufnehmenden ringförmigem Behälter zur Aufnahme der der Zusammendrückung ausgesetzten Materialbruchstücke vorgesehen.A slightly convex workbench component is useful for placing the spherical materials to be examined and an irrigation ring for clamping these materials and through an annular container receiving the sample holder Provision is made for the material fragments exposed to compression.

Die Erfindung soil nun anhand einer bevorzugten Auaführungsform mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:The invention will now be based on a preferred embodiment will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch das Gerät darstellt;Fig. 1 shows schematically a section through the device;

Fig. 2 ist ein benutzbarer Schalt- un<? Aufzeichnerkreis; undFig. 2 is a usable circuit and <? Recording circuit; and

Fig. 3 zeigt eine Arbeitskurve im !Diagramm.3 shows a working curve in the diagram.

In Fig. 1 ist schematisch sin Elektromagnet dargestellt, der aus einem vertikal beweglichen Element 1 besteht, an dessen oberem ünde ein Arbeitsebenenbßuteil aufgeschraubt ist, welches geringfügig konvex ist und in einem ringförmigen Behälter 2 gelagert ist, wobei letzterer dazu benutzt wird, die Fragmente zu sammeln, die aus den kugelförmigen der Zusammendrückung ausgesetzten Materialien stammen.In Fig. 1 sin electromagnet is shown schematically, which consists of a vertically movable element 1, at the top of which a work plane base part is screwed, which is slightly convex and is stored in an annular container 2, wherein the latter is used to collect the fragments emerging from the spherical ones subjected to compression Materials originate.

Die Sphäroidmaterialien bzw. kugelförmigen Materialien, deren Festigkeit gegen Zusammendrückung bestimmt werden soll, werden auf den geringfügig konvexen Probenhalter 3 aufgelegt, um eine genaue Zentrierung des kugelförmigen Materials zu ermöglichen; letzteres wird anschließend mittels eines Friktionsringes eingeklemmt, der ein genaues Verklemmen zwischen den beiden Arbeiteebenen ermöglicht.The spheroid materials or spherical materials, whose compression resistance is to be determined are placed on the slightly convex specimen holder 3 placed in order to enable precise centering of the spherical material; the latter will then clamped by means of a friction ring, which ensures precise clamping between the two working levels enables.

Im unteren Ende des Elektromagneten ist ein Begrenzeranschlag hergestellt, der es ermöglicht, daß der entregte Elektromagnet einen konstanten Luftspalt aufweistA limiter stop is made in the lower end of the electromagnet which enables the de-energized Electromagnet has a constant air gap

-1J-- 1 Y-

und so nur eine Kalibrierungskurve für große Serien kugelförmigen zu untersuchenden Materialsand so only one calibration curve for large ones Series of spherical material to be examined

*. aufzeichnet. Der Luftspalt ist mit 6 bezeichnet und wird *. records. The air gap is denoted by 6 and is

; fixiert mittels einer Mutter 5 und einer Sperr; fixed by means of a nut 5 and a lock

mutter gehaLten, die es ermöglicht, daß bei jedem Meßvorgang von einem fixierten Luftspalt unabhängig vom Durchmesser des zu untersuchenden kugelförmigen Materials ausgegangen vffden kann.nut held, which makes it possible for each measuring process of a fixed air gap independent of the diameter of the spherical material to be examined can be assumed.

Zwei Windungen sind um den Elektromagneten herum angeordnet, bei ner einen handelt es sich um eine Kraftwicklung 7, bei der anderen um eine negelwicklung c.; beide sind in elektrischer Hinsicht voneinander unabhängig, jedoch abhängig in magnetischer Hinsicht, da sie auf den gleichen Magnetkreis gewickelt sind. Die Kraftwicklung 7 wird mit Gleichstrom mit Sägezahnspannung gespeist, der von Null bis zur Nominalspannung in einer vorher festgelegten Zeit variiert und auf diese to eise es ermöglicht,, progressiv den Elektromagneten zu laden und das kugelförmige zu untersuchende Material der progressiven Zusammendrückung auszusetzen, wobei hierdurch heftige die Messung verändernde Schläge oder Stöße verhindert werden.Two coils are disposed around the electromagnet around, at a ner is a force coil 7, the other is a negelwicklung c .; both are electrically independent from each other, but dependent magnetically, since they are wound on the same magnetic circuit. The power winding 7 is fed with direct current with a sawtooth voltage, which varies from zero to the nominal voltage in a predetermined time and in this way it allows to progressively load the electromagnet and to expose the spherical material to be examined to the progressive compression, thereby violent Impacts or shocks that change the measurement are prevented.

Die Regelwicklung 8 kann durch analoge Systeme wie beispielsweise Differentialtransformator sowie kapazitive induktive und ohmsche Systeme ersetzt v.'erden. Die Beziehung zwischen der Last, ausgedrückt in kg, und der an den Elektromagneten abgegebenen Leistung ist in der Elektrotechnik wohl bekannt als Magneto-Haltekraft (magneto hold-in force), ausgedrückt in Joule/mThe control winding 8 can by analog systems such as e.g. differential transformer as well as capacitive inductive and ohmic systems replaced v.'erden. The relationship between the load, expressed in kg, and the power delivered to the electromagnet is in Well known in electrical engineering as magneto hold-in force, expressed in joules / m

1 B2S1 B 2 S

wo E die magnetische Induktion,where E is the magnetic induction,

£> eine Oberfläche und£> a surface and

/U0 die absolute Permeabilität der Luft darstellt,/ U 0 represents the absolute permeability of the air,

Für die Praxis wird folgende Formel benutztThe following formula is used in practice

8 B2 S 106 8 B 2 S 10 6

wobei die Buchstaben die genannten. Bedeutungen haben.where the letters are the ones mentioned. Have meanings.

Mit sich änderndem Erregerstrom und Fluß ändert sich die magnetische Haltekraft entsprechend em oben genannten Gesetz .With changing excitation current and flow, the changes magnetic holding force according to the law mentioned above.

Zur itorchführung der Messung werden erfindungsgemäß die kugelförmigen Materialien auf den Probenhalter 5 gelegt, mittels eines Friktionsringes 4 eingeklemmt und anschließend wird der "dtart"-Druckknopf 14 gedruckt, wodurch es möglich wird, den Kraft- oder Stromkreis zu 3peisen.In order to perform the measurement, according to the invention the spherical materials placed on the sample holder 5, clamped by means of a friction ring 4 and then the "dtart" push button 14 is printed, whereby it becomes possible to feed the power or electric circuit.

Der kontinuierlich belastete !elektromagnet beginnt, progressiv das kugelförmige üu untersuchende Material zusammenzudrücken.The continuously burdened! Electromagnet begins, progressively the spherical üu examining material to squeeze.

Während dieser Phase weist di(! Kegelwicklung θ eine konstanteDuring this phase di (! Cone winding θ has a constant

— 7 —- 7 -

70U21827.6.7/*70U21827.6.7 / *

elektromotorische Kraft ( - e = d 0 ) auf die soelectromotive force (- e = d 0 ) on the so

wie sie ist, einer konstanten Flußänderung ausgesetzt wird, wobei die Änderung des Erregerstroms (di a K ) amas it is, exposed to a constant change in flow is, the change in the excitation current (di a K) am

Elektromagneten und der Luftspalt konstant sind.Electromagnet and the air gap are constant.

Tritt der Bruch des kugelförmigen Materials ein, so erfolgt eine schnelle änderung des Luftspaltes und damit bei gleichem Erregerstrom eine Flußänderung, der magnetische Widerstand des Kreises wird vermindert; hieraus folgt, daß ein Spannungsimpuls ( - e = d|_),If the spherical material breaks, there is a rapid change in the air gap and so with the same excitation current a change in flux, the magnetic resistance of the circuit is reduced; from this it follows that a voltage pulse (- e = d | _),

die elektromotorsiche Kraft Überlager, an der Regelwicklung erzeugt wird.the electric motor force superimposed on the control winding is generated.

In Pig. 2 ist ein Verstärker- und Aufzeichnerblockschaltbild dargestellt, das durch einen Verstärker 9, einen Sägezahngenerator 10, einen logischen Kreis 11, eine akustische und optische Alarmeinrichtung 12 und gebildet ist, wodurch der eingetretene Bruch des kugelförmigen Materials signaliaiert wird.In Pig. 2 is an amplifier and recorder block diagram generated by an amplifier 9, a sawtooth generator 10, a logic circuit 11, an acoustic and optical alarm device 12 and is formed, whereby the occurred break of the spherical material is signaliaig.

wei Druckknöpfe "Ein" und "Nulleinstellung11 sind mit x4 und 15 bezeichnet.White push buttons "On" and "Zero setting 11 " are labeled x4 and 15.

Der im Augenblick des Bruche des kugelförmigen Materials erzeugte Spannungsimpuls wird durch den Verstärker 9 nach Fig. 2 verstärkt, der einen logischen Kreis 11, der das Betätigungeglied 10 betreibt, regelt; letzteres unterbricht die Zunahme der Sägezahnspannung genau in dem Augenblick , wo der Bruch des kugelförmigen Materials eintritt und somit bleibt der Erregeretrom am Elektromagneten auf dem Bruchwert.The voltage pulse generated at the moment when the spherical material ruptures is transmitted by the amplifier 9 reinforced according to FIG. 2, which regulates a logic circuit 11 which operates the actuating member 10; the latter interrupts the increase in the sawtooth tension at the precise moment when the spherical material breaks occurs and thus the excitation current remains on the electromagnet on the fractional value.

-S--S-

In . esem Pall wird es möglich, auf dem Amperemeter den Erregerstrom, der zum Bruch des kugelförmigen Materials führt, abzulesen und hieraus mittels einer Kalibrierungskurve die Bruchlast in kg zu erfahren.In . esem pall it becomes possible on the ammeter the excitation current, which leads to the breakage of the spherical material, to be read and from this by means of a Calibration curve to find out the breaking load in kg.

Es ist möglich, die Skala in kg zu kalibrieren und auf diese Weise den Wert direkt in kg abzulesen.It is possible to calibrate the scale in kg and in this way read the value directly in kg.

Pig. 3 zeigt eine graphische Darstellung, wo die Abszisse in kg und die Ordinate in Ampere unterteilt ist.Pig. 3 shows a graph where the abscissa is divided into kg and the ordinate is divided into amperes.

Die lineare Wiedergabekurve des Elektromagenten allein wird benutzt. Der eintretende Bruch des kugelförmigen Materials wird durch eine akustische und optische Alarmeinrichtung 12 und 13 in Pig. 2 signalisiert.The electric agent's linear rendering curve alone Is used. The breaking of the spherical material is triggered by an acoustic and optical alarm device 12 and 13 in Pig. 2 signals.

Der den Bruch des kugelförmigen Materials hervorrufende Erregerstrom wird auf dem Meßgerät angezeigt, bis das Bedienungspersonal den Knopf 15 "Rückstellung" drückt, wodurch automatisch das Meßgerät auf Null rückgestellt wird, letzteres ist dann auf diese Weise für eine nachfolgende Messung bereit.The excitation current causing the breakage of the spherical material is displayed on the measuring device, until the operator presses the "reset" button 15, which automatically resets the meter to zero the latter is then ready for a subsequent measurement in this way.

Erreicht die mechanische Festigkeit des kugelförmigen Materials die maximale Beanspruchung am Elektromageneten, bo stellt eine selbsttätige Einrichtung die Vorrichtung auf Null, ohne irgendwelche Signale zurück und auf diese Wei-Be wird das Gerät nicht besdaädigt.If the mechanical strength of the spherical material reaches the maximum stress on the electromagnetic magnet, bo, an automatic device resets the device to zero without any signals and to this white-be the device is not damaged.

Im Hinblick auf eine knappe Beschreibung wurde nur das für die Erfindung als unbedingt wesentlich Erachtete in die Besdireibung aufgenommen; die Erläuterung erfolgte nur anhand eines einzigen Ausführungsbeispiels, ohne daß die Erfindung hierauf begrenzt wäre.In view of a concise description, only that which is considered to be absolutely essential for the invention has been included in the Description added; the explanation was only given based on a single embodiment, without the invention being limited thereto.

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Claims (3)

SNAi? PRCG-EiTI S,p.A. 30.11.1973 Case 3 G 7C ■ 213.1 SCHUTZANSPRÜCHESNAi? PRCG-EiTI S, p.A. 11/30/1973 Case 3 G 7C ■ 213.1 PROTECTION CLAIMS 1. Vorrichtung zur Bestimmung der Druckfestigkeit kugelförmiger Pro"bekörper unterschiedlichen Durchmessers mit Probenhalter und vertikal beweglichem Stempel, gekennzeichnet durch einen zum Stempel gleichachsigen, an diesem festen Elektromagenten (1), um welchen konzentrisch ei/.e Kraftwicklung (7) und um diese herum eine Äegelwicklung (8) angeordnet ist; und durch einen einen konstanten Luftspalt (6) jrzeugenden Begrenzeranschlag (5) ani unter ei Ende dea Elektromagenten (1).1. Device for determining the compressive strength Spherical pro "body of different diameter with specimen holder and vertically movable Stamp, characterized by a coaxial with the stamp, on this fixed electric agent (1) to which concentric egg / .e power winding (7) and around this a gel winding (8) is arranged around it; and by a constant air gap (6) generating Limiter stop (5) ani under ei end dea Electric Agents (1). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Probekörper aus Uran, Thorium, Plutonium, Oxydgemischen sowie kugelförmigem Material keramischer oder metallokeramischer Art, welches hart oder brüchig ist, jedoch Festigkeit gegen Zusammendrückung aufweist, bestehen.2. Device according to claim 1, characterized in that the spherical test pieces made of uranium, thorium, Plutonium, oxide mixtures and spherical material of ceramic or metalloceramic type, which is hard or is brittle but has compressive strength. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein geringfügig konvexes Arbeiteebenenbauteil zum Auflegen der zu untersuchenden kugelförmigen Materialien und durch einen Friktionsring zum Verklemmen dieser Materialien und durch einen den Probenhalter (3) aufnehmenden ringförmigen Behälter (2) zur Aufnahme der der Zusammendrückung ausgesetzten Materialbruchstücke. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized by a slightly convex working plane component for placing the spherical materials to be examined and through a friction ring for Clamping these materials and through an annular container (2) receiving the sample holder (3) Recording of the material fragments exposed to compression. Schutzanspr. It. Bl ο Ί zu< .";■■':.·Protection claim It. Bl ο Ί zu <. "; ■■ ':. ·
DE7044218U 1969-12-19 Device for determining the compressive strength of spherical test specimens Expired DE7044218U (en)

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