DE717402C

DE717402C - Dynamisch wirkende Werkstoffpruefmaschine

Info

Publication number: DE717402C
Application number: DEL100375D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Ernst Lehr
Original assignee: Dr-Ing Habil Ernst Lehr
Current assignee: Dr-Ing Habil Ernst Lehr
Priority date: 1940-03-17
Filing date: 1940-03-17
Publication date: 1942-02-13

Description

Dynamisch wirkende Werkstoffprüfmaschine Es sind dynamisch wirkende Werkstoffprüfmaschinen, sog. Pulsatormaschinen, bekannt, auf denen Probestäbe und ganze Konstruktionsteile mittels gespannter Gase unter Verwendung eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders einer in ihrer eingestellten Belastungsgrenze gleichbleibenden Zug-Druck-Beanspruchung unterworfen werden können.
Bei derartigen Maschinen ist es sowohl bekannt, die Druckräume des Arbeitszylinders abwechselnd mit Hoch- und Niederdruckbehältem zu verbinden als auch die Drudleräume mit einem Kolbenverdichter zu verbinden. Bei solchen bekannten Maschinen sind die Kolben des Arbeitszylinders durch federnde Gummistoffe abgedichtet.
Diese bekannten Maschinen haben nicht in allen Punkten restlos befriedigt, z. B. entstanden Schwierigkeiten bei der Abdichtung der Arbeitskolben, und die Tourenzahl dieser Maschinen ließ sich noch nicht bis zu der erstrebten Höhe steigern.
Die Erfindung bezweckt, diese bekannten Maschinen zu verbessern, und besteht in erster Linie darin, daß der Zylinder des Verdichters unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung irgendwelcher Rohrleitungen o. dgl., mit den Druckräumen des Arbeitszylinders verbunden ist. Vorteilhafterweise wird dabei der Zy. linder des Verdichters zwischen den beiden Hälften des Arbeitszylinders angeordnet, und zwar zweckmäßigerweise koaxial zum Arbeitszylinder.
In dern zwei Arbeitsräume aufweisenden Arbeitszylinder werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßigerweise zwei Kolben angeordnet, die starr miteinander verbunden sind. Dabei ragen erfindungsgemäß die Kolbenstangen der beiden Kolben nach entgegengesetzten Enden aus dem Zylinder heraus und sind mittels um den Zylinder außen herumgeführter Befestigungsmittel starr miteinander verbundren.
Die beiden Kolben und die beiden Kolbenstangen werden reibungslos gelagert. Zu diesem Zweck sind sie erfindungsgemäß auch in lotrechter Richtung starr mit den außen um den Zylinder herumgeführten Verbindungsmitteln verbunden, und es sind in an sich bekannter Weise Mittel, wie z.B. Aufhängeglieder oder Federn, zur reibungslosen Lagerung der Kolben an den Enden der Kolbenstangen angeordnet. Hierdurch ergeben sich besonders günstige Verhältnisse, weil das aus den beiden Kolben den Nolbenstangen und den außerhalb des Zylinders liegenden Verbindungsmitteln gebildete System nicht nur gegenüber den horizontalen Kräften, die durch die Arbeitsweise der Maschine bedingt sind, starr ist. sondern weil dieses System auch gegenüber senkrechten Kräften, die durch die Schwerkraft dieser Teile selbst gebildet werden, versteift ist. Erfindungsgemäß kann die Kolbenstange des Verdichterkolbens zweckmäßigerweise durch einen Arbeitskolben hindurchgeführt sein.
Die Anordnung der Dichtungsringe des Arbeitskolbens wird vorteilhafterweise so getroffen, daß erfindungsgemäß die vorzugsweise aus Gummi bestehenden Dichtungsringe der Arbeitskolben nur einem von außen l;ommenden Druck, nicht einem von innen kommenden Druck ausgesetzt sind. In diese Dichtungsringe werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zur Versteifung gegen den radial wirkenden Druck vorteilhafterweise Metallringe eingelegt, die mit dem Gummi mittels Vulkanisation verbunden sind. Am günstigsten verwendet man erfindungsgemäß Dichtungen, die aus einer abwechselnden Folge von ringförmigen Gummischichten und Metallschichten bestehen. Derartige federnd nachgiebige, elastische Dichtungen sind am besten geeignet, die hier vorliegende Aufgabe zu erfüllen.
In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch eine Maschine gemäß der Erfindung und Abb. 2 einen Schnitt gemäß II-II der Abb. I.
In einem Zylinder 1 befinden sich die Ar beitsräume 2, in welchen die Arbeitskolben 3 verschiebbar sind. Die Arbeitszylinder weisen Flansche 4 auf, zwischen denen und den Kolben 3 Dichtungen 5 angeordnet sind. Diese bestehen aus Gummi und Metall, und zwar derart, daß immer auf eine Gummischicht 6 eine Metallschicht; folgt. wobei der Gummi 6 mit den Metallringen 7 mittels Vulkanisation verbunden ist. Die Metallringe dienen der Versteifung des ganzen Dichtungspaketes gegen von außen kommenden Druck. Der isolben 3 sitzt auf einem Kolbenschaft . der eniell zweiten Kolben 9 trägt. Dieser Kolben ist wiederum durch eine Dichtung 5 gegen einen Flansch 10 des Zylinders 1 abgedichtet. Die Enden der Dichtungen sind durch Schrauben ii jeweils mit den Kolben 3 oder 9 und mit den Flanschen 4 oder 10 des -linders fest und dicht verbunden. Der Kolbenschaft S geht in einen Flansch 12 über, der drei Bohrungen I3 aufweist. In diesen Bohrungen befinden sich Zugstangen 14, die von Distanzrohren 16 umgeben sind und mittels Muttern 15 befestigt sind. Die Zugstangen I; und Distanzrohre 1 6 sind mittels entspre chender Ausnehmungen durch die Fußteile 1 7 des Zylinders I frei hindurchgeführt. Das andere Ende der Zugstangen 14 ist mit dem n Flansch 18 des linken Kolbens verbunden, derart, daß die beiden Kolben J mit den Zugstangen 14 und den Distanzrohren 16 ein einziges starres System bilden. Dieses ist mittels Blattfedern, und zwar je zwei an jedem Ende, gelagert so daß die Kolben 3 und ihr Schaft S im Zylinder schwebend gehalten werden. Die kleinen Ausschläge der Federn 38 können mit genügender Genauigkeit als waagerecht angesehen werden. Es wird also jode Bewegung des rechten Kolbens nach rechts durch die Zugstangen 14 auf den Flansch 18 des linken Kolbens übertragen Der Flansch 15 des linsen Kolbens weist eine an sich bekannte Vorrichtung zum Ei -spannen von Versuchsstäben 20 o. dgl. auf.
Das andere Ende des Versuchsstabes 20 ist in einer Spannvorrichtung 21 eingespannt, die ihrerseits an einer beliebigen Meßvorrichtung 22 befestigt ist. Der Zylinder 1, der entsprechcnd konstruktiven Rücksichten in nicht dargestellter Weise in mehrere Teile unterteilt iSt, wird durch Schrauben 23 zusammengehalten. In dem Arbeitszylinder 1 ist zwischen den Arbeitsräumen 2 ein Zylinderraum 25 vorgesehen, der sich unmittelbar in die Arbeitsräume 2 öffnet. In diesem Zylinderraum ist der Verdichterkolben 26 beweglich; er wird über eine Kolbenstange 27 angetrieben, die durch eine Bohrung 25 des rechten Arbeitskolbens 3 hindurchgeführt und ihm gegenüber durch eine Stopfbüchse 29 abgedichtet ist.
Die Kolbenstange 27 endet in einem Kreuzkopf 30 der über eine Pleuelstange 31 und eine Kurbelwelle 32 antreibbar ist. Derlinke Arbeitskolben 3 ist mit einer Bohrung 33 verschen, die so groß bemessen ist. daß durch sie der Kolben 26 ausgebaut werden kann.
Die Bohrung ist durch eine eingeschraubte Kappe 34 dicht abgeschlossen. Ankerschrauben 24 dienen dazu, den Zylinder mit dem Querhaupt, an dem sich die Meßvorrichtung 22 befindet, und dem Widerlager der Kurbeiwelle 32 zu verbinden.
In dem Zylinder 25 befinden sich in den Abbildungen nicht dargestellte Schlitze, von denen aus !eine Verbindung zu einem Druckmittel behälter besteht. Durch diese Verbandung werden die bei der Arbeit der Maschine eintretenden Verluste gedeckt. Der Raum 35 zwischen dem Flansch 4 des Arbleitszylinders und dem Kolben 9 steht gleichfalls mit einem Druckmittelbehälter in Verbindung. Wird Druck in diesen Raum eingeleitet, so erhält der Arbeitskolben eine- Vorspannung, die unabhängig von der Arbeit des Verdichterkolbeins 26 ist.
Beim Arbeiten der Maschine kann zunächst durch Einleitung von Druckmittel in den Raum 35 eine Zug- oder Druckvorspannung crzielt werden. Darauf wird aus einem Druckmittelbehälter der gewünschte Druck in den Zylinderraum 25 gegeben. Wird nun die Kurbelwelle 32 in Drehung versetzt, so wird abwechselnd der rechte und linke Arbeitsraum verkleinert. Besteht in diesen Arbeitsräumen infolge der Verbindung mit den Druckmittelbehälter beispielsweise bei unterer Totlage des Verdichterkolbens 26 ein Druck von 50 at. so wird unter der Annahme, daß der Verdichtungsraum bei oberer Totlage des Kolbens um die Hälfte verkleinert wird, der Druck auf i oo at gesteigert. Infolge der unmittelbaren Verbindung zwischen Verdichterzylinder und Arbeitszylinder treten keinerlei Verluste durch Erwärmung oder durch Entstehung voll Schwingungen in der Gassäule auf. Die Maschine arbeitet also mit denkbar geringem Verbrauch und gestattet. auf sehr hohe Tourænzahlen zu kommen. Die Regulierung der Maschine erfolgt durch Änderung des vom Druckmittelbehälter zugeführten Druckes.

Claims

P A T E N T A N P R Ü C H E : 1. Dynamisch wirkende Werkstoffprüfmaschine für Zug-Druck- Schwingungsbeanspruchung mit einem Arbeitszylinder, dessen Druckraum mit einem Verdichter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (25) des Verdichters (26) im mittelbar mit den Druckräumen(21 des Arbeitszylinders (1) verbunden ist.
2. Werkstoffprüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (25) des Verdichters (26 räumlicll zwischen den beiden Arbeitsräumen (2) des Arbeitszylinders (1) angeordnet ist.
3. Werkstoffprüfmaschine nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (25j des Verdichters koasial zum Arbeitszylinder (Ij angeordnet ist.
4. Werkstoffprüfmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in dem zwei Arbeitsräume 02) aufweisenden Arbeitszylinder (1) zwei Kolben (3) angeordnet sind, die starr miteinander verbunden sind.
5. Werkstoffprüfmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (8) der beiden Kolben (3) nach entgegengesetzten Enden aus dem Zylinder (1) herausragen und mittels um den Zylinder (i) außen herum geführter Befestigungsmittel (i 2, 1 6) starr miteinander verbunden sind.
6. Werkstoffprüfmaschine nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (3) und die beiden lsolbenstangen (8) auch in lotrechter Richtung starr mit den außen um den Zylinder berumgeführten Verbindungsmitteln (12, 16) verbunden sind und daß in an sich bekannter Weise Mittel (Aufhängeglieder oder Federn) zur reibungslosen Lagerung der Kolben (3) an den Enden der Kolben stangen ( 8 ) angeordnet sind.
7. Werkstoffprüfmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (37) des Verdichterkolbens (26) durch einen Arbeitskolben (3) hindurchgeführt ist.
8. Werkstoffprüfmaschine nach AT1 spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus Gummi bestehenden Dichtungsringe (5) der Arbeitskolben (3) einem von außen kommenden Druck ausgesetzt sind.
9. Werkstoffprüfmaschine nach A11-spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die vorzugsweise aus Gummi bestehenden Dichtungsringe zur Versteifung gegen radial wirkenden Druck Metallringe (7) eingelegt sind, die mit dem Gummi mittels Vulkanisation verbunden sind.
10. Werkstoffprüfmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen aus einer abwechselnden Folge von ringförmigen Gummischichten 06) und Metallschichten (7) bestehen.