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Meßgerät zur Feststellung des Arbeitsvermögens von Fasern u. dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, mit dem auf schnellste
\N'eise das Spannungs-Dehnungs-Diagramm von Fasern beliebiger Art, insbesondere
auch von Haaren, aufgenommen werden kann. Apparate dieser Art sind an sich bekannt
und vor allem in der Textilindustrie auch schon seit langem in Betrieb.
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Alle bisher bekannten Apparate haben jedoch den Nachteil, daß das
Arbeiten mit denselben oft besondere Geschicklichkeit verlangt und sehr zeitraubend
ist.
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So ist beispielsweise das Einfädeln der Fasern meist nicht ganz einfach,
und vor allen Dingen bereitet das Ablesen der Kraft- und Dehnungswerte besondere
Schwierigkeiten, da die Kraft meist durch Gewichte ausgeübt wird, die dann jeweils
nachgestellt oder sogar durch andere ersetzt werden müssen Die Erfindung vermeidet
diese Nachteile, indem die Kraft, die auf die Faser einwirkt, durch eine Blattfeder
hervorgerufen wird, die in Spannung versetzt wird.
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Der ganze erfindungsgemäße Aufbau ist weiterhin so gestaltet, daß
an einer einzigen Skala sowohl die Dehnung wie die Kraft abgelesen werden kann.
Ein besonderes nZerkmal der Erfindung ist die magnetische Spannvorrichtung, mit
der die Fasern in Sekundenschnelle eingespannt werden können. Bei richtiger Dimensionierung
dieser Klemmvorrichtung ist ein Rutschen der Faser oder aber auch ein zu festes
Verklemmen und damit Zerquetschen derselben ausgeschlossen. Außerdem gestattet der
erfindungsgemäße Apparat die Alessung der Dehnung der Fasern auch in Flüssigkeiten,
so daß tatsächlich mit dieser Einrich-
tung erstmalig eine äußerst
schnelle Aufnahme des Spannungs-Dehnungs-Diagramms unter beliebigen Bedingungen
möglich ist.
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Zur Erläuterung der Erfindung dient die Abbildung I, die zeigt, wie
die Kraftwirkung auf die Faser zustande kommt und auf welche Weise die dabei eintretende
Dehnung gerissen werden kann. Wichtig ist hierbei, daß die Anzeige der Kraft unabhängig
von der eingetretenen Dehnung ist, d. h. die Anzeige der Kraft muß bei allen Stellungen
des Dehnungshebels richtig sein. Verwendet man Gewichte, wie dies bei anderen bekannten
Konstruktionen der Fall ist, so bereitet dies natürlich keine Schwierigkeiten, weil
die Schwere der Gewichte unabhängig von der Lage derselben ist. Zur Erläuterung
sei zunächst auf die Abb. I näher eingegangen. Durch den Hebel I, der sich im Drehpunkt
4 bewegt, und der an dem Knopf 2 erfaßt werden kann, läßt sich die Blattfeder 5,
die z. B. durch ein Winkelstück 3 an dem Hebel I befestigt ist, spannen. Diese Spannkraft
wird auf einen weiteren Hebel 6 übertragen, der an seinem anderen Ende eine Klemmvorrichtung
II trägt, in die mittels einer Schraube 12 die zu untersuchende Faser 14 eingespannt
werden kann. Weiterhin ist diese Faser an einem feststehenden Winkelstück 13 mit
einer gleichen Klemmvorrichtung II eingespannt. Der Hebel 6 trägt die für die Kraftmessung
erforderliche Skala 8 und außerdem einen Zeiger IO, der auf einer feststehenden
Skala g die Dehnung anzeigt. Die Messung der Kraft wird auf der Skala 8 mittels
Zeiger 7, der fest mit dem Hebel I verbunden ist, angezeigt.
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Bewegt man nun den Hebel 1 am Knopf 2 in der Pfeilrichtung, so überträgt
sich die Kraft auf die Blattfeder 5, die eine Krümmung erfährt und die nun ihrerseits
die Kraft auf den Hebelarm 6 abgibt, d. h. eine Bewegung der an dem Hebel sitzenden
Klemmvorrichtung II in der Pfeilrichtung bewirkt. Es ist verständlich, daß die Kraft
von der Größe der Krümmung der Feder 5 abhängig ist und bei Verwendung einer geeigneten
vollelastischen Feder die Kraft auch ohne weiteres eichbar ist. Die Größe der Krümmung
und damit der Kraft ist auf der Skala 8 abzulesen.
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Die Größe der dabei eingetretenen Dehnung eines eingespannten Fadens
läßt sich auf der Skala 9 verfolgen. Wichtig hierbei ist, daß die dabei eintretende
Dehnung keinen Einfluß auf die Kraftanzeige ausüben kann, da ja die Skala 8 sich
gleichfalls verschiebt, wenn eine Dehnung eintritt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird dieses Meßprinzip
so ausgebildet, daß die Anzeige an einer feststehenden Skala erfolgen kann und nicht,
wie in Abb. I, an einer mit der Dehnung wandernden Skala. Die Dehnungsanzeige wird
zweckmäßig so ausgebildet, daß die prozentuale Anzeigegenauigkeit im gesamten Dehnungsgebiet
möglichst konstant ist. Dies bedeutet, daß die Anfangswerte auf der Skala stark
auseinandergezogen, während die Endwerte stark zusammengedrängt sein müssen. Eine
Anzeigeskala mit logarithmischer Einteilung würde dieser Bedingung entsprechen.
Indessen genügt für die Praxis aber auch eine Skala mit sinusförmiger Einteilung.
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In Abb. 2 ist die erfindungsgemäße Apparatur schematisch dargestellt.
Auch hier ist wieder ein Hebel I, der mittels Bedienungsknopf 2 bewegt wird und
diese Bewegung, wie bereits bei der Abbildung 1 beschrieben wurde, auf die Feder
5 überträgt. Die dabei eintretende Krümmung der Feder 5 bewirkt auch hier eine Auslenkung
des Hebels 6, der am anderen Ende in gleicher Weise die Klemmvorrichtung 11 trägt.
Hinzugekommen ist eine Verbindungsstange 15, die an dem einen Ende drehbar in Punkt
I8 an dem Hebel 1 gelagert ist und die an dem anderen Ende, beispielsweise durch
eine U-förmige Gleitbahn I7, von dem Stift I6 gehalten wird, der starr mit dem Hebel
6 verbunden ist. Genau im Drehpunkt 4 sitzt auf der Verbindungsstange 15 ein Gelenk,
z. B. in Form eines Stiftes und einer Öse, das eine Schubstange 19 trägt.
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Diese Stange greift an ihrem anderen Ende ebenfalls über ein gleichartiges
Gelenk an einen Hebel des Zeigers 7 an, der am Drehpunkt 20 gelagert ist.
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Die Wirkung dieser Bauart ist folgende: Wird der Hebel I in Pfeilrichtung
bewegt und ist beispielsweise keine Faser eingespannt, so würde der Hebel 6 und
damit auch die Klemmvorrichtung II ebenfalls in der Pfeilrichtung auswandern. Da
hierzu keine Kraft erforderlich ist, findet auch keine Krümmung der Feder 5 statt,
wobei voraussetzungsgemäß auch keine Anzeige der Kraft eintreten darf. Da die Schubstange
19 genau im Drehpunkt 4 eingreift und dieser sich auch nicht verändert hat, kann
somit keine Auslenkung des Zeigers 7 erfolgen. Anders jedoch, wenn der Hebel 6 z.
B. durch eine in den Klemmen II eingespannte Faser 14 mit dem festen Lager I3 verbunden
und damit in seiner Auslenkung gehemmt wird; in diesem Falle würde sich die Feder
5 durchbiegen, wenn eine Kraft an dem Hebel 1 wirksam wird. Dies hat aber zur Folge,
daß die Verbindungsstange 15 jetzt aus dem Mittelpunkt 4 herausgedrückt wird und
diese Bewegung auf die Schubstange 19 weitergibt, die dann den Zeiger 7 betätigt.
Die zur Beugung der Feder 5 erforderliche Kraft wird also auf der Skala 8 zur Anzeige
gebracht und kann in Gramm geeicht werden.
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Durch Wahl des Angriffspunktes der Schubstange 19 an dem Zeiger 7
kann die Skala beispielsweise am Anfang gedehnt und am Ende gedrängt werden.
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Die Anzeige der Dehnung wird durch den Zeiger 10 auf der Skala 9
bewirkt. Der Zeiger 10 ist mit seinem Hebel im Drehpunkt 21 gelagert; seine Auslenkung
erfolgt über seinen Hebel durch eine kleine Schubstange 22, die von dem Hebelarm
6 gesteuert wird.
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Die Skala kann zweckmäßigerweise so ausgebildet werden, daß der Dehnungs-
und Kraftbereich übereinander angeordnet ist, wie es in Abb. 3 dargestellt ist.
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Hier ist 23 die einheitliche Skala, auf der die Dehnungseinteilung
8 aufgezeichnet ist, die durch den Zeiger 7 angezeigt wird, während die Skala 9
die Werte für die Kraft darstellt, die durch den Zeiger 10 angezeigt wird.
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Beide Zeiger müssen in diesem Fall einen nah beieinander gelegenen
Drehpunkt haben, was konstruktiv keine Schwierigkeiten bereitet, wenn man die Zeiger,
wie es Abb. 3 zeigt, in verschiedener Höhe laufen läßt, d. h. einmal über und einmal
unter der Skala.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die elektromagnetische Einspannvorrichtung
für die Fasern,
durch die es erstmalig möglich ist, Massenuntersuchungen
in kürzester Zeit durchzuführen. Die Erfindung ordnet hier schnabelförmige Klemmen
an, die durch einen Elektromagneten bei Stromfluß geöffnet werden. Das Einschalten
des Stromes kann durch einen leichten Druck auf einen Druckknopfschalter erfolgen.
Dieser Druckknopfschalter wird erfindungsgemäß so angeordnet, daß es leicht möglich
ist, die Enden der Faser mit den Fingern beider Hände zu halten, sie in die Schnabelöffnungen
der Klemmen II einzuführen und dabei durch den Druck der Hand oder einen der freien
Finger die Druckknopfschalter zu betätigen, so daß das ganze Einspannen schnell
und zuverlässig erfolgen kann.
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Die Abb. 4 zeigt die genaue Bauart der elektromagnetischen Spannvorrichtung
nach der Erfindung.
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Hierbei ist 24 ein Elektromagnet, der fest auf einem Lager oder Chassis
25 aufmontiert ist. An dem schon mehrfach erwähnten Hebel 6 sitzt die untere Hälfte
27 der schnabelförmigen Klemme, deren obere Hälfte 26 mittels Stift 28 drehbar gelagert
ist und dessen beide Hälften durch eine im Innern liegende Spiralfeder 29 zusammengedrückt
werden. Die obere Schnabelhälfte 26 trägt einen Anker, der vor dem Elektromagneten
24 liegt und der bei Stromdurchfluß angezogen wird. In diesem Falle öffnet sich
der Schnabel der Klemme, und es ist leicht möglich, auf der Führungsfläche 30 eine
Faser einzufügen, die bis auf die Auflauffläche 3I eingeführt werden kann. Beim
Öffnen des Stromkreises schlagen dann die beiden Schnabelhälften 26 und 27 infolge
Federkraft zusammen und spannen somit den Faden ein. Das Einspannen wird vor allem
auch durch die Führungsflächen 30 und durch den Anschlag 3I besonders leicht gestaltet,
und vor allen Dingen hat die Faser stets eine genau definierte Lage zwischen den
Schnabelklemmen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Anwinkelung der Schnäbel
der Klemmen, vgl. die Abb. 4 und 5. Auf diese Weise ist es möglich, ein geeignetes
Gefäß 32, (Abb. 5) einzuschieben, das mit Flüssigkeiten gefüllt werden kann. Dieses
Gefäß steht zweckmäßigerweise auf einem kleinen Tisch 33, der durch einen nicht
näher bezeichneten Mechanismus nach unten gedrückt werden kann, um das Gefäß leicht
einführen zu können.
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Die beschriebene Erfindung gestattet also auf schnellste Weise die
Spannungs-Dehnungs-Diagramme, d. h. das Arbeitsvermögen beliebiger Fasern, insbesondere
auch des menschlichen Haares, in Luft oder auch in Flüssigkeiten aufzunehmen. Die
ganze Anordnung kann auf einer Grundplatte angeordnet werden, über die nach Art
elektrischer Meßinstrumente ein Schutzgehäuse mit verglastem Fenster (über der Skala)
ist. Hierbei sind der Bedienungsknopf 2, die Schnabelklemmen (11, I2) und der Druckknopfschalter
zugänglich. Der Bedienungsknopf 2 kann mit einer Feststellvorrichtung versehen sein.