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Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Reißkraft von fortlaufend
bewegten Fäden, Zwirnen, Drähten u. dgl.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren zur stimmung der Reißkraft
und Bruchdehnung von Fäden, Zwirnen, Drähten u. dgl. bekanntgeworden.
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Im allgemeinen spannt man das zu prüfende Material zwischen zwei Klemmen
ein und vergrößert dereii Al>stand im Verlauf des Prüfungsvorgangs so lange,
bis der Bruch eintritt. Meistens ist mit einer der beiden Klemmen eine Meßeinrichtung
verbunden, welche die Größe der jeweils ausgeübten Belastungskraft anzeigt bzw.
die Bruchlast abzulesen gestattet. I)ie andere Klemme wird durch einen Abzugsmechanismus
zwangsläufig 1)K-wegt. Bei der gebräuchlichsten Ausführung der Meßeinrichtungen
finden Gewichtshebelanordnungen Verwendung, wobei ein aus der vertikalen Lage abgelenkter
Hebel mit wachsender Auslenkung geradlinig ansteigende Belastungskräfte ergibt.
An Stelle solcher Gewichtshebelsysteme hat man auch schon elektrische Meßeinrichtungen
verwendet. Durch diese wird ein Anstieg der Belastungskraft gemessen, und zwar bei
praktisch im Raum stillstehender Meßklemme. Auf diese Weise ist Proportionalität
zwischen Zeit und Dehrung erreicht. Mit derartigen Prüfgeräten kann man auch Verzugsvorgänge
im Faden studieren und eine Anzeige des Fadenbruches erreichen, bis auch die letzten
Fasern des sich auflösenden Faserverbandes auseinandergleiten.
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Man hat auch schon Prüfgeräte benutzt, bei denen eine Klemme im Raum
feststehend angeordnet
ist und die eigentliche Meßklemme mit einer
Vorrichtung in Verbindung steht, die durch Verschieben eines Laufgewichtes durch
Eintropfen von Wasser oder Kugeln gleichen Gewichtes eine in der Zeiteinheit möglichst
geradlinig ansteigende Belastungskraft vermittelt.
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Um bei einer größeren Anzahl von Reißproben das Bedienungsmaterial
der Prüfvorrichtung weitgehend zu entlasten, sind Einrichtungen bekanntgeworden,
bei denen der zu prüfende Faden selbsttätig eingelegt, die Messung auf Diagrammpapier
registriert, nach erfolgtem Bruch das untersuchte Material entfernt und neues Prüfmaterial
wieder eingeführt wird. Derartige Geräte ermöglichen die Aufnahme langer Versuchsreihen
und gestatten es, Prüfungen über größere Fadenlängen durchzuführen. Dies trifft
insbesondere für Garnprüfapparate zu, bei denen gleichzeitig mehrere Fäden zur Untersuchung
kommen.
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Um Garne über große Längen zu überprüfen und dünne (schnittige) Stellen
herauszufinden, haben sich sog. Zehn-Bruch-Belastungsmaschinen eingeführt. Bei diesen
Maschinen wird das zu prüfende Material zwischen einer Zulauf- und einer Abzugswalze
über eine mit konstantem Gewicht belastete Rolle geführt. Unterschreitet die Garnfestigkeit
die ausgeübte Belastungskraft,dann wird ein Bruch des Garnes eintreten. Die Früfmaschine
kommt dann zum Stillstand und wird durch Einführen des gebrochenen Fadenendes wieder
betriebsbereit gemacht. Es kann mit verhältnismäßig großen Prüfgeschwindigkeiten
gearbeitet werden, so daß Untersuchungen über große Fadenlängen in kurzer Zeit durchzuführen
sind.
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Bei Dehnungsprüfmaschinen wird mit einer konstanten Dehnungseinstellung
zwischen der Zulauf-und der Abzugswalze gearbeitet. Eine Meßeinrichtung ermittelt
dabei die jeweils auftretenden Belastungskräfte und bringt sie fortlaufend zur Aufzeichnung.
Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Zulauf- und der Abzugswalze ist bei
diesen Maschinen so einzustellen, daß die ausgeübte Dehnung genügend weit unter
der Bruchdehnung liegt. Der Faden wird also fortlaufend transportiert, ohne daß
normalerweise ein Bruch eintritt. Lediglich dünne, schnittige Stellen des Fadens
werden reißen. Der Prüfvorgang wird dadurch unterbrochen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren zur Bestimmung
der Reißkraft von fortlaufend bewegten Fäden, Zwirnen, Drähten u. dgl. zu schaffen,
das allen praktischen Anforderungen gerecht wird und mit dem es möglich ist, in
kurzer Zeit Reißproben von größeren Garnlängen zu erhalten. Die erfindungsgemäße
Lösung besteht darin, daß die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Zulauf- und
dem Abzugswalzenpaar mittels eines vorzugsweise stufenlos regelbaren Getriebes so
eingestellt wird, daß sie über der Bruchdehnung des zu prüfenden Fadens bzw.
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Drahtes liegt. Dabei wird der zu prüfende Faden bzw. Draht zwischen
dem Zulauf- und dem Abzugswalzenpaar zur Feststellung der auftretenden Belastungskräfte
durch eine Meßvorrichtung abgetastet. Im allgemeinen wird der Geschwindigkeitsunterschied
zwischen den beiden Walzenpaaren viel höher als bei Dehnungsprüfungen sein. Bei
sehr gleichmäßigem Prüfungsmaterial genügt es aher auch, wenn die Altzugswalze nur
etwa IO°/o schneller umläuft, als es der Bruchdehnung entsprechen würde. Ein von
beiden Walzenpaaren erfaßtes Fadenstück wird bei Inbetriebsetzung des Prüfgerätes
fortlaufend bewegt und dabei in zunehmendem Maße gedehnt. Wenn die Bruchgrenze erreicht
ist, erfolgt ein Fadenbruch. Die Zulauf-und die Abzugswalze laufen jedoch weiter,
und die Zuführung neuen Prüfmaterials wird nicht unterbrochen. Die Einführung des
Fadenendes in die Abzugswalze und die dazugehörige Druckwalze kann entweder von
Hand oder durch eine besondere automatische Zuführe inrichtung vorgenommen werden,
so daß der Prüfvorgang pausenlos fortgesetzt werden kann.
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Weitere Einzelheiteii des vorstehend gekennzeichneten Verfahrens
und weitere Einzelheiten über die zur Ausübung dieses Verfahrens dienenden Vorrichtungen
sind den itachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung zu entnehmen.
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In den Fig. I bis / sind verschiedene Ausführungsheispiele der Prüfvorrichtungen
dargestellt, welche zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Die Fig.
I veranschaulicht schematisch eine Prüfvorrichtung, bei welcher der zu prüfende
Faden von Hand zwischen die Abzugswalze und die dazugehörige Druckwalze eingeführt
wird. In den Fig. 2 und 3 sind Ausführungsformen veranschaulicht, bei denen die
Einführung des abgerissenen Fadenendes in das Abzugswalzenpaar automatisch erfolgt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch in zwei verschiedenen Ansichten eine elektrische
Meßeinrichtung für die Bestimmung der Belastungskräfte, welche auf das zu prüfende
Material ausgeübt werden. In den Fig. 6 und 7 sind endlich, ebenfalls in zwei verschiedenen
Ansichten, die beiden Walzen des Zulaufwalzenpaares dargestellt, mit dem eine anders
ausgebildete elektrische Meßeinrichtung gekuppelt ist.
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In den Figuren ist mit 1 die Zulaufwalze und mit 2 die dazugehörige
Klemmwalze bezeichnet.
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Diese beiden Walzen stellen das Zulaufwalzenpaar dar. hlit 3 und 4
ist das schneller laufende Abzugswalzenpaar bezeichnet. Die Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen den Walzen I und 3 wird mit Hilie des vorzugsweise stufenlos regelbaren
Getriebes 5 eingestellt. Der zu prüfende Faden p wird von der Abtastwalze 6 abgetastet,
welche mit dem Meßinstrument 7 in Verbindung steht. An das letztere ist ein Registrierinstrument
8 angeschlossen, auf dessen fortlaufend bewegtem Diagrammpapier eine Aufzeichnung
der Belastungskräfte erfolgt. Das Vorlaufgerät 9 hat die Aufgabe, den zu prüfenden
Faden dem Zulaufwalzenpaar I, 2 mit einer konstanten Spannung zuzuführen und evtl.
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Schwankungen auszugleichen, die sich etwa beim Abzug von umlaufenden
Spulenkörpern ergeben
können. l)er Meßwalze 10 kommt die Aufgabe
zu, die Länge des jeweils untersuchten Fadens zu ermitteln.
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Während der Prüfung wird der Faden laufend transportiert und zwischen
dem Zulaufwalzenpaar 1, 2 und dem Abzugswalzenpaar 3, 4 einer ständig anwachsenden
Dehnung ausgesetzt. Über die Abtastwalze 6 wird dabei das Meßinstrument 7 angesteuert
und von diesem eine entsprechende Registrierullg der Belastungskraft durch das Anzeigeinstrument
8 bewirkt. Tritt ein Fadenbruch ein, daiiii ist hinter dem weiterlaufenden Zulaufwalzenpaar
das Fadenende zu fassen und von Hand erneut dem Abzugswalzenpaar 3. 4 zuzuffihren.
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Der l'rüfvol-gallg beginnt dann von neuem.
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Ist der Tintenschreiber des Registrierinstrumentes S so angeordnet.
daß das Papier jeweils nach erfolgtem Bruch um einen bestimmten kleinen Betrag weitergeschoben
wird, dann sind die einzelnen Festigkeitswerte durch nebeneinanderstehende f,iitien
unterschiedlicher Höhe gekennzeichnet l)ie Eichullg kann so erfolgen, daß die Größen
der einzelnen Bruchwerte direkt vom Diagrammstreifen abzulesen sind. Aus dem Diagrammstreifen
ist deutlich zu ersehen, wie sich die Materialeigenschaften einer größere Iängen
verändern bzw. welche Fadenstücke eine besonders hohe und welche eine l>esonders
geringe Festigkeit aufweisen.
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Wenn während der Prüfung das Diagrammpapier gleichmäßig vorwärts liegt
wird, dann werden die bekannten Kraftdehnungslinien aufgezeichnet, aus denen sowohl
die Größe der Belastungskraft als auch die Größe der Bruchdehnung abgelesen werden
kann. Eine Rückführung des Diagrammpapiers nach erfolgtem Fadenbruch in die Ausgangslage
und die Beibehaltung des absatzweisen Vorschubs um einen bestimmten kleinen Betrag
ei möglicht dabei die Aufzeichnung einer großen Schar solcher Kraftdehnungslinien
auf verhältllismäßig engem Raum.
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Um das Bedienungspersonal auch von der Wiedereinführung des gebrochenen
Fadenendes zu entlasten finden bei dem Prüfungsgerät nach der Erfindung selbsttätige
Fadeneinführvorrichtungen Verwendung. Diese kömmen in einfachen Prüfungstrichtern
bestehen, die das wiederzulaufende Fadenende aufnehmen tiitd über die Meßwalze nach
dem Abzugswalzenpaar führell. Bei senkrechter Anordnung der gesamten Meßeinrichtung
ergibt sich hierdurch ein verhältnismäßig einfacher Aufbau.
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Um zu vermeiden, daß stark gedrehte Garne, die zur Kringelbildung
neigen und deshalb nicht sofort wieder von der Abzugswalze erfaßt und neu gespannt
werden, sind nach der Erfindung auch besondere Zuführungsvorrichtungen vorzusehen.
die die | ig. 2 zeigt. kann man mit Förderbändern arbeiten, die ähnlich wie die
Laufläger bei Ein-oder Zwei-Riemchen-Streckwerken vom Zulauf-oder Abzugswalzenpaar
mitgenommen werden. Tn Fig.2 ist wieder mit I und 2 das Zulaufwalzenpaar und mit
3 und 4 das Abzugswalzenpaar bezeichnet.
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Über die Preßwalze 2 ist das Lederriemchen 11 geführt. Die Umlenkrollen
12 und 13 haben die Aufgabe, das Riemchen II in der richtigen Lage zu halten und
gegebenenfalls auch durch Verwendung einer federnden Anordnung zu spannen. Um die
Druckrolle 4 des Abzugswalzenpaares ist das Lederriemchen 14 gelegt, welches von
den beiden Lenkrollen 15 und I6 geführt ist. Der zu prüfende Faden p wird in bekannter
Weise an der Abtastrolle 6 entlang geführt. Um zu vermeiden, daß das gebrochen Fadenende
evtl. seitwärts ausweicht, kann noch eine zusätzliche Führungsvorrichtung angeordnet
werden, die aus der angetriedenen Walze I7 mit dem Riemchen 18 und den Führungsrollen
19 und 20 besteht.
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Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur \Viedereinführung des
gebrochenen Fadenendes ergibt sich bei Verwendung von Druckluft- oder Saugluftanordnungen,
die so auszubilden sind, daß das zulaufende Fadenende durch einen Luftstrom vom
Zulauf- zum Abzugswalzenpaar geführt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Vorrichtung ist in Fig. 3 veranschaulicht.
Mit 21 ist eine Luftdüse bezeichnet, die durch den mit 22 gekeunzeichneten Luftstrom
den zu prüfenden Faden in die gewünschte Richtung bringt und dafür sorgt, daß das
Fadenende von dem Walzenpaar 3 und 4 immer wieder erfaßt wird. Gegebenenfalls können
auch noch besondere Luftleitbleche vorgesehen werden, die in Fig. 3 aber der Einfachheit
halber nicht zur Darstellung gekommen sind.
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An Stelle der seitwärts an den zu prüfenden Faden herangeführten
Meßeinrichtung ist es grundsätzlich auch möglich, den vom Prüfling ausgeübten Zug
auf eines der NValzenpaare zu benutzen, um hiermit zu einer brauchbaren Kraftanzeige
zu kommen. Den Aufbau einer solchen Anordnung veranschaulichen die Fig. 4 und 5.
Das Zulaufwalzenpaar 1, 2 ist hierbei auf einem federnden hebel 33 gelagert, der
an einem Ende fest eingespannt und mit seinem freien Ende zwischen zwei Magnetspulen
23 und 24 angeordnet ist. Die Alilenkung des Hebels 33 aus seiner Normallage wird
elektrisch registriert. Die Magnetspulen 23 und 24 können in Brückenschaltung miteinander
verbunden benutzt werden, um über die sich ändernde Luftspalte die durch Biegung
des Hebelsystems zu überwachen und zur Anzeige zu bringen. Die Druckwalze 2 ist
gegenüber der angetriebenen Walze so gelagert und abgestützt, daß vom Antriebssystem
her keine zusätzlichen Belastungskräfte erzeugt werden, vielmehr tatsächlich nur
jeweils die in dem zu prüfenden Faden auftretende Spannung zur Anzeige kommt. NVie
die Fig. 5 erkennen läßt, erfolgt zu diesem Zweck der Walzenantrieb über eine Doppelgelenkkupplung
25 und 26. Diese Doppelgelenkkupplung ist in Fig. 5 nur ganz schematisch durch zwei
Kreuze l>ezeichnet. Das .Rbzugswalzenpaar 3, 4 wird starr angetriel)en, da es
im Raum feststehend anzuordnen ist.
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Eine weitere Meßeinrichtung, welche die gleichen Aufgaben wie die
vorbeschriebenen Prüfgeräte zu erfüllen hat, ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt.
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Für die Bestimmung der Drehmomente wird eine an sich bekannteDifferentialräderanordnung
benutzt.
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Illit I und 2 ist wieder das Zulaufwalzenpaar bezeichnet. 27 und 28
sind Zahnräder, die über das Differentialrad 29 miteinander in Verbindung stehen.
Die Antriebskraft wird über die Welle 30 zugeführt. Mit 3I ist ein federnd abgestützter
Hebel bezeichnet, an dem das Differentialrad 29 gelagert ist. 23 und 24 bezeichnen
wieder zwei Nitagnetsysteme, die in gleicher Weise wirksam sind wie die in der Fig.
4 dargestellte magnetische Anzeigevorrichtung. Die Feder 32 hält der von dem zu
prüfenden Faden ausgeübten Zugkraft über die Differentialanordnung das Gleichgewicht.